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关键词:电子信息工程 发展现状 专业建设 思考
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)02(c)-0237-01
随着社会经济科技的迅猛发展,电子信息技术特别是以电子信息技术为基础而发展的各种先进技术发挥着越来越重要的作用。在高校电子信息工程专业中如何提升自身的专业建设,从而为社会培养出更多高素质的人才,成为教育工作者思考的一个重要课题。“随着高等教育大众化、国际化步伐的加快,高等教育必将从数量满足型向质量提高型转变,一个学校办学是否有特色,关系到学校的生存和发展。学校办学是否有特色,一是要看学校总体定位是否准确,更重要的是学校是否有一批有别于其他院校的具有明显优势的特色专业。”[1]“特色专业是指高等学校在教学改革和专业建设过程中,在办学理念、人才培养目标、培养模式、培养质量等方面具有显著特色,培养的学生某些方面的素质和能力优于其他院校该专业学生,并得到社会广泛认可,有较高声誉的专业。”[2]在电子信息工程专业建设中,将专业建设同我国电子信息工程的发展现状联系起来,具有重要的意义,同时也为该专业的专业建设引导了方面。本文以电子信息工程专业建设为研究对象,指出我国电子信息工程发展的现状,并为电子信息工程专业建设思路提出自己的看法。
1 我国电子信息工程发展现状
电子信息工程是“指面向电子设备开发设计的通过计算机等高科技技术来辅助电子信息处理和信息控制的产业”,在科学技术飞速发展的进行,高科技信息技术已经渗入到了人们日常生活中,并在对人们的生活发生潜移默化的影响。例如,我们可以利用手机的语音设备来传播语音信息,也可以发送图形等。除了在人们日常生活中使用外,我国的国防、军队建设也离不开高科技信息技术。例如在信息保密中军队便用到了现代化的保密技术。电子信息技术在我国的发展取得了非常大的成就,为我国的经济发展、产业机构的调整起到了推动作用。但是也仍旧存在着一定的问题,一方面是我国的电子信息工程缺乏一定的创新意识,多数的电子信息工程企业和部分仍旧在按照传统的模式发展,并没有意识到创新思维和能力的领域发展中的重要性。另一方面在电子信息工程市场氛围发展上也为形成良好的市场氛围,有待发展。例如在我国的电子信息工程产业发展中屡屡出现侵害他人知识产权的盗版和仿制产品,这些问题的存在就使得电子信息工程产业的发展环境呈现出亚健康的态势,对于我国电子信息产业的发展和竞争实力的提升形成了障碍。
我国电子信息工程发展现状表明培养专门型人才,提高他们的创新能力和良性竞争意识具有非常重要的作用,只有在人才竞争中取得胜利,才能够使电子信息产业得到长足的发展。
2 电子信息工程专业建设思路
针对我国电子信息产业的发展现状,提高专门型人才的质量是提升电子信息产业发展的重中之重,而高校作为培养电子信息工程人才的主要阵地,也具肩负着重担。因此,如何提升电子信息工程专业的人才素养,就需要教育工作者从多个角度做出思考和探索。根据以往的教学经验总结,笔者认为加强电子信息工程专业的专业建设对于人才的培养是非常重要的。如何对电子信息工程专业进行建设,笔者认为可以从以下几个方面着手。
(1)加强师资队伍建设,提升师资水平。提高学生的专业能力和素养离不开一支高素质的师资队伍,学校可以通过引进、培养等方式来更新教师的教学观念和教学方式,让教师能够更加了解社会的需求和发展现状,并能够在提高理论水准的同时也提升实践技能能力,从而打造一支具有开拓进取精神的,在学历、职称等方面具有合理结构的教师队伍。现状许多学校都同企业建立了校企合作关系,可以针对现有的师资队伍所存在的局限性,可以建立开放的用人机制,使校外的知名企业专家到校兼职并指导师生的实践活动,进而建构起能够满足学生多层次、全方位知识需求的教师队伍。
(2)建立竞赛机制,培养学生的创新能力和意识。通过学科竞赛的方式来提高学生的工程实践能力以及创新能力具有重要的作用。因此,可以通过以提升大学生的创新能力为核心和竞赛制定和培训机制,从而激发学生的学习和工作热情。例如可以将单一验证性实验逐步转变为科学验证、系统综合相结合的实验,从而对传统的实验做进一步的整合等。通过丰富实验的内容和手段来激发学生的竞争机制,有利于学生创新能力的培养,并且会取得比较好的效果。
(3)开展教学改革,提高学生实践能力。传统的教学将理论知识的讲授放在重要位置,而忽视了实践教学的重要性。随着社会对人才需求的加大,有熟练技能的人才成为企业的首选,因此,在教学中应该注重加强对工程型应用人才的培养,通过开展教学开个来推进理论与实践教学的各项改革,并将知识、素质和能力统一起来,使学生能够在实践教学中深化对理论的认知和掌握。
3 结语
总之,在社会经济发展中,电子信息工程专业已成为目前急需的通用性强、适应性广的专业。为了能够为社会培养更多更优秀的人才,深化对电子信息工程的专业改革成为教育工作者关注重点。在电子信息工程专业建设中选择具有针对性的改革策略,能够使改革工作更具有针对性和适应性,有利于取得预期的效果。
参考文献
[1] 张国云,李文,李宏民,等.电子信息工程特色专业建设的探索与实践[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2010(1).
下面,就本人的教学实践,谈谈个人对电子信息工程专业课程教学方法的几点看法。
1.采取多样化教学方法,激发学生的学习兴趣
教学有两大要素所组成:(1)信息:教学内容;(2)信息载体:运载传播教学信息工具的教学传媒。怎样把信息通过合适的载体传输给学生,寻找一些符合时代特点和学生特征的信息载体,进行信息的传播,对调动学生学习的智力因素和非智力因素同时参与教学活动是相当重要的。要巧妙运用多媒体课件(CAI),电子仿真软件(如EWB)等将“枯燥乏味”的专业教学变为学生的积极参与 ,使学生的注意力、观察力、记忆力、想象力等智力因素积极参与,同时也需要兴趣、情感、意志、性格等非智力因素的积极参与。电子技术应用专业课程课堂教学方法的改革也应从这两方面着手,这对于获取教学的成功来说,都是不可缺少的。
另外实践教学的教学方法要根据教学内容的不同而有所不同,不能采取一成不变的教学模式。我们把实训课题分成不同的类型:项目型、任务型、问题型、训练型、体验型、案例型和复合型等。例如单片机的实训就采取“任务”、“训练”和“项目”相结合的复合型教学方法,以完成一个实际课题为中心,带动训练和项目,学习相关知识。电子产品工艺训练则采取训练为主的教学方法,从元器件的测量、元件的装配、元件的焊接、电路的调试、电路的维修等工艺进行反复强化训练,通过大量的实践达到提高学生的技能水平和熟练程度。对实训课程的考核方式也要相应改变,强调进行素质考核与技能考核,减少知识记忆力考核。实训课程的笔试一律开卷考核,允许学生使用工具和仪器。有些实训课程也可以进行分段考核和实时考核。
2.改革电子技术专业课课堂教学的组织结构,努力使教学信息的反馈多元化
采用教师多媒体演示与学生动手操作的交叉配合;用填充法记笔记;用检测法归纳小结等多元化的教学方法,可以有效地克服照本宣科,一讲到底满堂灌的传统教学方法中教师与学生之间缺乏信息反馈和交流机会的弊端,极大地提高教学效果。根据教学的具体情况,常常要对教材进行重新组织,打乱原先的课本内容,采用多媒体教学相对来说讲课节奏较快,按部就班地记录课堂笔记会浪费宝贵的课堂时间,学生忙于笔记听课效率难免打折,而选择最重要的内容让学生填充,可以让学生保持较好的听课注意力,积极参与思考讨论,调动师生双方教与学的积极性,培养学生的思维能力。用检测的方法归纳小结也是其中的一种。讲课必须教给学生知识点,而基本掌握所学知识点只是达到了教学的初步目标,更重要的是要教给学生学习方法。而用检测的方法归纳小结可以了解学生最终学习状况是否达到了预期的目标,存在哪些问题,如何采取补救措施。而且可以帮助学生系统归纳学习内容,突出重点、加深理解,形成完整的知识体系。
3.要引导学生正确地认识实验实习过程,这是学生获得创新能力的源泉
先理论教学,后实践验证的传统教学方法是违背认识论的。理论教学在先,教师往往先要想方设法地努力将抽象的电子技术专业理论知识在学生毫无感性认识之前讲清楚,然后学生再通过实验进行验证。而从理论教学到实践验证又要有一个艰难的认识过程,颇费周折。正确的认识过程应该是实践、认识、再实践、再认识。如以波形显示为例培养学生进行观察、分析各种实验现象和解决实际问题的能力。如在《电子线路》中讲解低频功率放大电路时,可以先让学生做甲类功放的实验(可利用EWB做虚拟实验),用示波器观察比较输入、输出信号的变化,认识到功率放大的概念。接着做乙类功放的实验,通过示波器观察其输出信号在正、负半周交替处出现了失真(即交越失真),从而认识到交越失真的问题。再将甲、乙类功放电路进行比较,分析得出乙类功放出现交越失真的原因是静态工作点(即Q点)过低引起的。此时引导学生思考如果适当提高Q点,能否消除交越失真呢?紧接着做出甲乙类功放的实验,通过示波器观察,其输出波形中交越失真消失,从而认识到Q点对功放电路的影响及交越失真消除的方法。最后将甲类、乙类、甲乙类三种功放电路的Q点、工作原理、最大输出功率和效率等进行比较,分析各自的优、缺点。总之,在教学过程中,让学生发现问题、提出问题,教师指导学生思考问题、解决问题,使学生的注意力、观察力、记忆力、想象力等智力因素和非智力因素都积极参与活动。学生通过自己既动手又动脑的实践活动,不仅培养自己的动手能力,而且使所学知识更为巩固,也更易应用。更重要的是教会了学生学习的方法,为其今后终身教育打下坚实基础。
在实施素质教育,推进教育现代化的过程中,电子技术教育要能跟上时展的步伐,不被市场所淘汰,广大教师就必须勇于创新、勇于争先,不断更新观念、摈弃落后思想,提高自身现代化教育技术水平,努力根据讲授内容和学生的实际不断探索新的、易于被学生接受的教学方法,充分调动学生听觉、视觉、触觉等各种感官的作用,引导学生去思考、观察、比较、判断、推理、归纳,才能激发学生强烈的求知欲望,培养学生浓厚的学习兴趣。只有这样才能使学生学到真本领,从而获得良好的教学效果,达到预期的教学目标,才能使电子技术专业课堂教学的质量和效益不断跃上一个新的台阶。 [科]
【参考文献】
关键词关键词:PBL;电子信息类专业;教学设计;教学评价
DOIDOI:10.11907/rjdk.162385
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2017)001019502
引言
基于问题的学习教学法(Problem-based learning,PBL)最早起源于上世纪50年代的医科教学中。上世纪60年代末,加拿大麦克斯马特大学医学院Howard S Barrows教授创造性地把临床问题引入到基础课教学中,提出了一种以教师为主导、以问题为基础的小组教学模式,即PBL教学模式。如今,它已经在世界范围内的医科教学中得到应用,并获得广泛认可。PBL教学模式的特点是[1]:①以学生为主体,充分调动其学习的主观能动性;②以问题为导向,启发学生提出问题、分析问题和解决问题;③以学生自主学习为主,让学生在自主获取知识的过程中提升其自学、表达、交流、协作和解决问题的综合能力;④采用启发式教学方法,培养学生的创新性思维;⑤采用综合评定的方法对学习成绩进行考核。
PBL教学模式已在国外推行了数十年,出现了很多成功案例。然而,我国PBL教学模式仍处于探索阶段,对于其如何实施、实施范围以及评价标准等问题存在不同看法[2-4]。近些年,国内已有将PBL教学模式应用于医学、理学和工学等领域的教学实践,并取得了良好的教学效果。电子信息类专业主要培养能在专业领域从事研究、设计、制造、运营、维护、管理、技术支持的创新型人才,要求具有将知识转化为工程实践能力和团队协作能力。专业基础课程主要有通信原理、数字信号处理、单片机与接口技术等,其中通信原理和数字信号处理两门课程几乎是各高校信息与通信工程、电子与通信工程等专业研究生入学考试的必考课程,其教学效果直接影响到学生后续专业课程学习以及继续深造。电子信息类课程具有理论性强、实践性强的特点,将PBL教学模式应用到电子信息类专业基础课程教学中,将基本理论与应用、设计结合,有助于提高学习兴趣,培养创新能力、动手能力以及思考问题的能力。1基于PBL教学模式的课程教学设计
PBL教学模式主要围绕问题而展开。其实施通常包含以下几个步骤[5]:①问}设计:问题可由教师提出,亦可由学生自主选择,但必须提纲挈领;②问题分析:学生主要通过自主查找学习资料来分析和理解问题,教师进行适当引导;③小组组建:分配PBL角色进行讨论式学习,运用学习的理论解决所提出问题;④报告形成:形成问题报告,并提交讨论,得到解决问题的最优方法。
基于PBL的教学模式,强调学生作为课堂教学的主体,以问题为导向;强调学生对于知识的融会贯通,学以致用,倡导和鼓励学生自主提出、分析和解决问题;强调以学生“会学”为主,能够应用所学理论解决实际问题,以提高学生的综合能力为目标。教师在应用PBL教学模式进行教学设计时,需要遵循“以教师为主导,以学生为主体”。教师的主导作用主要体现在引导学生自行获取知识和能力,而非灌输知识。根据课程特点设计相应的教学任务;学生的主体作用则体现在充分发挥学习主动性,有更多机会参与学习任务,真正做到变被动接受知识为主动获取知识。
本文根据PBL教学模式思想,结合笔者学校2012、2013级电子信息工程本科专业《通信原理》主干基础课程,运用PBL教学模式进行教学设计。
1.1问题设计
提出问题时,教师不仅要掌握专业知识,更重要的是能够提纲挈领,从学生的角度去理解专业知识,启发学生自己动手解决问题。以《通信原理》课程数字带通传输系统章节为例,该章主要要求学生掌握二进制数字调制原理、调制/解调方法、带宽/频带利用率和抗噪声性能,了解多进制数字调制和现代数字调制技术的原理和特点。针对章节内容设计3个问题:①ASK、FSK、PSK和DPSK等几种基本二进制数字调制系统调制/解调的基本原理是什么?②这几种二进制数字调制系统的抗噪声性能如何?③为什么要引入多进制数字调制和MSK等改进型数字调制技术?在讲解基本理论之前布置上述3个问题。这3个问题基本涵盖了数字带通传输系统这一章节的主要内容,学生若能有效解决这3个问题,对数字带通传输系统就会有较为全面的认识和理解。1.2问题分析和解决
1.2.1学习小组组建
学习小组组建是PBL教学模式实施中非常重要的环节,实践中多采用同质和异质两种分组原则[6]。同质原则是根据前面所述因素进行同质化搭配,将某些具有共性特点的学生组合在一起,组成同质小组,即等级分组。所谓异质原则,就是尽量根据学习水平、能力、兴趣爱好、性格、性别、家庭背景等将学生进行差异化搭配,组成学习小组,即混合编组;实践证明,按异质原则混合编组具有更多优点,譬如:可以让小组成员多样化,在组内实现优势互补,便于比学赶帮、共同进步,小组成员也有更多机会与同学进行接触和交流。
为使学习小组组建尽可能趋于合理,以提高PBL教学模式的实施效果,授课前针对学生进行问卷调查。通过问卷调查,了解授课对象对于《概率论与数理统计》、《信号与系统》等《通信原理》先修课程知识掌握的程度,根据问卷调查结果对学生进行混合编组。1.2.2小组自主学习
各学习小组组成学习团队,团队成员可借助文献资料,采用讨论和协作的方式对问题进行剖析和理解。经过前期理论知识学习,学生应已充分了解二进制数字调制系统的局限,理解各种多进制数字调制和MSK等改进型数字调制技术对二进制数字调制系统的改进。1.2.3将知识用于解决问题
学生学习完理论知识后,还需要进行模拟仿真和分析,以更深入地理解乃至运用所学理论。各学习小组综合意见后利用MATLAB软件平台,采用MATLAB语言及工具箱对问题进行理论建模和仿真,并对仿真结果进行分析。1.2.4报告
根据最终仿真结果,形成小组问题分析报告。教师根据提交的问题分析报告,对其中存在的不足尤其是共性问题进行重点分析和点评。教师应综合分析各学习小组报告,据此来调整和设计后续PBL问题。2考核方式设计
课程考核方式主要分为PBL问题的完成情况考核和传统的笔试内容考核两大部分。考核结束后,再次对学生进行问卷调查,对比分析两种教学模式的教学效果。其中,专业课程笔试考核采用闭卷考试模式。
本课程PBL模式教学试点对象是2013级电子信息工程专业本科学生,该班选课人数共60人,按照异质原则混合编组分成6个学习小组。此外,为对各学习小组成员进行考核,设计了专门的考核表,将其作为评定平时成绩的重要参考依据。3基于PBL的教学效果评价
为了验证PBL教学模式在《通信原理》课程教学中的实施效果,将基于PBL的课程教学模式与传统的教学模式教学效果进行了对比分析。通过调查问卷结果分析发现,相比传统的教学模式,PBL教学模式明显有助于提高学生“发现问题”、“自主学习”、“信息收集”、“创新能力”以及“团队协作”等方面的能力;此外,从卷面考核结果看,相比于2012级,在难度系数相当的情况下,实施PBL教学模式后的2013级课程卷面及格率提高了27%,平均分提高了18.19分,教学效果提高明显。更为可喜的是,采用PBL教学模式后,课堂学习氛围较以前明显浓厚,学生对专业课程学习的畏难情绪较以前少了许多,学习主动性得以充分调动。4结语
通过《通信原理》课程PBL教学模式探索实践,对于理论性较强的电子信息专业基础课程,采用PBL教学模式不仅可以营造主动学习的学习氛围,还可在一定程度上培养学生的团队合作精神和专业动手能力,学生独立提出、分析和解决问题的能力得到一定提高。当然,PBL教学模式还需总结经验和教训,需进一步研究探索,为以后推广到其它专业基础课程教学作出有益的尝试。参考文献:
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[2]薛文玲,李战军. 基于PBL的通信专业基础课应用研究[J]. 科技广场,2010(7):129131.
[3]于述伟,王玉孝. LBL、PBL、TBL教W法在医学教学中的综合应用[J]. 中国高等医学教育,2011(5):100102.
[4]李立,杜洁敏. 大学英语分科教学背景下学术英语PBL教学模式研究[J]. 外语教学,2014,35(5):5558.
关键词:网络学习平台;项目导向;在线学习
中图分类号:G64
1 系统的总体设计
项目导向式网络学习系统由“教师教学系统”、“学生学习系统”和“教学管理系统”三大模块组成,这些模块之间相互联系,相互配合构成一个完整的在线视频学习系统。本系统根据软件体系结构,结合本系统的设计特点,采用三层架构设计作为系统框架,系统的逻辑体系设计:
三层架构就是将整个业务应用划分为:表示层(UI)、业务逻辑层(BLL)、数据访问层(DAL)。区分层次可以充分体现“高内聚,低耦合”的思想。
(1)表示层(UI):展现给用户的界面,即用户在使用一个系统的时候他的所见所得;(2)业务逻辑层(BLL):针对具体问题的业务流程操作,对数据业务逻辑处理;(3)数据访问层(DAL):该层直接操作数据库,针对数据的增添、删除、修改、更新、查找等。
三层结构具有以下优点:
(1)开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层;(2)可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现;(3)可以降低层与层之间的依赖;(4)有利于标准化;(5)有利于各层逻辑的复用。
2 系统功能模块设计
项目导向式网络学习系统是通过.NET技术搭建的师生互动平台,学生教师通过该平台进行知识的共享。系统主要功能包括:
2.1 教师教学系统
管理在线视频:由教师上传项目知识要点及视频,学生可以观看或收藏该视频。
管理网上作业:可以针对某个项目布置若干作业,并需要及时批改作业。
2.2 学生学习系统
在线视频学习:由教师上传项目知识要点及视频,学生可以观看视频学习该项目。
网上作业:作业环节是对所学知识理解和巩固的过程。
项目收藏:学生通过老师上传的项目及视频,收藏感兴趣的项目。
网上交流:学生可以通过对项目的留言板提出自己的见解,与老师同学之间产生互动。
下载素材:可以下载项目所需素材。
2.3 教学管理系统
人员管理:包括系统管理员、教师和学生管理。其中管理员可以对所有人员进行添加、修改、删除和查询,同时还可以对教师和学生的所有权限进行分配。
项目管理:包括项目添加、删除、编辑、上传该项目及其素材。
作业管理:可以上传、下载和批改作业。
讨论交流管理:对项目的认识、感悟,从中学到什么或自己对项目的不同看法。
2.4 其它功能
系统功能维护。
系统环境变量设置。
3 系统功能的实现
系统功能的实现几个阶段:
(1)数据库的设计;(2)系统框架的搭建;(3)前台首页和母版的设计;(4)学生功能的实现;(5)教师功能的实现;(6)管理员功能的实现;(7)整合调试与测试。
数据库设计主要涉及14张数据表,要求每天下班前自动备份数据库到另外一个硬盘上以提高数据的安全性。对数据库读写、删除操作最直接的实现方法是客户端程序通过数据库接口程序直接对数据库进行操作。
4 系统的安全性考虑
用编写的动态Web网页时,如果考虑不够周全,安全意识不强,会造成程序不够稳健,再加上数据库本身存在的安全漏洞,用户有意或无意的交互,就可能会成为网站的攻击事件。为了防止这些情况的发生,本系统采用了身份验证与授权、使用Parameters参数防止SQL攻击以及MD5加密等安全技术。
5 系统的特色
(1)所有的注册用户均为本校大学生,采用实名注册形式,时刻把握学生学习情况;(2)由项目引入学习内容,将离散的知识点有效的关联在一起,提高学生的学习效率;(3)通过本平台的应用,可以提供学生实践能力,增强项目经验,促进校企合作;(4)平台与招聘机构进行合作,第一时间向毕业生传递()就业信息。
6 结束语
本系统的目标就是实现学生在学习过程中与老师的互动。本系统通过项目组织知识点,而不是传统的通过科目分解知识点,每个知识点都有相应的视频参考学习。通过项目引导学生学习可以极大的提高学生的学习兴趣与学习效率。本系统已在我校运行一年,受到师生的一致好评。
参考文献:
[1]卢锋,吴伟敏.网络学习环境的特征与设计[J].中国远程教育,2001.
[2]刘宇航.网络课程学习过程监控系统的设计与实现[D].哈尔滨师范大学,2010.
[3]姜大源,吴全全.当代德国职业教育主流教学思想研究[J/OL],2007.
[4]陈芦敏.论职高电子信息工程专业的项目导向教学模式[J].考试周刊,2012(60).
论文关键词:高频电子线路 教学改革 理论教学 实践教学
论文摘 要:本文结合教学中的实践和体会,从理论教学和实践教学两个方面对《高频电子线路》课程的教学改革发表了看法。旨在通过改革提高学生学习兴趣,培养学生实践能力。
《高频电子线路》是电子信息工程、信息工程等相关专业的一门重要的专业基础课,也是从事通信、电子等相关领域研究开发人员必须了解的基本知识[1]。因此,学好高频电子线路不仅对学生学习其他专业课起到关键的作用,而且对学生的就业也大有裨益。
《高频电子线路》是一门理论性和实践性很强的课程。内容抽象,理论性强,专业术语、名词概念较多,又与实践密切相关,学生普遍反映内容宽泛,难于掌握。如何让学生了解并掌握高频电子线路的知识,培养学生的分析与设计能力,是该课程教学改革急需解决的问题。
1 理论教学
1.1 把握整体
《高频电子线路》以无线通信系统为主线,理论内容主要包括发送系统和接收系统各部分电路的工作原理及性能分析。很多学生对这门课的认识只是几种电路,而对这些电路与通信系统的关系却很惘然,因此为了使学生对本课程有个整体的认识,应在绪论部分详细介绍发送系统和接收系统的工作过程,以及各部分电路在系统中的地位和作用,这样可以使学生一开始就能够把握住整体,在学习后续章节时有个明确的方向,不至于使各个章节之间各自独立。
1.2 突出重点难点
《高频电子线路》所涉及的内容很是广泛,为了便于学生抓住本课程的要领,教学中要总结出各部分的重点和难点,反复强调,认真分析,注重练习,将重点贯穿于整个教学的始终。
例如,调制与解调是《高频电子线路》中的重要内容。在介绍本部分内容时应通过浅显易懂的例子使学生先掌握调制与解调的概念,然后再介绍调制与解调的原理,最后再是具体的调制与解调电路。整个过程中需要通过分析乘法器的非线性特性来讲述调制与解调的特性。但分析乘法器的非线性特性只是其中的工具,重点不应放在如何分析乘法器的非线性特性上,关键在于学生对调制与解调概念的理解以及原理的掌握,在介绍调制与解调电路时也要与原理相对照,更便于学生认识调制与解调电路的工作过程。
另外,在分析各部分电路的性能指标时,应适当减少不必要的公式推导,避免讲述具体电路时夹杂繁琐的数学计算,减轻学生的负担,突出各部分的重点。
1.3 丰富教学手段
多媒体教学作为一种全新的教学手段,以其生动、直观、活泼等特点,给教学改革注入了生机,对教学的辅助作用是不言而喻的。对《高频电子线路》这门课来讲,如果能够利用多媒体使其中抽象枯燥的内容变得生动形象必定会激发学生的兴趣,再加上老师的正确引导,课堂也会变得生机盎然。例如,信号的调制解调过程,通过多媒体演示,再结合动画,能够让学生清晰地看到信号的演变过程,从而加深学生对该过程的认识。但是对重要公式、关键电路分析等内容,应通过板书边写边讲,避免幻灯片给学生造成的视觉疲劳。
各种EDA软件的出现也为高频电子线路的教学注入了新的元素[2]。如PROTEL,ORCAD,PSPICE,MATLAB等,利用这些软件可以搭建试验平台,通过仿真将各部分电路的波形生动形象地展示给学生。也可以使电路以及参数的变更更加灵活,学生能够更清楚地掌握电路的工作原理以及参数设计,从而激发学生对电路分析与设计的兴趣。
课堂教学之余,也要结合课后答疑及作业情况来进一步调整教学。充分利用校园网的资源积极开展网络教学也是丰富教学手段的一种形式。
总之,多种教学手段相配合,可以很大程度上提高学生学习兴趣,达到最佳的教学效果。
1.4 更新教学内容
传统的以分立元件为基础的电路教学已经不能够适应现代电子技术的发展。现代电子设备中小信号谐振放大器、高频功率放大器、角度调制与解调等都已集成化,因此在高频教学过程中可以采用简单典型的分立元件电路来分析各部分电路的工作原理,但在结合实际时应增加新技术的介绍以及典型的集成电路模块的分析等内容,将分立元件电路的教学服务于集成电路的应用,从而开阔学生视野,拓展其知识范畴[3]。
2 实践教学
实践教学是《高频电子线路》课程中的一个重要环节,是提高教学质量的不可或缺的手段之一。许多抽象的、复杂的概念必须借助实践才能获得更清晰的、更深入的理解,而在实践中获得的丰富知识和经验也会加深学生对理论教学内容的理解。实践教学的改革,可以从两个方面做起。
2.1 培养学生实验兴趣
目前高频电子线路实验课程中普遍采用高频电子线路整机实验箱,实验箱中都是已经设计好的模块电路,主要是配合理论课程而设计的验证性实验,学生的任务只是连接电路、测量输入输出,结果使得学生逐渐失去了兴趣,做实验时敷衍了事[4]。因此,除了验证性实验,应在实验课中加入学生感兴趣的综合性或设计性实验。例如,调幅信号的调制与解调实验中调制信号是通过信号发生器产生的,若改用音频信号作为调制信号,在解调电路的输出端接入扬声器,通过扬声器的输出能使学生更直观地感受实验结果,极大提高学生的学习兴趣。
2.2 提高学生动手能力
除了基础性的实验课程之外,在实践环节中还应该加入可以增强学生动手能力以及创新能力的课程设计、科技创新等内容。例如,组装一台简易的收音机套件或无线对讲套件,看似简单,但通过组装过程不仅提高了学生的动手能力,还能使学生把套件中的各部分电路与高频电子理论课中涉及的电路相对应,加强了理论知识的掌握,更重要的是会对无线通信系统的认识产生质的飞跃。在学生掌握了通信系统的各个环节之后,还可以让学生尝试一些高频电路设计,如小功率的调频发射机设计、调频接收机设计等[5]。使学生学会将高频单元电路组合起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试方法,从而提高学生分析问题、解决问题和设计电路的能力。
从实际效果和今后发展趋势来看,实践教学环节的加强将更有利于学生加强对理论知识的理解、培养动手和创新的能力。
3 结语
信息技术的飞速发展使得《高频电子线路》的教学改革刻不容缓。作为专业任课教师应从理论教学和实践教学等各环节综合思考,不断调整教学思路,改善教学方法和手段,重视实践教学,努力把学生培养成善于将理论与实践相结合的专门人才。
参考文献
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[2] 曾兴雯.高频电子线路[M].高等教育出版社,2004.
[3] 沈伟慈.通信电路(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.
关键词:DSP原理及应用;深度结合;改革
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1671―1580(2015)06―0153―02
一、引言
近年来,DSP技术在国内迅速发展,在数字通信、数字图像处理、语音信号处理、家电医疗等领域得到了广泛的应用。多年来,我校电子信息工程学院开设了“DSP原理及应用”课程以及相应的实验课程。学生通过该课程的学习和实践,掌握了基本的编程技巧和实现过程以及处理算法的能力,具备了系统开发的能力,为以后的工作和学习打下基础。[1]“DSP原理及应用”课程实践性很强,实验部分尤为重要。本文主要分析目前的“DSP原理及应用”实验教学存在的一些问题,并提出了一些改善教学方法的建议。
二、实验教学环节的总体结构
DSP原理及应用实验课程的实践性很强,主要包括设计性和验证性实验。[2]学生能够自己动手设计电路,编写程序,下载运行,自己独立完成各种竞赛,为学生就业提供有力的保障。
总体框图如图1所示。以5000系列DSP芯片为CPU,可完成键盘、LCD显示、电机控制部分、温度检测、交通灯实验、语音测试、温度检测、无线通信等实验,通过实验箱的操作,学生很直观地观察、优化程序,下载运行,得到结果。
主控制板的硬件提供实验箱的CPU模块,程序通过仿真机下载运行,直接查看结果。硬件扩展方面的实验简单直观,可以激发学生的学习兴趣。例如,学生可以进行I/O口的实验操作,交通灯实验的控制,学生很直观地通过改变代码得到四个方向的不同颜色的灯交替闪亮,也可以改变延时来得到不同的结果。
三、实验教学存在的一些主要问题
1.实验题目单一
对于部分验证性的实验,由教师讲解实验的工作原理并提供程序,学生验证结果。比如,在FIR滤波器的设计中,学生通过程序运行观看各种波形,通过观察窗口得到的时域和频域的滤波效果比较直观,但是很多学生对程序的设计和自己的编程能力并不是很了解,实验结束后部分学生并没有掌握实验和编程技能,甚至读不懂程序。
2.教材与实验设备不协调
学生在理论教学当中还在沿用TMS320C5402为CPU的设计、指令系统等。但是在实验教学当中实验设备和厂家的不同,比如C55xx系列的CPU,指令系统的不统一和内部结构的区别,要求学生对相应的指令系统要熟知。而很多学生看不懂例子程序,编程时频繁出错,需要在教材选定时注意实验教学和理论教学的协调。
3.整体规划的匮乏
实验教学与理论教学没有做到很好的统一,实验教学应该由专门从事该专业的教师来教授。实验内容比较单一,新的实验设备没有得到很好的应用。实验教学应该与科研、应用结合起来,一些相关科研教师可以将科研中的新技术和方向带给学生,让学生真正了解该门课程的重要性,增加一些算法的研究,将图像处理以及语音信号处理等课程结合起来,真正做到学以致用。DSP实验教学当中更多地是把它作为一个16位的单片机来用,而忽略了它作为数字信号处理的真正的使用价值。[3]
四、提高实验教学的几点建议
1.统一规划
实验教学与理论教学统一,精选教学内容。实验教学是为了学生更好地理解理论知识,真正做到学以致用,DSP课程是一门设计性和实用性比较强的课程。[4]为了便于学生设计和应用,理论课程应该稍微超前实验课程,设计性的实验应该排在稍后。学生对整门课程有一个更深的了解后进行综合设计,效果会更好。学生通过系统的学习和综合复习,对课程的认识和学习会更加深刻,可以提高设计性实验的效果。
2.设计性的题目实用化
DSP实验内容要求学生完成一些比较直观的硬件设计,要求学生具备初步开发系统的基本能力,为了这个目标,实验的题目应该更实用化,与学生的就业联系起来。“DSP原理及应用”课程是为大四学生开设的一门专业课,实验教学应该本着实用性强、达到一定的应用效果为目的来开设。大四学生已经开始找工作,作为实用性较强的专业课,学生和工作岗位更倾向于一些关于科研、生产一线的课题,设计性的课题可以将种类和难度都多样化,给不同基础、爱好不同的学生提供自由的选择。我校的很多课题都与“DSP原理及应用”课程有关,比如数学图像处理、各种数字调制、语音信号处理等都可以作为设计性的实验。
3.网络资源的使用
开设网络课程,可以增加一些前沿课题的研究及发展和应用。随着互联网的广泛应用,DSP原理与应用实验课程可以借助网络资源来学习和提高自身技能。实验教师可以利用校园网来更新最新的实验内容和应用,激励学生认真完成相关内容的查找和预习过程。教师也可以录制实验教程视频,便于学生学习和操作。学生在进行实验操作之前,可以到网上查阅了解关键芯片、实验设备的有关知识和题目的发展、应用背景。通过网上选课或预约实验,学生可以根据自身需要做多个设计性的题目内容,也可以自行选择合适时间和实验教师。根据大四学生的本身问题,有些学生要考研或找工作或出国,改变以往的硬性安排,体现比较人性化的新教学理念。[5]
五、结论
对于DSP原理及应用实验教学方法的研究和探讨,我们提出几点建议和看法,在以后的教学当中要进一步实践、总结和完善。[6]本着加强实验教学当中的创新性,提高学生的实践能力,学生不仅学到了一门知识更是一门技术、一个工具。DSP原理及应用实验教学的探索和研究,需要考虑学生的就业要求,突出学生的综合能力、设计能力和创新能力的培养。DSP实验教学已经由单一的教学功能向着科研和实践的高水平实用性为目的而发展。[7]
[参考文献]
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[3]Alan V. Oppenheim, Alan S. Willsky, S. Hamid Nawab. Signals and systems (Second Edition)[M].北京:电子工业出版社,2002.
[4]侯正信,王国安等.数字信号处理基础[M].北京:电子工业出版社,2003.
[5]杨旭.开放式DSP实验教学系统设计与开发[J].实验室科学,2007(05).
关键词:高职;专业开发
我国的高职教育正处于大力发展的过程中,对高职专业开发进行探讨和研究,是高职教育实践的需要,也是高职院校生存与发展的需要。为此,我院成立了《关于高职电子电气类专业开发的研究与实践》课题组。本文拟结合我院课题组的研究实践,谈谈对专业开发的一些看法,以期抛砖引玉。
专业开发要宽窄并举高职教育的培养目标要求学生具有较强的专业实践能力和岗位针对性,毕业生能较快适应岗位。从这种意义上说,高职似乎只适合窄口径专业。目前,许多高职院校都是按照“使学生具备从事某种职业必须的能力”的要求设计实践和理论教学内容的,目标很具体,针对性很强,比较适合于窄口径专业开发。但是,随着社会经济和科学技术的迅速发展,原有的技术岗位不断分化复合,智力成分与创造性成分不断增加,新的职业岗位层出不穷,人们在一生中可能会遇到多次岗位变换或职业迁移。高职学历教育应当而且必须为这些变换或迁移打下扎实的基础,使学生具有较强的继续学习能力和职业适应性。宽口径专业覆盖的职业范围较广,如电气自动化专业,其职业方向可以是工作现场的电气运行、电气检测维护、技术服务,也可以是生产监督、质量保证、电气销售等。如果基础扎实,还可以向数控技术和计算机应用方面扩展。总之,宽口径专业符合知识经济时代职业多变性的要求,因此,高职院校应努力开发宽口径专业。显然,适应性与针对性是矛盾的,仅顾及适应性会大大削弱高职教育特色,培养不出专业实践能力较强的技术应用型人才。对于宽口径专业,比较成功地解决上述矛盾的方法有两个:一是不以具体的岗位而以职业岗位群作为构建专业的基础。在制定教学计划时,要求专业基础理论和专业实践能力覆盖整个岗位群,专业基础理论以“必需、够用”为度,重点培养几个主要岗位的专业技能,在一定程度上可以保证针对性。二是根据社会需求设立几个专门化方向。如电子信息工程专业可以设置电子工艺、电子检测、电子设备维护与修理、电子设备管理、SMT工艺、电子产品营销等专门化方向。我院在实际的专业开发中采用了第二种做法,可以说是相当成功的。窄口径专业针对性强,但适应性较差,为增强适应性,应拓宽基础,多设接口。所谓多设接口,就是在考虑专业理论与实践教学内容时,有意识地安排一些相关专业的接口知识。社会职业与职业岗位复杂多变,社会经济、科学技术发展愈快,其复杂性和多变性愈烈。因此,宽窄并举是高职专业开发的一个基本原则,而适应性与针对性则是包容在这个原则中的一个矛盾统一体,充分注重适应性,才能使高职培养的人才具有可持续发展能力,切实考虑针对性,才能办出高职特色。
专业开发要就近生发高职专业开发既要进行深入的市场调研,合理设置专业,又要考虑自身的条件,充分节约教育成本,挖掘教育资源,实现高职教育培养目标。所谓专业的就近生发,即在原有专业的基础上开发相近的新专业。如依托计算机应用技术专业开发计算机网络技术专业,依托应用电子技术专业开发电子产品质量检测、计算机硬件与外设、汽车电子、电子信息技术与产品营销等专业。这样,既可以减少实验实训设施的投入,又可以充分利用原有的师资,从而降低办学成本。
专业开发要求新求变高职教育要满足日新月异的社会发展,在专业开发上必须求新求变。求新,就是在不断发展变化的市场中,发现新的职业与岗位,并开发出有前景的新专业,不仅要具有敏锐的教育家的职业眼光,更要时刻跟踪市场。广泛深入的市场调研是搞好专业开发的前提,只有深入社会特别是企业,详细地了解学生的就业环境、行业范围的企业类型、一般企业和大型企业的数量及生产状况、企业对掌握高新技术应用型人才的需求等,才能为专业开发打下良好的基础。专业开发的调研一般应有来自生产一线的高级技术人员参与,调研对象是企事业单位的人事部门,也可以是新技术应用部门和教育部门。求变,就是专业内涵要紧跟科学技术的发展变化。相同的专业,不同的学校可根据实际情况的变化冠以不同的专业名称,专业内涵也可以不同,即培养方向和课程设置可以不同。转贴于
专业开发要保证重点、突出特色专业开发应根据学校的教学资源、行业或地方的需要,保证重点、突出特色,不能搞遍地开花。重点专业是学校的支柱与窗口,可保证教学的稳定性并为学校创造品牌效应。首先,在确定重点专业时,要求有比较稳定的生源市场和毕业生就业市场,热门专业不一定是重点专业,短线专业更不能作为重点专业。其次,要客观地分析学校的特点、优势、现实的专业条件及可能的投入,实事求是地确定几个重点专业,切忌贪大求多。高职教育必须坚持走产学结合的道路,设置专业应有企业背景,重点专业更要依靠企业来办。高职院校主要为行业或地方经济培养人才,行业或地方所需的主体专业一般应成为学校的重点专业。高职院校应努力开辟与企业联合办学的路子,这是办好高职、办出专业特色的重要途径。校企联办,依靠企业的实习实训条件、技术指导力量、现场工作氛围,既可以解决学校办学资金短缺、实训条件不足等困难,又可以为学生提供在实际职业环境中锻炼的机会,为企业和毕业生提供互相了解、双向选择的机会,企业也可以借助学校的技术力量进行产品开发与优化。如我院的电子产品质量检测、计算机硬件与外设等专业与深圳市毅俊公司联合办学,机电一体化专业与株洲汽车齿轮有限公司联合办学,效果甚佳。
专业开发要长短并存长短并存,即长线专业与短线专业并存。长线专业可保证教学的稳定性,确保学校的办学特色,因此,必须使具有一定知名度、师资力量较强、生源和人才需求形势较好的专业保持相对稳定。对于短线专业,则必须根据就业市场的变化及时决定哪些专业可以招生或多招生,哪些专业应缓招或少招生,这样可以减少盲目性,增加主动性,有利于学生就业,有利于学校发展。
教学计划开发是专业开发的核心教学计划是实现培养目标的重要教学文件,教学计划开发是专业开发的核心。高职教育在构建教学计划时,要把握好技术技能、理论与关键能力、职业能力之间的关系,要做到目标明确,导向性强,要求具体,便于操作。在教学计划开发的过程中,我院的做法是:职业入手,能力主线,“两段三块”(即公共课教学与专门课教学两段,公共课、专业理论课、专业实践课三块),课内课外,加强素质,注重创新,整体优化,适时调整。开发教学计划的步骤是:行业或企业调研专业负责人撰写初稿有关教研室教师讨论修改修改稿1系部专业委员会讨论修改修改稿2教师再讨论修改专家审定(专业指导委员会专家和教师)院学术委员会核准定稿。
课程开发是专业开发的保证课程开发是实现高职教育培养目标的根本,是专业开发的保证。应按照能力培养目标的要求,大胆进行课程开发,重建课程框架。以就业为导向的能力本位是开发高职课程的基本指导思想。为实现高职教育的培养目标,我院开设了两类课程:一是综合能力素质课程,包括人文教育与普通文化基础课程;二是职业能力素质课程,包括职业岗位规范的技术技能与实训所必需的专业理论课程及新技术、新知识课程。在课程结构上,我院打破了过去学科教育中基础课、技术基础课、专业课“三层楼”的模式,建立了“两段三块”教学模式。协调三块课程的关系和比例是优化高职人才培养过程的一个关键性环节。我院三年制电子电气类专业这三块的比例大约为25%∶30%∶45%。由于增加了专业实践课程,势必与理论教学的容量形成矛盾,为解决这个矛盾,专业理论课程可采用综合的办法。专业课程的开发是课程开发的重点,高职学生作为“职业人”的目标主要靠它来实现,因此应给予充分重视。
总之,课程开发应该做到:确保主干课程,加强重点课程,综合相近课程,删除过时课程,开设新技术课程,增加选修课程。
在我国,教育部于2000年启动了“新世纪高等教育教学改革工程”,之后又实施了高等教育质量工程,并明确将“实践教学与人才培养模式改革创新”作为一个工作重点。在教育部的推动下,我国文科、理科、工科的教学改革全面展开,资助了一大批教学改革项目,但与欧美国家相比,国内的研究多数停留在高等教育理论研究阶段,与实际专业课程结合并成功应用的项目还不多。
测控类专业培养中的主体课程是测控技术与仪器、电气自动化以及机械工程等,内容涉及微型计算机技术、信号处理技术、测试技术、控制技术等,该类课程比较抽象。传统教学模式强调对理论知识的掌握,学生理解深度有限,难以将所学知识应用到工业实践中。笔者结合目前测控类专业课堂教学计划的特点和教学过程中存在的问题[3-5],采用交互式创新实践教学方法,用实例、创新设计以及实践操作从工程应用的角度强化创新实践,调动学生的学习主动性和积极性,提高学生综合素质。
本教学方法在测控技术与仪器专业课程教学中进行了初步推广,实施效果良好。
2基于互动和实践的课程教学设计
2.1 课程特点分析
测控类专业的专业课以计算机控制、电子技术以及信号处理等相关内容为主,从理论层面看,课程涉及比较深奥的计算机原理、电子技术以及信号分析与处理理论,内容比较抽象且难懂;从应用层面看,则涉及如何把测控技术理论与实际应用结合的问题。课堂教学的难点在于理论抽象且难以与工业现场联系,学生课程学习的难点在于如何把抽象的课堂理论与动手实践和现场工程实际问题的解决方法统一起来,把深奥的课堂理论知识转变成解决实际问题的能力。
2.2 课程教学模式设计
根据课堂教学中加强教与学互动和学生主动创新实践的教学指导思想以及教学计划和教学大纲规定的教学要求,把基于互动和实践的教学理论贯穿于课程教学的各个阶段。提出理论教学—结合工程—动手实践的循环式交互课程教学模式。
用理论及其应用启发学生思考,提高学习兴趣。针对检测类、故障诊断类及计算机控制类课程在工程中的应用案例进行分析,利用所建设的教学平台进行实际研讨和操作,进一步引出理论分析方法。
教师可通过课堂理论教学为学生提供基本知识框架和自主学习线索,补充相关知识点,做到“宽”基础,弥补学生基础知识面的不足,通过开放式问题提高学生发散性思维能力。
在课堂教学中,教师可结合工程应用,展开理论知识分组讨论,引导学生针对实际问题思考并提出自己的见解和看法,从而提高学生对知识的把握程度,进而启发学生进行创新思考,巩固和加强理论教学效果。同时,通过实践过程和汇报提高学生的团队协作能力。
基于课堂教学目标,教师自主开发或设计课堂教学实验辅助系统,如开发网络实验平台,学生可以自主登录进行网上实验;通过构建单片机资源库,由学生自主装配、测试,然后结合工程实际,指导学生分组实践,提高学生实践和协作的能力。
该课堂教学模式让教师和学生在专业课程教学环节置身于实践环境中,一方面可指导学生针对实践环节中的项目开发问题开展技术资料查阅和设计方案拟定,并对主要技术难点和技术实现方法进行分组讨论;另一方面同步强化理论知识,组织学生展示各小组的实践成果,对学生知识掌握程度进行综合评价,优秀率在90%以上。
3教学实践中存在的问题及解决方案
在课堂教学中,结合大量应用实例和演示实例,在理论教学基础上以学生动手实践为目标的教学方法是有效的,但不能适用于测控类课程的所有教学内容,必须结合内容的具体情况区别处理。在该类课程的教学过程中,采用本文所述的方法也遇到了不少问题,在解决问题的过程中,笔者逐步积累了一定的经验。
3.1 理论教学与教学辅助系统相结合
针对抽象的信号处理类教学内容,基础工程数学类课程已经完成,单一地进行数学理论阐释导致学生的学习兴趣较低。在教学过程中,笔者制作教学实验材料辅助教学,把抽象的理论形象化。课堂教学中开发了网络实验平台、单片机综合实验系统、测试和信号处理软件平台,可在课堂教学中开展在线实验,也可在课后开展学生分组拓展实验。
3.2 课堂教学、教学讨论和动手实践内容相结合
本文提出的课程教学模式通过理论教学剖析知识点的科学和数学原理,然后辅以分组项目化实践讨论并辅以考核交流来完成知识点学习。笔者在讲述微机控制课程时,将理论分析—电路设计—程序编写—展示相结合,通过讨论和学生动手焊接电路板,达到理论与实践的统一,然后布置小项目,让学生分组协作完成。
3.3 实践课题要与教学内容相适应
布置实践课题应围绕知识点,尽可能减少知识外延。课外时间通常安排两部分内容:一是课后作业,二是协作实践课题。课后作业的完成一般没有太大的问题,教师应进行监督考核,尽量减少学生抄袭作业。实践性课题的选择应慎重,要紧密结合课程进度引出课题,课题太小达不到训练目标,太大则无法完成。例如:测控系统设计课题需要安排在中断和串口通信等知识点学习之后;频谱分析仪的设计,需要在离散信号FT变换,DFT和FFT等时域—频域变换内容结束后安排。适时提出和适当开展课题研究,可以提高题目的趣味性和应用性,强化学生对实践的热情和兴趣。
3.4 协作学习和自主展示
以小组协作的方式完成实践课题非常重要,它为学生提供了一个相互交流和自我展示的学习环境,可利用小组之间的竞争和组内学生之间的相互激励和支持提高学生学习的热情和实践信心。通常由3~5名学生组成一个小组,学生可根据分工查阅资料和进行相关模块的开发 。实践课题融合了课程内容和拓展训练,学生可结合教师的推荐自由选择开发工具。在研发过程中,通过分组讨论与班级集体讨论,各组学生可有效地了解本组及个人在创新实践环节中的不足,对优化设计方案起到积极的作用。
经过实践环节的学习,学生的学习思维基本上跳出了抽象的数学思维模式,以形象、生动而又有趣的创新实践模式取代了传统的以死记硬背信号分析数学公式为特征的强化记忆学习模式,避免了平时学习一知半解,考前抓紧突击的学习方法。实现了把学习的黄金时间放在平时,即把课堂教学、交互实践和监督检验放在平时,简化课程结课考试,促进了学生学习效率的提高,又使得教学时段得以充分利用,提高了学生综合创新实践素质。
4教学改革成果
结合笔者提出的交互式主动创新实践教学方法,从网络实践平台、教学案例分析和学生成果等角度分析该方法的实施及效果。
4.1 测试信号分析网络平台
网络式实践平台在国内外教育教学模式中并不少见,但是大多以视频和教学材料为主,笔者在教学过程中开发了网络化在线实验平台(如图1所示)。学生注册后,可以下载课程学习材料和实践指导文件,通过在线实验板块对课程重要内容进行实验。
图1 网络在线实验系统
学生可通过校园无线网络随时随地登录网站,针对课堂所学理论进行应用实验,不仅提高了学习兴趣,同时也提高了对问题本质的理解和掌握。
4.2 交互式信号分析与处理平台
利用软件开发的信号处理平台,可运行在手机和PC机等工具上(如图2所示)。信号处理平台利用教学信号处理算法,对典型信号、实时音频信号和现场采集的振动等工程信号进行分析。在教与学的过程中,典型信号的分析可以使学生掌握信号的特点、时频特性以及处理算法,辅以工程实际数据分析,从而解决从典型信号分析向工程实际数据分析的过渡,通过讨论,全面掌握相关算法。
a音频信号实时分析 b手机信号处理平台
图2 利用软件平台和手机移动平台开发的教学辅助系统
4.3 学生实践作品—六足抢险救援机器人
图3所示的六足抢险救援机器人是测控技术与仪器专业学生的作品。采用本文提出的教学模式,学生具备一定的单片机、控制和传感器技术等相关知识运用能力后,开发了本作品,荣获河南省第九届挑战杯二等奖和河南省最具投资价值创意奖。
图3 六足抢险救灾机器人及其获奖奖杯
5结束语
培养高素质的科技创新人才是测控技术与仪器专业及其相关专业永恒的追求。为提高测控类课程的教学水平和质量,笔者提出了交互式创新实践型教学法,依托于专业教学计划和大纲,融工程项目案例库与理论教学于一体,实现了教、学、用的有机统一,提高了学生综合创新实践能力。目前,该教学法已在测控技术与仪器专业教学中得到推广,教师和学生反映良好。
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关键词:自动控制;应用型本科高校;双语教学
作者简介:杜成涛(1974-),男,安徽六安人,皖西学院机械与电子工程学院,讲师;张晓东(1961-),男,安徽霍邱人,皖西学院机械与电子工程学院院长,教授。(安徽 六安 237012)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0106-02
随着经济全球化、人才国际化的进程进一步加快,社会对能用英语进行专业技术交流的高级专业技术人才的需求进一步加大。这就对高等学校提出了更高的要求。根据皖西学院省属应用型示范本科院校特点,将自动控制原理课程作为实行双语教学的课程,第一,符合教育部有关文件精神;第二,该课程具有多学科交叉性质,是工科专业的公共平台课程,课程支撑、服务专业领域广。通过实施该课程的双语教学,学生不仅可以获得控制理论基本知识,还可以涉猎广泛的专业英语术语,提高科技专业英语的应用水平。文章就该门课程双语教学实践进行了详细阐述,指出同类高校实行双语教学进程中存在的一些问题并提出相应解决措施。
一、教材选择
皖西学院根据省属应用型本科高校人才培养的定位,经过调研,选用了由美国Morris Driels编著的《Linear Control Systems Engineering》(《线性控制系统工程》)原版教材。教材的选取主要基于以下几点考虑:一是根据专业培养目标进行教材选取,应用型本科高校人才培养的定位是,培养以工程实践和工程应用为核心,以能力为主旨目标的创新应用型人才,所选教材内容安排是以工程为背景,以工程问题的解决方案来阐述理论知识,有利于提高学生运用所学知识解决实际工程问题的能力;二是考虑自动控制原理课程本身的知识体系,该教材以案例研究来阐述理论知识,从控制工程实际问题出发,提出系统分析和设计目标的方法,渐近引出控制系统分析和设计的理论和方法。教学实践表明,这种体系结构和内容安排已经取得了很好的教学效果。
二、课程教学目标和教学内容
这门双语教学课程的首要教学目标是:通过课程教学使学生掌握自动控制原理的基本概念、基本理论和基本方法。其次,通过使用原版教材,使学生了解国外先进的工程应用的分析问题、解决问题的思维方法。第三,通过双语课程教学,使学生掌握相关英文专业术语、专业科技英语的表达方式和句式结构特点,从而能读懂原版教材,听懂老师的英文授课及阅读相关英文文献,能用英文进行专业技术交流与沟通。
教学内容上,首先,删减了非线性控制理论和现代控制理论这两部分内容,对于应用型本科高校来说,这两部分内容可以不做要求。其次,对在《信号与系统》中已做阐述的信号流图及Mason公式以及在工程实践中很少用到的复杂多环框图化简内容做了删减。将采样控制理论部分内容放到“计算机控制技术”课程中进行讲授。再者,随着计算机技术的发展,根轨迹的绘制已经不再是问题,所以,教学内容弱化了根轨迹绘制规则内容,提倡根轨迹这种解决问题的创新思维方法,即将特殊问题一般化处理,增加了利用根轨迹来对系统进行分析和设计的能力的培养方法。增加了系统的频率特性这部分内容,强调其在解决工程控制问题中的应用,将教学重点放在系统时域分析和设计这部分内容上,因为,笔者认为这部分内容最基础,课程的许多概念都是在这一部分内容中提出来的,而且时域分析方法也最直接、最直观,容易理解和接受,控制原理中的其他分析和设计方法都是以时域法所得出来的结论为基础的,如果这部分内容讲清楚了,学生掌握了,接下来的知识点就容易讲、容易学了。最后,考虑到多模PID控制在工程实践中的广泛应用,教学内容中增加了PID控制原理的阐述和控制器参数整定方法的介绍。
三、双语教学地实施
1.教学方法和教学手段
这里提到的“双语教学”指的是我国高校为了提高大学生英语应用水平,扩大国际视野,提高国际交流能力的一种教学改革举措。[1]笔者在进行自动控制原理双语课程教学时,从教学的语言载体上讲,主要采用“过渡式”双语教学方法,即采用英文原版教材、英文课件和讲义及英文板书,课堂教学语言采用英文和中文交错进行的方法,并遵循循序渐进的原则,逐渐向全英文课堂教学过渡。采取措施主要有:第一,帮助学生做好课前英语专业词汇的准备,“先置”语言素材。在每个单元讲授之前,将该单元有关英语专业术语、重点句、段,通过讲义以中、英文对照形式发放给学生,供学生预习参考,并且在每次上课前随机抽查学生预习效果,并计入学生平时考核成绩,以引起学生的足够重视。教学实践表明,这是一条行之有效的方法。第二,注重课堂教学组织。认真做好课件,合理安排板书,课件内容力争源于教材,板书内容为主要概念、原理,上课时先给出待讲授内容的主要知识点,采用中文讲解,英文复述,使学生了解相关专业术语的英文表达。同时,还向学生交代清楚知识体系和讲课思路,然后逐步展开。在课程开始阶段,先用中文讲清楚基本概念、基本原理和基本方法等专业知识,这时候的英文讲授主要是复述,目的是使学生掌握相关专业英文术语。每次正式上课之前对前一次课的内容作简要复习,并全用英文讲授,强化学生对专业知识的理解和专业英文词汇的掌握。第三,加强课后的复习。主要采用布置教材重点内容的阅读和理解,检验手段是,随机抽查,给出一个主题(subject),要求学生用英文阐述,然后进行评价并计入平时考核成绩。同时,学生通过课后作业练习,巩固了专业知识和专业英文词汇。该英文版教材,每个模块(module)共给出了十个作业题(problems),笔者要求学生全做,全英文作答,虽然开始阶段学生感觉压力大一些,但随着知识掌握程度的加深以及对双语教学的适应,学生普遍觉得作业量也不是很大,教学实践表明,效果良好。第四,加强阶段性复习巩固。为此,笔者设置了四个单元模块小测验(quiz),目的是引导学生及时复习、总结和巩固,避免一部分同学期末“突击式”复习而造成知识掌握不牢固。第五,加强课后辅导和阅读指导。每周安排一个上午时间做答疑辅导,同时利用网络平台加强辅导。对原版教材的阅读,反复向学生强调,在阅读的过程中注重理解,读懂就行了,没有必要先翻译成中文。
2.教学考核与评价
合适的课程考核体系,有利于促进课程教学目标的实现,自动控制原理双语教学课程考核体系是这样设计的,由三个方面组成。第一,平时成绩。包括预习、课堂讨论以及作业完成情况,占20%。通过较高的平时成绩权重值引导学生注重平时成绩的积累,加强平时的学习效果,积累基础知识。第二,四个阶段性小测试成绩,共占30%。主要是引导学生注重阶段学习成效,加强对知识的总结和掌握。第三,期末考试成绩,占50%。试卷为全英文试卷,要求学生全英文答题。全面考查学生对课程知识的掌握程度及综合应用知识的能力。从考核评价体系上可以看出,三个环节都很重要,无论哪个环节出现问题,都有可能导致总评成绩不合格,这样有利于引导学生在学习这门双语课程的时候,认真、踏实保证学习和教学效果。教学实践证明,这种双语课程评价体系是成功的。
四、关于应用型本科高校双语教学的几点体会和思考
省属应用型本科高校学生基础稍差,师资力量较薄弱,实施双语教学,要比那些重点院校艰难的多。首先,学生基础稍差,部分同学对双语学习产生畏难情绪,进而会影响其他同学。其次,既有专业知识背景,又有良好的专业英语知识和口语表达能力的老师也为数不多,这样有些老师就会有不同看法,认为学生基础本来就薄弱,自动控制原理这门课本身理论性强,即便用中文授课,学生想学好也有一定难度,认为双语教学不易保证教学效果,甚至将这种观点在公开场合发表,从而对学生产生一种误导,一定程度上挫伤了学生双语学习的积极性,阻碍了双语教学改革和发展。因此,学校教学管理和教学研究等部门要充分认识到双语教学在实现“应用型”人才培养中的地位和作用,在广大教职工和学生中加强宣传,让其对双语教学形成共识,营造双语教学的良好氛围,推动双语教学的实施。
2.应用型本科高校对双语教学缺乏规范管理和激励机制
目前,大多数应用型本科高校对双语教学还没有规范管理文件,至于双语教学教师资质考核认证、双语教学组织实施步骤、过程监控、教学效果考核反馈等还没有文件依据。
双语教学多数还是少数教师主动、自愿开设,整个实施过程都是授课教师自己把握,存在教学管理盲区。双语教学实践表明,实施双语教学的教师和学生都要投入更多的时间和精力,所以,为了调动广大教师的积极性,学校应建立相应的激励机制。对于学生,也应在评优评先中适当倾斜,以此鼓励更多同学参与和支持双语教学改革工作。所以,学校相关职能部分要加大对双语教学的研究和投入,规范管理,制定激励机制,积极引导教师和学生参与到双语教学的教学改革中去,推动双语教学的发展。
3.应用型本科高校双语教学师资力量薄弱、还未形成很好的双语教学团队
双语教学的成功与否,教师起到了决定性的作用。而对于省属应用型本科高校来说,双语师资力量薄弱,还未形成很好的双语教学团队,这在一定程度上限制了双语教学的推进。所以,学校应该多渠道、多举措加强双语教师团队建设。可以选拔相关专业英语基础较好的教师到国内知名大学进行进修访学或利用与国外高校合作平台,选派教师去国外进修。皖西学院已经选拔了多名教师赴芬兰塞尔文尼亚大学等国外大学进行进修,国内访学已经常态化,一方面申请教育部资助访学项目,一方面学校自派访学,取得了显著效果。同时,还可以进行多种形式的校内培训,比如皖西学院采取聘请外教和外语学院资深专家、教授集中对双语教学教师进行英文培训。
五、教学体会:加强教学研究,探索合适的双语教学规律
要搞好该门课程的双语教学,除了上述条件以外,教学研究也是一个必不可少的环节。通过教学研究,把握适合本校特色的双语教学规律,方能有的放矢。研究是建立在调研和实践的基础之上的,笔者在进行自动控制原理双语教学过程中,通广泛调研,吸取了同行专家、教授的双语教学实践经验,学到了很多双语教学方法和技巧,也把握了一定的教学规律。笔者还从更高的视角看待自动控制原理课程双语教学实践,研读了部分更广泛意义的双语教学著作和文献,其中仲伟合等编著的《中国高校双语教学改革的探索与实践》著作,就给笔者以很大的启示。研究本身也是一种学习和提高的过程,所以,要搞好双语教学,就不能没有双语教学研究。
六、总结
笔者自2006年以来就为电类本科专业学生讲授自动控制原理双语课程,教学实践表明,双语教学取得了一定的成功。但是,距“双语教学”的要求还有很大差距,笔者认为这正是教育者前进的动力。这篇浅作既是笔者多年双语教学实践的总结,也希望能为同类高校该课程双语教学提供一点点不成熟的借鉴,共同推动双语教学的进步和发展。
参考文献:
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