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關鍵詞:數據庫;課程設計;教學改革
中圖分類號:G 642.0 文獻標識碼:a DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.02.028
0 引 言
培養和提高學生的創新思維和實踐應用能力是高等教育改革的一項重要任務。在高校計算機專業中,數據庫系統原理作為專業方向必修課,具有非常重要的地位和實際意義,而數據庫課程設計作為其實踐環節重要性也至關重要。數據庫課程設計是計算機科學與技術專業集中實踐環節的必修課,是學生學習完“數據庫系統原理”課程后,進行的一次全面的綜合訓練。其目的在于加深對數據庫基礎理論和基本知識的理解,培養學生具有數據庫應用軟件系統的設計和開發能力,在課程設計實踐過程中強化學生的實踐意識,提高動手能力、創新意識和合作精神。然而目前有些高校本科計算機專業的數據庫課程設計教學還存在一些問題,教學效果不夠理想。本文結合瓊州學院數據庫課程的實踐教學,就計算機專業數據庫課程設計中存在的一些問題提出一些觀點和建議。
1 高校數據庫課程設計中存在的問題
1.1 對課程設計認識不足
根據我們在實際教學中掌握的情況,很多學生認為課程設計只不過是一門考查課,沒有試卷,沒有老師監考,自己知識把實驗做一下,課程設計報告交上去就可以了。甚至有些同學根本就沒有自己的東西,隨便到網上下載一個管理系統應付了事,到驗收的時間,具體的設計是怎么完成的,一問三不知,當問到通過課程設計學到了什么的時候,很多人表示自己也不清楚。可見,很多同學對課程設計的重要性認識不足。實際上,作為對理論的鞏固與應用,數據庫課程設計是一門綜合性比較強的課程。它不僅要求學生具備基本的程序設計理論,還要求學生掌握規范化的軟件開發流程,它不僅僅是像某些同學認為的比較復雜的程序,而是一個完整的軟件,要包括規范的開發文檔等一系列內容,在數據庫課程設計中,學生就是一名數據庫應用軟件開發工程師。所以,我們要加強學生對這門課程認識上的引導,培養他們嚴謹,科學的研發態度。
對于課程設計的目標,有些同學并不清楚,他們只是根據老師的要求,完成自己的任務,而不知道通過課程設計,自己應該達到什么樣的目標,應該收獲什么東西。很多同學在課程設計中只是停留在老師給出的題目和任務上,沒有進行更深層次的考慮,他們認為只要完成任務就可以了。事實上,數據庫課程設計是對軟件開發的一個系統模擬過程,通過這項課程設計,讓學生熟悉軟件開發,數據庫及其應用開發的操作流程,掌握行之有效的軟件開發方法和軟件開發工具。更重要的是培養學生嚴謹細致規范的學習作風,為科研工作奠定基礎。
1.2 課程設計選題存在的問題
優秀的課程設計選題方案不僅可以提高學生的學習興趣,也會激發他們的創作性,從而在課程設計中做出一定的成績。但是有些學校在選題上存在幾個問題;選題沒有新意,每年都是同樣的幾個題目,有些同學直接把師兄師姐們的東西拿來照抄,這種選題不僅不能引起學生的興趣,也不能跟上發展的要求;題目過大,比如飛機訂票系統,火車訂票系統等。這些選題看似不錯,能夠鍛煉學生的開發能,但實際上根本沒有必要選擇這么大的題目,學生也沒有能力完成這樣的題目,所以,課程設計的選題很重要,應大小適中,以實際能力出發,最好結合學生自己的興趣愛好方向,貼近實際情況,讓學生自主選題,指導教師提出針對性建議和方向,讓學生發揮自己的特長與創造性,會獲得更好的效果。
1.3 課程管理復雜,考核方式不夠科學
通過調研一些高校學校,發現其數據庫課程設計的考核方 式與其他課程的課程設計一樣,但是數據庫課程設計本身更注重實踐、更貼近實際的特點使它不能跟其他課程同等對待。我們了解到很多學校通常采用平時分加實驗分作為總成績,但實驗分數上面存在很大的問題,就是最終課程設計的驗收往往只是隨便問幾個問題,根據學生的回答情況給出相應的分數。我們認為在這種考核方式下學生是在被動地完成任務,而不是進行創造性的思考,不能夠通過課程設計有效地提升學生的創新能力。
2 加強數據庫課程設計建設的幾點措施
針對以上在數據庫課程設計中存在的問題,我們結合本校教學研究實踐,總結了以下幾點措施。
2.1 引導學生樹立嚴謹的學習研究態度
嚴謹的學習態度是培養學生的一個重要目標,他們在不久的將來要成為國家科技發展的脊梁,肩負著科技興國的責任,一個沒有嚴謹求實的研究態度的人,是不可能擔此重任的,數據庫課程設計中出現的應付了事、抄襲他人的現象,反映出學生學習浮躁、投機取巧的學習態度,這種現象的出現不是偶然的,具有一定的“遺傳性”,它反映了一個學校近期的整體學習風氣,從表面上看是學生的學習態度不端正,從深層次上看,這在一定程度上暴露了學科教師的科研治學態度問題。教師要求不嚴格,沒有加以合理的引導,也會導致這一現象的產生。
所以,我們必須先從端正的學生學習態度,在教學過程中對學生進行學習研究以及科研工作的基本素養教育,這不僅促進了學生良好習慣的養成,更重要的是其在無形之中具備嚴謹、科學的學習研究態度,無論對他們課程設計的完成,還是以后的工作學習,都奠定了堅實的基礎。
2.2 開放式教學方式,增強學習自主性與創造性
長期以來,在數據庫課程設計中由于課時少時間緊,在選題上,大部分教師提供固定的題目供學生選擇,這樣可以更方便的進行指導與管理,但在另一個方面卻忽視了學生的個性發展。每個學生對教學內容掌握情況不大一致,對課程的理解也參差不齊,所以有必要讓學生自由發揮,自選題目,自由選擇開發工具,只要完成所要求的設計內容即可。加入在數據庫選擇上,可以選擇 SQL Server、Oracle、Mysql 等,在開發平臺上,可以選擇 Power Buider、Delphi、. net、J2EE,這些內容需要學生自己選擇,老師盡量不去指定某個平臺。這樣學生的自主性、創造性可以更好地發揮出來。
在人員分工組織上,很多情況下還是一個人完成系統所有的開發任務,這種做法不符合實際情況,因為在公司里面幾乎沒有哪個軟件是由一個人負責開發完成的。我們需要培養學生良好的合作、交流表達能力,而課程設計恰好提供了這樣一個平臺,在實際操作中,可以更具學生不同特點,合理進行項目的分組。比如,每個組里面各包含一個組織能力較強的同學、動手能力較強的同學、語言書寫能力較強的同學,這樣不僅可以發揮每個同學的長處,又可以避免有些組幾個人都只擅長同一樣東西,課題無法很好的完成的現象。另外,如果有條件,可以模擬公司的開發環境,組織每個小組進行團隊開發,讓他們掌握團隊開發中的軟件版本控制問題,這些都能為以后的實際工作積累很好的經驗。
2.3 規范化課程管理的構建
在課程管理環節,建議采用了以下流程:確定選題,開題,中期檢查,系統驗收,課程設計答辯,提交設計報告。通過規范化管理模式,學生可以清楚的了解在什么階段應該做什么,課程設計得以順利進行。
確定選題要求學生根據自身情況,合理進行分組,確定題目,描述系統要實現的功能,為開題做好鋪墊。
開題是整個開發過程中最重要的一環,我們要給學生以良好的指引。這個階段要求學生對系統進行需求分析,確定系統邊界,建立業務模型,對具體的業務流程繪出圖表,確定各個業務功能模塊之間的聯系。之后根據系統的功能模塊,進行數據庫的概念設計,抽象出業務實體,進行數據庫的概念模型設計,畫出 E-R 圖,描述各個實體的屬性、聯系。這是整個系統的關鍵,直接影響到后面的詳細設計的完成。
中期檢查是對學生上一階段的設計情況作一個總結,解決開發中出現的問題,比如,小組成員之間的有效溝通,進度是否符合要求等。
系統驗收是對完成后的系統的正確性、可用性、合理性及性能,實現的情況是否與初期設計目標一致進行的一個檢查。這一驗收結果是評價學生完成課程設計質量的主要依據,比如,系統是否能夠完成基本的數據查詢、更新,是否使用了視圖機制保護數據庫的安全,是否試用儲存過程提高系統的性能,是否有完成的日志系統以保證系統具備良好的可維護性,系統界面是否符合操作習慣等。
課程答辯是對整個系統完成情況的一個系統的總結,也是最終評定課程設計成績的重要依據。學生在此過程中可以提高總結描述能力,通過對整個開發過程的總結,對某些細節問題的回答,提高了學生的臨場應變能力及口頭表達能力。
2.4 考核方式的構想
在進行選題的開放性教學后,由于大家的選題不一樣,開發平臺不一樣,最終系統完成的功能、效果不一樣,很多老師會遇到一個共同問題就是如何對課程設計結果進行考核。根據課程設計的流程,我們可以分別在開題、中期檢查、系統驗收、設計答辯4個環節進行考核評價。由于各個小組完成系統功能的差異化相同的某項功能。開題考核占整個課程評價的15%,評價標準初步構想如下:
概念模型:E-R是否符合規范;實體屬性師傅完整、恰當;實體聯系師傅正確。(7分)
系統結構:系統設計整體思路師傅符合需求;難度、規范是否合理。(5分)
開題報告:開題報告是否符合規范。(3分)
中期檢查主要是對學生進行課程設計進度的監督檢查,目的是督促學生按照課程計劃如期完成課程設計任務,檢查的指標包括各種數據操作是否實現,系統功能模塊完成情況。中期檢查占整個課程評價的20%,評價標準如下:
各種數據操作:數據庫連接;查詢,更新。(10)
功能模塊:模塊劃分是否合理;模塊互操作是否實現;模塊功能實現的程度;流程圖是否正確。(10)
系統驗收是對學生課程設計的主要評價,學生對整個系統開發設計的完成情況都體現在這里,我門主要對系統界面、功能實現、系統性能、創新點、幫助系統進行考核。占整個課程評價的45%,評價標準如下:
界面:界面顯示效果;可操作性。((5分)
功能:正確性;實現程度;復雜性。(20分)
性能:穩定性;運行效率。(10分)
創新點:是否有創新之處。(5分)
幫助系統:完整性;操作是否方便快捷。(5分)
課程答辯是對整個系統完成情況的一個系統的總結,檢查學生是否能夠根據自身完成情況清楚流暢地介自己完成的工作,是否能夠對老師提出的問題給出恰當的回答。占整個課程評價的20%,評價標準如下:
課題介紹:總結、表達能力。(5分)
答辯:正確性;實現程度。(7分)
課題評價:人員分工情況;團隊合作情況。(2分)
課程答辯是對整個系統完成情況的一個系統的總結,檢查學生是否能夠根據自身完成情況清楚流暢地介紹自己完成的工作,是否能夠對老師提出的問題給出恰當的回答。占整個課程評價的20%,評價標準如下:
課題介紹:總結、表達能力。(5分)
答辯:正確性;實現程度。(7分)
課題評價:人員分工情況;團隊合作情況。(2分)
設計報告:課程設計報告是否符合規范。(3分)
技術文檔:是否符合規范。(3分)
3 結束語
本文對數據庫課程設計教學存在的幾個問題作了深入的分析,提出了對學生嚴謹、科學、創新的教學目標,極大地調動學生的學習自主性,提高學生分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新思維能力。幾年來,我們在數據庫課程設計教學中積累了豐富的經驗,提高了學生分析問題和解決問題的能力,同時也提高了學生學習課程的興趣和課堂教學質量,并將繼續將其發展和完善,在教學指導方法上不斷創新,并在其他課程的實驗教學中逐步推廣。
參考文獻
[1] 陸慧娟. 數據庫系統原理[M].杭州:浙江大學出版社.2004.
[2] 王珊,薩師煊. 數據庫系統原理[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.
【關鍵詞】機械原理 課程 設計
機械原理課程設計的主要目的是為學生在完成課堂教學基本內容后提供一個較完整的從事機械設計初步實踐的機會。《機械原理課程設計》的編寫宗旨就是指導學生能在短時間內,將所學的機械基礎理論運用于一個簡單的機械系統,通過機械傳動方案總體設計,機構分析和綜合,進一步鞏固掌握課堂教學知識,并結合實際得到工程設計方面的初步訓練,培養學生綜合運用技術資料,提高繪圖、運算的能力。同時,注重學生創新意識的開發。
1 目前在機械原理教學中存在的一些普遍問題
1.1教學內容乏味
就現階段的機械原理教育課程來看,教學的內容非常乏味,主要原因就是因為部分老師在教學時只針對書本上的內容進行講解,從不去擴展,這樣就限制了學生的思維,使他們的思維發散不出來,限制了其想象力。但是機械原理是機械專業的一門重要的基礎課程,對于學生日后的關于機械方面學習很重要,如果只是講解書本上面的知識,涉及的內容就十分有限,這樣學生對于這一方面的理解就會被限制在了書本上,根本拓展不開。
1.2需要做的修改
長期以來,各校在“機械原理課程設計” 中嘗試了不同的教學改革。進入21世紀后,我國高校機械原理課程設計的教學改革更是進入新一輪。各校對“機械原理課程設計”的目的、內容、方法、題目、組織形式作了深入研究,探索機械原理課程設計中如何培養學生的機械運動方案設計、創新設計和解決工程實際問題能力,提出適合創新人才培養目標的機械原理課程設計實施方案。這些教學實踐為“機械原理課程設計”課程教學改革提供了理論準備。本文旨在總結各校近年“機械原理課程設計”課程教學改革成果的基礎上,探索機械原理課程設計進一步改革的方向。
1.3機械原理的重要性
在機械原理的理論教學中,盡管可以安排一些實物、模型、甚至錄相,增加學生的感性認識和實踐知識,但是光有這些是遠遠不夠的。在機械原理實踐環節教學中加強學生對機構、零件結構和機械設計等工程實踐知識的認識和對儀器設備的動手操作、機械結構的裝拆等實際動手能力的培養,是對理論課程教學不足很好的補充和完善。其次可以培養學生的創新和綜合設計能力。
2機械原理課程設計的教學改革與實踐
機械原理課程設計主要側重于機械運動方案設計而機械方案設計是機械設計乃至以后的制造和使用最關鍵的階段是決定機械產品質量好壞、性能優劣和經濟效益高低的關鍵步驟其創新特性效果如何直接影響機械產品的功能質量和使用效果。因此我院的機械原理課程設計也經歷了“機構的圖解法分析機構的解析法上機分析機構創新設計”三個發展階段。我們把培養學生設計思維能力和創新設計能力同時兼顧培養學生基本設計能力和應用計算機進行工程設計能力作為機械原理課程設計教學改革的宗旨。
2.1選題
傳統機械原理課程設計教學模式中僅僅以指導書為藍本教師的程序化指導貫穿始終。其題目一般是由教師指定幾個具有代表性的題目如半自動平壓模切機。為了充分發揮學生的主動性如今的選題原則是在不脫離機械原理課程內容的基礎上學生根據其興趣、愛好和能力自由選擇這樣就大大激發了學生的創新意識。有很多學生的創新設計題目極具研究和應用價值。創新需要基礎素材沒有豐富的基礎知識就不會有創新成果出現。因此我們將課程設計提前布置使學生在學習機械原理課程時能有的放矢的認真學習、研究相關章節內容。因為他們知道這些知識對他們學期末進行課程設計大有幫助這樣又反過來促進了學生學習機械原理課程的積極性和主動性。
2.2設計過程的控制與要求
在進行機械原理課程教學的同時,就讓學生對課程設計進行選題并說明整個設計過程的要求。這一階段為分散教學,要求學生選題并提出多個運動方案。在集中設計階段,第一天完成多個運動方案的評價與優選,確定本課程設計的運動方案;第二天,確定機械的總體尺寸,給出各執行機構與傳動機構的初選尺寸,繪制機械系統運動簡圖,編制機器運動循環圖;第三天,對所選機構進行運動分析,繪制運動線圖;第四、五天,編寫設計說明書,進行答辯。由于嚴格要求按給定的時間進度設計,所以,絕大多數學生都能按時完成任務。在機構的評價與優選過程中,采用個人、教師及學生小組的多層次的機構評價和優選方式,既發揮了學生的主動性,又加深了學生對各種運動方案的認識,同時還加強了學生的團隊協作意識。課程設計說明書作為一種技術說明書,強化其編寫工作,可以提高學生在以后的實際技術工作中,編寫技術報告、可行性論證報告和產品說明書等技術文件的基本技能。所以在課程設計過程中,對如何編寫課程設計說明書,給出了詳細的寫作要求并提供了寫作樣本。我們運用公開、透明及自評、互評及教師評分相結合的評價方式,對學生的課程設計進行評分。首先,學生對自己的設計進行說明及展示設計說明書,并對自己這的課程設計進行自我評價;然后由同學對其進行質詢與評價;最后,由老師進行講評并給出成績。這樣,使學生體驗主動參與、自由發表個人見解,并認真聽取他人意見的學術氣氛,并學會用理性與公正的態度評價自己和他人的工作。
3結束語
機械原理課程設計教學改革是進入21世紀后,面向創新人才培養,我國工科課程教學實踐環節改革的成功嘗試。全國高校圍繞機械原理課程設計所進行的教學實踐,無論對于機械原理精品課程建設,還是深入開展包括機械學科在內的工科課程體系教學改革,都富有借鑒意義。機械原理課程設計的各種教改嘗試,既有鮮明的主線,又各具特色。既有成功驗,也有需要探討、摸索之處。因此有必要總結、梳理,以利進一步改革。
參考文獻:
關鍵詞:小組互助式;課程設計;應用型人才;教學手段
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2016)01-0023-02
數據庫技術是現代軟件類人才所必需的三大技能之一,在高校培養軟件類人才的課程體系中,數據庫原理課程占有舉足輕重的地位[1]。數據庫技術是一項應用最為廣泛,發展最快的技術,幾乎涉及所有的計算機應用領域[2]。特別是隨著大數據技術的發展,數據庫技術已經成為該技術的核心技術之一。而對應于傳統的數據庫原理課程設計,存在著重原理,輕應用,教學方法較為陳舊等不足[3]。很難適應應用型本科人才的培養目標。通過在數據庫原理課程設計中,引入小組互助式教學方法[4],可以改善這些問題。采用小組合作教學模式,教學過程的所有環節以小組活動為核心,依靠小組成員積極的相互依賴關系,面對面的促進式互助來完成學習任務;以小組成績為最終考核成績,而非某個成員的成績。本文探討了小組互助式教學模式在數據庫原理課程設計的運用。
1數據庫原理課程設計中存在問題分析
近幾年來,全國大多數的高等院校都進行了數據庫原理課程設計的改革研究,并取得一定的成果,但數據庫原理課程設計教學過程中存在以下不足。
1)重理論輕實踐,大部分高校開設數據庫原理這門課程存在著理論原理學時和課程設計上機實踐學時分布不均衡的問題。也就是注重理論知識的講授,忽略了學生動手能力的培養,這與應用型人才培養是相矛盾的。
2)課程設計工作量較小,只適合一人獨立完成。這與現代軟件開發是相抵觸的,從軟件工程學角度來講,軟件開發需要團隊協作完成。
3)課程設計考核制度較為陳舊。傳統的數據庫課程設計考核,大多以學生所做數據庫系統的前臺實現情況和后臺數據庫設計兩個方面進行考核。所做系統相對簡單,與實際要求的技術水平有出入。不利于激發學生實踐的主動性,應用型人才培養的目標也無法真正落到實處。
2小組互助式教學的實施
1)組建數據庫原理課設小組
根據學生自選優先的選擇,分成若干小組。各小組組建后,求小組成員推薦組長。老師布置好課程設計任務后,學生根據要求開會討論確定實施方案。有組長牽頭實施,統籌全局,并將課程設計任務分解,分配到各小組成員手中。按照相應的工作內容,將小組成員劃分為需求分析、概要設計、數據庫設計、詳細設計等工作的負責人。也就是每個人負責組織在不同階段的實施內容,例如召集例會討論、調研、設計等工作。每個小組成員,并不意味著完成自己的相應工作就完成了,也要參與到其他環節中去。
2)數據庫原理課程設計題目的選取
根據所學數據庫原理知識,根據所給題目,進行數據庫設計,選擇SQLServer數據庫管理系統作為后臺開發工具。結合所學面向對象編程知識,選擇合適面向對象程序設計語言作為前臺開發工具。設計一個數據庫應用系統,一般以中型題目為宜,能夠對數據進行錄入、編輯、修改、刪除、添加、瀏覽等功能。教師規定學生可以從學生成績管理子系統、課程管理子系統、圖書管理子系統、通訊錄子系統、教室管理子系統、宿舍管理子系統、個人事務管理子系統,庫房入庫出庫管理子系統進行選取,也可小組自擬題目,但工作量必須由指導教師進行審核。對于題目,教師鼓勵小組自擬題目,因為這樣學生才能選取與實際項目相近的題目,提高學生的課程設計的興趣。
3)課設中實施
指導教師,要對各小組的工作進行整體監控。在課設的前期準備工作中,參與到各小組的課設討論中去,給予相應的開發建議。通過小組間的競爭,點燃各小組的課設工作的熱情,激發學生的數據庫設計工作的欲望。當各小組進入到課程設計實施過程中時,要進行必要的指導,省得學生走彎路。課程設計環節對學生技能的提升來說非常重要,它能提升學生的設計能力和創新能力。學生在課設的實施環節中,按照小組進行,由組長統籌安排。依據數據庫設計的工作流程進行開發,做到人員分工明確,以團隊形式進行課程設計工作。課程設計結束后,要以小組為單位進行公開答辯,小組各成員表述自己設計的理念和實施方案,小組成員的結構和分工,遇到問題及解決方案等,由指導教師和各小組組長作為評委進行考核。這樣有利于,增強學生的溝通能力,也提高了學生的社交能力和數據庫原理實踐能力,還培養了學生的團隊精神。并且教師在整個過程中,既是主導者又是參與者,融洽了師生關系。
4)課設的總結
答辯結束后,各小組長要代表本組進行總結,主要總結課設過程中存在的不足,以及從其他組學習來的經驗,還有對本組課設內容怎么進行完善等。最后教師對每組進一步的點評,包括各組的優缺點,課設中存在的共性和個性問題等。
3小組互助式在課設工作中的優勢和不足
小組互助式進行數據庫課設工作,是以小組為主導,教師為輔助的一種課設教學方式。比以教師為主導的程序要復雜,但學生在參與熱情上明顯提升。比較優秀的學生通過此進程,可以提高自身理論實踐的水平;中低層次的學生,可以通過與小組其他成員學習,增加自己的學習興趣。這種方式,給予每名同學展現自我的平等機會,更有利于個體的發展。當一個小組中,責任不清晰,工作不平衡時,會導致課設工作要集中到一兩個人的手中,導致其他學生產生不勞而獲的狀態。所以,指導教師,要監控整個課設活動,積極進行巡查督導,發現問題,解決問題。
4結論
本文分析了數據庫原理課程設計中存在的一些問題,并進行了分析,提出了一種基于小組互助式的數據庫原理課程設計的實施方案。該方案,為學生的想象力、創造力的發揮提供了平臺,也為將來的團隊式軟件開發工作打下了堅實基礎。為數據庫原理課程設計和其他實踐能力要求比較強的實踐教學環節,提供了相應指導。
參考文獻:
[1]楊進,鄭先榮,唐德玉.數據庫課程教學改革探討與實踐[J].教改創新,2011(32):136-137.
[2]王珊,薩師煊.數據庫原理概論[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]韓秋英,朱變,張少輝.地方師范院校數據庫原理課程教學改革與實踐探索[J].周口師范學院學報,2014(31-2):141-142.
[4]王慧敏.對小組合作學習實效性問題的思考[J].廈門廣播電視大學學報,2005(2):17-19.
關鍵詞:電子技術;課程設計;教學改革
作者簡介:金丹(1978-),女,遼寧建平人,上海電力學院電氣工程學院,講師;王魯楊(1963-),女,天津人,上海電力學院電氣工程學院,副教授。(上海 200093)
基金項目:本文系上海電力學院“085智能電網技術本科教改研究”項目的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0098-02
“電子技術課程設計”是電氣與控制類工科專業本科生的必修課程,該課程的基本任務一方面是鞏固和加深模擬“電子技術”、“數字電子技術”課程的學習成果和“電子技術基礎實驗課”中所掌握的實驗技能,另一方面是培養和訓練學生的科研作風及在電子技術方面的實踐技能,提高學生綜合運用電子技術知識解決實際問題的能力和創新能力。[1]
學生通過熟悉設計任務、查找資料、設計電路、計算機仿真、安裝調試、整理總結等環節,初步掌握電子工程設計思路,了解開展科學實踐的程序和步驟。學習電子產品工藝的基本知識和操作技能,培養專業學習的熱情,養成良好的專業素質,為較好完成后續課程的學習和設計做準備,為將來能在工作崗位上繼續學習接受新知識,進而發明創新打下良好基礎。因此綜合性強,實踐性突出的“電子技術課程設計”對學生的訓練和鍛煉是其他教學環節所不能替代的,是專業建設中值得重點建設的重要環節。
一、課程設計改革目的
近年來,電子技術課程實驗條件不斷改善,能夠適應“電子技術課程設計”對硬件設施所提出的更加靈活、更加高端的要求,為“電子技術課程設計”改革提供了硬件基礎。同時,隨著學生人數不斷增加,電子技術課程的師資隊伍也不斷壯大,為豐富課程設計內容、提高課程設計水平提供了人員保證。
在這樣的情況下,提出并實施“電子技術課程設計”改革,突出學生在課程設計過程中的主體地位,培養學生實踐動手能力與創新能力。結合本校實際,充分利用學校現有的教學資源,提高課程設計的教學效果和水平。
二、課程設計改革中的幾個措施
1.優化設計題目
好的設計題目可以激發學生的興趣,提高學生的積極性,這種內在的學習動力不僅能夠提升教學效果,而且真正寓教于樂。
題目的選擇原則是內容的豐富性、實用性、趣味性、先進性、創新性。題目的難易程度要適中,能體現出對基本理論、基本概念、基本技能的綜合應用。因此,選題時宜選擇與生活實際相關的題目;采用的芯片為目前主流的中等規模、大規模芯片;設計成品應該是一個包含信號源、信號處理、輸出顯示在內的完整的小系統。例如《洗衣機控制器》題目將課堂教學與生活實際密切聯系,讓學生切身體會到所學課程如何在工作中應用。再例如《乒乓球游戲機》題目,將課程與游戲相聯系,活潑新穎,獲得了學生的喜愛。
2.采用導師制
通常的課程都是以班級為單位,每個班級配置一名教師,以往的“電子技術課程設計”也采用這種方式。由于課程設計的題目靈活度較大,也具有一定深度,所以一般每個教師只會精通兩到三個設計題目,而學生就只能在這幾個題目中選擇。隨著師資隊伍地壯大,每個教師掌握兩個題目,那么所有教師加在一起就一共有三十幾個題目。本校希望這么多的教學資源能夠為所有學生所用。因此在本次教學改革中打破班級的概念,采用導師制。所有教師的所有題目均面向全體學生開放,學生可自由選擇,選擇題目的同時也就選擇了導師。對某個題目特別感興趣,可以直接選擇該題目。或者特別喜歡某個教師,也可以為了追隨那個教師而選擇他的題目。此外,每四個學生為一組,結組時也打破班級的概念,學生可自由選擇合作伙伴。所以學生不僅可以選擇題目、教師,也可以選擇同伴,自足選擇性很強。
3.采用項目教學法
以往教學模式中,教師把課程設計的電路、具體步驟都傳授給學生,學生很少思考,很少質疑,更沒有探索。本次改革中采用項目教學法,由教師引導,學生自主完成一個個具體的工程案例,按行動路線設計教學思路,培養學生的探索精神,提高其實踐能力。
設計過程模擬實際的項目開發過程,包含項目任務下達、方案設定、軟件仿真、硬件調試等各環節。體現為課程設計中的如下環節:學生選定設計題目與導師、下達任務書、確定設計方案、電路連線圖仿真、電子元器件的安裝與對所設計電子系統的調試、撰寫課程設計報告。
為了提高學生的創新能力,強調學生自主設計,重視啟發式教學。教師只在大思路上加以引導,對具體方案和設計細節不做過多干預,只起組織、引導、檢查、把關和解決一些疑難問題的作用,放手讓學生大膽實踐,充分發揮學生的主動性和創造性。同時,為了配合廣大學生大膽的發散的設計,提供了門類齊全、種類豐富的元器件供學生選擇。[2]
4.提高工程意識
“電子技術課程設計”本身就是一個工程設計的縮影,具有很強的工程特性,以其為載體,培養學生的工程意識具有天然的優勢。
對于一個工程的實施,所設計產品的性能并不是唯一的評價指標。設計周期、設計成本、團隊配合也同樣重要。為此,在課程改革中相應地采取了一些措施。首先,為了提高對設計周期地重視,在課程考核中加入了時間概念。在完成設計要求的情況下,時間使用最少的組成績最高。另外,為了提高對設計成本的重視,在設計中引入性價比概念,對高價格器件的領用進行登記、統計與限制,推薦學生采用低價格的元器件完成相同的功能。在幫助學生提高成本概念的同時,也為學校節省資金投入。最后,為了加強團隊配合,在每個組的四個人中推舉一名組長,負責整個設計過程的協調。由組員共同討論完成對項目的理解并做出具體的設計方案,然后統一調配每個成員所負責的設計任務。每個成員必須在規定的時間完成自己所負責的部分。在項目調試過程中必定會出現一些問題,而解決這些問題需要各部分的密切配合。因此要求每個人除了了解自己的設計部分以外,還必須了解其他人的設計思路。因此為了考核團隊配合,在答辯中除了檢驗每人分管的部分外,也會檢驗對整個方案和設計思路的理解。
5.引入模塊化設計理念
隨著電子電路產業的發展,所設計的產品在功能、線路等各方面都越來越復雜。在實際的電子電路開發中,教師一般將電路劃分為多個模塊,每個人負責一個模塊。先設計單獨模塊并獨立調試,然后再把幾個模塊聯調,最終將整個系統聯調。盡管在課程設計中所設計的電路功能較為簡單,但是為了模擬電子電路的實際開發過程,仍然希望在設計中能夠引入模塊化設計理念。因此,每個教師開發自己的題目時,都有意識的使所設計的電路功能齊全,保證整個系統結構完整。所以在每個題目中都包含了信號源、輸入、輸出、控制等多個部分,可以很方便地劃分為幾個模塊。每組中的四個成員可自行選擇設計模塊。既讓學生學習了電子電路的設計理念,又保證了每個學生的工作量,做到人人動手。
6.軟件仿真與實物調試相結合
由于計算機軟件和硬件技術的飛速發展,在電子應用領域產生了很多成熟的開發與仿真軟件,為實際電子電路的開發提供了準確的保證,同時節約了大量人力物力。EWB、Protel、ORCAD、PSPIC、Multisim等都是目前較為流行的電子電路仿真軟件,在實際的電子電路開發中也得到了廣泛的應用。因此,在本次教學改革中,模擬實際的電子電路的開發過程共十天的課程,其設計分成五天軟件仿真和五天硬件調試。前面五天學生采用自己喜歡的仿真軟件設計并調試電路。調試成功后根據所設計的電路制定元器件清單,并進行第一次答辯。答辯通過后根據清單領取元器件以及面包板、導線等硬件設備。后面五天進行實物連線與調試工作,調試成功后進行第二次答辯。然后撰寫課程設計總結報告并提交,完成整個課程設計過程。在此過程中,每個學生都能體會到軟件仿真與實物連線各自的特點。比如軟件仿真在原理性錯誤的排查方面具有強大的功能,而實物連線除了讓學生更熟悉元器件管腳排列以外,更加讓學生對元器件的時間延遲以及因此可能引起的誤動作產生更深的體會,這些都是在課本以及“電子技術實驗”課程中不能收獲的。通過課程設計,讓學生在軟件設計與元器件接線調試中均得到了鍛煉。
三、結束語
通過實踐,筆者發現這項教學改革效果十分明顯。教師們精心準備的題目引起了學生的極大興趣;采用導師制給了學生更多的自主選擇性;采用項目教學法激發了學生的自主性學習,也培養了學生的創新性思維;加入工程意識、模塊化設計理念以及軟硬件結合的設計方式等改革措施在不同方面讓學生體會了實際電子電路的開發過程,真正將理論與實踐相結合。
參考文獻:
關鍵詞:工程能力;教學方法;課程設計;實踐
一、概述
工程實踐能力是評價車輛工程系本科生對專業基礎理論掌握程度的重要手段,同時也是衡量學生未來就業水平的關鍵指標。作為應用型本科教育的主體之一,上海理工大學近年來一直踐行創建“精品本科”教學目標,為社會提供優秀的應用型本科技術人才。應用型本科教學的實踐教學,是應用型本科教育的核心,同時也決定了高校對學生培養目標的順利實現[1-3]。在車輛系本科教學中,除了專業基礎課程外,實踐類課程的教學目標達成與否在很大程度了決定了學生的培養水平。在上海理工大學車輛工程系本科生的培養計劃中,有專門的12門專業實踐課程,用以提升學生對專業理論知識的掌握水平以及工程實踐能力。然而,在實際的實踐類課程中仍存在一些問題,本文通過分析當前課程設計工作中存的若干問題,從課程設計的題目、學生的參與狀況、課程設計的教學形式和評分機制等方面,提出了進一步規范課程設計教學環節。同時以課程《汽車制造技術課程設計》為對象,通過對提出新的教學方法的實踐應用,從而提高教學質量。
二、目前工程類課程設計教學中存在的問題分析
從整體上來說,目前實踐類課程教學中主要存在以下問題:
(一)選題方式單一,選題題目欠新穎
目前課程設計的選題方式一般采用教師出題目,學生被動選擇的情況,這就導致部分學生對選題內容不感興趣,對課程設計的參與度差,因此如何在課程基礎上,鼓勵學生自己命題,激發學生的課程興趣等是支撐學生是否能夠積極參與的重要手段。另外,目前課程設計的題目欠新穎,缺乏多變,學生往往能根據往屆學生的設計結果修修改改以應付答辯,這在很大程度上降低了學生的學習效果。因此,課程設計選題需要定期更新并注重與時俱進。題目的深度、廣度和難易度要適當,使學生在計劃時間內經努力能夠完成任務。注重理論聯系實際,優先選擇與生產、科研等密切相關,具有實際應用價值的題目[4]。同時要豐富題庫中題目的數量讓學生能有更多的選擇空間。
(二)學生對課程設計的參與積極性不高,部分同學存在抄襲現象
課程設計全過程的認真實踐能夠培養學生對工程問題的分析能力、問題解決思路、工程繪圖能力以及成果答辯中的表達與溝通能力等,這些能力的達成對于學生未來就業水平的提升均具有重要的作用。然而,由于選題題目比較集中,分組設計及答辯的形式使得小組內部分同學注意力分化,另外在對課程設計成績評定方面僅根據答辯結果進行評分,導致學生對課程設計的參與積極性不高。因此如何從上述幾個方面的教學方法上進行改革提升學生對實踐類課程參與度是待解救的關鍵問題。
(三)課程設計教學形式傳統,缺乏詳細可操作的教學流程,過程管理松散
目前課程設計的教學形式一般采用教師給出備選題目,學生分組后被動選題形式;在設計過程中主要是學生自身在課下完成,同時教師在固定時間的答疑環節;最后通過小組答辯形式給出評價成績。在以往的教學過程中,課程設計結果抄襲現象嚴重[6],另外有的課題小組內部成員除了答辯小組長對設計結果能夠較好答辯外,其余成員對問題解決思路、工程圖紙制作過程以及設計說明書內容等均不能給出合理解釋。另外,課程設計答辯過程太過松散,導致小部分學生在課程設計中抄襲,蒙混過關。因此,除了在答辯環節的教學方法改革外,如何在課程設計的實施過程中,加大過程監控,確保每一位同學都在認真的開展自己的課程設計是目前存在的又一關鍵問題。
(四)課程設計評分機制不合理
由于以往課程設計成績均是基于最終答辯環節給出,如小組內學生共同完成一個變速器箱體的機加工工藝設計規程與對應的夾具設計工作,但小組內每個學生對課題的參與程度與完成度都是不一樣的,但在小組答辯后的成績相差無幾,這就導致了課程設計中學生得分大多比較集中,區分度不夠,自然這種評分機制不能夠調動學生的積極性。同時學生的得分多少多依賴于學生最終上交的課程設計,這種評分機制評分方法不能體現出學生在整個課程設計過程中每一個階段的表現。因此,制定詳細可操作的評分機制,能夠分階段的給學生對課程設計的參與度與完成度打分,同時確定每一個階段的得分在最終評分中所占的權重,是提升學生實踐能力的關鍵步驟,也是激發優秀學生創新性的重要手段。
三、工程類課程設計課程教學方法的探索
針對上述課程設計實踐類課程教學中存在的問題,提出如下新的教學環節與實施辦法,同時通過對企業工程項目實施中管理方法的引入,使得學生及早熟悉工程項目開發流程與時間管理方法,增強學生對課題的參與度,提升上海理工大學車輛工程系本科生的就業水平。
(一)壓力下的選題決策環節以提升團隊協作的能力
目前,課程遇到問題時主要由老師一人評判或決策,在方法層面上可以統稱為Delphi專家決策。該決策在課程設計中的會導致學生過于依賴老師的指導,而頭腦風暴法可能導致長時間達不到共識。因此,為了調高學生的參與度和學生的協作能力,在選題階段,提出壓力選題決策法,該方法是名義小組法的衍生,提高了決策效率的同時,也可以提升了學生和老師的參與度。具體做法如下:通過學生輔助資料的快速研讀,讓劃分為一組的同學在規定的時間達成一致,如課題分析離合器設計和變速箱設計,平均分為兩組人,分別給4種離合器和變速箱的設計結構,并提供混亂的復雜調研數據,讓每個組必須在規定時間達成設計理念共識,并由一人進行設計說明。能達成共識的小組,并能說明結論的小組本輪高分;如最后不能達成一致意見,各個設計理念派一個人進行說明,教師決策最終設計理念,并依據展示的好壞本輪得不同的成績。
(二)設計結果的持續性改進報告———提高學生工程問題分析能力
設計方案決定后,操作層面上分為更小的小組,每組的設計參數不同。進行答辯后獲得基本成績,對于每個小組設計出現的問題,目前主要的方法就是老師指導后改正,學生被動改正后,很多往往不知道原因,也沒有動力做進一步的分析。為避免此類問題,對于設計的問題,要求學生提供改正報告,對于同一個小組,可以將不同問題分給小組不同的成員,分別提供最終的報告,并將報告的內容作為一項重要評分點。
(三)學生表現的階段性過程監控———提升學生參與度與積極性
讓學生能夠主動的參與到課程設計中能夠很好的鍛煉學生搜索相關資料,挖掘資料和利用資料解決問題的能力,同時能夠將嘗試將所學理論知識運用到工程實際中[5],并且深化其對課本理論知識的認識。在學生做課程設計的過程中要對學生進行階段性測試,這樣能夠循序漸進的引導學生來參與到課程設計中,階段性測試中要多以小組成員逐一論述的方式進行,確保每一位同學能夠參與其中。同時要促進各小組間的競爭來讓一部分優秀的學生能夠得到充分的鍛煉。
(四)競爭性答辯與評優環節———提升學生邏輯性與溝通展示能力
對于評優的團隊,答辯過程中,除了在問題改進中的成績,也要進行相互辯論,獲得進一步的評優成績。首先,均按照一定的規范(如5W1H)的邏輯進行課題設計展示,然后進入自由辯論環節,在自由辯論環節,最后,雙方各派一人進行總結。最終老師決定各個評優團隊的勝負,并對各個辯論者評分。
(五)面向全過程的加權評分機制———有效考評學生完成度,營造良好學風
針對目前課程設計評分集中,區分度不夠,無法有效考評學生完成度的問題,可采用面向全過程的評分機制,即采用多階段評分,并給出最終加權成績作為最終評分的形式,督促學生積極參與到課程設計中,讓學生的工程實踐能力得到有效提升,營造良好的實踐類課程學習風氣,不斷加強后續選課學生的學習效果。在課程設計成績的具體評價方法主要采用三階段的成績,而最終的成績為三個環節加權后的綜合成績。綜合評分體系如下:壓力選題環節占比20%,問題改進環節70%,競爭性評優10%。以汽車變速器箱體的機加工工藝規程和夾具設計任務為例,具體操作過程可按照如下形式進行考評:1.壓力選題環節具體評分如下(滿分100分):針對該零件的加工工藝方案,可通過小組討論預選2-3種,然后給定時間期限內,對不同方案的優劣性進行對比分析,小組達成一致70分,不能達成一致50分;發言者1-20分,滿分20分 ,設計理念說明者1-10分,滿分10分。2.問題改進環節具體評分如下(滿分100分):在初始確定的設計方案基礎上,根據教師的改進建議或者小組內部的方案改進措施的實施情況與總結進行答辯,改進措施與報告成績1-40分,40分滿分。設計質量1-30分,滿分30分。問題報告質量1-25分,滿分25分,報告格式5分。3.競爭性評優環節具體評分如下(滿分100分):對于該任務的完成程度進行展示與問題答辯,并根據答辯表現進行評分,表現優秀70分,表現成績良好60分,表現不佳40分,答辯過程中發言者1-20分,20分滿分,總結者1-10分,10分滿分。進一步按照上述各階段的表現進行綜合加權,具體權重值可根據教師對階段性結果的重視程度而定,最終即可獲得課程設計中每位同學的最終成績。上述改進的課程設計類教學方法改變老師選題的金字塔模式,在時間和方案的雙重壓力下選題,提高學生的參與度[7];同時,該問題也是未來就業中實際工程項目在時間節點與方案的抉擇中實際存在的問題;同時能夠在互動討論環節迫使學生更深入理解設計與流程,對于出現的問題,采用實際工程中常使用的設計變更流程與質量控制的報告,使學生初步了解汽車制造企業正規的工作流程;而競爭的答辯提高了學生的表達與邏輯思維能力。而在實際工作中,都會受到競爭對手或者客戶的壓力,通過競爭的答辯環節,可以讓學生對壓力面試以及工作陳述等有更真實的體會。
四、結束語
本文通過對工程實踐類課程教學過程多環節的教學方法改革,如選題內容緊密結合汽車制造工程實際,此外通過互動選題、階段性評分以及緊促的教學節奏提升學生對課程設計課程的參與度與興趣;結合企業實際工程問題的解決方法,將課程設計案例以實際工程項目進行實施,加深學生對課堂制教學知識點的興趣與理解程度,提升車輛系學生的工程實踐與創新能力。在課程設計全過程中執行詳細可操作的教學規則與流程,鍛煉學生在壓力決策、團隊協作、問題解決思路以及溝通展示等各方面的能力,提升車輛工程系學生的就業水平和工程能力。
作者:劉銀華 周萍 單位:上海理工大學
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關鍵詞: Java;課程設計;項目驅動;教學方法
中圖分類號:TP31 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)18-0216-02
0 引言
程序設計類課程是高校計算機專業學生必學的課程之一,是專業知識的基礎與重點,也是一類理論與實踐開展同步教學的課程。Java程序設計作為一門強調實踐的課程,在其教學模式上應注意理論和實踐的雙重把握。與之相關的課程設計是這門課的一個重要實踐性教學環節,是課堂理論教學的延伸與擴展。通過課程設計培養學生面向對象建模及編程的能力,加深面向對象程序設計的思想,激發學生學習的積極性和主動性,培養學生的創新能力、綜合分析問題和解決問題的能力。在實際教學過程中尤其要注重學生實際應用能力的培養,以適應當今的社會需求,而實踐動手能力正是通過該門課程的課程設計教學環節鍛煉和體現的,也是最接近企業需求的重要內容之一,通過課程設計使學生在創新性、自主性、探索性和協作性等方面得到綜合培養,以適應新形勢下人才培養所應具備的基本要求。
1 Java語言課程設計教學現狀
目前我們的課程設計教學環節存在嚴重不足,課程設計成為理論教學的附屬,教學模式單一、教學內容多是單一的理論型、基礎型、驗證型題目,只是要求學生照搬照抄已有的知識簡單地進行理論知識的驗證,題目相對陳舊,而應用型、綜合設計型的題目比較匱乏,且與工程實踐相脫離,缺乏開展創新性和創造性活動的平臺,這樣以來使學生的學習主動性和積極性受到了嚴重制約,學生的思維能力、分析能力、實踐能力及創新能力無法得到充分的發揮與發展,經過課程設計以后學生所掌握的的仍然是理論課上所講授的一些基本語法和理論知識,而對整個項目的開發過程卻依然很陌生,工程性的知識十分欠缺,不具備開發項目的必需素質與能力,也就無法很好地適應以后工作的需要。
本文所研究的主題是在Java的課程設計中采用項目驅動的教學形式來改善其教學效果,目的旨在培養出具有較強動手能力的,適應社會需求的學生。通過項目的開發來帶動學生在深入學習語言基礎結構的同時,培養學生的項目開發能力,同時在項目開發的過程中給學生制造更多發現問題并解決問題的機會,對學生的自主學習起到了很好的促進作用。另外,以團隊的形式進行項目開發,還可以加強學生之間的團隊協作精神。
2 項目教學法及其特點
項目教學法是由美國教育家凱茲博士和加拿大教育家查德博士共同創建的一種以學生為主的活動教學法[1],它以項目驅動教學,學生在項目教學中以探索性學習為基礎。項目教學法的理論依據是建構主義的學習理論。建構主義認為學生學習的動力來自待解決的問題,教學關注的重點在于使學習者達到一定的程度,教師的職責在于使學習者置身于探索知識之中,為他們提供適當的“情境”,然后使學生在此情境之下,通過教師的指導、同學的討論來解決問題,即協助和會話,在完成任務的同時,達到最終的教學目的即實現意義建構[2]。將項目驅動教學法系統地應用于Java的課程設計教學過程中,對培養學生的創新能力、協作能力以及應用實踐能力起到了積極地推動作用。
項目教學法具有以下特點:
2.1 系統性:項目教學法注重從整體上把握系統的構建和設計,不僅要掌握Java語言特定的語法及使用規則,而且還要融合軟件工程的思想,使學生具有獨立完成項目的設計與開發的能力。
2.2 協作性:因為是以團隊的形式由若干個學生協作完成一個項目,所以有利于加強學生之間的溝通與交流。雖然學生之間的能力有差異,但是通過彼此之間的交流、溝通、甚至爭議,使他們可以交流心得和體會,共享學習資源,互相幫助,對所學知識能夠加深印象,共同提高。小組成員也可以適時分工,相互協作并及時交流信息,既可以節約時間,也能夠及時獲得學習資料,提高學習效率[3]。
2.3 模擬性:項目方式的教學實際上就是對未來企業中項目開發的模擬,在課程設計教學中運用項目驅動方式,能讓學生盡早的接觸并感受到真實工程的開發過程,這對于掌握計算機語言知識以及提高自身的獨立項目開發能力具有深遠的影響。
2.4 多角度:由于滲透了軟件工程的思維,因而項目教學法在實施的過程中對學生進行了多角度的培訓,從項目可行性與需求分析到維護等各方面,加深了學生在計算機程序設計中的軟件工程意識。
2.5 周期長:項目方式的課程設計在系統的設計這一環節可能會占用較多課時,因而其開發周期比較長。這樣使得教學過程更全面,也增強了學生的工程性編程理念,這恰恰是課程設計最終所要達到的目標。
3 項目驅動教學法在課程設計教學中的實施
Java語言課程設計是將所學知識用于實踐的過程,在課程設計中應用項目驅動教學法,使學生始終處于主體地位,能夠充分發揮學生的智慧與創造力,提高學生解決實際問題的能力和創新意識。
3.1 實施的原則 項目是項目驅動教學模式得以實施的基礎[4]。在教學開始前要選擇好合適的項目。總體上應當注重遵循以下幾個原則。
3.1.1 項目選擇適當原則 項目選擇的難易程度關系到該教學法實施的成敗。合適的項目應該具備一定的綜合性,不僅能使學生把已掌握的知識和將要學習的知識有機的融合,還包含了課程主要知識點。同時該項目還應利于和其他相關學科的知識相結合,以提高學生以一貫十的綜合應用能力。此外,項目的難易程度適中,模塊化程度要高。這樣的項目有利于他們團隊分工明確。選擇項目時還應注意其趣味性和現實性,這樣的項目對學生具有較強的吸引力,激發他們的學習熱情,對系統開發能認真自覺對待,利于項目更快更好的完成。
3.1.2 注重多層次教學原則 教學中應注意學生的個體差異,結合學生的實際情況,從個人與整體兩個方面考慮,因材施教,進行多層次項目設計,針對不同學生提出適當的目標要求。如第一個層次遵循的是教學大綱的基本內容,那么第二個層次可以在大綱的基礎上有所擴充,第三個層次則要求學生具有較高的項目開發的綜合能力。這樣有利于學生整體水平的提高。
3.1.3 適時歸納原則 項目驅動教學法的學習主體是學生,而學生的學習能力是有差異的,對知識的掌握程度有所不同,容易造成學生兩極分化和知識點掌握的不全面。教師應該在教學過程適當適時的加以總結和交流,對于學習有疏漏的學生或者學習能力差的學生來說,通過教師的總結彌補其疏漏的知識,跟上教學進度,達到教學目標,促進同步發展。另外,教師要及時對學生的學習效果進行評價,對學生的學習效果提供針對性的反饋信息,這樣可以使學生清楚自身對知識的掌握情況,采用更合適的學習方法,同時教師也可以根據實際的教學效果為下一步的教學做出合理安排。
3.2 實施過程
3.2.1 設置開發團隊 團隊組織是否得力是項目驅動教學法實施成敗的關鍵[5]。每個團隊由5到6人組成,可以根據每個學生的特長分別擔當項目組長、系統分析員、程序員、測試員、文檔編寫員等角色,由團隊共同完成某個項目。創建協作學習環境。這與企業中真實的項目開景相仿,教師作為組織者要對學生分組的總體原則給予控制,使各組的技術力量相對協調。盡量為每個團隊營造和諧的協作氛圍,使學生群體的智慧為每個學生所共享,最終實現項目的開發。
3.2.2 完成項目 項目驅動的核心思想就是讓學生在實踐中學習,其教學方式是以學生為主體、教師為主導的學習過程,教師在整個教學過程起到引導和監督作用。首先學生思考如何去完成項目,在完成項目的過程中提出自己無法解決的問題,由教師協助分析,在教師的指導下得到解決問題的方法。這樣不僅培養了學生獨立分析問題及解決問題的能力,還調動了學生的求知欲。當然,教師不過分干預各團隊項目開發的正常進度,保證團隊的自主性和主動性。但要注意隨時跟蹤學生情況和項目的進展狀況,一旦發現問題要及時給予協助指導,保證項目順利進行。
3.2.3 項目總結 把項目開發劃分為幾個階段,在每個階段要求學生進行階段性總結,不同團隊之間可以相互交流開發經驗,同時提出開發過程中及所遇到的困難。這種階段總結可以明確各團隊進度,促進團隊之間的交流,鍛煉學生的表達和交流能力。教師對出現的共性問題可以集中進行講授。同時,教師還要啟發學生對項目進行拓展,使之在今后遇到類似問題時能順利解決,最后教師對項目的完成情況進行綜合評價。
4 結論
通過項目驅動教學法在Java語言課程設計中的實施,使學生通過具體的項目開發自然而然地對語言語法結構融會貫通,掌握項目完整的開發過程,在項目的實踐中縮短與企業之間的距離。同時我們還應注重其他教學方法的運用,只有合理的將各種不同的教學方法綜合運用,才能在Java乃至其他語言的學習過程中,把項目教學驅動法切實的運用到其課程設計的教學中。
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關鍵詞: Oracle;數據庫;CDIO
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)13-0001-02
Abstract: In order to improve the teaching quality of the Oracle database curriculum design, and training students' practical operation level and comprehensive design ability, according to the characteristics of CDIO model matching well with the development process of Oracle database, the CDIO model is introduced to the curriculum design of oracle database in this paper. The curriculum design is developed with the way of active, practice and connection between courses, in accordance with the four stage of the idea, design,implementation and operation, and then the training target of computer application talents is achieved.
Key words: Oracle; Database; CDIO
1 引言
隨著網絡技術的迅速發展,尤其是Web服務的出現,數據庫管理工具的地位越來越得到提升,作為存儲數據的Oracle數據庫以其獨特的各種優勢成為當前的主流,Oracle數據庫課程也成為高校計算機專業學生學習的必修課重點之一[1]。一般來說,在Oracle數據庫課程的先修課《數據庫原理》課程中掌握了數據庫的基本原理,在《Oracle數據庫》課程學習時著重Oracle軟件的實際設計,它研究服務器數據如何存儲、使用和管理才能保證數據的安全與訪問的效率,具有較強的理論性和實用性[2]。由此可以看出,Oracle數據庫不僅強調學生的實踐操作水平,更需要培養他們的綜合設計能力。然而,Oracle數據庫理論課學生只能聽著和看著老師操作,實驗課也只能將理論課所學知識簡單地加以操作。雖然實驗課在一定程序上提高了學生動手操作水平,但基本是將實驗內容直接實踐出來,而不需要設計,更不需要綜合,不能全面培養學生的實踐動手能力,影響著學生進一步的設計能力、創新能力和綜合研究能力[3]。Oracle數據庫課程設計突破了《Oracle數據庫》理論與實驗課程的局限教學范圍,將Oracle數據庫課程教學中所學的理論知識向實際聯系轉化,需要由學生自己選題、需求分析和數據庫設計,綜合實驗課程所有操作的實驗內容,以團隊的形式作為一個整體數據庫項目開發,進而促使團隊內所有學生的全面發展,能夠有效提高學生的綜合設計能力,是計算機相關專業培養學生設計能力、實踐能力和創新能力的重要實踐教學環節,在Oracle數據庫課程實踐教學和學習培養目標中處于非常重要的地位。
2 CDIO教育模式
CDIO教育模式是2004年由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學研究創立,CDIO分別代表了構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)等四個學習過程,是一種以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯系的方式學習[4]。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、 個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[4]。在Oracle數據庫課程設計中,普遍采取數據庫項目開發形式,由數據庫項目題目確定和項目需求分析、數據庫設計、數據庫實現到數據庫運行與維護等四個階段組成,剛好分別對應了CDIO中的構思、設計、實現和運作等四個過程。同時,Oracle數據庫項目開發過程中,不僅要求學會Oracle數據庫基本理論與實踐知識,培養學生個人設計能力,還要求具有團隊精神和團隊開發水平,以及數據庫綜合設計能力,也是社會對數據庫方向人才的基本要求,與CDIO培養大綱要求相吻合。因此,將CDIO模式引入到Oracle數據庫課程設計,使學生能夠掌握數據庫開發的整個生命周期,形成一個完整的數據庫應用系統,以提高學生的動手能力、設計能力和創新能力,符合高校計算機專業培養目標,對學生的全面培養具有非常重要的意義。
3 基于CDIO模式的Oracle數據庫課程設計
將CDIO模式的構思、設計、實現和運作等四個學習過程引入到Oracle數據庫課程設計,對應于構思、設計、實現和運作等四個階段。
3.1構思階段
(1)Oracle數據庫課程設計題目確定。通過資料的查閱整理和初步的需求分析,在老師的指導下,團隊所有成員共同分析與商議一起確定Oracle數據庫課程設計題目。
(2)需求分析。需求分析是軟件工程生命周期當中的一個關鍵階段,團隊成員共同確定數據輸入需求,獲得結果需求,系統輸出需求等方面,重點圍繞系統用戶進行需求研究,以獲得系統的基本需求。
(3)Oracle數據庫課程設計項目系統體系結構的確定。團隊成員共同選擇課程設計項目開發工具之后,從網絡結構模式和軟件開發模式兩個方面共同確定系統軟件架構。一方面,確定客戶機和服務器結構(Client/Server,C/S)或WEB興起后的瀏覽器/服務器模式 (Browser/Server,B/S);另一方面,確定為普通開發,或MVC,或分層模式等。
3.2設計階段
(1)功能設計。團隊成員應該掌握軟件系統設計的相關理論與方法,根據構思階段對Oracle數據庫課程設計項目的需求分析,在老師的指導下多次商量反復討論,不斷完善構思與設計,最后確定系統的目標、范圍、定義和功能。
(2)數據庫設計。數據庫設計是Oracle數據庫課程設計的重點,主要包括概念結構設計、邏輯結構設計和存儲設置。概念結構設計通過對項目處理過程的分析抽象出實體,并確定這些實體的屬性,畫出實體ER圖。邏輯結構設計包括對表的結構、序列、索引、視圖、存儲過程、函數、包、觸發器等對象的設計。存儲結構有物理存儲結構和邏輯存儲結構,以物理存儲的數據文件和邏輯存儲的表空間為重點,將數據庫對象與存儲結構有機地結合起來。
(3)項目分工。項目團隊確立小組組長,在組長的帶領下將系統劃分為多個模塊,以及確定各模塊間的接口規范,并為團隊各成員分配任務。
3.3實現階段
(1)數據庫實現。在課程設計過程中,作為數據庫課程,數據庫實現是學生學習的關鍵,雖然在設計階段已經進行了數據庫設計,但最重點的還是要將這些設計實現出來,主要是基于數據庫設計對表、序列、索引、視圖、存儲過程、函數、包、觸發器等對象的創建(CREATE),數據文件和表空間的管理,為后面的代碼實現提供基礎。
(2)代碼實現。在構思階段確定的開發工具和系統架構的基礎上,根據設計階段設計的系統功能,團隊小組成員依照任務分配編寫程序代碼并不斷地反復調試、測試與修改代碼以完成系統各子模塊的開發。代碼實現雖然是學生難度最大、工作量最多的部分,但由于涉及數據庫知識點不多,不作為Oracle數據庫課程設計的重點組成。
(3)系統整合。在團隊小組組長的帶領下,根據事先規定的接口規范將各成員開發的子模塊進行系統的整合與測試,完成課程設計系統的所有功能。
3.4運作階段
(1)系統測試。系統測試主要是對系統的功能性測試,測試系統的輸入與輸出是否符合要求,并適當的反復修改代碼,甚至修改設計,直到達到課程設計目標為止。
(2)論文撰寫。在老師的指導下總結系統設計與開發工作,根據軟件開發規范的需求分析、總體設計、詳細設計、運行與測試等生命周期撰寫論文,是Oracle數據庫課程設計當中不可缺少的重點組成部分。
(3)評價評分。評價評分是指導老師的工作,用于對學生的課程設計進行總結與打分。根據學生在課程設計過程中的平時考勤表現和平時實驗情況確定平時分,參考系統的設計與撰寫的論文,最重要的是系統的任務分配與學生的答辯水平,由此得出每一個學生的成績。
4 結束語
本文將CDIO模式引入到Oracle數據庫課程設計教學,根據CDIO模式中的構思、設計、實現和運作四個學習過程,重點介紹了Oracle數據庫課程設計中的構思、設計、實現和運作等四個階段,以達到培養學生對Oracle數據庫課程的實踐操作水平和綜合設計能力的目的。
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1.課程設計的重要性
課程設計的概念一直沒有一個定論,眾說紛紜。廖哲勛教授認為“課程設計是按照育人的目的要求和課程內部各要素、各成分之間的必然聯系而制定的一定學校的課程計劃、課程標準和編制各類教材的過程,是課程建設系統工程的一個組成部分[1]。”如果以此為標準去探討,同樣的在財經課程設計的最后的體現就是由課程計劃、課程標準、課程使用的教材的綜合結果。從課程設計的發展歷程來看,課程目標是一門課程設計的目的和最終達到的要求,目標模式也成了運用最為廣泛的財經課程設計表現。隨著其他人文社科類的學科的發展,例如心理學、社會學、教育學等,很多的學者開始提出新的模式,雖然這些模式都不是最合適的,但是對于教育者和研究者都有很高的參考價值。現代課程理論之父的泰勒(R.W.Tyler)在其著作《課程與教學的基本原理》(BasicPrinciplesofCurriculumandInstruction)中,從課程目標、課程內容、課程組織、課程評價等維度,指出課程有四個基本問題,后被人們稱為“泰勒原理”[2]。“泰勒原理”簡單的描述了課程設計原理,是目標模式的經典表現形式,也是將課程設計科學化的開端,對課程設計的理論發展起到里程碑的作用。經過多年的經驗發現,在高職財經課程的設計中,不論是國家課程、地方課程還是校本課程的財經課程設計,如果依據“泰勒原理”,都可以是“從無到有,從有到優”的過程。課程目標是最終要達到的目的,課程內容是專業的物質內容,課程組織是教學過程中的邏輯表達,三者相輔相成,缺一不可,課程設計使得三者實現統一,服務于教學課程,為課程評價搭建平臺。“連續性、順序性、整合性”是泰勒對有效課程提出的三大標準。其中連續性與順序性是研究課程的垂直組織關系就是講究的一個次序關系,整合性則是對課程內容的一個大的歸納是一種水平組織關系。泰勒提出的這三大組織標準指出了“應該如何組織課程內容”,但卻沒有回答“如何刻畫課程內容的組織結果”。相對來說實驗性的學科來說,財經理論具有很強的抽象性,所以,安排出課程來具體化,將抽象的內容具化,看到整個財經課程設計的全貌,這種安排是人為的且客觀存在,形象的反映了各個要素之間的關系。“使各種課程要素在動態運行的課程結構系統中產生合力,以有效地實現課程目標[3]。”盡管財經課程設計的研究具有很大的難度,但是從課程內容的實現來說,千里之行始于足下,第一步必須走好,所以財經課程設計非常重要。不同的課程設計者在同樣的課程目標下對課程的設計不同,對學生知識的產出效果就會產生差異,由此也能反映出不同的課程設計理念的優越性。例如,現在很多課程都是“一標多本”的政策,各個學科都受到這樣的影響,在課程標準的指導下,市場上出現了多本的教科書,呈現多樣化,而所有的教材都是以同一個課程標準進行編寫的。所以課程目標和課程內容是兩個定量,唯一在其中的變量就是課程的設計,教育者在編寫教材時的不同的理念和財經課程設計的風格。
2.財經課程知識點具體
知識點是課程中的主要內容,是課程目標最終要求學生必須掌握的知識內容,對于財經課程的設計來說具有指導意義,事實表明,人是以逐個知識點為單元完成知識學習的,這樣學習者學習的時候能夠更加直接的獲得學習重點,以及更加有效的掌握教材課程的內容,在教師的引導下學習知識點甚至進行自主學習,那么如果將知識點進行整合,快速的定位所需要的知識點,進行深入的學習,學習效果得到最優[4]。一門專業課,各個知識點是由很多小的知識點串起來的,要實現對一門專業課的理解,就要對知識點進行分解,化整為零,采用現在的教學模式進行教學。通過對一個個小的知識點的學習不斷地積累,進行深入的學習,達到對每個小的知識點的理解,從而掌握整門專業課。教師作為課程的設計者、創造者、傳遞者,在教學的過程中,應當以學生為中心,考慮學生的接受程度,所以在傳授的過程中,要注意知識點要從簡單到復雜的這種變化,難度系數逐漸增大,使學習者的學習行為能夠由淺至深的逐漸接受。將知識分為事實類、概念類、程序類、元知類,難度逐漸變大。當今社會科學技術發展得越來越快,學習的方式也越來越多,每個人都更趨于個性化、智能化,高職財經課程設計也應當順應這個時代的發展。在過去的教育教學中發現,對學生來說,財經課程偏于理論,所以是枯燥的,為了適應時代的發展,教育者也在不斷的探索,建立了各種獎勵機制用于對于學習者的鼓勵,增加課程的趣味性。例如精神激勵機制、物質激勵機制、短期激勵機制和長期激勵機制等。這些激勵方式可以給學習者得到認同感,例如積分的累加、獲得鼓勵的勛章等都可以激發學習者的學習動機,端著學習的態度,在學習的過程中獲得樂趣,發現學習的意義。另外進行排名,不僅可以對學習者學習的狀態進行分析,也可以讓每個學習者感受到公平。長期激勵與短期激勵的結合可以使得學習者具有更長的耐力去完成學習任務,持續的對每個知識點進行學習,讓學習者對自己學習的知識有一種積累感,處于不斷提升的過程。這樣能夠讓學習的過程更加的輕松,知識點的接收更快。
3.評分方法的量化分析
課程設計評分目前作為最終的設計成果,是高校教師對學生指導的最后的結果。學生與教師都以自己主觀的方式進行評價打分,教師與教師之間也相互評價,上級對下級進行評價,盡管最后的結果可能出現不一致的情況,但是這種評分的方法也不是完全沒有參考的價值。近年來,很多高校為了反映學生的真實水平,衍生出更多的評分機制。多樣的評分機制也造成了很大的問題,多種評分機制的交錯,使得結果不盡一致。因此,不能絕對的保證其中的公正性和主觀性,不能從實際上解決客觀評價的問題。例如通常財經課程的期末成績采用的百分之六十的期末考試成績與百分之四十的課堂表現評價,學生在最后看到自己分數時,總會認為分數不公正,在學生對老師進行評價時也很難保證沒有帶上主觀的情緒去評價,容易引起師生之間的矛盾。這也使得學生對這門課程的設計產生懷疑,不利于獲得良好的教學成果。高職財經課程設計教學過程中,都是一樣的教學目標和教學任務書,每個教師都有自己的解決方案,那么學生在其中的感受和收獲就起到了很重要的作用,評分時學生的主觀認識就會發揮較大的效用。有些認為是由專業課程的特點和難度決定的,但是這完全是一個很大的誤區,應該認識到的是每一門課程的難度都可以在教學設計的每一個環節中被破解,達到教學的目標。所以,財經課程設計評價體系是不可能做到完美的,但是作為課程的設計者,圍繞教學目標進行教學,清晰的教學目標與評價體系相對應,通過一定的方法,可以給未來的教學設計提供更好的思路。在設計評分制度的過程中,評分點應當與專業特點、教學的內容、教學目標以及教學計劃等各個方面結合起來,盡管不能面面俱到,但是要盡可能的契合,形成較為完整的評價體系。在進行評分的量化過程中,應當注意到盡量準確,專業課程的設計上,即使評分制度采用量化的方式,其目的也是為了用量化得分點的這種手段給出一個標準,這個標準適用于任何使用這個制度的人,做到相對的公平公正,更重要的是,這樣的設計可以使知識點更加的突出,教學效果能夠更好,體現先進的教育理念。量化評分點的設計,要考慮教學要求,以及一門專業課在專業中的地位,依據教學大綱對財經課程設計提出具體的要求,有針對性的對知識點進行深入,強化必須掌握、了解的知識點。所以,評分系統的設置標準并不是獨立的,是相互交錯的網,相互之間互相關聯,各個課程的評價體系形成一個教學鏈。除此之外,還要考慮學生的整體能力,以及現階段能夠接受知識的程度,隨著知識點的積累,學生的能力會逐漸提高,教師能夠更有意識的引導學生向不容易掌握的部分進行學習。例如,會計系的一年級的學生還沒有完全學會財務管理的相關內容、熟悉會計電算化軟件、不能對很多經濟活動進行核算等問題,在設定量化評分的標準時就可以針對這些點去制定,引起學生的重視,引導他們掌握相關的知識點。通常在設置評分項目時也會對各個項目的比例進行調控,這個必須將主觀與客觀相結合,要保留主觀性,也要保證客觀的公正性,有利于在最終的分數體現上。例如在會計一年級的時候,可以將比例更多的放在學生對基本知識、理論的掌握程度,使學生能夠關注基礎知識,到了高年級的時候,在掌握基本知識的前提下,更強調學生的自主創新能力和自主學習能力,在規定的時間內,完成系統的學習。
關鍵詞:工程應用型;創新意識;發散思維;協同合作
在計算機科學與技術專業中,計算機組成原理一直作為核心基礎課而備受重視,有些專業(如嵌入式)也將它作為必修課;但是,課程自身的難度及其對硬件知識的高要求性使得它被公認為是枯燥和難學的課程。因此,關于它的教學改革成為談論熱點。截止2011年11月,在“中國知網”中以“計算機組成原理”為關鍵詞就會檢索到八百六十多條記錄,而發表在《計算機教育》的文章就有一百多篇,可見該課程極受大家的關注。
為了提高學生對計算機原理的理解程度,往往課程學習之后,要進行課程設計活動,從原理理論到具體設計加深學生對計算機組成原理的理解,達到理論和實踐相互促進的目的,提高學生的動手能力和工程應用能力,培養學生的創新意識和協同合作的能力。
對于計算機組成原理的課程設計,國外大學如美國斯坦福大學的計算機系要求學生能夠獨立用VHDL語言實現CPU或VGA顯示控制模塊等,并最終在FPGA中完成軟硬件調試[1]。此外,麻省理工學院計算機系統設計課程也要求學生自主完成ALU等設計。在國內,大多數院校對該課程設計以模型機設計居多,近年來采用VHDL語言進行設計成為流行趨勢,如哈爾濱工業大學在計算機組成原理的實驗中直接采用Xilinx ISE集成開發環境和
ModelSim仿真工具的做法[2],用設計性實驗來代替驗證性實驗。
在綜合多方面信息和我院學生實際情況的基礎上,對如何開設好計算機組成原理課程設計課進行調研、分析和論證,為切實提高學生的實踐應用能力,決定采用Xilinx ISE、ModelSim和VHDL語言的設計性實踐方法。在課程設計的選題方面,我們擯棄過去老師指定題目的做法,采用學生自主選題、老師把關的辦法,讓學生做自己感興趣的題目,充分發揮學生的自主性、創造性和積極性,培養學生的創新意識并向具有良好合作能力的工程應用型人才[3]方向發展。
1 課程設計教學改革的總目標
為保證計算機組成原理課程設計的教學改革能夠順利實施,現根據學科發展和學生的實際情況,我們制訂了本次教學改革的總目標,如圖1所示,以確保改革實施具有明確的目的性和方向性。
1.1 培養學生的協同合作能力
目前,眾多的企業項目的研發工作都是以團隊的形式來完成的。為使學生在畢業后的工作中能夠適應團隊合作,需要對學生進行合作能力的培養和訓練,尤其是團隊合作意識和合作素質,這一點非常重要。
基金項目:黑龍江省智能教育與信息工程重點實驗室;黑龍江省計算機應用技術重點學科(081203);哈爾濱師范大學科技創新團隊建設計劃。
作者簡介:李世明,男,副教授,研究方向為計算機輔助教育、網絡安全、圖像處理。
1.2 培養學生的創新意識和創新能力
在工程應用或工程實施過程中,技術人員會經常運用一些技巧性方法或思路去解決某些問題。因此,培養學生用發散思維和自主創新能力來解決設計過程中遇到的各種各樣問題尤為重要。
1.3 培養學生的信息檢索與挖掘能力
由于工程應用過程中所遇到的問題具有多樣性,而快速解決這些問題的方法之一就是利用目前常用的搜索引擎工具搜索他人關于該問題的解決方法或思路。在檢索信息方面,不同檢索能力的人會得到不同的檢索結果,檢索能力弱的人搜索到的信息不夠全面或深入。所以,要培養學生具有較強的信息搜索技術和能力。在檢索中,學生的創新思想和發散思維會提高檢索質量,獲得與眾不同的檢索結果;反之,這些與眾不同的檢索結果又會啟發學生產生新的靈感。
1.4 培養學生規范的文檔撰寫能力
項目研發中文檔的重要性是不言而喻的,撰寫文檔自然成為工程技術人員或研發人員的必備能力。一個好的文檔不僅能夠清晰地反映設計者的思路,更有利于項目組內人員之間的交流和合作。設計課中的設計內容盡管無法與正規項目相比,但可通過它們來訓練和提高學生的文檔撰寫能力。因此,本課程設計中學生必須上交所有的開發文檔,并且文檔要符合規范。
1.5 培養學生的溝通和表達能力
溝通是合作的基礎,項目組成員之間及時而無歧義的溝通能夠提高合作的質量,加快項目的研發進度。所以,激發學生在交流和溝通中的靈感和創意,培養大學生良好的溝通能力,改變其“死讀書”和“讀死書”的習慣,將促進學生更加努力地研究課題。
1.6 培養學生吃苦精神和抗壓心理素質
目前,大學生普遍為80后或90后,中國家庭教育中對子女的溺愛使部分學生缺乏吃苦精神,甚至個別學生的心理承受能力也很弱。通過帶有一定強度壓力的課程設計實踐,讓他們提前感受日后工作的壓力和強度(盡管這種強度無法與企業的強度相比),鍛煉和提高他們的心理素質,為他們大學畢業后能夠適應社會奠定基礎。
1.7 提高學生分析與解決問題的能力
在工程應用型人才培養的過程中,學生的獨立思考能力和分析解決問題的能力是決定設計能否按計劃進行的重要因素。在課程設計中,為提高學生的系統分析和邏輯推理能力,要求學生對問題先提出自己的解決方法并通過論證,然后幾個人在一起研討,無法解決的問題則由技術骨干及教師在一起研討,然后將解決方案講解給大家聽。
2 課程設計教學改革的具體實施步驟
2.1 學生的分組
為便于管理和了解學生的課程設計過程,對學生按每組10人進行分組;每組選出組長和副組長各1名,由組織能力強、技術好的同學擔任。
組長和副組長分別負責小組的人員管理(人力資源管理)、設計過程中的組織(如技術研討會等)、各組成員表現的評測(計入學生的總成績)等。為避免技術“強”“弱”兩極分化性分組,也為實現以“強”帶“弱”(讓學習和能力等方面強的同學“帶”相對較弱的同學),各組技術實力要均衡。這樣做也打破了過去學生“單兵作戰”的局面。除上述角色外,要確定組內核心骨干力量,專門攻克設計過程中的難關。
2.2 課程設計的選題和立意
為激發學生的興趣和動力,采取學生自主選題與指導教師把關相結合的辦法。當各組成員確定后,組內全體成員圍繞計算機組成原理內容,利用信息檢索工具進行網絡調研,每人提交一個題目,并附題目介紹(提出的設計題目要注重基礎性、工程性、可操作性、可行性);然后組內研討并確定三個備選題目,再由組內骨干力量與指導教師共同把關確定課程設計題目(題目確定后,不得更改),組織學生撰寫課題的可行性研究報告,并交給全組學生去閱讀、研究和完善,同時讓全組學生理解該課程設計題目。
2.3 課程設計的主要過程
2.3.1 相關軟件的學習
由于在計算機組成原理課程中采用的是驗證性實驗,學生沒有學習過Xilinx ISE、ModelSim仿真工具和VHDL語言,故學生需要利用業余時間學習它們。為提高學習效率,實際中做法是每組指定2名自學能力強的學生先學習上述軟件及語言,其他同學則集中精力去做設計中的其他工作;然后,利用業余時間,這2名學生對各組內沒有學習該軟件的同學進行快速培訓,也讓他們對該軟件有所了解,培訓程序能夠達到滿足本課程設計即可。
2.3.2 設計任務的分解
由于設計任務對于學生而言較重,需要將任務按功能進行分解并分配給相應成員。這些活動任務由兩位組長與技術骨干共同完成。在分配任務時,重點考慮了學生的動手能力、知識水平和自學能力對設計任務的影響。
在分解任務前,組長、副組長和技術骨干負責集中設計任務的總體規劃,組內技術骨干圍繞核心問題進行深入剖析和研究,確定課題中的關鍵技術問題和難關,制訂進度報告,撰寫技術路線;一周后,組長組織召開組內會議,組內技術代表介紹課題的總體規劃、任務分解情況;然后組長分配任務給成員,并對每個任務采取任務驅動法,規定完成時間及要求。
2.3.3 定期舉行經驗交流會
項目組定期在組內進行交流活動,學生間相互介紹自己的研究內容和心得,以利于大家共同提高和改進。對于在解決問題過程中產生的諸多問題,小組內可隨時交流、尋找幫助(可到組外尋求幫助),定期對設計內容進行檢查和總結。
2.3.4 撰寫工作日志
課程設計中要求每個學生都要撰寫工作日志,用來記錄自己在設計過程中產生的新穎的想法、遇到的新問題及其解決方案、尚未解決的問題、任務完成的情況和個人的經驗體會等,以利于組內人員之間的查詢和研發交流等;組長及核心技術骨干根據日志也能夠及時了解項目進展情況和相關技術問題的解決情況。
2.3.5 文檔規范與整理
在設計過程中,學生基本能夠做到規范撰寫文檔,并對文件能夠按樹型結構科學合理地分類。每個組都能夠用工程應用的思路撰寫課程設計的各種文檔,如需求分析、可行性分析、設計難點分析、系統框架、功能描述、實現方法、進度預估報告等,基本做到了思路清晰、任務明確和結構合理。
2.3.6 課題設計的質量保證
為保證課程設計的順利進行,確保設計內容達到預期目標,由老師和組長共同檢查項目進展情況,如研發進度、任務完成情況、是否偏題、完成質量、文檔是否完備等。除此之外,也注意到各組都存在一些沒有解決的問題(包括產生的新問題);此時,暫時放棄非必要的問題(在學術方面有意義問題可留待日后研究),轉而圍繞課題設計進行,從而保證在有限時間內完成設計任務。
2.3.7 成果匯總
在課程設計基本完成后,由技術骨干核查文檔的完備性等。當對整個課題核查后,相關人員按技術骨干提出的核查結果和修改意見進行修改和完善。在最后一次實踐課中,每組各派1名代表在全體同學面前展示自己的設計成果,同學可以質疑并提出一些問
題并相互研討各項目的特點等。
2.4 評分標準
由于此次課程設計改革成份很多,時間較短,按教學大綱安排于本學期前5周(共計20學時);所以,本著鼓勵學生、激發學生創新熱情為出發點,制訂如表1所示的評分指標。
由上表中可以看出,組長對組員打分所占的比例是很高的,因為組長最了解學生的狀態,尤其是學生在業余時間所做的工作是教師不能直接觀察到的,同時便于組長調動組員工作。
3 實踐改革效果分析
在本教學改革方案實施后,很受學生的歡迎,基本上收到了改革預期的效果,主要體現在以下幾個方面。
3.1 學生學習由“被動”變為“主動”
由于學生能夠親身體驗團隊合作帶來的益處,不僅能夠主動去學習、查閱資料,而且鍛煉和提高其他方面的基本技能,從根本上調動學生的積極性。另外,在設計過程中,學生也看到自己在基本專業技術方面的欠缺并著手彌補,例如,當教師當眾演示文檔編寫技巧后,部分學生能夠主動去學習這方面的技術以彌補自己的不足。
3.2 提高了合作能力
由于課程設計任務量大,學時少,學生僅憑個人力量無法完成,所以必須通過合作。因此,設計任務會使學生向合作方向發展。此外,當學生遇到問題時,相互之間的研討也提高了他們的溝通、交流和合作能力。
3.3 減少了抄襲現象
由于各組題目不同,并且每個學生的工作日志中記錄了學生在設計過程中的重要細節,是學生和教師共同走過的痕跡,使學生無法去抄襲他人成果。
3.4 提高了對學生評價的客觀性
采用不同于傳統試卷定成績的做法,能夠從多種角度反映學生的綜合素質,能夠讓學生擺脫過去的“背誦”學習方式,轉而采用研討學習,有利于提高學生的創新能力。
3.5 小結
總之,采用這種教學改革模式,將學生從“做題型”轉向為“應用型”;而教師也由施教者變成學生的輔導者、合作者和顧問,引領學生突破思維定勢,培養學生的創新意識。
4 存在的問題及進一步改進措施
由于本方案實施時間短、次數少,還存在一些不足:評斷標準需要進一步科學化,更能反映學生的綜合評測;學生選題用時控制需要加強,需要提高信息
檢索能力和相關領域知識;存在個別學生不會合作,交流和溝通能力較弱;個別學習成績優等的學生在合作方面表現得不如有些成績中等的學生;因時間關系導致在學術方面有意義的問題只能留待日后研究解決,等等。
對上述問題的解決方法是增加該教改模式的運用次數,向其他課程推廣,讓多門課程設計共同來提高學生的應用型綜合能力。
5 結語
通過對“計算機組成原理課程設計”教學實踐改革的探索,總結了改革過程中的成功與不足之處,明確了改革的方向,確定了一些改革措施,為提高下一次課程設計質量奠定經驗和基礎,也為在本科層次中培養出專業知識基礎扎實、創新意識強、善于自主學習和實踐動手能力強的計算機應用型人才進行探索性實驗。隨著改革經驗的不斷積累,本課程設計中的教改活動會做得越來越好。當然,上述工作中也有很多亟待改進和提高的地方,只要將改革堅持下去,一定會在工程應用型人才方面取得更好的培養效果。
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Engineering-applied Talents’ Cultivating in Course Design of Computer Composition Principles
LI Shiming, ZHANG Jun, ZHOU Guohui
(Institute of Computer Science and Information Engineering, Harbin Normal University, Harbin 150025, China)