項目驅(qū)動教學(xué)模式及其在實踐教學(xué)中的應(yīng)用

朱斌 曹漫祥 邢應(yīng)壽 黃江波

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.221

摘 要：《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是工科電類的專業(yè)主干課程之一，在其教學(xué)過程中引入項目驅(qū)動教學(xué)模式對實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實意義。文章闡釋了項目驅(qū)動教學(xué)模式的內(nèi)涵及特點，對項目驅(qū)動教學(xué)模式在《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程中的實際應(yīng)用情況做了詳細(xì)介紹。實踐證明，項目驅(qū)動教學(xué)模式是提升工科大學(xué)生工程素質(zhì)有效方式，對提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的就業(yè)能力具有重要作用。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動 教學(xué)模式 實踐教學(xué) 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0221-03

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是工科電類專業(yè)的一門應(yīng)用性很強的課程，對培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力和動手實踐能力具有積極的促進(jìn)作用，在實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的過程中也起著非常重要的作用。課題組在對電子信息科學(xué)與技術(shù)、測控技術(shù)與儀器、應(yīng)用電子技術(shù)等專業(yè)的行業(yè)崗位需求分析的基礎(chǔ)上，修改了專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)大綱，并將這門課程定位為重要的專業(yè)主干課程。在教學(xué)模式中注重應(yīng)用能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，引入了項目驅(qū)動教學(xué)模式并取得了很好的效果，得到了同行專家的好評。

1 項目驅(qū)動教學(xué)模式

1.1 項目驅(qū)動教學(xué)模式的內(nèi)涵

項目驅(qū)動教學(xué)模式是以學(xué)生為中心，以項目為載體，在學(xué)校實驗室模擬企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程的教學(xué)模式。在教學(xué)活動中，學(xué)生在教師的組織、引導(dǎo)下，通過自主研究，完成一個具體的、具有實際應(yīng)用價值的產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)，學(xué)生在設(shè)計開發(fā)的過程中學(xué)習(xí)專業(yè)知識，并達(dá)到對所學(xué)知識的融會貫通和進(jìn)一步探索[1]。

項目驅(qū)動教學(xué)模式是一種吸收了探究式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)和案例教學(xué)特點的教學(xué)模式。對學(xué)生而言，“項目驅(qū)動”是一種學(xué)習(xí)方法，適用于學(xué)習(xí)各類實踐性和操作性較強的知識和技能，利于學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。對教師來說，“項目驅(qū)動”是一種建立在構(gòu)建主義理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，適于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題的能力[2]。

1.2 項目驅(qū)動教學(xué)模式的特點

（1）以學(xué)生為中心。

在傳統(tǒng)的“教師在臺上演，學(xué)生在臺下看”的教學(xué)模式中，學(xué)生的主體地位難以得到體現(xiàn)，學(xué)生把學(xué)習(xí)任務(wù)當(dāng)作負(fù)擔(dān)，知識的學(xué)習(xí)是在一種被動的狀態(tài)下進(jìn)行的，學(xué)習(xí)的主動性、積極性得不到有效挖掘。

以學(xué)生為中心是項目驅(qū)動教學(xué)模式最重要的特點。從項目的調(diào)研開始，到項目的立項、方案確立、產(chǎn)品的設(shè)計、制作與調(diào)試以及報告的完成，都由學(xué)生自主進(jìn)行，實現(xiàn)學(xué)生完全自主實踐，讓學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、協(xié)作能力得以充分發(fā)揮[3]。在實踐教學(xué)過程中，教師對學(xué)生自主選定的實踐內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)時應(yīng)充分尊重學(xué)生的想法和見解，從而有效地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造潛能的發(fā)揮，并通過引導(dǎo)的方式，使學(xué)生自主實踐符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)大綱的要求。

（2）以項目為中心。

以往的實踐教學(xué)多以課本為中心，知識面比較狹窄，專業(yè)知識之間的聯(lián)系不密切，學(xué)生很難做到知識的融會貫通，而項目驅(qū)動教學(xué)模式則能很好地克服這些弊端。在項目驅(qū)動教學(xué)模式下，以完成具體的項目為載體，教師把教學(xué)內(nèi)容巧妙融入到單個項目中，讓學(xué)生分組完成具體的項目，以此提高學(xué)生的知識應(yīng)用和融會貫通的能力，從而提高學(xué)生的崗位職業(yè)技能，提升學(xué)生的工程素質(zhì)。

在項目驅(qū)動教學(xué)模式中，學(xué)生的實踐活動都是圍繞項目來進(jìn)行的[4]，教師以項目為載體，將學(xué)習(xí)內(nèi)容隱含于不同階段的具體項目之中，師生間的教與學(xué)都緊緊圍繞項目的實施展開，并引入企業(yè)背景，整個教學(xué)活動被模擬成在企業(yè)中完成特定的工作項目，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性大大提高。

（3）以實際為中心。

“項目驅(qū)動”的一個首要前提是要有合適的項目。教師或教師指導(dǎo)學(xué)生在準(zhǔn)備項目時必須先經(jīng)過市場調(diào)研，以具有相同或相似技能要求的“崗位群”為調(diào)查對象，提煉出實用性、通用性、教學(xué)性均較強的項目，實現(xiàn)從以課堂為中心到以實際為中心的轉(zhuǎn)變。

在項目驅(qū)動教學(xué)模式下，學(xué)生在選擇實踐項目時，首先要對自己的實踐能力進(jìn)行自我評估，然后再自主組建項目開發(fā)團(tuán)隊，確定實踐項目的內(nèi)容和進(jìn)度計劃。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生提出的項目內(nèi)容，依據(jù)學(xué)生的需要進(jìn)行個別指導(dǎo)，克服了目前的傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來的“基礎(chǔ)好的學(xué)生吃不飽，基礎(chǔ)差的學(xué)生吃不了”的不足，真正做到因材施教，按需教學(xué)，使實踐教學(xué)過程形成師生良性互動[4]。

2 項目驅(qū)動教學(xué)模式在單片機(jī)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

單片機(jī)課程是電類專業(yè)的專業(yè)主干課，具有綜合性與實踐性兩大特點，特別是動手能力和綜合應(yīng)用能力是學(xué)好這類課程的關(guān)鍵。如何有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使學(xué)生在有限的實踐教學(xué)中真正提高對實際系統(tǒng)的認(rèn)識和實際應(yīng)用能力，是一個值得探討的問題。根據(jù)單片機(jī)課程的特點，將項目驅(qū)動法應(yīng)用于這門課程的教學(xué)是可行的，項目驅(qū)動教學(xué)模式在單片機(jī)實踐教學(xué)中的應(yīng)用分為項目立項、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制作與調(diào)試、設(shè)計報告撰寫和實踐考評5個階段。

（1）項目立項。

項目立項指學(xué)生和指導(dǎo)教師在進(jìn)行市場調(diào)查和大量查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，確定實踐題目及內(nèi)容，并下達(dá)設(shè)計任務(wù)的調(diào)研活動。項目立項對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力具有重要的促進(jìn)作用，意義重大?？紤]到學(xué)生對知識的掌握程度不盡相同，可將項目分為三個層次，學(xué)生可根據(jù)對基礎(chǔ)知識的掌握程度，自由選題，不同類型的學(xué)生都能受到工程實踐方面的訓(xùn)練，能力得到提高，盡可能地做到因材施教。第一層次是基礎(chǔ)型：教師布置項目后，學(xué)生根據(jù)已掌握的理論知識，經(jīng)過分析和綜合，基本上可以完成設(shè)計內(nèi)容；第二層次是提高型：項目內(nèi)容涉及多個部分，難度很大的部分由教師給出原理框圖；第三層次是綜合型：這類項目多來自于電子設(shè)計競賽、教師的科研課題和企業(yè)的工程實際，難度較大。同時鼓勵學(xué)生自主選定項目，充分發(fā)揮學(xué)生的能動作用，鼓勵學(xué)生積極創(chuàng)新。積極鼓勵學(xué)生選擇具有一定挑戰(zhàn)性、難度較大的設(shè)計題目，當(dāng)然學(xué)生也可根據(jù)自己的興趣和愛好，自定選定項目和任務(wù)，教師審定合格后便可立項實施。

（2）產(chǎn)品設(shè)計。

項目立項后，學(xué)生根據(jù)下達(dá)的任務(wù)要求并結(jié)合自身的實際進(jìn)行設(shè)計，在前期相關(guān)資料查閱基礎(chǔ)上，提出多種設(shè)計方案，并與指導(dǎo)教師進(jìn)行交流、討論，最終確定設(shè)計方案。為充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，積極鼓勵學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查找資料，教師可為學(xué)生提供一些網(wǎng)址信息，指導(dǎo)學(xué)生完成方案的設(shè)計工作。

方案設(shè)計論證成熟后，學(xué)生即可進(jìn)行硬件電路和軟件的設(shè)計。這一過程對訓(xùn)練學(xué)生的計算機(jī)輔助設(shè)計能力有很大幫助，包括電路板的計算機(jī)輔助設(shè)計，電路系統(tǒng)的計算機(jī)仿真，專用編程軟件的使用等，同時也是對學(xué)生所學(xué)知識的綜合應(yīng)用。

在電路制板之前，學(xué)生可充分利用已有的EDA資源平臺（Multisim、OrCAD、Protel、Proteus等仿真軟件及Keil編程軟件），進(jìn)行軟件設(shè)計和印刷電路板的設(shè)計與仿真。虛擬平臺的使用可使學(xué)生縮短系統(tǒng)的設(shè)計周期，減少儀器儀表及元器件的損壞，提高了學(xué)生的動手能力和分析應(yīng)用能力。

（3）產(chǎn)品制作與調(diào)試。

學(xué)生設(shè)計好的電路經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后開始制作電路板。制作過程中，學(xué)生自行完成切板、腐蝕和打孔等工作，幫助學(xué)生掌握基本的電路板制板技術(shù)，同時對電子系統(tǒng)的整個設(shè)計過程要有較全面的感性認(rèn)識。同時要求學(xué)生掌握原件的識別和測試能力、儀器儀表的使用能力、手工焊接與拆焊能力、單片機(jī)編程應(yīng)用能力、裝配與調(diào)試能力等。這個環(huán)節(jié)學(xué)生可以按照項目任務(wù)書的要求對設(shè)計作品的各項指標(biāo)進(jìn)行測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出改進(jìn)和完善辦法。

（4）設(shè)計報告撰寫。

根據(jù)設(shè)計步驟寫出項目設(shè)計報告，包括方案論證、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理、性能參數(shù)、誤差分析、結(jié)果分析討論等。鼓勵學(xué)生提出建議，并對有獨到創(chuàng)見的學(xué)生給予適當(dāng)加分。項目報告是對整個設(shè)計過程的凝練和提升，也是進(jìn)行工程交流的重要文獻(xiàn)資料[5]。通過撰寫項目設(shè)計報告，可培養(yǎng)學(xué)生撰寫工程技術(shù)文檔的能力。

（5）實踐考評。

項目實行全程考核機(jī)制，即在設(shè)計過程的每個階段，導(dǎo)師都對學(xué)生的設(shè)計態(tài)度、設(shè)計完成情況等各個方面作出綜合評價。對不同層次的項目課題，用難度系數(shù)來加以區(qū)分，綜合型難度系數(shù)最高，提高型次之，基礎(chǔ)型最低。最終的設(shè)計成績?yōu)榭傇u成績乘以相應(yīng)項目課題的難度系數(shù)得到。

教師按項目任務(wù)書要求，驗收作品，提出明確意見和建議并評分。作品驗收主要檢查系統(tǒng)設(shè)計的功能是否完全實現(xiàn)，并就項目的相關(guān)問題以答辯的形式對學(xué)生進(jìn)行考核。項目作品所占的比例應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的具體情況動態(tài)調(diào)整，避免要求過高導(dǎo)致學(xué)生成績普遍偏低，同時也要鼓勵學(xué)生做出實實在在的作品。

3 教學(xué)效果

項目驅(qū)動教學(xué)模式，體現(xiàn)了將“崗位能力”作為出發(fā)點和歸宿[6]，使教學(xué)內(nèi)容緊緊圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)?！绊椖框?qū)動”充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心、以項目為載體、以實際應(yīng)用為目的的教學(xué)理念，通過引導(dǎo)學(xué)生體驗工程項目從需求分析、方案設(shè)計直到最終實現(xiàn)的流程，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、動手能力和實際應(yīng)用能力，提升了學(xué)生的工程素質(zhì)和崗位職業(yè)能力。

項目驅(qū)動教學(xué)模式在我校單片機(jī)課程中的應(yīng)用，極大地提高了學(xué)生對單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣和積極性，這一教學(xué)模式的應(yīng)用使學(xué)生的動手能力和應(yīng)用能力都得到了很大提高，取得了很好的效果。近年，我校學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、“Actel”杯中國大學(xué)生FPGA設(shè)計大賽、“ZLG杯”中國大學(xué)生ARM嵌入式系統(tǒng)電子設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、重慶大學(xué)生“盛群杯”單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計競賽等比賽中均取得了滿意的成績。

4 結(jié)語

高等工程教育最終應(yīng)當(dāng)回歸工程[7]，項目驅(qū)動教學(xué)模式符合工科專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，深受師生的喜愛，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為本，以培養(yǎng)目標(biāo)為核心，以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)就業(yè)為目標(biāo)，對學(xué)生的工程素質(zhì)的提升具有極大的促進(jìn)作用。幾年的教學(xué)實踐證明，項目驅(qū)動教學(xué)模式通過工程項目將專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)活動、教師和學(xué)生、學(xué)生就業(yè)目標(biāo)與企業(yè)需求緊密聯(lián)系起來，為培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神探索出了一條可行之路，并將在今后的教學(xué)實踐中發(fā)揮更大的作用。

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