數(shù)字世界無限精彩

張彥航　李　東

1引言

眾所周知,對計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)應(yīng)該“軟硬兼施”、雙管齊下。然而近年來,全國高校計算機專業(yè)的畢業(yè)生卻普遍存在只重視軟件知識的學(xué)習(xí)和培養(yǎng),忽視對硬件知識的掌握和實踐的“偏軟化”現(xiàn)象。長此以往,不僅IT業(yè)人才會分流失衡,而且薄弱的硬件基礎(chǔ)將形成軟件開發(fā)后勁差的惡性循環(huán)。

因此,在注重培養(yǎng)學(xué)生軟件能力的前提下,如何提高他們對硬件知識的興趣,在學(xué)習(xí)扎實的硬件基礎(chǔ)理論時進一步提高硬件設(shè)計能力,是目前計算機專業(yè)硬件課程教學(xué)研究與改革中的重點。當(dāng)前更為艱巨的挑戰(zhàn)是,如何在新的教學(xué)理念下更好地將理論與實際應(yīng)用相結(jié)合,逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維,使學(xué)生順利完成“樂”中始、“做”中學(xué)、“創(chuàng)”中成的硬件能力培養(yǎng)三級跳。

只有對硬件及軟件能力兩手抓,兩手都要硬,使學(xué)生具備雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),才能最大限度地提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力,增強我們的國際競爭力。

2硬件能力培養(yǎng)三部曲

“學(xué)以致用”是學(xué)習(xí)的最終目的。教師“教”會了知識,并不代表學(xué)生真正會運用這些知識解決實際問題。硬件能力的提高牽涉多方面因素,關(guān)鍵在于教有道、學(xué)有法、做有方。

(1)“樂”中始

實踐證明,興趣是最好的老師,是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在因素,教師應(yīng)把激發(fā)并保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣作為重要任務(wù)。學(xué)生有了興趣,就會積極、主動、愉快地去學(xué)習(xí)。教師應(yīng)把學(xué)生被動地學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥靥骄?、交?最大限度地讓學(xué)生在課堂內(nèi)外“活”起來。

贏在起點

學(xué)生在沒有接觸課程前總懷著一種好奇,并不是從一開始就排斥它,所以教師此時一定要緊緊地抓住這個切入點,建立一個良好的開端。一個教師如果能把緒論、前言講得精彩,讓學(xué)生在最初就被吸引住,那么以后的課就容易講了,也就是所謂的“贏在第一次”。在“數(shù)字電路”的緒論中,筆者運用測量電機轉(zhuǎn)速的多媒體實例,將數(shù)字電路的研究內(nèi)容、應(yīng)用范圍及數(shù)字電路與模擬電路在實際應(yīng)用中的相互聯(lián)系生動傳神地展現(xiàn)出來,緊接著再舉一些具體實例,使學(xué)生明白數(shù)字技術(shù)存在于國民經(jīng)濟、人民生活的很多領(lǐng)域,大到衛(wèi)星、飛船,小到智能玩具、手表……在課程一開始緊緊抓住學(xué)生的興趣,做到學(xué)習(xí)從“樂”中始。

創(chuàng)設(shè)情境

計算機硬件教學(xué)的工程技術(shù)性較強,有豐富的資源可創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。實例使教學(xué)內(nèi)容變得更加生動、靈活,如教學(xué)中可列舉舉重比賽成績判定電路、自動售飲料機電路設(shè)計、旅客身高范圍判定電路等相關(guān)例子。教師應(yīng)以難度適當(dāng)又有創(chuàng)新意義的工程項目為實例,與現(xiàn)實生活緊密相關(guān),既包含基本的教學(xué)知識點,又融入新知識、新技術(shù), 從而實現(xiàn)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu),使學(xué)生不斷產(chǎn)生新的興趣,調(diào)動學(xué)生解決問題的積極性和創(chuàng)造性。

(2)“做”中學(xué)

真正的人才并不是從書本中“教”出來的,而是在實踐中歷練出來的。錢偉長校長早在1957年就說過:“應(yīng)當(dāng)給予基礎(chǔ)理論課足夠充分的課外自學(xué)時間,使學(xué)生通過足夠的獨立工作,能夠鞏固基礎(chǔ)理論知識,并且做到運用熟練?！闭莆罩R固然重要,但大學(xué)教育更提倡學(xué)習(xí)方法的掌握和解決問題能力的提高。因此要讓學(xué)生從“教”中學(xué)進一步升華到“做”中學(xué)。

優(yōu)化實驗內(nèi)容,引進實驗新技術(shù)

未來的科技發(fā)展強調(diào)軟、硬件技術(shù)的融合,因此要不斷優(yōu)化和更新實驗內(nèi)容,引進實驗新技術(shù),使學(xué)生緊跟時代潮流,了解最新技術(shù)。在逐步遞進的“驗證型-設(shè)計型-綜合型-探索型”的多層次實踐教學(xué)模式下注重加強綜合型和探索型實驗的訓(xùn)練。這類實驗沒有現(xiàn)成的模式可循,學(xué)生要靈活運用所學(xué),獨立完成從選題、查閱資料、設(shè)計、選片、連線、調(diào)試、排除故障到實現(xiàn)一個數(shù)字系統(tǒng)的全過程。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力,而且鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、獨立分析問題及解決問題的能力,也是培養(yǎng)創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的必經(jīng)之路。

在排除錯誤中學(xué)到真知

硬件實驗課的主要目的之一是訓(xùn)練學(xué)生的動手能力。由于主、客觀原因,實驗過程中經(jīng)常會出現(xiàn)電路故障,這就要求學(xué)生通過已有的知識和經(jīng)驗做出判斷,準(zhǔn)確查找問題所在并加以解決。在實驗教學(xué)中,教師不妨有意給學(xué)生設(shè)置一些“陷阱”,讓學(xué)生通過“走彎路”避免類似錯誤的發(fā)生。

課程大作業(yè)小試牛刀

在硬件課程中引入大作業(yè)是一種行之有效的教學(xué)方式。大作業(yè)屬于探索型教學(xué)實踐活動,可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,并促使其逐步養(yǎng)成良好的科學(xué)工作作風(fēng),對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要意義。

首先,大作業(yè)促使學(xué)生自行完成知識的銜接和擴展,有利于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。大作業(yè)的選題面向?qū)嶋H應(yīng)用,有一定的挑戰(zhàn)性,給學(xué)生留有充分發(fā)揮的空間,學(xué)生在設(shè)計的過程中能夠滿足個性化的需要,還要具有相應(yīng)的趣味性。教師要鼓勵學(xué)生敢于向難題挑戰(zhàn),最大限度地接觸最新技術(shù)。在滿足大作業(yè)基本設(shè)計要求的前提下,鼓勵學(xué)生自行添加功能,為自己的作品“錦上添花”。

其次,課程大作業(yè)有利于培養(yǎng)團隊合作精神。在實際工作中,很多任務(wù)都不是一個人能獨立完成的,這就需要團隊以集體的智慧攻克難關(guān)。學(xué)生以小組的形式完成大作業(yè),勢必遇到一些比較棘手或百思不得其解的問題,這時同學(xué)間的溝通與交流乃至合作就非常必要了,交流與討論不僅可以使學(xué)生了解同一問題的不同解決方法,更能加深對知識的理解,自身能力也獲得提高。

(3)“創(chuàng)”中成

創(chuàng)新是一個民族進步的不竭動力!創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)始終是大學(xué)教育關(guān)注的重點,也是高校教學(xué)工作的著眼點和落腳點,更是培養(yǎng)合格人才的關(guān)鍵所在。因此我們要結(jié)合實際情況,借鑒中外經(jīng)驗,在靈活多樣的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮優(yōu)勢,盡快做到與國際一流大學(xué)接軌,培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)優(yōu)秀人才。

獨樹一幟,不拘一格

創(chuàng)新不拘泥于規(guī)則。國外學(xué)生的創(chuàng)新意識是從小培養(yǎng)的,貫穿于日常的學(xué)習(xí)、工作乃至娛樂之中。他們比較崇尚“另類”,不喜歡從眾,特別希望自己與眾不同,所以國外教育一般會給學(xué)生一個寬松的環(huán)境,沒有過多的條條框框。

因此,我們要給予學(xué)生充分的尊重和最大的信任,鼓勵學(xué)生勇于探索和嘗試身邊有意義的事物,積極鼓勵學(xué)生尋求獨樹一幟、不拘一格的問題求解方式,挑戰(zhàn)人云亦云,培養(yǎng)批判性思維和求異思維,讓學(xué)生體現(xiàn)出自我來。作為大膽的嘗試,我們在全院范圍內(nèi)開展了“年度創(chuàng)新計劃”,設(shè)置了創(chuàng)新研究項目申報機制,從低年級開始逐步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。鼓勵學(xué)生在教師的指導(dǎo)下以小組方式合作完成項目,尤其支持學(xué)生申請自主創(chuàng)新立項。通過一系列教學(xué)環(huán)節(jié)的促進作用,學(xué)生在具備了濃厚興趣及一定硬件支持的基礎(chǔ)上,依據(jù)不同的興趣點大膽設(shè)想,積極申報,一批硬件項目如籃球賽自動評分系統(tǒng)、搜救機器人等均獲得了資助。

關(guān)注前沿,勇于挑戰(zhàn)

站得高才能看得遠(yuǎn),立足高起點的創(chuàng)新才有真正意義。必須要讓學(xué)生明白,不能只滿足于眼前,還應(yīng)當(dāng)關(guān)注本領(lǐng)域的發(fā)展前沿,及時了解技術(shù)、方法的最新發(fā)展動向,帶動學(xué)生探索研究新問題的興趣,具備挑戰(zhàn)難題的信心和勇氣。對前沿問題的了解,學(xué)生可以從與課程內(nèi)容相關(guān)的最新研究動向入手,以分組學(xué)習(xí)、交流討論的方式進行,最后形成專題研究報告。有了對最新技術(shù)及前沿問題的了解,才能使問題的提出立足于科學(xué)角度,保證創(chuàng)新價值。

3改進現(xiàn)有評價體系

“世界上沒有一朵鮮花不美麗,也沒有一個學(xué)生沒有優(yōu)點和長處”,關(guān)鍵是我們的評價方法和評判標(biāo)準(zhǔn)。為了激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,倡導(dǎo)學(xué)生學(xué)會終身學(xué)習(xí),應(yīng)創(chuàng)建一套科學(xué)的激勵機制。

注重過程

俗話講,“不以成敗論英雄”。與國外相比,國內(nèi)普遍關(guān)注學(xué)生最后的成績高低,而忽略對學(xué)習(xí)過程的考查。新的評價體系不應(yīng)該過于看重結(jié)果,應(yīng)該盡量消除分?jǐn)?shù)帶來的種種弊端,淡化追逐分?jǐn)?shù)的心理。對學(xué)習(xí)過程的考查可以從實驗操作、錯誤調(diào)試、大作業(yè)設(shè)計、專題研究報告、創(chuàng)新立項等多個方面進行,以現(xiàn)場操作、實物展示或分組答辯等形式完成對學(xué)習(xí)效果的評定。

彈性考核

由于個人基礎(chǔ)及能力的差異,不可能所有的學(xué)生都成為精英,所以我們的評價體系應(yīng)該有一定的彈性。對于獲得了科技創(chuàng)新項目或在各類大賽中獲得名次的學(xué)生,可以得到額外加分,甚至可以免于考試。而對于普通學(xué)生或能力稍差的學(xué)生,則可以選擇累加式的考核方式,考核內(nèi)容包括卷面成績、實驗操作、錯誤調(diào)試、大作業(yè)設(shè)計、專題研究報告等,卷面成績的權(quán)重不應(yīng)高于50%,同時盡量減少記憶內(nèi)容的考核,增加對應(yīng)用能力的考核。彈性考核不放棄普通學(xué)生,也不埋沒任何一個精英,讓所有學(xué)生都能得到不同程度的提高。

總之,要把各種考核當(dāng)作一種手段,重過程、重能力,發(fā)揮考核的正面激勵功能,使之服務(wù)于學(xué)生的全面發(fā)展和整體素質(zhì)的全面提高。

4結(jié)論

經(jīng)過幾年的摸索和實踐,本文提出的硬件教學(xué)及實踐方式受到了學(xué)生的廣泛好評。從2004年至今,學(xué)生對本課程的評價都是A以上,其中2007年為A,其余全部是A+,學(xué)生的硬件能力獲得了很大提高,同時也帶動了軟件能力的進一步增強。很多學(xué)生申請的科技創(chuàng)新項目,如“農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計”、“搜救機器人”等,都有軟、硬件的結(jié)合。

孔子云:“知之者不如好知者,好知者不如樂知者?！睂W(xué)生的思維是非?；钴S的,可塑性強,在教師的正確引導(dǎo)下,通過“樂”中始、“做”中學(xué)、“創(chuàng)”中成三部曲,就能夠培養(yǎng)學(xué)生的硬件能力,讓學(xué)生通過“軟硬兼施”,真正感受數(shù)字世界的無限精彩。

參考文獻(xiàn):

[1] 鄭秋梅,劉新平,孫曉燕,等. 深化硬件課程改革,切實提高動手能力[J]. 實驗室研究與探索,2007,26(12):346-349.

[2] 夏建川,張秀娟. 推進實驗教學(xué)改革,加強學(xué)生動手能力[J]. 計算機教育,2008(18):33-34.