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計算機課程群和實(shí)驗教學(xué)體系創(chuàng )建思考的論文
計算機技術(shù)的發(fā)展已使得計算機技術(shù)成為各學(xué)科專(zhuān)業(yè)不可缺的工具和重要組成部分。其中電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)與計算機技術(shù)聯(lián)系最為緊密。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐和專(zhuān)業(yè)調研，我們發(fā)現計算機技術(shù)對電子信息技術(shù)的影響不僅是非常廣泛的，而且也是非常深刻的。同時(shí)，計算機技術(shù)也不斷地滲透和融入到電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的計算機課程教學(xué)中。①但是在計算機課程教學(xué)內容的選取上，我們只能參考計算機專(zhuān)業(yè)的培養方式，導致了電子信息類(lèi)知識和計算機知識內容的相互滲透與融合不夠、計算機課程的教學(xué)與專(zhuān)業(yè)應用脫節、開(kāi)設的計算機類(lèi)課程之間的銜接不清或部分課程內容重復、課程綜合化程度不高等問(wèn)題。②同時(shí)，計算機實(shí)驗和實(shí)踐教學(xué)是計算機教學(xué)的重要組成部分，與理論教學(xué)相比其作用更為重要。但現實(shí)情況是計算機實(shí)驗和實(shí)踐教學(xué)長(cháng)期沒(méi)有受到足夠的重視。實(shí)驗教學(xué)中常常成為理論教學(xué)的附屬物，未能將實(shí)驗教學(xué)和理論教學(xué)兩者有機結合，使得理論教學(xué)嚴重脫離實(shí)驗，最終實(shí)驗教學(xué)也未能起到其應有的作用。③因此，為了充分發(fā)揮實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)的作用、培養學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力、全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，在改革計算機類(lèi)理論課程體系的同時(shí)應該對計算機類(lèi)課程實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行全方位的改革。
1計算機類(lèi)課程的教學(xué)現狀
電子信息類(lèi)是綜合性極強的交叉性的學(xué)科，電子和計算機技術(shù)是該專(zhuān)業(yè)的兩大基礎。根據專(zhuān)業(yè)的培養方向，我們在培養計劃中設置了三個(gè)層次的計算機類(lèi)課程：（1）計算機文化基礎層次，包括“大學(xué)計算機基礎”、“計算機程序設計基礎（C語(yǔ)言）”；（2）計算機技術(shù)基礎層次，包括“計算機網(wǎng)絡(luò )”、“微處理器與微控制器原理”、“數據結構與算法”、“面向對象程序設計”、“關(guān)系數據庫與SQL”、“軟件工程”；（3）計算機應用基礎層次，包括“微處理器與微控制器應用”、“MATLAB仿真與應用”、“電子線(xiàn)路輔助設計”、“可編程邏輯器件”、“圖像處理”等課程。這三個(gè)層次的課程都包含了大量的計算機實(shí)驗和實(shí)踐操作，但大部分實(shí)驗項目是針對章節知識點(diǎn)進(jìn)行設計的實(shí)驗，實(shí)驗學(xué)時(shí)較少，實(shí)驗進(jìn)度隨著(zhù)理論課程的進(jìn)度而進(jìn)行。因為實(shí)驗學(xué)時(shí)少，所以只能完成驗證性實(shí)驗，無(wú)法進(jìn)行考查學(xué)生綜合能力的設計綜合性實(shí)驗，導致很難讓學(xué)生深入研究和探索。同時(shí)，計算機知識更新快，計算機實(shí)驗教學(xué)內容也需要隨著(zhù)課程理論知識的更新不斷變化。但是目前的實(shí)驗大綱往往不能與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)驗項目多年不變和出現了明顯的滯后，沒(méi)有使用最新技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，最終不能吸引學(xué)生的興趣。其次，當前學(xué)校正在實(shí)施學(xué)分制，這使得教學(xué)過(guò)程中對同一年級的教學(xué)進(jìn)度有差別，為實(shí)驗項目的開(kāi)設和開(kāi)放性實(shí)驗的進(jìn)行增加了難度。同時(shí)，從學(xué)生考研、面試和就業(yè)的反饋信息來(lái)看，學(xué)生參與結合科學(xué)研究的實(shí)驗實(shí)踐項目的次數和質(zhì)量直接決定了學(xué)生動(dòng)手操作能力和創(chuàng )新實(shí)踐能力的高低，而實(shí)際情況是學(xué)生很少有機會(huì )參與此類(lèi)實(shí)驗實(shí)踐項目。因此，本項目以我校物理系兩個(gè)電子信息類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生培養為對象，結合三個(gè)層次的計算機類(lèi)課程的需求，開(kāi)展計算機類(lèi)課程理論、實(shí)驗實(shí)踐的教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革研究，形成以理論教學(xué)、實(shí)驗和實(shí)踐有機結合、充分發(fā)揮實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)的作用、激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲、培養學(xué)生動(dòng)手創(chuàng )新能力為目的的實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)模式。
2計算機類(lèi)課程體系的構建
我們在保證堅實(shí)基礎的核心課程建設、保證不斷創(chuàng )新的實(shí)驗實(shí)踐體系建設的基礎上，不斷整合課程內容，優(yōu)化課程結構，構建了理論教學(xué)與實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)并重，在知識培養上強調基礎性、寬廣性、實(shí)用性，在能力培養上突出創(chuàng )新性、綜合性的課程體系。在原有的三個(gè)層次的計算機類(lèi)課程體系的基礎上，為了將計算機課程知識和相應的應用結合起來(lái)，后繼開(kāi)設了第四層次課程，如“嵌入式系統及其應用”、“DSP原理與應用”、“平板顯示原理與應用”、“數字電視傳輸技術(shù)”、“FPGA及數字系統設計”等，真正做到學(xué)以致用。同時(shí)，按若干門(mén)內容緊密聯(lián)系的課程組建系列課群，對各個(gè)課群中的每門(mén)課程進(jìn)行合理定位，根據課程間的內涵與外延，按照前沿性、先進(jìn)性和交叉性的原則組織課程教學(xué)。在課群建設中，依據電子信息類(lèi)的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)對課群及其課群中的課程進(jìn)行合理定位，按照“基礎”、“學(xué)科”和“應用”三個(gè)層次組織教學(xué)，充分體現“厚基礎、寬口徑、顯特色、富創(chuàng )新”的人才培養目標。具體為：（1）基礎層：計算機基礎課群（包括大學(xué)計算機基礎、計算機程序設計基礎、C語(yǔ)言綜合實(shí)驗等）。（2）學(xué)科層：計算機控制課群（包括微處理器與微控制器原理和應用、計算機網(wǎng)絡(luò )、面向對象程序設計等）和數據處理課群（包括圖像處理、數據結構與算法、關(guān)系數據庫與SQL、軟件工程等）。（3）應用層：計算機工具課群（包括MATLAB仿真與應用、電子線(xiàn)路輔助設計、可編程邏輯器件等）和計算機應用課群（包括嵌入式系統及其應用、DSP原理與應用、平板顯示原理與應用、數字電視傳輸技術(shù)、FPGA及數字系統設計等）。
3建立分層次、多模塊的實(shí)驗教學(xué)體系
目前，計算機類(lèi)課程的傳統實(shí)驗和實(shí)踐教學(xué)過(guò)程存在諸多問(wèn)題，如：在進(jìn)行計算機類(lèi)課程的實(shí)驗教學(xué)時(shí)，實(shí)驗內容安排較隨意，缺少對學(xué)生規范化的指導；教學(xué)效果的優(yōu)劣很大程度上依賴(lài)教師的個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗；教學(xué)手段比較單一和落后；驗證性實(shí)驗多、設計性綜合性實(shí)驗少；教學(xué)內容與實(shí)際的應用脫節；學(xué)生普遍重理論而輕實(shí)驗等。眾所周知，計算機實(shí)驗教學(xué)是理論與實(shí)踐相結合的教學(xué)過(guò)程，又是課程理論知識的驗證、完善、補充和深化，還是培養學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng )新能力的重要手段。因此，要解決存在的各種問(wèn)題，我們需要重新構建合理的實(shí)驗教學(xué)體系。我們依托“武漢光谷”地域經(jīng)濟特點(diǎn)和我系學(xué)科的發(fā)展，構建了“一個(gè)核心、三個(gè)平臺、六大模塊、三個(gè)層次”的實(shí)驗教學(xué)體系。（1）一個(gè)核心：以創(chuàng )新能力培養為核心。（2）三個(gè)平臺：包括計算機基礎課程實(shí)驗平臺，計算機專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗平臺和個(gè)性化研究性實(shí)驗平臺。依據電子信息類(lèi)的學(xué)科結構、學(xué)生個(gè)性化的需求，構建可個(gè)性化選擇的六大課程模塊。（3）六大模塊：包括計算機基礎實(shí)驗模塊（包括計算機程序設計基礎、C語(yǔ)言綜合實(shí)驗、數據結構與算法等課程實(shí)驗）、計算機技術(shù)實(shí)驗模塊（包括微處理器與微控制器原理和應用、面向對象程序設計、關(guān)系數據庫、軟件工程等課程實(shí)驗）、計算機應用實(shí)驗模塊（包括MATLAB仿真與應用、電子線(xiàn)路輔助設計、嵌入式系統等課程實(shí)驗）、拓展實(shí)驗模塊、開(kāi)放性實(shí)驗模塊和研究創(chuàng )新性實(shí)驗模塊。通過(guò)六大模塊的個(gè)性化選擇，使得學(xué)生的知識結構不斷更新和完善、動(dòng)手實(shí)踐能力不斷提高。（4）三個(gè)層次：根據知識結構、人才能力培養的梯形結構，按照知識需求、能力需求從低到高的原則，建立“基礎性實(shí)驗”、“綜合設計性實(shí)驗”、及“個(gè)性化研究創(chuàng )新性實(shí)驗”的三層次實(shí)驗教學(xué)模式，突出創(chuàng )新能力培養�；A性實(shí)驗：以深入理解計算機操作和計算機程序設計語(yǔ)言（C語(yǔ)言）基本概念，增強程序設計語(yǔ)言的直觀(guān)認識，了解C語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題為目的。這類(lèi)實(shí)驗項目將課程的基本理論知識作為實(shí)驗內容，主要起到驗證理論知識的作用。注重實(shí)驗的啟發(fā)性和興趣性，充分調動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗的積極性。綜合設計性實(shí)驗：由教師提出問(wèn)題或學(xué)生在教師的指導下自主選題，學(xué)生綜合運用本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)課程知識，自行設計實(shí)驗方案，自主完成實(shí)驗項目。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生完成從選題、實(shí)驗設計、親自動(dòng)手操作到結果分析和論文撰寫(xiě)全過(guò)程。強調實(shí)驗的自主性，注重實(shí)驗的設計性和綜合性，培養學(xué)生的學(xué)習主動(dòng)性、積極性和創(chuàng )造性，鍛煉學(xué)生運用一系列計算機類(lèi)的知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力。個(gè)性化研究創(chuàng )新性實(shí)驗：一方面，由教師提出可能轉化為實(shí)驗教學(xué)的科研成果，選拔善于獨立思考、實(shí)踐動(dòng)手能力強的優(yōu)秀學(xué)生。由優(yōu)秀學(xué)生和這些教師組成小組，實(shí)施并完成這種轉化。這類(lèi)實(shí)驗讓學(xué)生掌握思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的方法，提高創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力，實(shí)現個(gè)性化培養。另一方面，讓對科學(xué)研究、科技活動(dòng)或社會(huì )實(shí)踐有濃厚的興趣、具有一定的創(chuàng )新意識和研究探索精神的學(xué)生進(jìn)行獨立探索，自主選題設計，在現有條件下提出解決辦法和實(shí)施方案，并在教師的指導下進(jìn)行實(shí)施或獨立組織實(shí)施。以項目為載體，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新思維和創(chuàng )新意識，提高學(xué)生提出問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力，培養學(xué)生的獨立工作能力。實(shí)際操作中，通過(guò)課程設計、開(kāi)放性實(shí)驗、本科生自主創(chuàng )新項目、大學(xué)生創(chuàng )新訓練項目加以實(shí)現。在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，強化科研引領(lǐng)實(shí)驗教學(xué)的理念，將科研成果積極轉化為實(shí)驗教學(xué)內容，組織開(kāi)放實(shí)驗、電子設計大賽、軟件設計大賽以及大學(xué)生科技創(chuàng )新計劃項目等活動(dòng)，形成多形式、立體化的實(shí)驗教學(xué)形式。
4結束語(yǔ)
為了全面提高電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的計算機應用能力和創(chuàng )新意識，我們根據計算機技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)、學(xué)生對計算機應用能力的要求、本專(zhuān)業(yè)計算機應用的實(shí)際情況，優(yōu)化、更新現有“三層次”教學(xué)模式的教學(xué)內容體系，注重第四層次的教學(xué)，圍繞不同層次人才培養開(kāi)展計算機類(lèi)課程多層次實(shí)驗教學(xué)模式的設置。在教學(xué)研究中，從明確電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)有關(guān)計算機發(fā)展方向的課程的教學(xué)要求和課程特點(diǎn)出發(fā)，實(shí)施教學(xué)改革，對計算機類(lèi)課程的教學(xué)內容和實(shí)驗教學(xué)體系進(jìn)行組織與融合，建立了電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)計算機課程的課程群，研究了“一個(gè)核心、三個(gè)平臺、六大模塊、三個(gè)層次”的實(shí)驗教學(xué)的體系結構。將研究初步應用于教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力有了明顯的提高，取得了較好的教學(xué)效果。
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