在本科程序類課程中開展項目研究式教學

梁妙元 印敏 段黎明

摘要：根據本科程序類課程具有綜合性、系統性較強的特點開展的研究式教學研究，重點在于整合教學內容，凝練囊括授課知識點的典型項目，變傳統的按章節授課為按項目授課，并采用理論考試、實驗考核、課堂表現、學生的自評和互評相結合的多樣化考核方式評定成績。最后在“EDA技術與PLD設計”課程中采用該教學方法，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：項目研究式;教學;改革;本科

中圖分類號：G717 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0083-02

學以致用，學生學習不僅僅是學習知識，更提高學習方法和學習能力。傳統的教學方法一般采用按章節授課，而程序類課程往往由于其綜合性、系統性較強，若采用按章節授課，容易導致知識點分割，如“EDA技術與PLD設計”、“單片機原理”等課程，[1，2]一個基本的程序涉及多個章節的內容，上述課程若采用傳統的教學方式，學生往往是每個知識點都掌握了，但綜合起來就不會應用。其次，傳統的教學方法在授課過程中通常都是對知識教授，按照書本的要求逐步實現，肯定能完成課本上的示范實驗，但開展綜合性實驗時，往往會出現這樣或那樣的問題，可能由于課堂上沒有教授過類似問題的解決方法，學生就會手足無措，不知道從何下手。因此，有必要針對程序類課程的特點，探索一種適合的教學方法。

一、項目研究式教學法

項目研究式教學法是由凱茲博士推創的，[3]它是一種師生通過共同實施一個完整的或設計的項目工作而進行的教學活動，吸取了支架式和拋錨式教學法的優點，強調學生的主體作用。[4]項目研究式教學法的價值首先在于將實際工作中的項目引入到課堂教學，使學生提前參與科研工作，接觸并學習到大量工作實踐中才會遇到的問題，從而身臨其境的體會工作的難點和問題的突破點，并享受科研工作帶來的樂趣，大大縮短了學生與未來工作實踐的適應期。其次，在項目研究式教學法中，學生參與項目分析、方案設計、項目實現的全過程，學生是主體，是項目的組織者，也是決策者。為完成項目，學生必須綜合應用先前所學知識，從系統層面把握整個項目，合理安排人力、物力，并需要通過資料查詢等多種方式積累完成項目所需要的相關知識[5]。因此，項目研究式教學法能有效的提高學生對事物的認識高度，從系統層面把握大局。同時，也有效的鍛煉了學生的組織能力、知識應用能力、系統設計能力、動手實踐能力、創新能力、講演能力和資料查詢、閱讀等自主學習能力。

二、具體實施

在本科程序類課程教學中開展項目研究式教學。[6，7]首先，要制定實施方案，方案制定的好壞在很大程度上會影響最后的教學效果。合理的方案要符合教學規律、滿足教學需求，有助于教學的順利開展，有助于提高教學質量。因此，需要成立教學研究小組，需要組織多次專題研討，如：教學對象特點分析、課程性質分析、課程內容分析等方面的專題研討，通過專題研討，制定針對性的教學方案。[8，9]之后的一切教學活動要遵循方案展開。

其次，在實施方案的指導下，根據課程情況和學生特點整合教學內容、凝練典型項目，可將教學內容按照不同的要求劃分成多個篇章，如基礎篇、進階篇和擴展篇，對應的項目為基礎型項目、提高型項目和拓展型項目，并將所講授的知識點都包含在項目之中。

再次，在教學過程中，不必拘泥于某一種教學手段，而要根據課程內容、學生學習情況等采用多種教學手段相結合，如陷阱教學、示范教學、個別教學、隨時中斷教學和項目研究式教學，尤其是在講授提高型、拓展型項目時，需要采用項目研究式教學法，組織學生根據項目目標開展討論，引導學生完成系統設計，在設計過程中需要逐漸灌輸自頂向下設計和自底向上實現的現代電子設計方法。

最后，在考核方式上，需要改變傳統的閉卷筆試，采取理論考試、實驗考核、課堂表現相結合的考核方式，并細化考核項目，同時將學生的自評和互評納入考核成績。[10]通過多種考核方式，以檢驗學生對知識的掌握程度。

教師在整個實施過程中，要多次組織教學研究小組成員進行教學檢查、小結、反思，以查找問題所在，提出整改意見，提高教學質量。并通過學生學情問卷調查以檢驗學生對新方案的認可程度，通過理論考試和實踐考試的成績以檢驗學生對基本知識點的掌握程度，通過第二課堂活動以檢驗學生綜合能力的提高程度。

三、應用實例

筆者根據雷達工程本科專業學生具有電類基礎、有一定編程能力、思維敏捷、基礎牢靠、學習主動性強的優點，結合“EDA技術與PLD設計”課程的具體情況，采用項目研究式教學法開展教學，課堂教學中通過示范教學法示范項目需要達到的結果，通過陷阱教學法舉例并排除常見錯誤，通過個別教學法對學生進行單獨幫扶，通過隨時中斷教學法及時解決問題。

1.課程情況分析

“EDA技術與PLD設計”課程主要學習VHDL語言，具有程序編寫、軟硬結合、實踐性強的特點。傳統的教學方式一般按章節講解知識點，再開設配套實驗，而一個簡單的VHDL程序通常包含多個章節的知識點。因此，擬采用項目研究式教學法開展教學，精選14個項目，囊括課程標準所要求的所有知識點，以問題引導、分組討論等方式組織學生參與項目研究過程。

2.教學內容安排

經過梳理，可以將教學內容分成基礎篇、進階篇、實驗篇三大篇章。其中，基礎篇包括程序結構、數據對象、數據類型、順序語句等內容，進階篇包括并行語句、LPM宏模塊、狀態機設計、資源優化等內容，實驗篇包括功能仿真、時序仿真、硬件仿真、SignalTap使用等內容。在此基礎上精選了14個項目針對性的項目。

（1）基礎篇。授課時先講解緒論，以明確本課程的重要性，激發學生的學習興趣，再選用選擇器、譯碼器、計數器實驗項目進行講解，通過講解，使學生初步掌握VHDL編程語言，能用VHDL語言解決一些簡單的問題，如“數字設計”課程中所涉及的問題，并使學生養成良好的編程習慣。

（2）進階篇。進階篇通過研究全加器、掃描顯示電路、數控分頻器、移位寄存器等項目學習并行語句;通過研究頻率計、電機控制、樂曲演奏電路、多波形函數信號發生器等項目學習LPM宏模塊;通過研究A/D采樣控制電路、PS2協議編程、VGA彩條信號顯示編程等項目學習狀態機設計。資源優化內容體現在以上各個項目中。

課堂組織圍繞一個或多個項目的研究展開，在項目研究過程中采用自頂向下的設計方法細化項目，并以問題引導、分組討論等多種形式組織學生參與項目過程，最終將項目細化成每個可實現模塊。在項目實現時采用自底向上方式逐模塊實現，最終完成整個項目。

通過進階篇的學習，以加深學生對VHDL基礎知識的理解，使學生建立整系統概念，并提高學生的電子設計自動化技術應用能力、協作能力、分析問題和解決問題能力。

（3）實驗篇。所選擇的14個實驗內容都需要在實驗箱上進行調試實現，通過硬件實現，以提高學生的實踐操作能力，并培養良好的實驗作風。

3.考核形式

“EDA技術與PLD設計”課程采用理論考試、實驗考核、課堂表現等多種考核方式相結合來綜合評定學生成績。其中理論考試占20%，實驗考核中的平常實驗占20%、綜合實驗占40%，課堂表現中的課堂參與度占10%、問答問題的準確性占5%、課堂紀律占5%。

4.實際效果

通過學生考試成績分析和問卷調查，全部學生都已掌握VHDL語言，能熟練使用VHDL語言編程，少數學生能獨立完成較大系統的設計、編程與調試，學生的電子設計自動化能力、協作能力、分析問題和解決問題能力、實踐操作能力得到提高，學生養成了良好的編程習慣，學生建立整系統概念。

四、小結

在程序類課程教學中應用項目研究式教學法能充分體現“在教師的指導下，以學習為中心、以學生為中心”的教學理念。能有效的改變教師在教學過程中唱“獨角戲”、學生被動接受的狀況，實現教學目標從“知識為本”向“能力為本”的轉變，實現授課方式從傳統的填鴨式“知識傳授”向教授“知識獲取”能力轉變，以提高編程類、裝備類課程的授課質量，從而提高學生的組織能力、知識應用能力、系統設計能力、動手實踐能力、創新能力、講演能力、資料查詢和閱讀等自主學習能力。

參考文獻：

[1]潘松，王繼業.EDA技術與VHDL[M].第四版.北京：清華大學出版社，2013.

[2]潘松.EDA技術實驗講義[M].杭州：康芯電子有限公司，2008.

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[5]陳穎，李軍，李紅斌，等.檢測技術全開放實驗教學模式探討[J].實驗室研究與探索，2009，（2）：145-148.

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[8]梁妙元，印敏，劉凱，等.開展裝備課程的項目研究式教學[J].實驗室研究與探索，2013，（10）：368-370.

[9]卞忠華，孫陳英.項目式教學法在單片機課程中的應用研究[J].中國西部科技，2011，（30）：73-74.

[10]陳殿生，陳彧欣，王田苗.項目研究式教學中的“自評互評”考核評價方式[J].計算機教育，2010，（19）：87-89.

（責任編輯：劉翠枝）