項目教學法在電子信息綜合設計實踐教學中的應用

何華光 莫琳 陳華

【摘 要】結合專業的實際特點，把項目教學法引入電子信息綜合實踐教學中，通過一個完整的項目教學，以“智能小車”為例，把各主干課程的知識點綜合聯系在一起，進而提高學生綜合運用知識的能力和創新能力。

【關鍵詞】項目教學法 綜合設計 工程應用

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）05C-0140-03

當今世界，電子信息產業對全球的經濟、技術、社會文明有著深遠影響，作為高科技產業已滲透到各行各業。它發展的空間巨大，是國家重點建設的創新型行業。實踐教學環節對該學科的人才培養起著至關重要的作用，通過實踐動手能力的訓練，學生不但加深對理論知識的理解和運用， 同時使學生具有較強的創新能力、工程意識。這要求當前高校培養的電子信息類人才除了注重理論知識，更要注重提高實踐動手能力。

為適應電子行業發展的需求，需要完善電子信息類學科實踐教學體系，改進實踐課程的教學內容和方式。本文提出在電子信息類專業開設的綜合設計實踐課程中，采用項目教學法，通過老師的引導，學生在項目的驅動下，積極主動學習，從而提高自身的綜合設計能力、工程應用能力。

一、電子信息專業開設綜合設計實踐課程存在的問題

電子信息專業開設的綜合設計實踐課程，和傳統的課程設計及課程實驗有著本質的區別，課程設計及課程實驗針對具體課程設置，而綜合設計實踐課程涉及多門功課、多個知識點的綜合靈活應用。課程安排在大三下學期，其目的是讓學生綜合運用先前所學的專業基礎知識及專業知識，通過完成一個綜合性的應用題目，訓練學生綜合實踐能力；鞏固加深對相關課程的理解；培養學生掌握正確的設計方法，以及綜合處理各種信息的能力。

綜合設計實踐課程對培養學生綜合能力很重要，在開設的課程中我們發現存在以下一些問題：各專業課程大多都有配套的實驗環節，但各門專業課程間的實驗內容相對獨立，相互關系不明顯，缺乏一定的系統性，學生在做完一門課程的實驗后并不知道該實驗與后續課程的關系，只是孤立地認識和理解各門功課，不能認識到各門課間知識點的相互聯系。這些使得學生缺乏綜合運用知識發現問題、解決問題的能力，直接影響到學生潛能的發揮和創新能力的培養。

為解決這問題，需要構建一個新型實踐教學平臺來打通各主干課程知識點的關系，理順各課程知識點的脈絡，以便學生更好地把握電子信息專業的核心知識。電子信息專業實踐教學體系中，能將多門課的知識點集中在一門綜合設計實驗中的課程非常缺乏，我們總結了參加全國大學生電子設計競賽的經驗，改進電子信息專業的綜合設計實驗課，將工程項目教學法引入實驗課程，采用科學的教育教學方法，充分調動學生學習的積極性，實現學生綜合能力的全方位培養。

二、項目教學法的教學作用

項目教學法是將要學習的知識隱含在具體的項目或任務中，讓學生自主完成的教學方法。學生分析討論項目涉及到的知識，根據任務要求查閱相關資料，提出可行的設計方案，設計實施的方法步驟，完成實驗過程。指導老師負責對方案的合理性進行把關，對實現的項目進行必要的啟發和引導，對解決不了的問題，在老師的指導下找到解決方法。這種實踐教學模式引導學生在完成項目的過程中，理清知識脈絡，融會貫通各種知識，激發學生創造潛能。

項目教學法強調學生為中心，教師為主導。學生由被動接受知識者轉變成自主自愿完成任務的主動構建者，教師由知識的傳授者變為學生實現任務的幫助者、促進者。教師根據課程體系給出的項目內容，應具有開放性，涉及多學科理論，多種技能應用，以研究課程的原理為核心，注重實踐的探索性、創新性。學生完成項目時通過查閱資料，比較方案，采用所學的和未學的知識解決問題，最終達到掌握和鞏固已學知識，增加新知識，同時制作出設計作品，教師根據作品實現的功能、數據結果、項目報告，對學生進行綜合評價。這種教學方式把理論與實踐教學有機地結合起來，學生獲取扎實的專業知識并且提高自學能力。因此項目教學法適用于實踐性強的專業，電子信息工程專業是實踐性強的專業之一，把該教學法運用到電子信息專業綜合性實驗課程的教學，符合專業要求。

三、項目教學法在電子信息綜合實驗中的實踐與探索

為改變傳統實踐教學的弊端，提高人才培養的質量，我專業2012年起設置的“電子信息綜合設計”實踐課程將工程項目教學法引入實踐教學環節，逐步完善實踐教學改革。本項目意在吸取各高校先進實驗教學理念的基礎上，結合我校辦學的實際情況，以項目教學法為核心理念，結合先進虛擬仿真軟件，開發具有專業特色的創新實驗教學平臺，不斷完善實踐教學改革，最終建立一種新的適應形勢發展要求的實踐課程教學模式。該模式通過不斷的探索與改革，已取得一定的教學經驗，實踐證明這種模式是非常受學生歡迎的，實驗教學效果良好。

（一）項目的選擇

項目教學法的一個難點在于項目的選取。在項目實施的過程中，學生對項目的感興趣程度，教師對項目的理解，項目的難點關鍵點學生是否能解決，學生是否能運用所學到的知識解決遇到的實際問題，這些將直接影響到教學的效果。

項目案例之一智能小車實驗平臺。智能小車在近年的電子競賽中經常出現，作為工程項目具有普及性、典型性、開放性和趣味性等特點。我專業在工程項目教學和虛擬仿真實驗教學相結合方面，將“智能小車”作為工程載體引入到課程綜合設計中，結合實際愛好可讓學生作品實現決斗小車、循跡小車等。電路的設計采用Multisim軟件仿真成功后再實際制作，而小車的控制算法用Labview軟件進行可視化編程仿真，這樣采用虛實結合、相互補充的做法取得了初步的效果。

該工程項目結合了目前電子專業開設的多門電類專業的主干課程（如圖1），涉及的知識面廣泛，包含電子技術、傳感器原理、自動控制原理、DSP技術、單片機與嵌入式技術等課程，學生在項目教學的過程中可以把各主干課程的知識點綜合聯系在一起，進而提高了綜合運用知識的能力和創新能力。

（二）項目的設計內容設置

智能小車項目包含主控制器模塊，傳感器模塊，電機驅動模塊和控制算法軟件模塊等。主控模塊可根據不同課程要求選用ARM處理器、51單片機或FPGA可編程邏輯器件等。傳感器模塊由學生根據小車項目要求自行設計制作。智能小車可靈活地設置多個項目：決斗小車是將兩輛小車放置在一個有黑邊的大圓盤上，兩車自行決斗，被推出圓盤之外的小車即輸掉比賽；滅火小車可用矮木條圍出幾個小房間，其中一個房間放置點燃的蠟燭，小車自行尋找蠟燭并將其吹滅，耗時最少的小車勝出；循跡小車就是小車沿著黑線行走，以耗時多少判斷優勝。每年設置不同的小車項目，以避免出現低年級同學抄襲高年級同學程序的現象。智能小車項目軟硬件結合，涉及專業的各主要課程。

（三）項目的實施

項目的實施過程就是將電子設計課程變成一場趣味競賽的過程。具體實施步驟如下：

第一步：召開動員大會，介紹智能小車項目的具體內容和要求。學生根據各自的興趣、愛好、能力特點，由二到三人一組形成設計小組。選出責任心強的小組長后，可到指導老師處領取一套智能小車套件。要求各個小組根據項目目標，共同交流、明確分工，仔細查閱相關技術資料，撰寫開題報告。

第二步：參與指導教師組織的基礎培訓。老師根據項目的要求，給同學介紹項目的開發流程，包括系統需要的知識結構，系統的軟硬件和實現方式，系統測試達到的目標，并提供模板給同學參考。這一過程以仿真軟件進行驗證性實驗為主，注意知識脈絡的梳理和小車工程應用背景的分析。

第三步：項目的模塊設計。小組成員經過探討、分析，策劃各個模塊的實現方案，并付諸于實踐。在決斗小車中可選擇的傳感器有紅外傳感器和超聲波傳感器，這兩者各有優缺點，需要根據設計方案擇優選擇。小車的控制算法可以考慮模糊控制算法，可先在Matlab軟件的Simulink工具集上進行仿真研究，然后再移植到控制器模塊。由于設計工程量大，具有一定的難度，同學在設計、調試的過程中難免出錯，指導老師應安排固定的時間進行答疑，鼓勵學生對方案進行創新性設計。

第四步：項目的考核。決斗小車項目的考核可以參照體育賽事的分組比賽進行。各個參賽隊伍抽簽決定分組，比賽由小組賽到8強賽到最后的半決賽、決賽。項目最終成績由比賽成績和設計報告構成，比賽成績占60%，設計報告占40%。多次經驗發現，學生的小車在驗收時經常發生一些小問題：例如有的學生小車性能不穩定，中途經?！跋ɑ稹保贿€有些學生在小車上放一塊鐵鎖以增加小車重量，這樣別的小車根本推不動它，這樣極大影響了比賽的觀賞性。因此，小車項目的考核驗收工作需要加入一個演練環節。教師可根據演練過程中出現的問題修改比賽規則。而學生也可在發現問題后改進設計方案，提高小車軟硬件的穩定性。

為保證項目實施的質量，教師要配置專用開放實驗室，安排研究生助教監督、指導學生的項目進度，避免學生前期過于放松，最后導致抄襲或胡亂應付完成任務。為增加項目的趣味性，可采取以下措施：一方面，各參賽小組要給小車命名，實踐發現，學生給小車取名字是一件非常有趣的事情；另一方面，比賽時邀請低年級的同學圍觀，這會極大鼓舞學生的競爭意識和榮譽感，同時也給低年級的同學一場別開生面的專業教育；最后可以根據實際情況給予冠軍隊伍精神或物質上的獎勵。

（四）成果的評價

項目結果的評價是對學生完成任務情況的反饋，是總結與提高自身水平的重要階段。通過評價活動，學生相互對比，相互促進，開拓思路，共同進步。評價活動可采取競賽形式，看哪一組同學小車在目標性能上最強；小組答辯形式，小組論述本組的觀念，設計方案，實現方式，看自己和其他小組能力的差別。各小組成員展示自己的作品，老師對作品進行點評，讓優秀作品小組介紹經驗，對項目中出現的問題共同探討，老師對項目結果綜合評定成績。

四、項目實施效果

項目教學以培養應用型卓越工程師為目標，激發學生學習動力，為電子課程有著特殊愛好的同學提供施展才華的平臺。幾年來本學院的電子信息工程專業實施的基于項目教學法的綜合性實驗課程改革，取得了明顯的成效。

從表1可以看到，學生成績連年提高。經過系統訓練，學生理清各門功課在專業課程體系中的聯系，掌握當今社會電子行業先進的軟硬件技術；熟練通過計算機完成算法及編程，電路分析設計；具有較高的產品設計開發和創新意識，較強的自學、組織管理、團隊合作能力，綜合素質得到進一步提高。為后續參加全國大學生電子競賽及大四的畢業設計取得好成績，打下堅實基礎。

實踐證明，采用項目教學法，在電子信息工程專業中，選取典型的，有代表性的，集多門專業課知識點于一體的綜合性實驗，充分調動學生的自主學習和創新能力，在實踐課程中深受學生歡迎，教學效果良好。

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[4]牛軍濤.以項目為向導的軟件開發課程教學模式研究與實踐[J].教育與職業，2007（9）

【基金項目】2015年廣西高等教育本科教學改革工程立項項目

【作者簡介】何華光（1979- ），男 ，廣西貴港人，廣西大學計算機與電子信息學院工程師，研究方向：嵌入式技術與信號處理。莫 琳（1969- ），女，廣西玉林人，廣西大學計算機與電子信息學院高級實驗師，研究方向：電子技術實驗教學與科研工作。陳 華（1958- ） 男，廣西桂平人，廣西大學計算機與電子信息學院教授，研究方向：數字圖像處理。

（責編 丁 夢）