嵌入式專業方向實踐實訓類課程教學模式改革研究與應用

李 冶, 高 源

(沈陽師范大學 科信軟件學院, 沈陽 110034)

嵌入式專業方向實踐實訓類課程教學模式改革研究與應用

李 冶, 高 源

(沈陽師范大學 科信軟件學院, 沈陽 110034)

實踐實訓類課程的開設在嵌入式專業方向的學生培養過程中具有重要作用,眾多教師都在不斷探索如何開展這類課程的教學,以使盡量多的學生在課程學習過程中真正獲得實效。提出一種教學模式,以項目的形式構建課程內容,參考企業項目研發管理機制,設計項目布置、學生組織、方案設計、方案論證、項目設計、成果匯報、應用暢想各環節,并制定遍及各環節的詳細的考核方式,充分以學生為主體,緊密圍繞知識能力、實踐能力、情感能力的培養目標,注重過程的實效性,將教師身份從主講者變為督導、驗收人員。該模式已試驗性應用于單片機實訓課程的教學中,在學生的專業素養、創新意識、企業能力等方面取得良好效果。

實踐類課程; 教學模式改革; 創新意識; 企業能力

0 引 言

嵌入式方向是物聯網工程專業的重要組成部分,后者是國家發展戰略層面的重要選擇[1]。嵌入式課程有相當大的比重屬于實踐甚至是實訓類課程,這些課程在培養學生的的理論與實踐的融合、創新意識、堅韌的鉆研精神、責任心、團隊能力等企業綜合素養發揮決定性作用[2]。然而,由于嵌入式實踐課程存在難度、相當數量學生的學習能力較差等原因,以教師為主,簡單地布置任務,然后批閱實驗報告這樣的傳統教學模式的效果距離期待越來越遠。

嵌入式方向實踐實訓類課程的教學模式,應該向著如下目標進行改革[3-5]:

1) 理論知識的檢驗與應用;

2) 以學生為主體,注重過程督導,想辦法使學生能夠真正投放精力在實踐過程中;

3) 培養鍛煉提高知識水平、技能水平和情感水平;

4) 創建機制促進創新能力的培養;

5) 模仿企業組織實踐實訓項目的開發與驗收,縮短學生培養與企業所需的距離。

1 嵌入式方向實踐實訓類課程教學模式的設計

為了實現前面所述教學目標,嵌入式方向實踐實訓類課程教學模式可如圖1所示進行設計,涵蓋理論、實踐、輔助教學3個部分,理論與實踐緊密結合,輔助環節拓展能力[6-8]。

圖1 實踐實訓類課程教學模式

1.1 理論知識

無論是嵌入式方向的哪門實踐實訓類課程,理論知識作為基礎,都是不能忽視的。在課程教學的各個階段,都要時刻注意以理論作為指導,以實踐加以印證,及時改變認知錯誤,提高各項能力。

1.2 以學生為主的實踐實訓課程主體

教學模式的變革,必然要調整教學內容。實踐實訓類課程內容以項目模塊形式組織,項目模塊的選擇,不僅要實踐理論,兼顧理論知識的邏輯順序,更要體現相關領域的新技術、新方法,涵蓋適應企業實際需要的工程實踐性強的盡可能多的內容,要能適應創新型人才培養的需要。

1.2.1 課程組織

以項目或較大的項目模塊為單元組織內容[9-10]。對于每個單元,教師大致可按“任務布置-學生分組與角色分配-方案設計-方案實施-成果答辯-報告總結”順序組織課程,除“任務布置”由教師把握方向之外,其他各個環節均以學生為主,由學生決定怎么做,教師只負責如下幾個事情[11]:

1) 提供有限度的技術支持;

2) 力所能及地提供設備、器件的幫助;

3) 嚴肅認真督導項目單元進展;

4) 科學、詳細、權威、有效的多環節的考核評價。

1.2.2 課程實施

教師在實施課程教學過程中,模仿企業環境和機制,勇于創新,大膽放手,充分以學生為主,發揮學生的主觀能動性,比如可做如下嘗試:

1) 不否定學生確定的方案,即便發現設計方案錯誤,也不干涉,只要其他環節認真,最終認清問題所在并做深刻總結,甚至不過多影響成績。

好處:發現問題、改正錯誤過程中對知識的掌握、技能的提高往往效果更好,還可以鍛煉抗壓能力,更何況,有時還存在教師想不到的應用創新。

2) 或隨機、或自發、或由教師指定分組進行實踐,模仿企業項目組,由學生分角色(比如項目經理、設計工程師、測試工程師等)配合完成各自職責;

好處:營造企業實戰氛圍,鍛煉團隊能力,提高責任心。

3) 由學生確定一定比例的成績,以項目完成后組內自評和互評打分求和的方式計算。

好處:正確定位自己、評價別人。

4) 應用方便的交流工具,鼓勵學生進行技術經驗交流,統計貢獻大小,給予加分。

好處:培養奉獻精神。

5) 在報告總結環節后增加“應用暢想”模塊,明確其對成績的影響方式。

好處:培養創新意識。

1.3 實戰的課程輔助環節

鼓勵學生積極參與教師科學研究、大學生創新創業項目、大學生科研項目、各級大賽以及實驗工作區活動,以實戰的形式印證所學。教師應注意盡可能地擴大學生覆蓋面,加強組織性、紀律性管理,使得這些輔助環節發揮盡可能大的實效。

2 實踐實訓類課程主體教學模式的實踐

這里以《單片機系統應用實踐》課程為例,闡述實踐過程[12],如圖2所示,包括2個方面的內容。

圖2 教學模式實踐過程

2.1 實踐項目的進行

1) 項目的布置

教師首先進行相關知識、技術、方法的講解及簡單實驗演示,然后往往不固定題目(可以適當建議),只給出可提供的條件,提出目標要求,告知該項目的考核步驟和成績給定方式。具體題目由學生分組后,各小組自己擬定。

2) 學生分組

學生以小組為單位設計實現項目。小組成員通常3到4人,人太多容易出現吃大鍋飯的現象,人太少又缺乏企業模仿氛圍。學生分組對于每一個項目不是固定的,教師可適當干擾小組的人員組成,避免“任人唯親”或“強弱不均”,達不到團隊能力培養的目的。分組后,進行組內人員分工,通常包括負責人、設計工程師、測試工程師、材料整理人員等,由學生自己規定不同分工者的職責[13]。

3) 方案的確定與論證

根據條件及要求,各小組自擬項目題目,設定方案并論證,教師從此步驟開始考核計分。

各小組設定實踐步驟,結合理論,設定目標或需要取得的成果。要大量查閱資料,注重理論應用、新技術新方法應用等。正確性、完備性、工程的相關性、應用的創新性是考核的重點。學生的實訓方案,教師只提供咨詢、建議,不做強制性干擾,就是方案錯誤,也不制止,由學生自己發現、總結并加以改正。這么做,一方面模仿職場,另一方面鍛煉學生抗壓能力,而且在錯誤中往往能夠學到更多技能。

4) 項目實現

學生按照自己的方案進展項目,教師負責監督、進度提醒、技術和設備支持。教師要注意記錄學生的表現,不僅僅是紀律,包括在各自分工上的表現、實驗技能的應用、創新能力的體現、團隊協作的能力等等,不僅記錄課上情況,還要設法了解課余表現。

5) 成果提交

學生以小組為單位提交成果。成果包括方案、代碼、運行效果說明等,以電子文檔和現場答辯演示2個環節提交。

6) 項目總結

學生完成實訓題目后,以小組為單位進行項目總結,總結的內容教師不做規定,可以包括知識的應用、經驗總結、分工角色作用的總結等,總結的材料需要提交。

7) 應用暢想

這一點不做強制要求,但必須作為一項實訓的加分項。即是說,學生在完成某實訓項目后,結合生產、生活實際(尤其是后者),或者查閱相關材料,能否構思一個與所進行實訓內容相關的應用,為了實現這個應用,學生們還需要進行哪些設計。這一點對學生創新意識的培養與創新能力的提升有著重要作用,也是本教學模式的亮點之一。

8) 組內互評

設置組內互評環節,組內成員按照各自分工在項目結束后進行互評打分,教師按照自己了解的情況與成員的互評打分作比較,給出每名學生在這一環節上的成績。這一環節的安排具有積極意義,可以使學生們取長補短,鍛煉未來職場中,應該怎樣做才能更好地發揮作用,展現自己的能力。

2.2 論壇應用

充分利用網絡交流工具,教師可以發表話題,可以發問或回答學生的問題,學生也可以如此。話題和問題可以任意,甚至不直接與課程相關。這么做,一方面可以活躍學生的學習氣氛,提高學習主動性,擴展相關知識和見識,另一方面,可以作為整個課程的一個重要加分項,統計學生的發帖數量、發帖質量進行加分,鍛煉學生的貢獻精神。

以上2個方面充分體現了“以學生為中心”“以學生為主體”的特征。充分利用現代化網絡技術和廣袤資源,豐富課堂教學手段,倡導自主學習、合作學習、探究式學習的學習方式,構建高效自主的課堂教學模式。注重學生的全員參與,體現生生互動和師生互動,關注學生的興趣、動機、情感和態度,突出思維能力、實踐能力、創新能力的培養。

3 考核與成績給定方式

改革傳統的出勤、實驗、期中、期末的考核方式,增大學生的參與度,模仿一些大公司定級、分紅的考核方式,為課程的總體目標服務[14]。

課程的最終成績由所有項目成績的平均值確定。對于每一個項目,成績給定方案[15]如表1所示。

說明:

1) 根據各項目的培養目標不同,不同項目各指標的權值不固定;

2) 方案評價與成果評價指標上,組內成員成績相同,其余指標體現組內成員成績差異性;

3) 指標成績按百分制給定,權值按如下公式設定:

表1 考核指標與成績給定方案

非加分項滿分設定90分,表示基本工作完成還不足以滿分,加分項的權值使總權值超過1,模仿了企業績效和獎勵思想;

4) 項目成績的計算公式為

5) 每個項目的成績給定方案要在項目布置階段確定并告知每一名學生。

4 總 結

4.1 效 果

本模式在《單片機系統應用實踐》課程上的實現,取得了較好的效果,比起傳統模式而言,對于教學目標中的各項確實大大提高了實效。同時對教師的教學水平、個人的專業素養、與學生的情感交流等方面都起到了良性作用。

4.2 問題與舉措

1) 本教學模式增加了教師的工作量。應該堅持“強調平時、注重過程、倡導貢獻、鼓勵創新”的宗旨,標準化課程考核指標;控制選課人數;從學生中擇選教學助手。

2) 部分后進學生存在自甘放棄的現象。對這部分學生要做到耐心,細心,同時科學設置項目,保證他們對最基礎內容的掌握。

3) 本教學模式涉及到的信息過于繁多,要求教師手工處理是一種災難,將挫傷教師積極性,達不到預期效果。利用強大的計算機信息處理能力,開發符合本教學模式的網絡化教學管理平臺,提高本教學模式的可實施性,保證科學、準確、權威性。

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Research and spplication on teaching mode reform of practical training curriculum in embedded direction

LIYe,GAOYuan

(Software College, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

The curriculum of practical training plays an important role in students developing process of embedded direction of computer major. Many teachers have been explored constantly that how to develop the teaching of such curriculum to gain practical achievements. This paper proposes a teaching mode which is to build the curriculum content according to the form of the project, and to reference researching management mechanism of enterprise project, layout of design project, organize students, design and demonstration the project, report results, imagine applications and so on. Changing the identity of the teacher from the speaker to the supervisor and the inspector, this teaching mode is also to develop detailed assessment methods throughout all steps which is to pay attention to the effectiveness of the process in order to take the student as the main body,and to around the training objectives of the ability on knowledge, practical and emotional closely. The teaching mode is applied to the teaching of MCU training courses and achieved good effects in the teaching practice of ability on professionalism, innovation, enterprise, etc.

the curriculum of practical training; the reform of teaching mode; Innovation consciousness; the ability in enterprises

2017-03-18。

2016年遼寧省教育廳教學改革項目(41600101009)。

李 冶(1974-),男,遼寧葫蘆島人,沈陽師范大學副教授,碩士。

1673-5862(2017)03-0380-05

G642.0

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2017.03.024