机电专业类学生计算机实践及创新能力的教学研究＊

黄复贤

(菏泽学院计算机与信息工程系,山东菏泽274015)

机电专业类学生计算机实践及创新能力的教学研究＊

黄复贤

(菏泽学院计算机与信息工程系,山东菏泽274015)

计算机应用和创新能力是机电专业类学生专业能力的一个重要方面.就如何培养学生计算机应用和创新能力的问题作了如下探讨:以计算机应用为主线改革课程体系,建立课程间的有机联系;推进案例教学,开展研究型教学;改革学生学习评价体系,实行多元化考核,对学习过程和结果都进行评价,过程评价内容包括学习态度、方法、合作能力、交流能力、创新意识和实践能力,结果评价内容包括基础知识、实践能力和创新水平.

机械电子专业;高校学生;计算机应用;教学

引言

素质教育的定义是多角度多层次的,究其本质主要强调培养学生的综合素养,在一定程度上改变应试评价方式,培养主观能动性及创新思维的能力.笔者认为学生的综合素养分为公共能力和专业能力.公共能力主要有三个方面,一是指人的世界观和方法论的认知能力,二是听、说、读、写的表达能力,三是个人养成习惯及自律能力.专业能力分为基本工具的应用能力和专业理论的学习能力.对机电类专业的学生来说,高等数学是重要的专业理论基础,不仅是后继专业课的必修课,也是考研的重要科目.手工制图及计算机制图、PRO/E的使用能力、电子设计、制作机器人、汽车维护与驾驶、家电维修等都是基本的专业能力.代码阅读、程序设计也是最基本的专业能力.专业能力的培养是与专业教学计划分不开的.在当今信息时代下,专业能力中工具的应用都少不了计算机应用能力这一重要内容.在本文主要讨论机电类学生计算机应用能力方面实践及创新能力的培养问题.[1]

1 研究对象及背景

创新是设计的灵魂,高校应把培养学生的实践创新能力作为重要任务来抓.如何提高学生的实践创新能力成为高校教育工作者的主要任务.对高校学生进行创新能力的培养不仅仅是从理论上进行创新教育,更重要的是对学生实践动手能力的培养.创新不是无源之水,创新来源于实践,只有在丰富的实践基础上才能进行创新.创新以实践动手能力为基础,实践为创新的实现提供技术保证.

当前各高校也都针对学生创新能力提高做了不少研究,但是更多的研究是将创新理论传授给学生,没有真正对学生的实践动手能力进行提高,导致提高创新能力仅仅停留在纸面上.针对机电类学生的创新能力培养有些工科院校也进行了提高实践能力的研究,但只是针对学生的某项专业技能进行培养,忽略了实践在综合素质及能力上的培养问题,最终对学生的培养只是停留在某项专业技能的培养上.[2,3]

我校机电工程系有机械电子工程、自动化两个本科专业和一个机电一体化专科专业,培养目标是培养机电类复合应用创新型人才,所以办学定位是打牢机械专业基础,培养电子应用、计算机应用、机器人等发展方向.计算机作为现代信息工具,对机械电子工程、机电一体化、自动化专业的学生的学习及今后的工作都是非常重要的.而计算机的应用既是工具又是目标,学习环境离不了计算机,在学习中机械设计等采用先进的虚拟现实技术等,这就要求学生具有较高的计算机应用能力及创新能力.

2 实践与探索

要提高学生的计算机应用、实践及创新能力,首先从实践动手能力开始,应用创新理论,以学生为主体,改革、探索教学环节、教学方法、教学理念.

2.1 确立以计算机应用为主线的课程体系

机电类专业是机械、电子、计算机等多学科交叉的新型复合应用型学科,既要打好各学科基础,又要实现各学科的融合,应用到实际工作中去.在教学中突出的矛盾就是:课程多,学时少;理论多,实践少.改革原有的教学计划、教学模式势在必行.

随着电子设计自动化(EDA)、系统编程(ISP)、片上系统(SOC)等技术的发展,32位个人计算机的应用已很成熟,多核64位计算机应用也将逐步成为主流.嵌入式系统设计需要较强的软硬件知识的综合应用能力,在机电类学生硬件基础较好的情况下,加大软件编程及应用能力方面的课程,不仅是课程体系发展的需要,也是培养出复合应用人才的重要途径.通过探索确立了以计算机应用为主线的课程体系,在机电类专业中开设计算机应用相关课程:《计算机文化基础》、《C语言程序设计》、《PLC》、《CAD/CAM》、《PRO/E》、《单片机原理与接口技术》、《计算机网络通信技术》等.在课程体系中改革实践教学内容及形式,突出实践教学的重要地位.

2.2 创新教材建设

教材的质量直接体现着高等学校教学和科研的发展水平,也直接影响着课程的教学质量.“问渠哪得清如许,唯有源头活水来.”正本清源,要从源头抓起,要提高学生的自学能力,学生的教材要适合学生自学,不能让学生越看越糊涂.学生是课堂的演员,教材就是剧本,剧本要鲜活,不死板.

以《C程序设计》为例,C语言教材就不能是编程手册.每一次课都应是一个独立的主题,都是对多种教材的整理,以最适合学习、理解的方式呈现给学生.教学环境变了,学生需求变了,教学内容就要变,形式更要变化.完善相应课程的实验内容及选择更为合理的教材,或因材施教编写更符合学生的教材,让教材“活”起来,让学生“活”来,发挥学生的主体地位、主动性、能动性.

2.3 提高课堂效率

2.3.1 结合案例教学,做好课堂设计

案例教学法是一种动态的、开放的教学方法,目标是解决学生如何用更有效的方式获得知识以提高应用能力.案例教学法具有综合性、交互性、启发性、针对性和可操作性等多种特征,它的使用大大缩短了教学理论与实际应用之间的差距,同时对教师的教学观念产生了重大的影响.

课课让学生难忘,堂堂不让学生虚度,每次都是一次精采的演出.如何让我们的课堂教学变得生动、高效是每一个同学向往的,也是我们为人师者的追求.C语言程序设计是编程能力培养的基础课,程序设计能力既是一种创新能力,又是一种工程能力,又能培养学生的团队合作及沟通能力.在教学中以实践为主,调动学生的积极性,让学生在课堂上“活”起来,在学习中培养创新思维能力,在实践环节上以提高动手能力、发现创新思维为导向,设计教学内容,科学评价学生的成长.

结合教材建设,每讲皆有针对性强的习题及实验,能及时巩固所学知识.理论部分讲解基本知识点,对于其更复杂及扩展用法则放在习题与实验中,符合学习由简到繁、由粗到细的学习规律.注意学习方法的培养,知识点分层次分布,自学、预习、听讲、试验、创新相结合,用已知探索未知,如C语言中的自增、自减运算,课堂上讲基本用法,不可能面面俱到,在习题中让学生学习、体会更复杂的用法,并在每讲提示中进行总结.

2.3.2 在部分学生中开展研究型课程教学

学生的发展是不平衡的,对于基础知识掌握较好并有一定的动力能力的学生,侧重加强其研究问题的能力.对于高年级部分课程进行研究型课程教学.研究型课程教学关注的不仅仅是知识的传授,更重要的是能力的培养,是培养学生主动获取知识、并综合已有知识去创造新知识的能力.如在单片机应用中,遇到底层设备驱动方面的问题,涉及的专业深度较深,指导学生在某方面进行研究,不仅完成了任务,消除了设备底层的神秘感,更增强了学习的自信心.

通过推进研究型课程教学,学生能从知识、能力、素质三方面都得到提高.在知识方面,学生不仅学习到专业知识,还学到科学研究的基本概念和方法;在能力方面,学生不仅提高了专业能力,还提高了查找资料、质疑、发现缺陷、解决问题以及撰写科研报告的能力;在素质方面,学生通过训练,养成了科学严谨的态度,具备了创新意识的萌芽.[4]

2.4 改革评价体系

改变传统评价的单一模式,采用多元化考核,促进学生的主动学习,并使实际动手能力强的学生脱颖而出,让成绩与能力真正挂钩.鼓励学生主动学习,关注学生的学习过程,对学生的学习情感和态度采取宽松开放式的评价.实施动态化的评价方式,在评价时不仅关注学生的学习结果,而且更关注学生的成长发展过程,有机地将终结性评价与形成性评价结合.关注学生的创新精神、实践能力,培养良好的心理素质、学习兴趣.

提高实践教学的质量,改革相应的实践考核模式,根据学生动手能力的不同进行不同层次的教育.更注重对实践创新方面的设计,不仅是学生从理论上进行分析,更应是学生对大学中所学知识的综合应用,最终以开发、制作具体产品为目的,检验学生综合能力.建立完善的实践能力考核标准,充分鼓励学生发挥主观能动性,动手制作小产品、开发小系统.如《PLC》考核不指定题目,根据自己的兴趣自己选材制作,最后要求学生把制作的原理、过程、效果做成PPT进行汇报和演示,由教师和学生组成的评委进行答辩,最终划定学期的课程成绩.

评价不是我们所想像的得多少分,完全是对学生发展的描述.每个学生都有自己的潜能,都有自己特定的生活背景,都有他自己的一种兴趣和爱好,每个人既是有共性的,也是有个性的.评价是更加体现以人为本的概念,更有利于学生的综合素质的提高.相关专业课程的学生学习评价体系,见表1.

表1 学生学习立体评价体系

在评价体系中特别强调合作、交流能力的培养,在软件工程领域的敏捷方法论中,其中XP(Extreme Programming,极限编程)是一种典型的方法论.XP的核心价值为:沟通、简明、反馈、勇气,都是强调的团队合作精神.其中XP的结对编程尤为突出团队意识,所有设计决策都涉及至少两个人,改变结对的组合可以在团队范围内传播知识等.这些素质都是现代企业对员工的基本要求,只有加强综合素质的培养才能实现毕业与企业快速融合.[5]

2.5 开发第二课堂

缩减课堂学时,加大实践课时,不抓好课下这一环节,知识得不巩固和充实,更谈不上能力的提高.在课下充分开发多形式的第二课堂活动,提高实践能力及创新能力.以兴趣小组为基本组织形式,以实验室为活动空间,以小制作、竞赛为载体,激发学生的主动性和积极性.在课堂上给同学进行理论指导,留下问题到实验室、实践中找答案,通过实践实现课外促课内,课外遇到的问题带回课堂,通过讨论和教师的指导,最终使学到的知识得到升华.

指导学生参加各类设计大赛.如机器人大赛,机电产品创新设计大赛,大学生创业大赛等.在专业性强的比赛中,通过比赛,学生对大学中所学知识进行综合应用,最终以开发、制作出具体产品,检验了学生综合实践和创新能力.创业大赛的参加,不仅能对专业知识进行了归纳总结与提高和扩展,个人的写作能力、社会活动能力也得了展示和提高.

3 成果及展望

经过三年多的教学实践,机电工程系学生的计算机应用的实践及创新能力取得了可喜的成就.

通过《C语言程序设计》的教学,不仅打牢了学生的软件开发的基础,也激发了学生进一步学习计算机知识的热情,他们大多都能以《C语言程序设计》为基础,自学后继课程,顺利取得全国计算机三级证书.

自2006年起,我系学生每年都积极参加山东省大学生机电产品创新设计大赛,三届比赛共取得了五项一等奖、十二项二等奖、二十一项三等奖的好成绩;参加2007、2009两届山东省机器人大赛,取得了三项一等奖和五项二等奖的好成绩.2008年我系学生代表菏泽学院参加全国大学生创业设计大赛获山东赛区一等奖.

通过加强计算机应用实践及创新能力的培养,在学生中已经营造出一个积极参与实践、勇于开拓创新的良好学风.

下一步我们通过与专业知名企业联合,通过课程置换等形式,实现学生与企业零距离,培养计算机复合应用型创新人才.在素质教育中,加大人文教育力度,让学生在社会实践中提高.创新是当今社会的主题,只要我们秉承创新理念,在学生计算机实践及创新能力培养的教学中,就会收获更丰硕的成果[6].

[1]张忠福.知识能力素质三者关系和素质教育[J].教育与教学研究,2010,24(2):37-39.

[2]陈国金.论创意训练与机械类大学生创新能力培养[J].杭州电子科技大学学报:社会科学版,2010,6(2):63-66.

[3]陈国金.工程训练中创新型人才培养方案研究[J].杭州电子科技大学学报:社会科学版,2008,4(4):60–63.

[4]赵彤洲,王海晖,刘昌辉.如何在计算机实践教学中培养大学生的动手能力[J].软件导刊,2010,9(1):197 -199.

[5]李晓勇,周丽涛.提升计算机专业实践能力的研究与探索[J].计算机教育,2010,(1):116-118.

[6]黄曙荣.N IIT合作办学教学研究与实践[J].计算机教育,2010,(6):24-26.

The Teaching Study of Computer Practice and I nnovation ofMachinery&Electronics Engineering Students

HUANG Fu-xian

(Computer and Information EngineeringDepartment,Heze University,Heze Shandong 274015,China)

Computer application and innovation is an important aspect of professional competence for students ofMachinery&Electronics Engineering.The paper makes a study of the following:to reform the course system with computer application as the main line and establish the organic link among the courses;to promote example teaching and research-based teaching;to reform assess ment system and introduce multi-test,assess learning process and result;process assess ment includes learning attitude,method,cooperation,communition ability,innovative awareness and practical ability;result assessment includes basic knowledge,practice ability,and innovation.

Machinery&Electronics Engineering major;college students;computer application;teaching

book=9,ebook=350

G642.0

A

1673-2103(2010)05-0109-04

2010-09-06

菏泽学院教学改革项目(2008027)

黄复贤(1972-),男,山东菏泽人,副教授,硕士;研究方向:软件工程、计算机教学.