在本科程序類課程中開展項(xiàng)目研究式教學(xué)

梁妙元 印敏 段黎明

摘要：根據(jù)本科程序類課程具有綜合性、系統(tǒng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)開展的研究式教學(xué)研究，重點(diǎn)在于整合教學(xué)內(nèi)容，凝練囊括授課知識(shí)點(diǎn)的典型項(xiàng)目，變傳統(tǒng)的按章節(jié)授課為按項(xiàng)目授課，并采用理論考試、實(shí)驗(yàn)考核、課堂表現(xiàn)、學(xué)生的自評(píng)和互評(píng)相結(jié)合的多樣化考核方式評(píng)定成績。最后在“EDA技術(shù)與PLD設(shè)計(jì)”課程中采用該教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目研究式;教學(xué);改革;本科

中圖分類號(hào)：G717 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）33-0083-02

學(xué)以致用，學(xué)生學(xué)習(xí)不僅僅是學(xué)習(xí)知識(shí)，更提高學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方法一般采用按章節(jié)授課，而程序類課程往往由于其綜合性、系統(tǒng)性較強(qiáng)，若采用按章節(jié)授課，容易導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)分割，如“EDA技術(shù)與PLD設(shè)計(jì)”、“單片機(jī)原理”等課程，[1，2]一個(gè)基本的程序涉及多個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，上述課程若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生往往是每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都掌握了，但綜合起來就不會(huì)應(yīng)用。其次，傳統(tǒng)的教學(xué)方法在授課過程中通常都是對(duì)知識(shí)教授，按照書本的要求逐步實(shí)現(xiàn)，肯定能完成課本上的示范實(shí)驗(yàn)，但開展綜合性實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，可能由于課堂上沒有教授過類似問題的解決方法，學(xué)生就會(huì)手足無措，不知道從何下手。因此，有必要針對(duì)程序類課程的特點(diǎn)，探索一種適合的教學(xué)方法。

一、項(xiàng)目研究式教學(xué)法

項(xiàng)目研究式教學(xué)法是由凱茲博士推創(chuàng)的，[3]它是一種師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的或設(shè)計(jì)的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，吸取了支架式和拋錨式教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體作用。[4]項(xiàng)目研究式教學(xué)法的價(jià)值首先在于將實(shí)際工作中的項(xiàng)目引入到課堂教學(xué)，使學(xué)生提前參與科研工作，接觸并學(xué)習(xí)到大量工作實(shí)踐中才會(huì)遇到的問題，從而身臨其境的體會(huì)工作的難點(diǎn)和問題的突破點(diǎn)，并享受科研工作帶來的樂趣，大大縮短了學(xué)生與未來工作實(shí)踐的適應(yīng)期。其次，在項(xiàng)目研究式教學(xué)法中，學(xué)生參與項(xiàng)目分析、方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的全過程，學(xué)生是主體，是項(xiàng)目的組織者，也是決策者。為完成項(xiàng)目，學(xué)生必須綜合應(yīng)用先前所學(xué)知識(shí)，從系統(tǒng)層面把握整個(gè)項(xiàng)目，合理安排人力、物力，并需要通過資料查詢等多種方式積累完成項(xiàng)目所需要的相關(guān)知識(shí)[5]。因此，項(xiàng)目研究式教學(xué)法能有效的提高學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)識(shí)高度，從系統(tǒng)層面把握大局。同時(shí)，也有效的鍛煉了學(xué)生的組織能力、知識(shí)應(yīng)用能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、講演能力和資料查詢、閱讀等自主學(xué)習(xí)能力。

二、具體實(shí)施

在本科程序類課程教學(xué)中開展項(xiàng)目研究式教學(xué)。[6，7]首先，要制定實(shí)施方案，方案制定的好壞在很大程度上會(huì)影響最后的教學(xué)效果。合理的方案要符合教學(xué)規(guī)律、滿足教學(xué)需求，有助于教學(xué)的順利開展，有助于提高教學(xué)質(zhì)量。因此，需要成立教學(xué)研究小組，需要組織多次專題研討，如：教學(xué)對(duì)象特點(diǎn)分析、課程性質(zhì)分析、課程內(nèi)容分析等方面的專題研討，通過專題研討，制定針對(duì)性的教學(xué)方案。[8，9]之后的一切教學(xué)活動(dòng)要遵循方案展開。

其次，在實(shí)施方案的指導(dǎo)下，根據(jù)課程情況和學(xué)生特點(diǎn)整合教學(xué)內(nèi)容、凝練典型項(xiàng)目，可將教學(xué)內(nèi)容按照不同的要求劃分成多個(gè)篇章，如基礎(chǔ)篇、進(jìn)階篇和擴(kuò)展篇，對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目為基礎(chǔ)型項(xiàng)目、提高型項(xiàng)目和拓展型項(xiàng)目，并將所講授的知識(shí)點(diǎn)都包含在項(xiàng)目之中。

再次，在教學(xué)過程中，不必拘泥于某一種教學(xué)手段，而要根據(jù)課程內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)情況等采用多種教學(xué)手段相結(jié)合，如陷阱教學(xué)、示范教學(xué)、個(gè)別教學(xué)、隨時(shí)中斷教學(xué)和項(xiàng)目研究式教學(xué)，尤其是在講授提高型、拓展型項(xiàng)目時(shí)，需要采用項(xiàng)目研究式教學(xué)法，組織學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)開展討論，引導(dǎo)學(xué)生完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中需要逐漸灌輸自頂向下設(shè)計(jì)和自底向上實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法。

最后，在考核方式上，需要改變傳統(tǒng)的閉卷筆試，采取理論考試、實(shí)驗(yàn)考核、課堂表現(xiàn)相結(jié)合的考核方式，并細(xì)化考核項(xiàng)目，同時(shí)將學(xué)生的自評(píng)和互評(píng)納入考核成績。[10]通過多種考核方式，以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

教師在整個(gè)實(shí)施過程中，要多次組織教學(xué)研究小組成員進(jìn)行教學(xué)檢查、小結(jié)、反思，以查找問題所在，提出整改意見，提高教學(xué)質(zhì)量。并通過學(xué)生學(xué)情問卷調(diào)查以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)新方案的認(rèn)可程度，通過理論考試和實(shí)踐考試的成績以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，通過第二課堂活動(dòng)以檢驗(yàn)學(xué)生綜合能力的提高程度。

三、應(yīng)用實(shí)例

筆者根據(jù)雷達(dá)工程本科專業(yè)學(xué)生具有電類基礎(chǔ)、有一定編程能力、思維敏捷、基礎(chǔ)牢靠、學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合“EDA技術(shù)與PLD設(shè)計(jì)”課程的具體情況，采用項(xiàng)目研究式教學(xué)法開展教學(xué)，課堂教學(xué)中通過示范教學(xué)法示范項(xiàng)目需要達(dá)到的結(jié)果，通過陷阱教學(xué)法舉例并排除常見錯(cuò)誤，通過個(gè)別教學(xué)法對(duì)學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)幫扶，通過隨時(shí)中斷教學(xué)法及時(shí)解決問題。

1.課程情況分析

“EDA技術(shù)與PLD設(shè)計(jì)”課程主要學(xué)習(xí)VHDL語言，具有程序編寫、軟硬結(jié)合、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式一般按章節(jié)講解知識(shí)點(diǎn)，再開設(shè)配套實(shí)驗(yàn)，而一個(gè)簡單的VHDL程序通常包含多個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。因此，擬采用項(xiàng)目研究式教學(xué)法開展教學(xué)，精選14個(gè)項(xiàng)目，囊括課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的所有知識(shí)點(diǎn)，以問題引導(dǎo)、分組討論等方式組織學(xué)生參與項(xiàng)目研究過程。

2.教學(xué)內(nèi)容安排

經(jīng)過梳理，可以將教學(xué)內(nèi)容分成基礎(chǔ)篇、進(jìn)階篇、實(shí)驗(yàn)篇三大篇章。其中，基礎(chǔ)篇包括程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、順序語句等內(nèi)容，進(jìn)階篇包括并行語句、LPM宏模塊、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)、資源優(yōu)化等內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)篇包括功能仿真、時(shí)序仿真、硬件仿真、SignalTap使用等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上精選了14個(gè)項(xiàng)目針對(duì)性的項(xiàng)目。

（1）基礎(chǔ)篇。授課時(shí)先講解緒論，以明確本課程的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再選用選擇器、譯碼器、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行講解，通過講解，使學(xué)生初步掌握VHDL編程語言，能用VHDL語言解決一些簡單的問題，如“數(shù)字設(shè)計(jì)”課程中所涉及的問題，并使學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。

（2）進(jìn)階篇。進(jìn)階篇通過研究全加器、掃描顯示電路、數(shù)控分頻器、移位寄存器等項(xiàng)目學(xué)習(xí)并行語句;通過研究頻率計(jì)、電機(jī)控制、樂曲演奏電路、多波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等項(xiàng)目學(xué)習(xí)LPM宏模塊;通過研究A/D采樣控制電路、PS2協(xié)議編程、VGA彩條信號(hào)顯示編程等項(xiàng)目學(xué)習(xí)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)。資源優(yōu)化內(nèi)容體現(xiàn)在以上各個(gè)項(xiàng)目中。

課堂組織圍繞一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的研究展開，在項(xiàng)目研究過程中采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法細(xì)化項(xiàng)目，并以問題引導(dǎo)、分組討論等多種形式組織學(xué)生參與項(xiàng)目過程，最終將項(xiàng)目細(xì)化成每個(gè)可實(shí)現(xiàn)模塊。在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)時(shí)采用自底向上方式逐模塊實(shí)現(xiàn)，最終完成整個(gè)項(xiàng)目。

通過進(jìn)階篇的學(xué)習(xí)，以加深學(xué)生對(duì)VHDL基礎(chǔ)知識(shí)的理解，使學(xué)生建立整系統(tǒng)概念，并提高學(xué)生的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用能力、協(xié)作能力、分析問題和解決問題能力。

（3）實(shí)驗(yàn)篇。所選擇的14個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都需要在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行調(diào)試實(shí)現(xiàn)，通過硬件實(shí)現(xiàn)，以提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，并培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)。

3.考核形式

“EDA技術(shù)與PLD設(shè)計(jì)”課程采用理論考試、實(shí)驗(yàn)考核、課堂表現(xiàn)等多種考核方式相結(jié)合來綜合評(píng)定學(xué)生成績。其中理論考試占20%，實(shí)驗(yàn)考核中的平常實(shí)驗(yàn)占20%、綜合實(shí)驗(yàn)占40%，課堂表現(xiàn)中的課堂參與度占10%、問答問題的準(zhǔn)確性占5%、課堂紀(jì)律占5%。

4.實(shí)際效果

通過學(xué)生考試成績分析和問卷調(diào)查，全部學(xué)生都已掌握VHDL語言，能熟練使用VHDL語言編程，少數(shù)學(xué)生能獨(dú)立完成較大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程與調(diào)試，學(xué)生的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化能力、協(xié)作能力、分析問題和解決問題能力、實(shí)踐操作能力得到提高，學(xué)生養(yǎng)成了良好的編程習(xí)慣，學(xué)生建立整系統(tǒng)概念。

四、小結(jié)

在程序類課程教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目研究式教學(xué)法能充分體現(xiàn)“在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。能有效的改變教師在教學(xué)過程中唱“獨(dú)角戲”、學(xué)生被動(dòng)接受的狀況，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)從“知識(shí)為本”向“能力為本”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)授課方式從傳統(tǒng)的填鴨式“知識(shí)傳授”向教授“知識(shí)獲取”能力轉(zhuǎn)變，以提高編程類、裝備類課程的授課質(zhì)量，從而提高學(xué)生的組織能力、知識(shí)應(yīng)用能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、講演能力、資料查詢和閱讀等自主學(xué)習(xí)能力。

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（責(zé)任編輯：劉翠枝）