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摘要:创新人才的培养问题是当前教育界极为关注的问题之一。在单片机教学改革与实践中,构建以创新型人才培养为目标的单片机课程体系、实训体系,采用演绎法、类比法、模块化法和实例法实施教学,重视师资队伍建设、教材建设,充分利用现代信息技术手段等多种方式激发学生的学习兴趣,有效地提高了学生的创新能力。
关键词:单片机;创新能力;培养;大学生
作者简介:张鑫(1965-),女,黑龙江庆安人,山东工商学院信息与电子工程学院,教授,工学硕士,主要研究方向:智能控制、单片机应用系统设计;朱智林(1963-),男,甘肃镇原人,山东工商学院信息与电子工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:嵌入式系统协同设计。(山东 烟台 264005)
基金项目:本文系山东省教育科学规划课题“基于可拓的大学生创新能力评价研究”(项目编号:2008GG110)的研究成果。
当今世界面临科技革命的严峻挑战,教育是科技兴国的基础和关键。培养和提高我国大学生创新能力是增强国家自主创新能力和建设创新型国家的战略举措,是增强参与国际综合国力竞争的重要因素之一,是实现我国高等教育发展重点由规模扩张转向质量提升的迫切需要,是实施科教兴国、人才强国战略的必然选择。创新人才的培养问题是当前教育界极为关注的问题之一。与之相应,创新教育作为一个重要的课题,也早已进入我国教育研究与实践的视野。[1]
创新能力是观察能力、分析能力、想象能力、注意能力和实际操作能力等各种能力的综合。其突出的重点是“新”,要求能提出新思想、新概念、新方法、新产品和新工艺等。[2]“单片机原理及应用”课程作为电气信息类专业的重要专业技术基础课,在培养学生进行智能化电子系统整体设计能力和进行实际的综合设计方面具有较好的现实意义。山东工商学院(以下简称“我校”)现有自动化等七个专业开设“单片机原理及应用”课程。我校单片机教学团队积极探索,在单片机教学中通过多种方式实施大学生创新能力的培养,使培养的学生能够适应地方经济建设需要和社会发展趋势。
一、构建适应创新型人才培养的单片机教学平台
1.构建适应创新型人才培养目标的单片机课程体系[3]
“单片机原理及应用”课程体系以优化整合单片机课程的教学内容为先导,以育人为宗旨,以素质教育为重点进行教学设计。构建了“理论教学(学习)—实验教学(验证)—开放创新实验(提高)—实训(设计)—毕业设计(应用)”的创新型人才培养目标的课程体系。明确本课程在各专业中的地位,注重课程体系的完整性,充分考虑先修课的基础,理顺它与先修课程及后续课程之间的关系,把握单片机发展趋势, 注重新技术的引入,及时更新课程内容,引导学生主动学习。在教学内容安排上高级语言与汇编语言并重,并行扩展与串行扩展并重,突出多种典型常用集成电路芯片的介绍与应用、突出单片机外围接口芯片的扩展、单片机应用系统的设计与实现、单片机的典型应用。注重应用系统的设计方法与技巧,注重理论与实践相结合,注重培养学生的工程实践能力,充分体现了“单片机原理及应用”课程体系的思想。
2.重视师资队伍建设
形成了教学、科研、实践能力均衡、结构合理的教学团队,基本建成一支结构优化、教育观念新、改革意识强、教学水平高、实践能力强的教师队伍。教学团队教学效果优秀,多次获校级教学效果奖。
3.重视教材建设
单片机课程教学团队结合十几年的“单片机原理及应用”教学与科研经验,吸收国外教材的先进内容,与教学计划紧密结合,把自己的科研成果和形成的教学方法融入到教材中,有组织地进行了教材建设,公开出版了反映我校单片机课程教学改革思想的教材2部:《单片机原理及应用》(信息与电子学科百本精品教材,新编计算机类本科规划教材,电子工业出版社),《电子综合设计》(含单片机应用系统设计)(山东省电工电子立体化实验系列教材,山东大学出版社)。《单片机原理及应用》教材被海军航空工程学院、浙江师范大学等十余所学校使用,教师、学生反映很好,受到同行的好评。其中浙江师范大学“单片机原理及应用”课为浙江省精品课。
4.充分运用现代信息技术手段提高学生创新能力
注重利用现代化教育手段来提高教学效果,不同程度地引入各种辅助教学手段。开发了本课程的电子教案、多媒体课件、课程教学网站,创建接近真实的学习情境,实现硬件电路的动画表述,模拟实验情境,以丰富的教学手段,提高学生创新能力。通过教学网站,为学生提供学习与应用单片机的平台,真正实现教与学的互动。“单片机原理及应用”多媒体教学课件(网络版)获教育部全国第七届多媒体课件三等奖。
二、积极进行教学改革,提高创新型人才培养质量
1.教学理念与教学方法改革
“单片机原理及应用”课程已形成稳定的教学团队,并在教学过程中以现代教育思想、教育观念为指导,以培养创新型人才为目标,以培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力为目的。在教学过程中始终贯彻“注重基础知识,培养学生实践能力、在实践中主动获取知识的能力、综合应用知识的能力、创新能力,实事求是的科学态度”的教学指导思想。具体落实到课程体系的优化和教学内容及教学手段的改革上,在一定程度上丰富和发展了本课程教学改革,提高了学生的创新能力。
教学有法又无定法;创新有法也无定法;分析能创新、综合能创新、演绎能创新、归纳能创新。单片机教学团队在充分分析教学目标、学习者特征的基础上,深入研究学生认知规律,采用了演绎法、类比法、模块化法和实例法实施教学,用前沿技术的魅力和应用实例的效果去吸引学生。启发学生思维,培养学生应用知识的能力。将教学模式从以教师为中心改变为以学生为主体,变教师单向传递信息为多向性传递信息。教学过程中紧密与学生的实践活动相结合,即与实验、课程设计、实训、课外科技活动、竞赛、单片机技术发展的展示相结合。经过教学团队的努力,“单片机原理及应用”课程2009年被评为山东省精品课。
2.教学与科研相结合,以科研促教学
“单片机原理及应用”教学团队长期坚持参加科研实践,逐步提高教师的自身素质,教学中将科研成果与科研经验有针对性地融入教学之中,以科研促教学。使学生进一步了解单片机技术在工程中的实际应用,使学生所学知识与应用市场要求同步。科研工作不仅提高了教师的业务能力,而且丰富了教学,促进了教学,为培养学生创新能力奠定了良好的基础。
三、构建培养学生创新能力的单片机实训体系
以单片机应用技术为突破口,以工程设计为主线,以工程训练、科学研究为依托,根据人才培养目标的总体要求,以培养学生综合素质为中心,以提高学生创新能力为目的,按照多元化、多渠道实践教学体系的要求,构建了与验证性实验(基础)—综合性与设计性实验(提高)—课程设计(设计)—科学研究、应用开发(研究开发)相结合的实训教学体系,体现了循序渐进的教学过程,搭建了统一的实验教学平台。[4,5]强调理论指导下的实践,注重培养学生的实践动手能力、仪器使用能力、单片机技术应用能力。大幅度地增加了综合性和设计性的实验内容,在课堂教学和基础性实践教学的同时,通过课程设计、创新实验室、毕业设计等教学环节使学生完成从实际项目立题、调研、方案论证、方案实施、系统调试、编写使用说明书等科研全过程的基本训练,为以后应用单片机解决工程实际问题打下了良好基础。辅以课外科研训练,以全国和山东省大学生电子设计竞赛为契机,充分调动学生学习的积极性,积极组织学生参加全国和山东省大学生电子设计竞赛,达到培养和提高学生实践技能和创新能力的目的。2005年～2009年辅导全国和山东省大学生电子设计大赛,获国家二等奖2项,山东省一等奖5项、二等奖7项,成功参赛奖多项,提高了学生的创新能力。
四、结束语
我校单片机教学团队在“单片机原理及应用”课程教学中通过多种方式实施大学生创新能力的培养,在创新型人才培养目标的课程体系和实训体系的指导下,激发学生的求知欲和创新的兴趣,启迪学生的创新思维,拓展学生的知识视野,培养学生严谨、认真、创新的工程素养,提高了学生独立思考和分析问题、解决问题的能力以及创新能力。
参考文献:
[1]朱清时.创新人才的培养与我国当前教育的改革[J].江苏教育研究,2009,(6):3-8.
[2]刘嗣贤.理工科大学生创造能力的培养[J].高等教育研究,1983,(4):11-14.
[3]庞永师,刘玲,陈德豪.工程类应用型人才培养探索与实践[J].中国大学教学,2008,(9):43-45.
[4]于航,胡展飞.从知识传递到主动探索——创新人才培养的探索与实践[J].高等工程教育研究,2007,(3):96-98.
[5]张鑫,张岩,杨莉,高群,等.单片机实验教学改革与探索[J].计算机教育,2007,(4):28-30.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:单片机;创新能力;培养;大学生
作者简介:张鑫(1965-),女,黑龙江庆安人,山东工商学院信息与电子工程学院,教授,工学硕士,主要研究方向:智能控制、单片机应用系统设计;朱智林(1963-),男,甘肃镇原人,山东工商学院信息与电子工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:嵌入式系统协同设计。(山东 烟台 264005)
基金项目:本文系山东省教育科学规划课题“基于可拓的大学生创新能力评价研究”(项目编号:2008GG110)的研究成果。
当今世界面临科技革命的严峻挑战,教育是科技兴国的基础和关键。培养和提高我国大学生创新能力是增强国家自主创新能力和建设创新型国家的战略举措,是增强参与国际综合国力竞争的重要因素之一,是实现我国高等教育发展重点由规模扩张转向质量提升的迫切需要,是实施科教兴国、人才强国战略的必然选择。创新人才的培养问题是当前教育界极为关注的问题之一。与之相应,创新教育作为一个重要的课题,也早已进入我国教育研究与实践的视野。[1]
创新能力是观察能力、分析能力、想象能力、注意能力和实际操作能力等各种能力的综合。其突出的重点是“新”,要求能提出新思想、新概念、新方法、新产品和新工艺等。[2]“单片机原理及应用”课程作为电气信息类专业的重要专业技术基础课,在培养学生进行智能化电子系统整体设计能力和进行实际的综合设计方面具有较好的现实意义。山东工商学院(以下简称“我校”)现有自动化等七个专业开设“单片机原理及应用”课程。我校单片机教学团队积极探索,在单片机教学中通过多种方式实施大学生创新能力的培养,使培养的学生能够适应地方经济建设需要和社会发展趋势。
一、构建适应创新型人才培养的单片机教学平台
1.构建适应创新型人才培养目标的单片机课程体系[3]
“单片机原理及应用”课程体系以优化整合单片机课程的教学内容为先导,以育人为宗旨,以素质教育为重点进行教学设计。构建了“理论教学(学习)—实验教学(验证)—开放创新实验(提高)—实训(设计)—毕业设计(应用)”的创新型人才培养目标的课程体系。明确本课程在各专业中的地位,注重课程体系的完整性,充分考虑先修课的基础,理顺它与先修课程及后续课程之间的关系,把握单片机发展趋势, 注重新技术的引入,及时更新课程内容,引导学生主动学习。在教学内容安排上高级语言与汇编语言并重,并行扩展与串行扩展并重,突出多种典型常用集成电路芯片的介绍与应用、突出单片机外围接口芯片的扩展、单片机应用系统的设计与实现、单片机的典型应用。注重应用系统的设计方法与技巧,注重理论与实践相结合,注重培养学生的工程实践能力,充分体现了“单片机原理及应用”课程体系的思想。
2.重视师资队伍建设
形成了教学、科研、实践能力均衡、结构合理的教学团队,基本建成一支结构优化、教育观念新、改革意识强、教学水平高、实践能力强的教师队伍。教学团队教学效果优秀,多次获校级教学效果奖。
3.重视教材建设
单片机课程教学团队结合十几年的“单片机原理及应用”教学与科研经验,吸收国外教材的先进内容,与教学计划紧密结合,把自己的科研成果和形成的教学方法融入到教材中,有组织地进行了教材建设,公开出版了反映我校单片机课程教学改革思想的教材2部:《单片机原理及应用》(信息与电子学科百本精品教材,新编计算机类本科规划教材,电子工业出版社),《电子综合设计》(含单片机应用系统设计)(山东省电工电子立体化实验系列教材,山东大学出版社)。《单片机原理及应用》教材被海军航空工程学院、浙江师范大学等十余所学校使用,教师、学生反映很好,受到同行的好评。其中浙江师范大学“单片机原理及应用”课为浙江省精品课。
4.充分运用现代信息技术手段提高学生创新能力
注重利用现代化教育手段来提高教学效果,不同程度地引入各种辅助教学手段。开发了本课程的电子教案、多媒体课件、课程教学网站,创建接近真实的学习情境,实现硬件电路的动画表述,模拟实验情境,以丰富的教学手段,提高学生创新能力。通过教学网站,为学生提供学习与应用单片机的平台,真正实现教与学的互动。“单片机原理及应用”多媒体教学课件(网络版)获教育部全国第七届多媒体课件三等奖。
二、积极进行教学改革,提高创新型人才培养质量
1.教学理念与教学方法改革
“单片机原理及应用”课程已形成稳定的教学团队,并在教学过程中以现代教育思想、教育观念为指导,以培养创新型人才为目标,以培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力为目的。在教学过程中始终贯彻“注重基础知识,培养学生实践能力、在实践中主动获取知识的能力、综合应用知识的能力、创新能力,实事求是的科学态度”的教学指导思想。具体落实到课程体系的优化和教学内容及教学手段的改革上,在一定程度上丰富和发展了本课程教学改革,提高了学生的创新能力。
教学有法又无定法;创新有法也无定法;分析能创新、综合能创新、演绎能创新、归纳能创新。单片机教学团队在充分分析教学目标、学习者特征的基础上,深入研究学生认知规律,采用了演绎法、类比法、模块化法和实例法实施教学,用前沿技术的魅力和应用实例的效果去吸引学生。启发学生思维,培养学生应用知识的能力。将教学模式从以教师为中心改变为以学生为主体,变教师单向传递信息为多向性传递信息。教学过程中紧密与学生的实践活动相结合,即与实验、课程设计、实训、课外科技活动、竞赛、单片机技术发展的展示相结合。经过教学团队的努力,“单片机原理及应用”课程2009年被评为山东省精品课。
2.教学与科研相结合,以科研促教学
“单片机原理及应用”教学团队长期坚持参加科研实践,逐步提高教师的自身素质,教学中将科研成果与科研经验有针对性地融入教学之中,以科研促教学。使学生进一步了解单片机技术在工程中的实际应用,使学生所学知识与应用市场要求同步。科研工作不仅提高了教师的业务能力,而且丰富了教学,促进了教学,为培养学生创新能力奠定了良好的基础。
三、构建培养学生创新能力的单片机实训体系
以单片机应用技术为突破口,以工程设计为主线,以工程训练、科学研究为依托,根据人才培养目标的总体要求,以培养学生综合素质为中心,以提高学生创新能力为目的,按照多元化、多渠道实践教学体系的要求,构建了与验证性实验(基础)—综合性与设计性实验(提高)—课程设计(设计)—科学研究、应用开发(研究开发)相结合的实训教学体系,体现了循序渐进的教学过程,搭建了统一的实验教学平台。[4,5]强调理论指导下的实践,注重培养学生的实践动手能力、仪器使用能力、单片机技术应用能力。大幅度地增加了综合性和设计性的实验内容,在课堂教学和基础性实践教学的同时,通过课程设计、创新实验室、毕业设计等教学环节使学生完成从实际项目立题、调研、方案论证、方案实施、系统调试、编写使用说明书等科研全过程的基本训练,为以后应用单片机解决工程实际问题打下了良好基础。辅以课外科研训练,以全国和山东省大学生电子设计竞赛为契机,充分调动学生学习的积极性,积极组织学生参加全国和山东省大学生电子设计竞赛,达到培养和提高学生实践技能和创新能力的目的。2005年～2009年辅导全国和山东省大学生电子设计大赛,获国家二等奖2项,山东省一等奖5项、二等奖7项,成功参赛奖多项,提高了学生的创新能力。
四、结束语
我校单片机教学团队在“单片机原理及应用”课程教学中通过多种方式实施大学生创新能力的培养,在创新型人才培养目标的课程体系和实训体系的指导下,激发学生的求知欲和创新的兴趣,启迪学生的创新思维,拓展学生的知识视野,培养学生严谨、认真、创新的工程素养,提高了学生独立思考和分析问题、解决问题的能力以及创新能力。
参考文献:
[1]朱清时.创新人才的培养与我国当前教育的改革[J].江苏教育研究,2009,(6):3-8.
[2]刘嗣贤.理工科大学生创造能力的培养[J].高等教育研究,1983,(4):11-14.
[3]庞永师,刘玲,陈德豪.工程类应用型人才培养探索与实践[J].中国大学教学,2008,(9):43-45.
[4]于航,胡展飞.从知识传递到主动探索——创新人才培养的探索与实践[J].高等工程教育研究,2007,(3):96-98.
[5]张鑫,张岩,杨莉,高群,等.单片机实验教学改革与探索[J].计算机教育,2007,(4):28-30.
(责任编辑:麻剑飞)