在本科程序类课程中开展项目式教学

摘 要：根据本科程序类课程具有综合性、系统性较强的特点开展的研究式教学研究,重点在于整合教学内容,凝练囊括授课知识点的典型项目,变传统的按章节授课为按项目授课,并采用理论考试、实验考核、课堂表现、学生的自评和互评相结合的多样化考核方式评定成绩.最后在“EDA技术与PLD设计”课程中采用该教学方法,取得了良好的教学效果.

关 键 词：项目研究式,教学,改革,本科

中图分类号：G717文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）33-0083-02

学以致用,学生学习不仅仅是学习知识,更提高学习方法和学习能力.传统的教学方法一般采用按章节授课,而程序类课程往往由于其综合性、系统性较强,若采用按章节授课,容易导致知识点分割,如“EDA技术与PLD设计”、“单片机原理”等课程,[1,2]一个基本的程序涉及多个章节的内容,上述课程若采用传统的教学方式,学生往往是每个知识点都掌握了,但综合起来就不会应用.其次,传统的教学方法在授课过程中通常都是对知识教授,按照书本的要求逐步实现,肯定能完成课本上的示范实验,但开展综合性实验时,往往会出现这样或那样的问题,可能由于课堂上没有教授过类似问题的解决方法,学生就会手足无措,不知道从何下手.因此,有必要针对程序类课程的特点,探索一种适合的教学方法.

一、项目研究式教学法

项目研究式教学法是由凯兹博士推创的,[3]它是一种师生通过共同实施一个完整的或设计的项目工作而进行的教学活动,吸取了支架式和抛锚式教学法的优点,强调学生的主体作用.[4]项目研究式教学法的价值首先在于将实际工作中的项目引入到课堂教学,使学生提前参与科研工作,接触并学习到大量工作实践中才会遇到的问题,从而身临其境的体会工作的难点和问题的突破点,并享受科研工作带来的乐趣,大大缩短了学生与未来工作实践的适应期.其次,在项目研究式教学法中,学生参与项目分析、方案设计、项目实现的全过程,学生是主体,是项目的组织者,也是决策者.为完成项目,学生必须综合应用先前所学知识,从系统层面把握整个项目,合理安排人力、物力,并需要通过资料查询等多种方式积累完成项目所需要的相关知识[5].因此,项目研究式教学法能有效的提高学生对事物的认识高度,从系统层面把握大局.同时,也有效的锻炼了学生的组织能力、知识应用能力、系统设计能力、动手实践能力、创新能力、讲演能力和资料查询、阅读等自主学习能力.

二、具体实施

在本科程序类课程教学中开展项目研究式教学.[6,7]首先,要制定实施方案,方案制定的好坏在很大程度上会影响最后的教学效果.合理的方案要符合教学规律、满足教学需求,有助于教学的顺利开展,有助于提高教学质量.因此,需要成立教学研究小组,需要组织多次专题研讨,如：教学对象特点分析、课程性质分析、课程内容分析等方面的专题研讨,通过专题研讨,制定针对性的教学方案.[8,9]之后的一切教学活动要遵循方案展开.

其次,在实施方案的指导下,根据课程情况和学生特点整合教学内容、凝练典型项目,可将教学内容按照不同的要求划分成多个篇章,如基础篇、进阶篇和扩展篇,对应的项目为基础型项目、提高型项目和拓展型项目,并将所讲授的知识点都包含在项目之中.

再次,在教学过程中,不必拘泥于某一种教学手段,而要根据课程内容、学生学习情况等采用多种教学手段相结合,如陷阱教学、示范教学、个别教学、随时中断教学和项目研究式教学,尤其是在讲授提高型、拓展型项目时,需要采用项目研究式教学法,组织学生根据项目目标开展讨论,引导学生完成系统设计,在设计过程中需要逐渐灌输自顶向下设计和自底向上实现的现代电子设计方法.

最后,在考核方式上,需要改变传统的闭卷笔试,采取理论考试、实验考核、课堂表现相结合的考核方式,并细化考核项目,同时将学生的自评和互评纳入考核成绩.[10]通过多种考核方式,以检验学生对知识的掌握程度.

教师在整个实施过程中,要多次组织教学研究小组成员进行教学检查、小结、反思,以查找问题所在,提出整改意见,提高教学质量.并通过学生学情问卷调查以检验学生对新方案的认可程度,通过理论考试和实践考试的成绩以检验学生对基本知识点的掌握程度,通过第二课堂活动以检验学生综合能力的提高程度.

三、应用实例

笔者根据雷达工程本科专业学生具有电类基础、有一定编程能力、思维敏捷、基础牢靠、学习主动性强的优点,结合“EDA技术与PLD设计”课程的具体情况,采用项目研究式教学法开展教学,课堂教学中通过示范教学法示范项目需要达到的结果,通过陷阱教学法举例并排除常见错误,通过个别教学法对学生进行单独帮扶,通过随时中断教学法及时解决问题.

1.课程情况分析

“EDA技术与PLD设计”课程主要学习VHDL语言,具有程序编写、软硬结合、实践性强的特点.传统的教学方式一般按章节讲解知识点,再开设配套实验,而一个简单的VHDL程序通常包含多个章节的知识点.因此,拟采用项目研究式教学法开展教学,精选14个项目,囊括课程标准所要求的所有知识点,以问题引导、分组讨论等方式组织学生参与项目研究过程.

2.教学内容安排

经过梳理,可以将教学内容分成基础篇、进阶篇、实验篇三大篇章.其中,基础篇包括程序结构、数据对象、数据类型、顺序语句等内容,进阶篇包括并行语句、LPM宏模块、状态机设计、资源优化等内容,实验篇包括功能仿真、时序仿真、硬件仿真、SignalTap使用等内容.在此基础上精选了14个项目针对性的项目.

（1）基础篇.授课时先讲解绪论,以明确本课程的重要性,激发学生的学习兴趣,再选用选择器、译码器、计数器实验项目进行讲解,通过讲解,使学生初步掌握VHDL编程语言,能用VHDL语言解决一些简单的问题,如“数字设计”课程中所涉及的问题,并使学生养成良好的编程习惯.（2）进阶篇.进阶篇通过研究全加器、扫描显示电路、数控分频器、移位寄存器等项目学习并行语句,通过研究频率计、电机控制、乐曲演奏电路、多波形函数信号发生器等项目学习LPM宏模块,通过研究A/D采样控制电路、PS2协议编程、VGA彩条信号显示编程等项目学习状态机设计.资源优化内容体现在以上各个项目中.

课堂组织围绕一个或多个项目的研究展开,在项目研究过程中采用自顶向下的设计方法细化项目,并以问题引导、分组讨论等多种形式组织学生参与项目过程,最终将项目细化成每个可实现模块.在项目实现时采用自底向上方式逐模块实现,最终完成整个项目.

通过进阶篇的学习,以加深学生对VHDL基础知识的理解,使学生建立整系统概念,并提高学生的电子设计自动化技术应用能力、协作能力、分析问题和解决问题能力.

（3）实验篇.所选择的14个实验内容都需要在实验箱上进行调试实现,通过硬件实现,以提高学生的实践操作能力,并培养良好的实验作风.

3.考核形式

“EDA技术与PLD设计”课程采用理论考试、实验考核、课堂表现等多种考核方式相结合来综合评定学生成绩.其中理论考试占20%,实验考核中的平常实验占20%、综合实验占40%,课堂表现中的课堂参与度占10%、问答问题的准确性占5%、课堂纪律占5%.

4.实际效果

通过学生考试成绩分析和问卷调查,全部学生都已掌握VHDL语言,能熟练使用VHDL语言编程,少数学生能独立完成较大系统的设计、编程与调试,学生的电子设计自动化能力、协作能力、分析问题和解决问题能力、实践操作能力得到提高,学生养成了良好的编程习惯,学生建立整系统概念.

四、小结

在程序类课程教学中应用项目研究式教学法能充分体现“在教师的指导下,以学习为中心、以学生为中心”的教学理念.能有效的改变教师在教学过程中唱“独角戏”、学生被动接受的状况,实现教学目标从“知识为本”向“能力为本”的转变,实现授课方式从传统的填鸭式“知识传授”向教授“知识获取”能力转变,以提高编程类、装备类课程的授课质量,从而提高学生的组织能力、知识应用能力、系统设计能力、动手实践能力、创新能力、讲演能力、资料查询和阅读等自主学习能力.

[10]陈殿生,陈欣,王田苗.项目研究式教学中的“自评互评”考核评价方式[J].计算机教育,2010,（19）：87-89.

（责任编辑：刘翠枝）