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獨立學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)單片機課程設計教學(xué)模式的研究論文
獨立學(xué)院是一個(gè)隨著(zhù)大眾化教育的發(fā)展而出現的承接理論研究教育和技工培訓的新的辦學(xué)模式，它的辦學(xué)目標在于培養有一定理論基礎兼具工程項目設計能力的應用型人才。因此，在課程設置上要求理論與實(shí)踐并重。但筆者在多年的課堂教學(xué)中發(fā)現，學(xué)生能夠對若干教學(xué)理論、公式進(jìn)行推倒計算，卻不能將其應用在實(shí)際工程設計中。因此，如何改進(jìn)教學(xué)效果，提高學(xué)生將理論知識轉化為實(shí)際應用的能力，切實(shí)實(shí)現獨立學(xué)院的辦學(xué)目標是我們亞待解決的一個(gè)問(wèn)題。
單片機原理及應用是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程。它的特點(diǎn)是應用性極強，能夠加強學(xué)生對“系統”這一概念的理解，能夠將理論知識轉化為工程設計應用能力。為了進(jìn)一步加強學(xué)生對于工程項目設計應用能力，體現獨立學(xué)院的辦學(xué)理念，注重在實(shí)踐中學(xué)和應用的交叉，進(jìn)行了單片機實(shí)踐課程教學(xué)模式的改革，在單片機課程設計的教學(xué)模式上采用了項目教學(xué)法。
一、項目教學(xué)的實(shí)踐方法
項目教學(xué)指的是學(xué)生在教師的指導下處理一個(gè)項目的全過(guò)程，在這一過(guò)程中學(xué)習掌握教學(xué)計劃內的教學(xué)內容。學(xué)生全部或部分獨立組織、安排學(xué)習行為，解決在處理項目中遇到的困難。因此“項目教學(xué)法”是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。項目教學(xué)需要整合以前所學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)基礎理論及教學(xué)案例，圍繞著(zhù)某個(gè)主題或者項目開(kāi)展實(shí)施，學(xué)生通過(guò)討論、論證、協(xié)作開(kāi)發(fā)、綜合調試和成果評價(jià)最終完成項目。項目教學(xué)法通過(guò)完成某個(gè)項目并且達到要求的技術(shù)指標，從而讓學(xué)生“從做中學(xué)”;通過(guò)布置項目任務(wù)，學(xué)生充分發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性，學(xué)生自己提出解決方案，并依據解決方案進(jìn)行資料收集，最終獲取自主學(xué)習知識和解決問(wèn)題的能力。例如，做小車(chē)蹺蹺板平衡系統設計，學(xué)生拿到課題后，首先要進(jìn)行討論:采用何種控制方案，并進(jìn)行論證確定其可行性。在方案論證后要進(jìn)行協(xié)作開(kāi)發(fā)，分頭開(kāi)展硬件、軟件設計及仿真，最終進(jìn)行綜合調試。此項目是對模擬電子線(xiàn)路、控制理論、單片機原理等各種專(zhuān)業(yè)知識的綜合應用，它用到了控制理論的閉環(huán)調節、模擬電子線(xiàn)路的電路設計和C語(yǔ)言編程等。通過(guò)這個(gè)項目的實(shí)踐可以使得學(xué)生自主開(kāi)展計劃并確定實(shí)施手段。在最終設計完成之后，不同小組之間進(jìn)行觀(guān)摩和討論，并對自己的實(shí)施方案作出評價(jià)。通過(guò)這種以項目為中心的實(shí)踐方案，學(xué)生可以學(xué)習課外知識，發(fā)展自主學(xué)習能力，可以對所學(xué)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識進(jìn)行綜合應用，能夠增強理論與實(shí)踐的聯(lián)系，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力和解決問(wèn)題的能力。并且，由于學(xué)生經(jīng)過(guò)親身體驗，知識和技能一經(jīng)掌握就不易忘記。因此，開(kāi)展這種項目教學(xué)法對學(xué)生的能力發(fā)展具有非常重要的意義。
二、項目教學(xué)方法的實(shí)踐策略
基于單片機的課程特點(diǎn)，其課程設計非常適用于以項目為中心的教學(xué)方法，在開(kāi)展過(guò)程中應注意與理論相結合，選擇合適的項目，進(jìn)一步改進(jìn)考核方式。
(一)理論教學(xué)中強化“系統”的概念
對單片機原理及應用的課程設計教學(xué)模式上的探討，其核心離不開(kāi)理論教學(xué)。為了能夠激發(fā)學(xué)生對枯燥專(zhuān)業(yè)知識的學(xué)習積極性，提高學(xué)生對理論專(zhuān)業(yè)知識的實(shí)際應用能力，理論教學(xué)要采用案例教學(xué)法，為提高學(xué)生的動(dòng)手能力打下基礎。即在講授專(zhuān)業(yè)理論知識的同時(shí)結合應用實(shí)例，強化學(xué)生對“系統”這一概念的理解，強調單科目在系統中的重要作用。例如，以電子稱(chēng)重計為例，通過(guò)講解系統構成，可以將其按模塊劃分，即顯示部分、傳感器部分、數模轉換部分及核心的數據處理部分。這種案例教學(xué)能夠給學(xué)生以直觀(guān)的說(shuō)明:完成一個(gè)系統，不是靠單一科目能夠實(shí)現，必須是多個(gè)科目的綜合應用，每個(gè)科目都有其無(wú)法替代的作用。在課程結束時(shí)就必須讓學(xué)生建立起一個(gè)完整的“系統”的概念。
(二)項目的設計與選取
單片機由于其應用的廣泛性，其項目教學(xué)所涉及的通常是來(lái)自現實(shí)生活的問(wèn)題，或需要解決的某項任務(wù)。在項目的設計上應以強化某項專(zhuān)業(yè)技能為目標，可以是需要經(jīng)過(guò)復雜理論計算的，或是需要進(jìn)行精密電路設計的，也可以是通過(guò)移植、改造或簡(jiǎn)化而實(shí)現的項目。
在選擇項目時(shí)，首先應注意其系統性以及與其他專(zhuān)業(yè)核心課程的配套及整合，即在完成項目時(shí)必須用到其他的專(zhuān)業(yè)理論知識才能達到設計要求，這樣才能體現理論聯(lián)系實(shí)際的“系統設計”。其次項目的選取應符合實(shí)際應用并具有一定難度。選擇有實(shí)際應用價(jià)值的項目，才能激發(fā)學(xué)生的興趣，學(xué)生才能更好地發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性。學(xué)生查找資料確定方案，其中蘊涵的問(wèn)題越能誘人深入，越能留下較多的思維空間，教學(xué)效果就越好。最后選擇的項目具有一定的目的性。項目選取與教學(xué)目的、培養目標相匹配，要能提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
(三)考核方式和評價(jià)體系的建立
為了進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，獨立學(xué)院建立更完善的考核方式和評價(jià)手段。在以項目為中心的課程設計考核方式中，方案論證與選擇、系統設計成果及技術(shù)指標并重。因為其中每個(gè)環(huán)節都是學(xué)生自主搜集資料完成的。因此，每個(gè)環(huán)節都是鍛煉學(xué)生自主學(xué)習能力的重要途徑。對學(xué)生的考核及評價(jià)分階段進(jìn)行，而不是以單一的設計成果為唯一依據。也就是說(shuō)，最終的考核評分由平時(shí)的每個(gè)環(huán)節的得分計算而來(lái)。由于這種分階段評價(jià)體系在整個(gè)設計過(guò)程中要求每個(gè)環(huán)節都進(jìn)行考核，因此每個(gè)得分點(diǎn)都能夠反映出學(xué)生在這個(gè)知識點(diǎn)或者解決問(wèn)題上真正的能力。這樣的最終考核結果更能夠細致地評價(jià)學(xué)生的綜合水平。
(四)引導學(xué)生參加各類(lèi)競賽，強化高層次應用
課程設計是每個(gè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須完成的實(shí)踐環(huán)節之一。有些同學(xué)在課程設計結束后還有著(zhù)濃厚的興趣期望進(jìn)一步提升自身能力。因此，在課程設計結束后推薦理論知識較好、動(dòng)手能力較強的學(xué)生參加各類(lèi)競賽，并有負責老師專(zhuān)門(mén)進(jìn)行大賽定向培訓以強化這些學(xué)生對專(zhuān)業(yè)知識的高層次應用，從而使得部分拔尖的學(xué)生任務(wù)不會(huì )中止，學(xué)習不會(huì )間斷，并能形成學(xué)習梯隊，促進(jìn)好的學(xué)風(fēng)的形式。
三、以項目為中心的課程設計的實(shí)踐效果
以項目為核心的單片機課程設計的教學(xué)方式，一是可以讓學(xué)生在項目設計中體會(huì )“系統”的概念，在設計過(guò)程中融合其他專(zhuān)業(yè)課程的理論知識完成設計任務(wù);二是可以培養學(xué)生動(dòng)手能力及工程設計能力，對就業(yè)有很大的幫助;三是可以在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中提高學(xué)生自主學(xué)習的能力。而在設計時(shí)小組成員的相互討論以及學(xué)生和老師之間的討論時(shí)，思想的碰撞更能使得學(xué)生跳出自己思維的局限，使得學(xué)生能夠從更多的角度思考問(wèn)題及處理問(wèn)題。事實(shí)證明，小組討論越激烈，最后思路也越清晰�？傊�，以項目為中心的單片機課程教學(xué)方式能夠讓學(xué)生在項目任務(wù)的推動(dòng)下發(fā)揮主體作用，提高自身的系統設計能力和創(chuàng )新能力，能更好地體現獨立學(xué)院的培養目標和辦學(xué)理念。
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