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【摘要】本文从教学理念、教学大纲修订、理论及实验课程教材、教学手段完善、实验能力培养、考核方式等方面探讨了微机类课程的教学改革举措。改革以注重培养学生的实践能力、综合能力和创新能力为主要目标,建立了一套适应现代教学理念的教学体系,与我校的人才培养理念紧密结合,并在实施的过程中取得初步成效。
【关键词】教学改革 大纲修订 教材编制 实验教学 创新型人才
【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0028-01
1 引言
浙江大学作为国内著名的综合型研究型大学,始终贯彻“KAQ”(知识、能力、素质)并重、“宽专交”并行的人才培养理念,目标是培养具有宽厚的基础知识,精深的专业知识,知识交叉复合的创新型领袖人才。为适应现代大学生的培养需求,我们对信息工程(光电)专业本科生的微机类课程,在教学理念、教学大纲、教学手段、教材建设、实践环节、考核方式等方面不断改革创新,与我校的人才培养理念紧密结合,建立了一套适应综合型人才培养的教学体系,并构建了一个既能学习微机系列课程理论知识又能锻炼实践能力、综合能力和创新能力的课程学习和实践平台。
2 微机类课程的教学改革
2.1 与时俱进,构建微机系列课程
随着微电子技术和微机技术的飞速发展,以及高校对优秀人才培养的需求,不断优化课程的结构体系,构建了“微机原理与接口技术”、“微机系统及应用”(微机高级设计与实践)、“嵌入式系统与应用”等微机系列课程,从原理、接口到设计、应用,从8位机到32位机构成系列课程的教学内容;为保持课程内容的先进性和与时俱进,不断充实和更新教学大纲和实验大纲内容;由于当今微机技术逐步向SoC片上系统发展,外围器件的接口偏向于简单快速的串行接口技术,因此在课程内容上逐步淡化并行扩展的内容,突出各种串行接口技术和器件的介绍和应用,并结合实际科研项目,介绍各种应用实例,激发学生的学习兴趣和积极性。
2.2 完成“十一五”规划教材建设
编写完成的“微机原理与接口技术”“十一五”规划教材,注重微型计算机的基本概念和基础知识以及计算机硬件知识的系统化;增加了微电子和微处理器的新技术、新器件。尽可能让非计算机专业的学生有一个完整的计算机知识体系,通过学习既了解通用计算机知识,又掌握以单片机系统为代表的专用计算机知识。
2.3 更新和完善课件
随着课程教学大纲的更新,教学课件也及时进行更新和完善。运用flash软件制作的课件以说理为主,以表现知识内容为辅,利用动画、图解等生动形象的表达方式,使得学生易于理解单片机抽象的工作过程。以flash制作的课件在丰富教学内容、为教师提供形象的知识表达方式的同时,有效提高了教学的效果。
2.4 网络课程建设
开设“微机原理与接口技术”课程网站,通过网络布置课程作业,提供课件、教学录像、自测题等教学资源,建立答疑和交流论坛,为学生的网上学习(E－learning)提供了良好的平台。通过网络进行教与学的沟通,不受时间和地点限制,进一步提高了教学质量。
2.5 改革课程考核方式
考核方式的改革贯彻学校“以人为本、求是创新、整合培养、追求卓越”的教育理念,推行优生免考、优质人才培养的教学模式。对于优秀学生推行“优生免考机制”,学生提出免考申请的同时提交一份包括研究目的、研究内容、实施方案、预期结果、研究进度计划等内容的课题设计任务书;课程组老师审阅或进行开题答辩,最后根据课题的合理性、可行性、可操作性和可实现性等进行评估,确定免考的学生。这些学生可以不参加期末的书面考试,但是要交出一份综合运用该课程知识以及相关课程知识的“答卷”,即完成“微机系统应用”型课题的设计,并撰写符合要求的设计总结报告。已进行的自主课题有:基于80C51/C8051的16阶数字FIR滤波器的设计、基于51单片机的测距仪设计、智能温室大棚控制系统设计、自感应智能灯控制器设计和虚拟示波器设计等。最后依据课题完成情况和文字报告质量进行成绩评价,评价内容包括:功能实现情况(40％),文字报告质量(35％),作制工艺(10％),特色与创新(15％)等。
这项改革举措,不仅调动了学生们学习积极性和自主性,也充分体现了研究型大学的教学特色,在培养学生实践能力和创新精神方面发挥了很好作用。
3 强化实践教学,构建学生创新平台
培养具有创新思维、实践能力的高素质人才,是建设创新型国家对高等学校的根本要求。实验教学是微机类课程的重要内容之一,通过实验可以加深学生对课本知识的理解和掌握;提高学生单片机系统的设计能力和分析、解决问题的能力,为学生提供发挥自身创造能力的空间。
3.1 实验平台的构建
实验平台的构建充分考虑了微机及嵌入式系统日新月异的发展现状和实验设备应具有较长时效性的问题,因此以先进性、前瞻性、灵活性、综合性为指导思想,采用模块化、组合式的设计方法,对多门课程通用的外设接口电路进行统一和综合,设计成公共模块;将不同课程的CPU设计成可以插拔的组合式核心模块。设计了由四块不同CPU的核心模块和一个通用的外设接口模块构成的“模块化微机类课程实验平台”—《ZDGDTH-1型80C51/C8051/嵌入式(ARM9)/CPLD/实验开发系统》。实验平台的设计充分考虑到了课程内容更新后实验系统的适用性,保证了时效性具有鲜明的特色。平台的构建为学生提供了良好的工程实践环境和丰富的实践资源。
3.2 实验教学的改革
课程实验的教学以培养创新型人才为目标,提高和培养学生综合素质、强化科研创新能力为实践教学的目的,从实验内容到实验形式进行改革。确立了由基础型实验、设计型实验、综合创新型实验相结合的三个层次、三个水平的实验内容。倡导以本科学生为主体的综合创新型实验,来激发学生的创新思维和创新意识。通过这些设计型和综合型实验,学生扩充自学了许多课外知识接触了新的芯片和技术,扩展了知识面,提高了分析问题和解决问题的能力,为科技活动和将来的工作打下了扎实的基础。
3.3 课外科技活动平台的构建
加强实践教学旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式,为学生积极开发资源,落实载体,在加强和完善实践平台建设,深化实践内容改革的同时积极开辟第二课堂和课外科技活动平台,充分发挥优秀学生潜力,成为该课程教学改革的一个重要内容。
4 结束语
微机系列课程的改革已在实施过程中取得初步成效,在学生科研能力及创新能力的培养方面起到积极作用。通过课程的学习和实践,近几年本科生在机械设计竞赛、电子设计竞赛、机器人大赛等多个学科的竞赛中取得丰硕的成果,在学校的SRTP项目中取得了优良成绩。
理论基础扎实,知识面宽,实践能力强,毕业后能很快适应专业工作,成为相关行业的骨干力量,适应新时代高素质创新人才的需要。
参考文献
[1] 杜海江《微机原理与接口技术》课程内容及实验装置的选择[J].实验室科学,2006(2).
[2] 国家教委高教司[1997]155号.加强工科非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见[J]．
[3] 朱红,周竞学,张红光,李雨竹.构建适合创新人才培养的实践教学环境EJ].实验技术与管理,2006,23(9).
【关键词】教学改革 大纲修订 教材编制 实验教学 创新型人才
【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0028-01
1 引言
浙江大学作为国内著名的综合型研究型大学,始终贯彻“KAQ”(知识、能力、素质)并重、“宽专交”并行的人才培养理念,目标是培养具有宽厚的基础知识,精深的专业知识,知识交叉复合的创新型领袖人才。为适应现代大学生的培养需求,我们对信息工程(光电)专业本科生的微机类课程,在教学理念、教学大纲、教学手段、教材建设、实践环节、考核方式等方面不断改革创新,与我校的人才培养理念紧密结合,建立了一套适应综合型人才培养的教学体系,并构建了一个既能学习微机系列课程理论知识又能锻炼实践能力、综合能力和创新能力的课程学习和实践平台。
2 微机类课程的教学改革
2.1 与时俱进,构建微机系列课程
随着微电子技术和微机技术的飞速发展,以及高校对优秀人才培养的需求,不断优化课程的结构体系,构建了“微机原理与接口技术”、“微机系统及应用”(微机高级设计与实践)、“嵌入式系统与应用”等微机系列课程,从原理、接口到设计、应用,从8位机到32位机构成系列课程的教学内容;为保持课程内容的先进性和与时俱进,不断充实和更新教学大纲和实验大纲内容;由于当今微机技术逐步向SoC片上系统发展,外围器件的接口偏向于简单快速的串行接口技术,因此在课程内容上逐步淡化并行扩展的内容,突出各种串行接口技术和器件的介绍和应用,并结合实际科研项目,介绍各种应用实例,激发学生的学习兴趣和积极性。
2.2 完成“十一五”规划教材建设
编写完成的“微机原理与接口技术”“十一五”规划教材,注重微型计算机的基本概念和基础知识以及计算机硬件知识的系统化;增加了微电子和微处理器的新技术、新器件。尽可能让非计算机专业的学生有一个完整的计算机知识体系,通过学习既了解通用计算机知识,又掌握以单片机系统为代表的专用计算机知识。
2.3 更新和完善课件
随着课程教学大纲的更新,教学课件也及时进行更新和完善。运用flash软件制作的课件以说理为主,以表现知识内容为辅,利用动画、图解等生动形象的表达方式,使得学生易于理解单片机抽象的工作过程。以flash制作的课件在丰富教学内容、为教师提供形象的知识表达方式的同时,有效提高了教学的效果。
2.4 网络课程建设
开设“微机原理与接口技术”课程网站,通过网络布置课程作业,提供课件、教学录像、自测题等教学资源,建立答疑和交流论坛,为学生的网上学习(E－learning)提供了良好的平台。通过网络进行教与学的沟通,不受时间和地点限制,进一步提高了教学质量。
2.5 改革课程考核方式
考核方式的改革贯彻学校“以人为本、求是创新、整合培养、追求卓越”的教育理念,推行优生免考、优质人才培养的教学模式。对于优秀学生推行“优生免考机制”,学生提出免考申请的同时提交一份包括研究目的、研究内容、实施方案、预期结果、研究进度计划等内容的课题设计任务书;课程组老师审阅或进行开题答辩,最后根据课题的合理性、可行性、可操作性和可实现性等进行评估,确定免考的学生。这些学生可以不参加期末的书面考试,但是要交出一份综合运用该课程知识以及相关课程知识的“答卷”,即完成“微机系统应用”型课题的设计,并撰写符合要求的设计总结报告。已进行的自主课题有:基于80C51/C8051的16阶数字FIR滤波器的设计、基于51单片机的测距仪设计、智能温室大棚控制系统设计、自感应智能灯控制器设计和虚拟示波器设计等。最后依据课题完成情况和文字报告质量进行成绩评价,评价内容包括:功能实现情况(40％),文字报告质量(35％),作制工艺(10％),特色与创新(15％)等。
这项改革举措,不仅调动了学生们学习积极性和自主性,也充分体现了研究型大学的教学特色,在培养学生实践能力和创新精神方面发挥了很好作用。
3 强化实践教学,构建学生创新平台
培养具有创新思维、实践能力的高素质人才,是建设创新型国家对高等学校的根本要求。实验教学是微机类课程的重要内容之一,通过实验可以加深学生对课本知识的理解和掌握;提高学生单片机系统的设计能力和分析、解决问题的能力,为学生提供发挥自身创造能力的空间。
3.1 实验平台的构建
实验平台的构建充分考虑了微机及嵌入式系统日新月异的发展现状和实验设备应具有较长时效性的问题,因此以先进性、前瞻性、灵活性、综合性为指导思想,采用模块化、组合式的设计方法,对多门课程通用的外设接口电路进行统一和综合,设计成公共模块;将不同课程的CPU设计成可以插拔的组合式核心模块。设计了由四块不同CPU的核心模块和一个通用的外设接口模块构成的“模块化微机类课程实验平台”—《ZDGDTH-1型80C51/C8051/嵌入式(ARM9)/CPLD/实验开发系统》。实验平台的设计充分考虑到了课程内容更新后实验系统的适用性,保证了时效性具有鲜明的特色。平台的构建为学生提供了良好的工程实践环境和丰富的实践资源。
3.2 实验教学的改革
课程实验的教学以培养创新型人才为目标,提高和培养学生综合素质、强化科研创新能力为实践教学的目的,从实验内容到实验形式进行改革。确立了由基础型实验、设计型实验、综合创新型实验相结合的三个层次、三个水平的实验内容。倡导以本科学生为主体的综合创新型实验,来激发学生的创新思维和创新意识。通过这些设计型和综合型实验,学生扩充自学了许多课外知识接触了新的芯片和技术,扩展了知识面,提高了分析问题和解决问题的能力,为科技活动和将来的工作打下了扎实的基础。
3.3 课外科技活动平台的构建
加强实践教学旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式,为学生积极开发资源,落实载体,在加强和完善实践平台建设,深化实践内容改革的同时积极开辟第二课堂和课外科技活动平台,充分发挥优秀学生潜力,成为该课程教学改革的一个重要内容。
4 结束语
微机系列课程的改革已在实施过程中取得初步成效,在学生科研能力及创新能力的培养方面起到积极作用。通过课程的学习和实践,近几年本科生在机械设计竞赛、电子设计竞赛、机器人大赛等多个学科的竞赛中取得丰硕的成果,在学校的SRTP项目中取得了优良成绩。
理论基础扎实,知识面宽,实践能力强,毕业后能很快适应专业工作,成为相关行业的骨干力量,适应新时代高素质创新人才的需要。
参考文献
[1] 杜海江《微机原理与接口技术》课程内容及实验装置的选择[J].实验室科学,2006(2).
[2] 国家教委高教司[1997]155号.加强工科非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见[J]．
[3] 朱红,周竞学,张红光,李雨竹.构建适合创新人才培养的实践教学环境EJ].实验技术与管理,2006,23(9).