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摘要:为了进一步贯彻高校质量工程,突出“强调动手、加强实践、培养兴趣、积极创新”的理念,实施“基础、综合、系统、创新”的教学体系,提高计算机硬件技术教学质量,课题组对“微机原理与接口技术”课程教学改革进行了调研。通过调研,对于提高该课程教学水平有一定的启发,并对工科不同专业人才的培养方向定位起到指导作用。课题组依托微机接口实验开发平台和机电工程训练中心教学优势,建设满足多层次多规格人才培养的计算机硬件技术公共课程体系,以“重组基础、综合交叉、分类分层”为原则,革新教学内容,重构实验室实践平台,提高教学质量。
关键词:微机原理;接口技术;调研报告;双赢
作者简介:周鹏(1970-),男,河南信阳人,塔里木大学信息工程学院,副教授,工学硕士,主要研究方向:计算机应用技术和电子信息工程;张小刚(1976-),男,陕西西安人,塔里木大学信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算机应用技术。(新疆阿拉尔 843300)
基金项目:本文系新疆生产建设兵团质量工程教改项目“电子技术兵团精品课程建设研究与实践”(项目编号:200905)、塔里木大学高教研究项目“《微机原理与接口技术》课程教学改革探讨与实践”(项目编号:TDGJ0914)、塔里木大学质量工程重点课程建设项目“微机原理与接口技术”(项目编号:TDZGKC09081)的阶段性研究成果。
“微机原理与接口技术”是塔里木大学(以下简称“我校”)计算机、电气化、网络、通信工程、机电一体化、数控技术、农机、机械等专业的重要技术基础课,通过课程学习,使学生获得计算机硬件技术必要的基本理论、基本知识和基本技能,为学习后续课程以及从事专业技术工作和科学研究工作打下一定的基础。课程内容由理论教学、实践教学两大部分组成,课程体系在知识层面上从基础到专业,逐渐提升;在知识结构上由点及面到系统,注重加强系统观念的培养和系统设计方法的训练,逐渐增强设计性实验和综合性实验比重,并以合适的方式反映电子信息和计算机领域的新技术。[1]“微机原理与接口技术”课程教学改革探讨与实践的调研,强调科研与教学紧密结合,使教学内容能反映新的科学技术成果,教学过程贯穿创新思维,通过为学生提供优质教学资源来提高教学质量。
一、调研目的
(1)通过调研,了解企业对计算机硬件技术课程建设的需求,以便进行微机接口课程体系重构、课程内容更新、专业培养目标和课程教学大纲的调整,将微机接口课程建设成为学校精品课程,并带动各自相关专业建设发展。
(2)与其他高校进行学术交流,学习先进经验,提高课程建设质量和水平。
(3)了解相关专业毕业生对计算机硬件技术课程的建议,实际工作中应用到哪些微机接口课程的知识点,哪些内容课程教学中需要加强和补充完善。
二、调研内容
(1)了解社会对学生关于计算机硬件技术知识能力方面的动态需求,对毕业学生的社会能力、动手能力和专业综合能力的评价,对今后毕业生关于微机接口方面能力的培养建议。
(2)了解企业产品情况、企业发展趋势与计算机硬件技术课程结合问题。
(3)了解企业对专业课程体系、课程内容、教学方法等方面的建议。
(4)协商建立校外实习基地、学生实习和就业情况沟通。
(5)与企业合作开展产学研方面的工作,进行沟通和了解,探讨可能合作领域和项目。
(6)从企业聘请兼职教师、专家讲座等事宜,从自治区外高校聘请教师进行学术科研交流活动。
(7)了解自治区外高校计算机硬件技术课程教学模式及学生就业指导经验交流。
(8)了解学习生产性教学工厂的建设和实习基地建设。
三、调研方法
本次调研活动采用校内和校外相结合的方法,校内调研于2009年5月10日至6月28日进行,校内调研目标是了解学生对“微机原理与接口技术”课程学习情况及学科专业对计算机硬件技术的需求和在科研方面遇到的计算机能力障碍。调研范围是2006年9月至2009年6月期间信息院、机电院、水建院、生科院、成教院的大二和大三工科专业学生。校外调研于2009年7月20日至8月23日对乌鲁木齐、西安、郑州、开封、信阳等地高校、企业进行实地现场调查,调研内容是计算机硬件技术课程教学情况,包括培养计划、课程设置、实验教学、实验室管理,并通过选修课程了解其教学全过程。采用实地调查、走访、职工座谈、学生座谈等多种形式,了解企业对计算机硬件技术课程知识的需求及使用情况,征求企业对微机接口技术课程设置及教学大纲的改进意见,主要走访新疆大学、石河子大学、新疆农业大学、西北工业大学、西安电子科技大学、西北大学、西安航空工业高等专科学校、郑州大学、河南大学、河南工业大学、郑州航空工业管理学院、信阳师范学院等高校,还走访了新疆送变电工程公司、石河子天富热电股份有限公司、石河子天业集团、阿克苏电力有限责任公司、河南开封仪表有限公司、西安电子仪表厂等企业,其中王宪磊负责新疆境内高校及企业、张小刚负责陕西境内高校及企业、周鹏负责河南境内高校及企业的调研,何军负责调研材料的分析及整理。我国高校都设置计算机硬件技术课程,各学校在办学模式、专业建设及教学方法上都存在一定的差异,今后微机接口技术发展方向以及社会对计算机硬件技术人才需求是由整个社会经济发展的大环境决定,我国信息化进程已经并将继续对计算机硬件技术人才需求产生重要影响。
四、调研结果
1.课程掌握情况及成绩分析
主要以期末试卷考试结果作为数据分析依据,同时参照课程设计及实习情况,做到理论和技能测试兼顾,尽量避免理论性过强的试题。试卷题型包括:填空题26分,计算题16分,编程题14分,接口设计题14分,简答题30分,主要涉及电气化、农机、机械、数控技术、机电一体化、计算机、电气工程专业的学生544人。
表1 不同题型学生得分情况
填空题 计算题 接口设计题 编程题 简答题 总分
分值 26 16 14 14 30 100
得分 22 7 8 11 27 75
从表1可以看出,学生基本知识点掌握较好,得分率达到85%以上,丢分最多的是关于原码、反码、补码、移码与定点数、浮点数综合运用分析,平均得分为7分,得分率为43%。另外接口电路分析设计得分率仅为57%,主要是动手能力不强,综合设计和实训操作需要进一步加强训练。另外,计算机和电气化等本科专业学生的成绩相对其他专业稍好,反映出不同专业对计算机硬件技术掌握程度与前期先修课程存在较大关联,因而计算机硬件应用水平也存在一定的差异。
2.人力资源需求情况
根据市场调研以及社会岗位对计算机硬件技术人才要求分析,基本情况如下:目前从事计算机硬件技术工作的毕业生按工作性质分三类:(1)从事研究型工作的专门人才,主要从事微机接口基础理论、新一代电子产品及其核心软件技术等方面研究工作,对其基本要求是创新意识和创新能力。(2)从事工程型工作的专门人才,主要从事计算机硬件技术产品的工程性开发工作,对其要求是技术原理的熟练应用,并能独立承担工程开发。(3)从事应用型工作的专门人才,主要从事企业建设、管理、运行、维护技术工作,以及在电子信息类企业中从事微机接口设计或售前售后服务的技术工作,对其要求是熟悉微机原理,能够从技术上实施信息化的构成、配置和维护。从调查结果中可以看出,目前我国高校专业对第(1)、(2)类人才的培养已有一定的基础,而对于第(3)类人才专门培养则是非常薄弱的,社会对计算机硬件技术人才的需求呈金字塔结构。
调研围绕着乌鲁木齐市红旗路赛博电脑城柏利电脑维修站进行了详细记录、分析(维修情况见表2)。作为一家专业维修笔记本电脑、各类主板、芯片的公司,该公司有相当丰富的实际维修经验,以及敏锐的市场观察能力。据公司总经理彭利讲述,近十年来国内的IT产业迅猛发展,各类电子产品极大丰富,芯片业的发展如火如荼。但经过高速的发展期以后,产品维护、维修的概率越来越大,已经是迫在眉睫的事情,同时电子垃圾的产生也在一定程度上影响全世界的环境。合理的利用现有资源,减少产生电子垃圾的数量也是积极支持环保事业的一种重要形式。
表2 柏利电脑维修站微机硬件与接口维修情况表
2005年 2006年 2007年 2008年 2009年
维修电脑数量 370 450 490 550 700
普通故障维修 100 95 96 118 100
主板、芯片类 270 355 394 432 600
调查结果显示:信息通讯类的科技公司、电子整机类的生产企业、自动化程度较高的工矿企业对计算机硬件技术应用专业的毕业生需求旺盛,每年都需要一批技能操作工人来充实生产第一线。而面对计算机硬件技术庞大的维护量,柏利电脑维修站只有4名专业维修人员(3名计算机相关专业,1名电脑爱好者),可以说在这样的情况下,芯片类专业的人才极度缺乏,但是由于该职业是新兴职业,待遇以及社会认可度有待提高。此次调查只是从侧面反映出社会需求的极小一部分,而面对着整个电子产业的发展,我们不难看出微机接口技术是如此的重要,随着近年全球各类产业的发展,电子信息类越来越受到重视。
3.毕业生的就业状况
据有关部门的统计数据显示,我国新兴支柱产业中技术含量相对高的电子信息业、电器机械及专用数控机床设备业发展迅速,投入及产出增长均处于领先地位,这两大支柱产业的高速发展扩大了对微机接口专业的人才需求。目前计算机应用行业已从劳动密集型行业逐渐向技术密集型行业转变。其次新技术、新工艺、新元件、新材料、新设备不断涌现,电子产品更新换代步伐加快,技术含量不断提高,产业的发展必然带来对人才需求的增长,技术的进步必然要求人员素质的提高。在传统劳动密集型产业向以高新技术知识密集型转变的过程中,企业需要进行设备的更新与改造,需要大量既懂技术、管理,又具备操作技能的面向生产一线的技术人才。当今世界高科技的竞争和突破正在创造着新的生产方式和经济秩序,高新技术渗透到传统产业,引起传统产业的深刻变革。计算机硬件技术正是这场新技术革命中产生的新兴领域,电子信息类产品、自动化设备的功能除了精度、动力、快速性外,更需要自动化、柔性化、信息化、智能化,逐步实现自适应、自控制、自组织、自管理,向智能化过渡。从典型的微机接口产品来看,如数控机床、数控加工中心、机器人和机械手等,无一不是机械类、电子类、计算机类、电力电子类等科技的集成融合,这必然需要计算机硬件设备操作、维修、检测及管理的大量专业技术人员。[2]微机接口应用的毕业生就业率已达99%以上,而且毕业生的就业稳定性和满意度较高,工资待遇在1200～1800元左右。
4.岗位要求及自治区外高校培养经验
根据毕业生的岗位调查和生产企业对毕业生适应专业岗位的要求,在计算机硬件应用人才的培养方面,要体现拓宽知识、突出个性、注重能力和面向应用;重视微机接口实用型课程的开设,主要采用网上预约,边讲边练,有利于消除学习计算机硬件技术的神秘性、畏惧感,增强学生学习的兴趣。重视通过项目训练培养学生的程序分析、设计和开发能力,而且关注项目训练环节的辅导工作。宽口径的微机原理基础课,主要采用课堂教学为主,在入门阶段把计算机硬件最基本的概念以导论的形式介绍给学生,不仅从正面介绍微机原理基本知识,也从反面介绍计算机硬件技术的局限性和教训,并提出学习计算机接口需要思考的问题。在教学过程中强化实验教学,并注意引导学生养成正确的实验方法,突出动手能力培养,注重学生的个性化发展。
五、存在问题
1.毕业生整体素质下降
各用人单位普遍反映毕业生由于文化理论知识不足、计算机硬件技术专业基础不扎实,以及专业基本技能训练较少,所以实际操作能力较弱,如看不懂接口电路图、操作不熟练、不会使用常见电子信息仪器等。
2.毕业生就业观念落后
近几年,虽然我们加大对毕业生的就业指导工作,但一些毕业生就业期望值仍然居高不下,怕吃苦,眼高手低,适应能力差,他们把企业给多少钱放在第一位,而不是根据自身条件去正确选择职业。
六、措施和对策
1.调整专业培养目标
根据教育部公布的计算机硬件技术课程教学指导方案,从学校生源状况实际出发,以及各用人单位对微机接口课程掌握使用情况,计算机硬件技术更多地融入其他学科和专业课的教学中,各专业对学生计算机硬件技术应用能力有了更加明确和具体的要求,从重在“补基础、讲知识”,转向重在“新起点、创新力”。依托“微机原理与接口技术”课程教学改革探讨与实践优势,建设满足多层次多规格人才培养的新的计算机硬件技术公共课程体系,以“重组基础、综合交叉、分类分层”为原则,革新课程设置与课程内容,重构实验室实践平台,加强实验室教学功能,提高实践教学质量。毕业生主要在电子信息类生产企业和自动控制程度较高的工矿企业,从事微机接口自动化生产、销售与售后服务,电气控制设备的安装、操控、调试与维护,简单微机接口设备的设计与开发,一线基层生产管理、工艺管理等方面技术工作,属于应用型人才层次。
2.加强教师队伍建设
计算机硬件技术是我校重点建设课程,教师队伍建设必然是重中之重。在现有的师资情况下,完善教师的培训学习制度,建立有效的学习进修机制,在今后2～3年内,打造出一支业务精湛、爱岗敬业的“双师”型教师队伍,为计算机硬件技术课程发展建设做好师资准备。具体要做好以下几个方面工作:
(1)聘请专家指导课程建设。首先,请有关专家定期来校作相关的学术报告,介绍计算机硬件技术学科的前沿理论和技术发展动态,使我们的教师能更新观念,了解前沿动态。其次,请专家参与我校不同专业课程设置和课程改革,指导教师掌握相关专业的核心课程和核心技术。最后,采用研究型学习方法,请专家们定期为教师作相关理论和相关技术咨询指导,通过学习指导,逐步胜任一些核心课程的教学工作。
(2)建立多元化的教师培训模式。为了提高计算机硬件技术课程的竞争能力,必须加强骨干教师和学科带头人的建设工作,加大骨干教师的培训力度,改革学科带头人的进修途径,建立多元化的教师培训模式。根据专业建设的需要,在学校的统一安排下,选派一些有敬业精神的中青年教师参加国外的课程进修或国内的技术培训,使其能胜任核心课程的教学工作。鼓励学科带头人在职读博,提高学历层次。提倡教师制定三年内的培训计划和进修科目,组织他们在职去高等院校、科研机构进修学习,更新知识;去企业、研发机构实践培训,掌握技能。
(3)组织多样化的教师学习形式。计算机硬件技术的发展非常迅猛,新知识、新技术层出不穷,这就要求我们必须不断地学习新理论,掌握新技术。为了适应计算机硬件技术发展的需要,在今后2～3年内,采取请进来、送出去和自我更新相结合的方法,组织多样化的教师学习形式,建立有效的学习型组织。请进来,就是把专家请到学校来培训教师掌握EDA技术、PLC应用、单片机应用等新技术。送出去,就是把教师送到高等院校学习微机控制系统、电气控制系统、数字控制系统等核心课程。自我更新,就是教师自学、自修、进修等自主学习形式。通过这些多样化的教师学习形式,使计算机硬件技术课程的新技术能及时走进课堂,提高我校微机接口技术发展潜力。
3.强化教学实训和生产实习
重构实验室实践平台,加强实验室教学功能,建设基于标准描述的课程教学资源库,以满足不同类型课程的教学设计与组织,配合实验室运行服务系统,实现对课程教学和实验活动的教学管理,全面提升实验室的教学功能和开放程度。加强综合型、设计型、创新型实验的内容建设,这里需要充分发挥计算机硬件技术教学资源,加强解决学生在专业研究实践中接触到的前沿性技术问题,重点加速向创新型教学模式转变。为了提高学生的学习积极性,对学生在实践能力方面进行多层次训练,我校结合计算机硬件技术教学特点,在原有教学专用设施的基础上将完善微机接口实验室建设。为了检验学生的真实水平,锻炼实际工作能力,各校外实习生产单位根据实习要求和实际可能,给学生压担子,要求直接承担生产任务,真抓实干。
4.科学安排专业课程体系
课程设置不仅要包含必要的知识点和技能训练,而且还应充分考虑课程之间的内在联系以及学生认知规律,以求获得最大的教学效率。教学内容安排突破原来理工科课程以“学科体系”为线索的指导思想,充分体现理论与实践并重、知识和技能并重,突出学生的能力培养、实践操作和技能训练。计算机硬件技术教学组织,理论联系实际,融知识传授、能力培养、素质教育于一体,课内外结合,教学效果明显,主要采取“4+1”的教学模式,即一个“核心实例”、“四个阶段”。
(1)一个“核心实例”。课题组安排凌阳单片机开发设计作为贯穿课程的核心实例,一般实例服务于某个局部知识点,内容是零散孤立的,并且是原理验证型的;而核心实例是从小到大、随章节的展开而逐步成长的,具有生长性,并且基本上是一个完整的单片机控制产品。将核心实例设计为由多块单元电路板组成,学生每学完一个单元就将该单元电路板与前面所学过的单元电路板拼装在一起,当所有章节学完后,一个完整的整机项目也就制作完成。学生从第一堂课起,自始至终都积极投入对实例系统的调试、改进的实践中,由于学习目标明确,学习动力足、学习积极性空前高涨,极大地推进学习过程。
(2)四个阶段。第一阶段:教师提出核心实例并演示,学生测试,进入感性认识阶段。第二阶段:学生在第一阶段中遇到许多问题,提出新问题,带着这些问题进入第二阶段的理性认识阶段。第三阶段:再实践阶段。在前面两个阶段的基础上,组织学生通过实验进一步理解、应用所学理论知识,此阶段的实验电路板直接采用核心实例的单元电路板。第四阶段:综合、提升与创新阶段。在此阶段中组织学生通过两周集中训练,自行设计、制作具有实用价值的电子产品,达到训练学生的综合应用能力和创新能力的目的。
5.改革教学模式,更新教学观念
在电子技术建设过程中,必须加强教学研究,改革教学模式,突破传统的普教模式,建立以技能操作为核心的模块化教学模式,主要做好以下几个方面的工作。
(1)实现教学手段的现代化。根据信息化教学发展的要求,组织计算机硬件技术专业的教师有计划、有目的地制作各种教学软件,运用EDA技术,进行仿真实验设计,积极推进多媒体辅助教学,提升教学效率,提高教学质量。
(2)引进国内外先进的教材。依据教育部公布的专业教学指导方案,合理安排基础课、专业课、实训课三者之间的比例。从实际出发,因地制宜,科学地设置专业课程体系,认真处理好三课的衔接关系,使学生的文化素质、专业素质、技能素质得到全面发展。
(3)开展校企合作教学。借鉴德国双元制的职教理念,认真做好校企合作、产教结合的工作,充分利用企业的先进设备,开展校企合作教学。让学生到厂矿企业参加生产实习,积累实际工作经验,熟悉生产设备的操控程序,培养他们的技术应用能力。
(4)实施模块化教学模式。更新教学理念,突出技能教学,实施以技能操作为核心的模块化教学模式。以“学以致用、以用促学、用中求创”的教学原则,指导专业课的教学工作。从学生的认知规律和掌握技能的要求出发,注重学生的技能训练,改革课堂教学方法,调整教学评价标准。在2～3年内,完成电子技术专业课程的教学模块设计并全面推广实施模块化教学。
(5)经典与现代相结合的习题内容。配合课堂教学内容的发展,在作业的布置过程中,强调经典内容与EDA仿真作业的结合,给予一定量的EDA作业要求,一方面在作业的完成过程中培养学生的EDA软件仿真能力,另一方面也使学生通过EDA仿真更加透彻理解课程内容,达到很好的课外练习的效果。
6.加强毕业生就业指导工作
要切实加强职业指导和创业教育工作,转变学生就业观念,而学生就业思想的转变取决于学校教育思想的转变。在我国多种经济成分并存、人才市场竞争日趋激烈的新形势下,及时转换职业指导和创业教育的视角,对学生进行职业指导和创业教育,用自己的职业知识和职业技能竞争择业或开拓创业,在为国家和社会做贡献的同时,实现自己的人生价值。调研期间对毕业生工作情况及微机课程应用情况进行调查,具体情况如表3所示。
通过此次毕业生工作方面的调研,发现毕业生工作中存在的一些问题:学生适应社会能力不强,到工作岗位不能很快胜任工作;学生的专业实践动手能力较差,对一些基本的必备实践知识模糊不清;学生的专业综合能力普遍不强,自我学习能力较差,不积极主动学习;学生对该课程的前沿知识了解不够,对课程的一些新知识根本不知道;学生的团队合作精神欠缺,总是自己干自己的事情,工作中不愿意与别人合作。这些存在的问题都要在毕业生就业指导工作中给学生强调,让学生早日改进,工作中能尽快转变角色,尽快适应社会。
7.培养学生团队协作和创新能力
促进学生自主创新兴趣和能力的培养,倡导启发式教学和研究性学习,探索教学理念、培养模式和管理机制的全方位创新,开展大学生竞赛活动,激发大学生的兴趣和潜能,培养大学生的团队协作意识和创新精神。深化教学内容改革,建立与经济社会发展相适应的课程体系。要坚持知识、能力和素质协调发展,继续深化人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法等方面的改革,实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的转变。根据经济社会发展和科技进步的需要,及时更新教学内容,将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中,为学生提供符合时代需要的课程体系和教学内容。大力推进教学方法的改革,提倡启发式教学,注重因材施教。促进大学生五种创新能力(发现问题的能力、解决问题的能力、实际动手能力、交流能力和表达能力)和四种可持续发展能力(学习能力、适应能力、协调能力和组织能力)的培养;要求竞赛项目设计要难度适宜,以实践应用为主,以自主创新为主,决不能搞成“知识竞赛”或“理论测试”,真正提高计算机硬件技术教育水平。彻底消除“考试”的痕迹,变“竞猜型”人才为“竞技型”人才。
七、结束语
质量工程的实施,既是高等教育自身发展规律的需要,也是办好让人民满意的高等教育、提高学生就业能力和创业能力的需要,更是建设创新型国家、构建社会主义和谐社会的需要,对实现我国经济社会全面协调可持续发展具有重要的历史意义和现实意义。[3]近年来,确实存在高等教育质量不能完全适应经济社会发展需要的问题,中国人非常重视纯理论研究,但我们没有诺贝尔奖;而美国人重视应用研究,近30年来共出了几十位诺贝尔奖得主和一百多位知识型的亿万富豪。2006年11月27日,原教育部部长周济指出:教授不要围着论文转,高校要“顶天立地”,“立地”也是“顶天”。周济反复强调,高校的工作就应该围绕“顶天”、“立地”两个关键词做文章。学科前沿的突破,可以带来整个产业链的巨大变化,极大地促进生产力的释放,然后自然能造福于全人类,这就是“顶天”。反过来,“立地”的含义是,没有哪种学术性工作比能够服务国家利益、创造社会财富、给人民群众物质文化生活带来实惠更高尚的了,这种“立地”其实是最高宗旨,也是“顶天”。通过调研,对于提高微机接口课程教学水平有一定的启发,并对工科不同专业人才的培养方向定位起到指导作用。
参考文献:
[1]汤晓安,王文惠,郝建新,邹江威.“精讲多练”打造《微机原理与接口技术》精品课程[J].高等教育研究学报,2007,30(2):58-59,87.
[2]张兰红,陆广平,周云龙.“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践[J].电气电子教学学报,2008,30(5):93-95.
[3]成运,谢四莲.《微机原理与接口技术》课堂教学改革初探[J].湖南人文科技学院学报,2008,103(4):127-129.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:微机原理;接口技术;调研报告;双赢
作者简介:周鹏(1970-),男,河南信阳人,塔里木大学信息工程学院,副教授,工学硕士,主要研究方向:计算机应用技术和电子信息工程;张小刚(1976-),男,陕西西安人,塔里木大学信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算机应用技术。(新疆阿拉尔 843300)
基金项目:本文系新疆生产建设兵团质量工程教改项目“电子技术兵团精品课程建设研究与实践”(项目编号:200905)、塔里木大学高教研究项目“《微机原理与接口技术》课程教学改革探讨与实践”(项目编号:TDGJ0914)、塔里木大学质量工程重点课程建设项目“微机原理与接口技术”(项目编号:TDZGKC09081)的阶段性研究成果。
“微机原理与接口技术”是塔里木大学(以下简称“我校”)计算机、电气化、网络、通信工程、机电一体化、数控技术、农机、机械等专业的重要技术基础课,通过课程学习,使学生获得计算机硬件技术必要的基本理论、基本知识和基本技能,为学习后续课程以及从事专业技术工作和科学研究工作打下一定的基础。课程内容由理论教学、实践教学两大部分组成,课程体系在知识层面上从基础到专业,逐渐提升;在知识结构上由点及面到系统,注重加强系统观念的培养和系统设计方法的训练,逐渐增强设计性实验和综合性实验比重,并以合适的方式反映电子信息和计算机领域的新技术。[1]“微机原理与接口技术”课程教学改革探讨与实践的调研,强调科研与教学紧密结合,使教学内容能反映新的科学技术成果,教学过程贯穿创新思维,通过为学生提供优质教学资源来提高教学质量。
一、调研目的
(1)通过调研,了解企业对计算机硬件技术课程建设的需求,以便进行微机接口课程体系重构、课程内容更新、专业培养目标和课程教学大纲的调整,将微机接口课程建设成为学校精品课程,并带动各自相关专业建设发展。
(2)与其他高校进行学术交流,学习先进经验,提高课程建设质量和水平。
(3)了解相关专业毕业生对计算机硬件技术课程的建议,实际工作中应用到哪些微机接口课程的知识点,哪些内容课程教学中需要加强和补充完善。
二、调研内容
(1)了解社会对学生关于计算机硬件技术知识能力方面的动态需求,对毕业学生的社会能力、动手能力和专业综合能力的评价,对今后毕业生关于微机接口方面能力的培养建议。
(2)了解企业产品情况、企业发展趋势与计算机硬件技术课程结合问题。
(3)了解企业对专业课程体系、课程内容、教学方法等方面的建议。
(4)协商建立校外实习基地、学生实习和就业情况沟通。
(5)与企业合作开展产学研方面的工作,进行沟通和了解,探讨可能合作领域和项目。
(6)从企业聘请兼职教师、专家讲座等事宜,从自治区外高校聘请教师进行学术科研交流活动。
(7)了解自治区外高校计算机硬件技术课程教学模式及学生就业指导经验交流。
(8)了解学习生产性教学工厂的建设和实习基地建设。
三、调研方法
本次调研活动采用校内和校外相结合的方法,校内调研于2009年5月10日至6月28日进行,校内调研目标是了解学生对“微机原理与接口技术”课程学习情况及学科专业对计算机硬件技术的需求和在科研方面遇到的计算机能力障碍。调研范围是2006年9月至2009年6月期间信息院、机电院、水建院、生科院、成教院的大二和大三工科专业学生。校外调研于2009年7月20日至8月23日对乌鲁木齐、西安、郑州、开封、信阳等地高校、企业进行实地现场调查,调研内容是计算机硬件技术课程教学情况,包括培养计划、课程设置、实验教学、实验室管理,并通过选修课程了解其教学全过程。采用实地调查、走访、职工座谈、学生座谈等多种形式,了解企业对计算机硬件技术课程知识的需求及使用情况,征求企业对微机接口技术课程设置及教学大纲的改进意见,主要走访新疆大学、石河子大学、新疆农业大学、西北工业大学、西安电子科技大学、西北大学、西安航空工业高等专科学校、郑州大学、河南大学、河南工业大学、郑州航空工业管理学院、信阳师范学院等高校,还走访了新疆送变电工程公司、石河子天富热电股份有限公司、石河子天业集团、阿克苏电力有限责任公司、河南开封仪表有限公司、西安电子仪表厂等企业,其中王宪磊负责新疆境内高校及企业、张小刚负责陕西境内高校及企业、周鹏负责河南境内高校及企业的调研,何军负责调研材料的分析及整理。我国高校都设置计算机硬件技术课程,各学校在办学模式、专业建设及教学方法上都存在一定的差异,今后微机接口技术发展方向以及社会对计算机硬件技术人才需求是由整个社会经济发展的大环境决定,我国信息化进程已经并将继续对计算机硬件技术人才需求产生重要影响。
四、调研结果
1.课程掌握情况及成绩分析
主要以期末试卷考试结果作为数据分析依据,同时参照课程设计及实习情况,做到理论和技能测试兼顾,尽量避免理论性过强的试题。试卷题型包括:填空题26分,计算题16分,编程题14分,接口设计题14分,简答题30分,主要涉及电气化、农机、机械、数控技术、机电一体化、计算机、电气工程专业的学生544人。
表1 不同题型学生得分情况
填空题 计算题 接口设计题 编程题 简答题 总分
分值 26 16 14 14 30 100
得分 22 7 8 11 27 75
从表1可以看出,学生基本知识点掌握较好,得分率达到85%以上,丢分最多的是关于原码、反码、补码、移码与定点数、浮点数综合运用分析,平均得分为7分,得分率为43%。另外接口电路分析设计得分率仅为57%,主要是动手能力不强,综合设计和实训操作需要进一步加强训练。另外,计算机和电气化等本科专业学生的成绩相对其他专业稍好,反映出不同专业对计算机硬件技术掌握程度与前期先修课程存在较大关联,因而计算机硬件应用水平也存在一定的差异。
2.人力资源需求情况
根据市场调研以及社会岗位对计算机硬件技术人才要求分析,基本情况如下:目前从事计算机硬件技术工作的毕业生按工作性质分三类:(1)从事研究型工作的专门人才,主要从事微机接口基础理论、新一代电子产品及其核心软件技术等方面研究工作,对其基本要求是创新意识和创新能力。(2)从事工程型工作的专门人才,主要从事计算机硬件技术产品的工程性开发工作,对其要求是技术原理的熟练应用,并能独立承担工程开发。(3)从事应用型工作的专门人才,主要从事企业建设、管理、运行、维护技术工作,以及在电子信息类企业中从事微机接口设计或售前售后服务的技术工作,对其要求是熟悉微机原理,能够从技术上实施信息化的构成、配置和维护。从调查结果中可以看出,目前我国高校专业对第(1)、(2)类人才的培养已有一定的基础,而对于第(3)类人才专门培养则是非常薄弱的,社会对计算机硬件技术人才的需求呈金字塔结构。
调研围绕着乌鲁木齐市红旗路赛博电脑城柏利电脑维修站进行了详细记录、分析(维修情况见表2)。作为一家专业维修笔记本电脑、各类主板、芯片的公司,该公司有相当丰富的实际维修经验,以及敏锐的市场观察能力。据公司总经理彭利讲述,近十年来国内的IT产业迅猛发展,各类电子产品极大丰富,芯片业的发展如火如荼。但经过高速的发展期以后,产品维护、维修的概率越来越大,已经是迫在眉睫的事情,同时电子垃圾的产生也在一定程度上影响全世界的环境。合理的利用现有资源,减少产生电子垃圾的数量也是积极支持环保事业的一种重要形式。
表2 柏利电脑维修站微机硬件与接口维修情况表
2005年 2006年 2007年 2008年 2009年
维修电脑数量 370 450 490 550 700
普通故障维修 100 95 96 118 100
主板、芯片类 270 355 394 432 600
调查结果显示:信息通讯类的科技公司、电子整机类的生产企业、自动化程度较高的工矿企业对计算机硬件技术应用专业的毕业生需求旺盛,每年都需要一批技能操作工人来充实生产第一线。而面对计算机硬件技术庞大的维护量,柏利电脑维修站只有4名专业维修人员(3名计算机相关专业,1名电脑爱好者),可以说在这样的情况下,芯片类专业的人才极度缺乏,但是由于该职业是新兴职业,待遇以及社会认可度有待提高。此次调查只是从侧面反映出社会需求的极小一部分,而面对着整个电子产业的发展,我们不难看出微机接口技术是如此的重要,随着近年全球各类产业的发展,电子信息类越来越受到重视。
3.毕业生的就业状况
据有关部门的统计数据显示,我国新兴支柱产业中技术含量相对高的电子信息业、电器机械及专用数控机床设备业发展迅速,投入及产出增长均处于领先地位,这两大支柱产业的高速发展扩大了对微机接口专业的人才需求。目前计算机应用行业已从劳动密集型行业逐渐向技术密集型行业转变。其次新技术、新工艺、新元件、新材料、新设备不断涌现,电子产品更新换代步伐加快,技术含量不断提高,产业的发展必然带来对人才需求的增长,技术的进步必然要求人员素质的提高。在传统劳动密集型产业向以高新技术知识密集型转变的过程中,企业需要进行设备的更新与改造,需要大量既懂技术、管理,又具备操作技能的面向生产一线的技术人才。当今世界高科技的竞争和突破正在创造着新的生产方式和经济秩序,高新技术渗透到传统产业,引起传统产业的深刻变革。计算机硬件技术正是这场新技术革命中产生的新兴领域,电子信息类产品、自动化设备的功能除了精度、动力、快速性外,更需要自动化、柔性化、信息化、智能化,逐步实现自适应、自控制、自组织、自管理,向智能化过渡。从典型的微机接口产品来看,如数控机床、数控加工中心、机器人和机械手等,无一不是机械类、电子类、计算机类、电力电子类等科技的集成融合,这必然需要计算机硬件设备操作、维修、检测及管理的大量专业技术人员。[2]微机接口应用的毕业生就业率已达99%以上,而且毕业生的就业稳定性和满意度较高,工资待遇在1200～1800元左右。
4.岗位要求及自治区外高校培养经验
根据毕业生的岗位调查和生产企业对毕业生适应专业岗位的要求,在计算机硬件应用人才的培养方面,要体现拓宽知识、突出个性、注重能力和面向应用;重视微机接口实用型课程的开设,主要采用网上预约,边讲边练,有利于消除学习计算机硬件技术的神秘性、畏惧感,增强学生学习的兴趣。重视通过项目训练培养学生的程序分析、设计和开发能力,而且关注项目训练环节的辅导工作。宽口径的微机原理基础课,主要采用课堂教学为主,在入门阶段把计算机硬件最基本的概念以导论的形式介绍给学生,不仅从正面介绍微机原理基本知识,也从反面介绍计算机硬件技术的局限性和教训,并提出学习计算机接口需要思考的问题。在教学过程中强化实验教学,并注意引导学生养成正确的实验方法,突出动手能力培养,注重学生的个性化发展。
五、存在问题
1.毕业生整体素质下降
各用人单位普遍反映毕业生由于文化理论知识不足、计算机硬件技术专业基础不扎实,以及专业基本技能训练较少,所以实际操作能力较弱,如看不懂接口电路图、操作不熟练、不会使用常见电子信息仪器等。
2.毕业生就业观念落后
近几年,虽然我们加大对毕业生的就业指导工作,但一些毕业生就业期望值仍然居高不下,怕吃苦,眼高手低,适应能力差,他们把企业给多少钱放在第一位,而不是根据自身条件去正确选择职业。
六、措施和对策
1.调整专业培养目标
根据教育部公布的计算机硬件技术课程教学指导方案,从学校生源状况实际出发,以及各用人单位对微机接口课程掌握使用情况,计算机硬件技术更多地融入其他学科和专业课的教学中,各专业对学生计算机硬件技术应用能力有了更加明确和具体的要求,从重在“补基础、讲知识”,转向重在“新起点、创新力”。依托“微机原理与接口技术”课程教学改革探讨与实践优势,建设满足多层次多规格人才培养的新的计算机硬件技术公共课程体系,以“重组基础、综合交叉、分类分层”为原则,革新课程设置与课程内容,重构实验室实践平台,加强实验室教学功能,提高实践教学质量。毕业生主要在电子信息类生产企业和自动控制程度较高的工矿企业,从事微机接口自动化生产、销售与售后服务,电气控制设备的安装、操控、调试与维护,简单微机接口设备的设计与开发,一线基层生产管理、工艺管理等方面技术工作,属于应用型人才层次。
2.加强教师队伍建设
计算机硬件技术是我校重点建设课程,教师队伍建设必然是重中之重。在现有的师资情况下,完善教师的培训学习制度,建立有效的学习进修机制,在今后2～3年内,打造出一支业务精湛、爱岗敬业的“双师”型教师队伍,为计算机硬件技术课程发展建设做好师资准备。具体要做好以下几个方面工作:
(1)聘请专家指导课程建设。首先,请有关专家定期来校作相关的学术报告,介绍计算机硬件技术学科的前沿理论和技术发展动态,使我们的教师能更新观念,了解前沿动态。其次,请专家参与我校不同专业课程设置和课程改革,指导教师掌握相关专业的核心课程和核心技术。最后,采用研究型学习方法,请专家们定期为教师作相关理论和相关技术咨询指导,通过学习指导,逐步胜任一些核心课程的教学工作。
(2)建立多元化的教师培训模式。为了提高计算机硬件技术课程的竞争能力,必须加强骨干教师和学科带头人的建设工作,加大骨干教师的培训力度,改革学科带头人的进修途径,建立多元化的教师培训模式。根据专业建设的需要,在学校的统一安排下,选派一些有敬业精神的中青年教师参加国外的课程进修或国内的技术培训,使其能胜任核心课程的教学工作。鼓励学科带头人在职读博,提高学历层次。提倡教师制定三年内的培训计划和进修科目,组织他们在职去高等院校、科研机构进修学习,更新知识;去企业、研发机构实践培训,掌握技能。
(3)组织多样化的教师学习形式。计算机硬件技术的发展非常迅猛,新知识、新技术层出不穷,这就要求我们必须不断地学习新理论,掌握新技术。为了适应计算机硬件技术发展的需要,在今后2～3年内,采取请进来、送出去和自我更新相结合的方法,组织多样化的教师学习形式,建立有效的学习型组织。请进来,就是把专家请到学校来培训教师掌握EDA技术、PLC应用、单片机应用等新技术。送出去,就是把教师送到高等院校学习微机控制系统、电气控制系统、数字控制系统等核心课程。自我更新,就是教师自学、自修、进修等自主学习形式。通过这些多样化的教师学习形式,使计算机硬件技术课程的新技术能及时走进课堂,提高我校微机接口技术发展潜力。
3.强化教学实训和生产实习
重构实验室实践平台,加强实验室教学功能,建设基于标准描述的课程教学资源库,以满足不同类型课程的教学设计与组织,配合实验室运行服务系统,实现对课程教学和实验活动的教学管理,全面提升实验室的教学功能和开放程度。加强综合型、设计型、创新型实验的内容建设,这里需要充分发挥计算机硬件技术教学资源,加强解决学生在专业研究实践中接触到的前沿性技术问题,重点加速向创新型教学模式转变。为了提高学生的学习积极性,对学生在实践能力方面进行多层次训练,我校结合计算机硬件技术教学特点,在原有教学专用设施的基础上将完善微机接口实验室建设。为了检验学生的真实水平,锻炼实际工作能力,各校外实习生产单位根据实习要求和实际可能,给学生压担子,要求直接承担生产任务,真抓实干。
4.科学安排专业课程体系
课程设置不仅要包含必要的知识点和技能训练,而且还应充分考虑课程之间的内在联系以及学生认知规律,以求获得最大的教学效率。教学内容安排突破原来理工科课程以“学科体系”为线索的指导思想,充分体现理论与实践并重、知识和技能并重,突出学生的能力培养、实践操作和技能训练。计算机硬件技术教学组织,理论联系实际,融知识传授、能力培养、素质教育于一体,课内外结合,教学效果明显,主要采取“4+1”的教学模式,即一个“核心实例”、“四个阶段”。
(1)一个“核心实例”。课题组安排凌阳单片机开发设计作为贯穿课程的核心实例,一般实例服务于某个局部知识点,内容是零散孤立的,并且是原理验证型的;而核心实例是从小到大、随章节的展开而逐步成长的,具有生长性,并且基本上是一个完整的单片机控制产品。将核心实例设计为由多块单元电路板组成,学生每学完一个单元就将该单元电路板与前面所学过的单元电路板拼装在一起,当所有章节学完后,一个完整的整机项目也就制作完成。学生从第一堂课起,自始至终都积极投入对实例系统的调试、改进的实践中,由于学习目标明确,学习动力足、学习积极性空前高涨,极大地推进学习过程。
(2)四个阶段。第一阶段:教师提出核心实例并演示,学生测试,进入感性认识阶段。第二阶段:学生在第一阶段中遇到许多问题,提出新问题,带着这些问题进入第二阶段的理性认识阶段。第三阶段:再实践阶段。在前面两个阶段的基础上,组织学生通过实验进一步理解、应用所学理论知识,此阶段的实验电路板直接采用核心实例的单元电路板。第四阶段:综合、提升与创新阶段。在此阶段中组织学生通过两周集中训练,自行设计、制作具有实用价值的电子产品,达到训练学生的综合应用能力和创新能力的目的。
5.改革教学模式,更新教学观念
在电子技术建设过程中,必须加强教学研究,改革教学模式,突破传统的普教模式,建立以技能操作为核心的模块化教学模式,主要做好以下几个方面的工作。
(1)实现教学手段的现代化。根据信息化教学发展的要求,组织计算机硬件技术专业的教师有计划、有目的地制作各种教学软件,运用EDA技术,进行仿真实验设计,积极推进多媒体辅助教学,提升教学效率,提高教学质量。
(2)引进国内外先进的教材。依据教育部公布的专业教学指导方案,合理安排基础课、专业课、实训课三者之间的比例。从实际出发,因地制宜,科学地设置专业课程体系,认真处理好三课的衔接关系,使学生的文化素质、专业素质、技能素质得到全面发展。
(3)开展校企合作教学。借鉴德国双元制的职教理念,认真做好校企合作、产教结合的工作,充分利用企业的先进设备,开展校企合作教学。让学生到厂矿企业参加生产实习,积累实际工作经验,熟悉生产设备的操控程序,培养他们的技术应用能力。
(4)实施模块化教学模式。更新教学理念,突出技能教学,实施以技能操作为核心的模块化教学模式。以“学以致用、以用促学、用中求创”的教学原则,指导专业课的教学工作。从学生的认知规律和掌握技能的要求出发,注重学生的技能训练,改革课堂教学方法,调整教学评价标准。在2～3年内,完成电子技术专业课程的教学模块设计并全面推广实施模块化教学。
(5)经典与现代相结合的习题内容。配合课堂教学内容的发展,在作业的布置过程中,强调经典内容与EDA仿真作业的结合,给予一定量的EDA作业要求,一方面在作业的完成过程中培养学生的EDA软件仿真能力,另一方面也使学生通过EDA仿真更加透彻理解课程内容,达到很好的课外练习的效果。
6.加强毕业生就业指导工作
要切实加强职业指导和创业教育工作,转变学生就业观念,而学生就业思想的转变取决于学校教育思想的转变。在我国多种经济成分并存、人才市场竞争日趋激烈的新形势下,及时转换职业指导和创业教育的视角,对学生进行职业指导和创业教育,用自己的职业知识和职业技能竞争择业或开拓创业,在为国家和社会做贡献的同时,实现自己的人生价值。调研期间对毕业生工作情况及微机课程应用情况进行调查,具体情况如表3所示。
通过此次毕业生工作方面的调研,发现毕业生工作中存在的一些问题:学生适应社会能力不强,到工作岗位不能很快胜任工作;学生的专业实践动手能力较差,对一些基本的必备实践知识模糊不清;学生的专业综合能力普遍不强,自我学习能力较差,不积极主动学习;学生对该课程的前沿知识了解不够,对课程的一些新知识根本不知道;学生的团队合作精神欠缺,总是自己干自己的事情,工作中不愿意与别人合作。这些存在的问题都要在毕业生就业指导工作中给学生强调,让学生早日改进,工作中能尽快转变角色,尽快适应社会。
7.培养学生团队协作和创新能力
促进学生自主创新兴趣和能力的培养,倡导启发式教学和研究性学习,探索教学理念、培养模式和管理机制的全方位创新,开展大学生竞赛活动,激发大学生的兴趣和潜能,培养大学生的团队协作意识和创新精神。深化教学内容改革,建立与经济社会发展相适应的课程体系。要坚持知识、能力和素质协调发展,继续深化人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法等方面的改革,实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的转变。根据经济社会发展和科技进步的需要,及时更新教学内容,将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中,为学生提供符合时代需要的课程体系和教学内容。大力推进教学方法的改革,提倡启发式教学,注重因材施教。促进大学生五种创新能力(发现问题的能力、解决问题的能力、实际动手能力、交流能力和表达能力)和四种可持续发展能力(学习能力、适应能力、协调能力和组织能力)的培养;要求竞赛项目设计要难度适宜,以实践应用为主,以自主创新为主,决不能搞成“知识竞赛”或“理论测试”,真正提高计算机硬件技术教育水平。彻底消除“考试”的痕迹,变“竞猜型”人才为“竞技型”人才。
七、结束语
质量工程的实施,既是高等教育自身发展规律的需要,也是办好让人民满意的高等教育、提高学生就业能力和创业能力的需要,更是建设创新型国家、构建社会主义和谐社会的需要,对实现我国经济社会全面协调可持续发展具有重要的历史意义和现实意义。[3]近年来,确实存在高等教育质量不能完全适应经济社会发展需要的问题,中国人非常重视纯理论研究,但我们没有诺贝尔奖;而美国人重视应用研究,近30年来共出了几十位诺贝尔奖得主和一百多位知识型的亿万富豪。2006年11月27日,原教育部部长周济指出:教授不要围着论文转,高校要“顶天立地”,“立地”也是“顶天”。周济反复强调,高校的工作就应该围绕“顶天”、“立地”两个关键词做文章。学科前沿的突破,可以带来整个产业链的巨大变化,极大地促进生产力的释放,然后自然能造福于全人类,这就是“顶天”。反过来,“立地”的含义是,没有哪种学术性工作比能够服务国家利益、创造社会财富、给人民群众物质文化生活带来实惠更高尚的了,这种“立地”其实是最高宗旨,也是“顶天”。通过调研,对于提高微机接口课程教学水平有一定的启发,并对工科不同专业人才的培养方向定位起到指导作用。
参考文献:
[1]汤晓安,王文惠,郝建新,邹江威.“精讲多练”打造《微机原理与接口技术》精品课程[J].高等教育研究学报,2007,30(2):58-59,87.
[2]张兰红,陆广平,周云龙.“微机原理与接口技术”课程教学的探索与实践[J].电气电子教学学报,2008,30(5):93-95.
[3]成运,谢四莲.《微机原理与接口技术》课堂教学改革初探[J].湖南人文科技学院学报,2008,103(4):127-129.
(责任编辑:麻剑飞)