时间:2023-06-02 09:21:31
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇口技教案,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
一、有效的组织教学:不仅为教案的预设,更应为学生的发展
中学生注意力的稳定性和持续性不强,在学习上还带有很强的情绪性。所以在45分钟课堂上,需要教师采用一套巧妙地组织教学手段,建立融洽的教学秩序,可从小学生喜欢的“做游戏”“讲故事”“师生互动”“进入生活情境”等教学方式中受些启发,以调动学生的积极性,使其生动活泼的学习,为教学的有效性提供保障。
有一位参加工作不久的老师在教《口技》一课的最后一个环节时,教案中预设了一道思考题:文章开头已交代“一人一桌一椅一扇一抚尺”,文末又说“一人一桌一椅一扇一抚尺”这有什么用意?问题抛出后,学生发言热烈,但就是答不到点子上。这位老师生气地说:“没教过你们这么笨的学生!用意是突出表演口技的人的技术精湛高超。”
这位教师为了达到既定的教学预设,就这么不公正地评价学生和匆匆给出答案的表现,这种组织教学是为预设的教案服务。不仅打击了学生的学习积极性,而且没几个学生有情绪去领悟这个答案,造成了课堂教学的“无效”。
一位名师在教《口技》一课的最后一个环节时,也预设了这道思考题,问题抛出后,学生发言热烈,也答不到点子上。那位名师立刻意识到问题的难度大了些,就降低了难度换了个问法:
师:文章开头和文末都说到“一人一桌一椅一扇一抚尺”,用到了什么修辞手法?
生:反复
师:反复修辞手法的目的一般是什么?
生:强调某种意思或突出某种感情。
师:那这里强调的什么意思?
生:道具的简单。
师:道具简单而声音不简单,从而突出了什么?
生:口技人表演技艺的精湛。
师:那么,文末再次交代屏障中仅“一人一桌一椅一扇一抚尺”的用意是什么?
生:用意是突出表演口技的人的技术精湛高超。
这是一个老师有预设而学生未生成的案例,这位老师采用了绕道迂回,调节难度的方法。在课堂教学中,他发现原来设计的问题难度过大,于是灵活地变角度,放缓思考的坡度,化难为易,实现了预期的教学目的。老师及时地调整、机智地应变,帮助学生“拨云见日”,顺利完成了预定的教学任务。
课堂是一个多变的时空,有效地组织教学应该是随机的、多变的、灵活的。课堂上教师绝不能“唯教案是从,唯预设是从”。要着眼于学生的认知、情感、价值观,尊重、唤醒、激励学生。肖川教授说:“教学不是‘教’教材,‘教’教案,而是要服务于学生的发展。”只有一切真正为了学生,这样的教学才有效。
二、有效的教学过程:不仅为了考试的绩效,更是为发展的长效
笔者曾听过一位老师上一年级《操场上》一课,有“打球、拔河、拍皮球、跳高、跑步、踢足球”6个词语。老师要求学生在小小组里把它们分成两类。通过全班交流,发现学生有三种分法:
1.打球、拍皮球、踢足球??拔河、跳高、跑步
2.打球、拔河、跳高????? 拍皮球、踢足球
3.打球、拔河、拍皮球? 跑步、跳高、踢足球
学生的理由是:第一种分法,左边是用球的活动,右边是不用球的活动;第二种分法,左边是两个字的,右边是三个字的;第三种分法,左边是用手的活动,右边是用脚的活动。老师肯定了三种分法都有道理,然后着重引导学生研究第三种分法,从中感悟表示用手动作的字用“提手旁”,表示用脚动作的字用“足字旁”。这种教法与教师直接揭示规律相比,虽然多花了一些时间,却生成了一些重要的“副产品”,如学生知道了有的体育运动主要是用手的,有的体育运动主要是用脚的;有的词语是两个字的,有的词语是三个字的——这些对一年级学生来说并非没有认识价值。更重要的是,学生亲历探究过程,从小感受到解决一个问题可以有多种思路,问题的答案也不是只有一个,这恰恰是中国人传统思维模式中十分缺乏的思想方法。评课时另一位老师却说:“我告诉学生按部首分类,不到一分钟就可搞定。”我疑惑:一年级教学就是快速告诉结论,主要进行各种题海战术吗?这种“速效”是真正的有效教学吗?
《语文新课标中》明确指出:“动手实践、自主探索、合作交流是学习语文的重要方式。”人教版义务教育课程标准小学语文实验教科书,较好地体现了课程标准的这一理念,为学生创设了多角度、多方式思考问题的空间。肖川教授说:“如果在某一问题上,能够带给学生广阔的思维空间,能够引发学生的认知冲突,能够为学生提供广阔的展示自我的舞台,即使不能完成预定的教学任务也在所不惜!”为了考试的绩效,教师急功近利,学生生吞猛灌,只能换取短暂的效益。
关键词:微机原理;教学改革;能力培养
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编识码:1006-4311(2012)02-0228-01
0 引言
《微机原理及接口技术》是电子信息类专业的核心课程,也是其相关专业后续课程:《单片机原理与技术》、《嵌入式系统》、《ARM技术》、《微机式医学仪器》学习的纽带和桥梁。该课程涉及内容繁多,理论性强,概念抽象不易理解,而且面临CPU更新速度快的发展现状,无论是从教师的教或学生的学上来说,都是难度较大的一门课程。本文结合目前传统教学中存在的问题,从改革教学内容、教学手段以及实验内容等方面进行了探讨。
1 目前教学实践中存在的问题
1.1教学内容陈旧,与其他相关课程的教学脱节《微机原理及接口技术》课程的主要内容包括CPU的结构及功能介绍、指令系统和汇编语言程序设计、存储系统、接口技术等。
目前有关微机原理及接口技术的教材很多,但提到该课程与后续课程之间联系的甚少,而且有些教材或者不提及32位GPU以及目前CPU的最新技术,或者在教材后面部分从较高层次对32位CPU中的进行阐述。由于学时有限,在实际教学中这些知识基本上无法涉及,学生普遍感觉该课程离现实太远,将来用不上,因此学习时就带有一定的排斥性。
1.2教学内容理论性强,互动性羞 该课程覆盖的知识面广,课程的软硬件系统关系非常紧密,而且该课程的理论学习很重要,是实践教学的基础。实际中理论教学主要靠教师在课堂上用电子教案结合板书进行讲析,而这种单纯的理论分析,让学生觉得枯燥乏味,尤其是讲到CPU结构、指令系统、总线时序等知识点时,由于缺乏互动,降低了学生学习的积极性。
1.3实验环节与教学环节脱离目前高校《微机原理与接口技术》课程的实验,大都采用实验箱,这些试验箱装置主要实现芯片功能的验证性实验,学生只需若干连接几根重要的连线即可出结果,基本上没有发挥学生的自主创新能力;即使是在最后的设计性实验中,也是由实验教师给出实验线路和程序,学生按线路连接,按程序敲入即可。这样的实验环节对学生学习后续课程和进行应用型毕业设计起不到太大作用。
2 加强学生能力培养的教学改革
2.1教学内容的改革为了强调该课程的重要性,从第一章开始,就将该课程与相关先行课及后续课之间的关系用图示进行说明,并给出一些以往毕业生做过的控制系统实例,使学生对该课程在整个课程体系中的作用有一定的了解。另外课程安排上,在讲解8086功能结构、8086指令系统、存储器系统等章节时,可将32位CPU及双核酷睿等最新技术糅合其中,简要介绍80386的内部结构、指令系统、存储器系统与8086的异同,并给出相关网址或文档。提高学生的学习兴趣。
2.2教学方法的改革由于该课程理论知识繁多抽象,不易于理解,因此在课堂教学中可采用多种教学方法,充分利用多媒体工具,借助于各种软件进行讲授。
寻址方式和指令系统是该课程的难点,寻址方式灵活多样,指令繁多且不易记忆,对刚刚接触该课程的学生而言,要想很快掌握寻址方式及各条指令的功能并非易事。为了加深记忆,使学生在理解的基础上记忆,在讲授存储器寻址方式时,可利用多媒体的动画效果,给学生演示出各种寻址方式下数据的流动情况,让学生能很清晰直观地看到内存的数据传递;在讲授指令系统时,首先将各条指令的英文进行解释,例如ADD、DAA、AAD这三条指令各自的含义用英文解释后再加以记忆就要比单纯记忆容易得多。
传统教学将汇编语言中非常重要的调试工具一DEBUG放到汇编语言程序设计部分进行讲授,其实对该工具的介绍完全可以提前到寻址方式和指令系统的讲授中。
该课程是一门软硬件结合的课程,硬件电路图多,线路复杂,用挂图或幻灯片均难以达到预想的效果,在讲授存储器扩展、各类接口电路的教学中可以利用专门绘制电路图的软件protel绘制出电路图,对一些重要的控制线和状态线做出标注并在课堂上进行讲授,这样可以使学生对protel软件有了初步的认识,对他们日后设计电路、绘制PCB图打下基础,起到事半功倍的作用。
2.3采用开放性实验,最大程度开发学生潜能和创新性微机原理及接口技术是一门实践性很强的课程,在实验课上,学生不仅能掌握课堂上所学的指令系统、汇编语言的编程技术,更重要的是,通过安排一些卓有成效的设计性实验,可以提高学生的动手能力和独立思考的能力,并能在一定程度上训练学生的纠错和硬件调试能力,为学习后续课程和自行设计系统打下基础。
传统的微机原理实验采用实验箱的方法,将程序固化在试验箱中,学生只需连几根线,调出程序运行,看见预期结果即可,这种枯燥的实验非但不能提高学生的自主创新能力,反而会使学生对实验产生厌倦,从而失去开设实验课的意义。
为了避免以上结果,在实验课中可采取以下措施:做软件实验时,授课教师也参与实验,在课堂上讲授指令系统、汇编语言程序设计等知识时,给学生留出实验作业题目,让学生下去先尝试编写源程序,在实验课上主要学习程序的调试方法以及熟练使用DEBUG这个调试工具,并进一步掌握汇编语言和机器语言的关系、各种寻址方式的差异等以前学过的知识。做硬件实验时,实验教师可先在黑板上给出试验线路图,并予以讲授,使学生明白硬件线路的整体配置方案及各个连线的意义;再对相应的接口程序做一简单说明,使学生了解接口程序中各类信号之间的配合关系,并再次巩固自己的编程能力。
作为电子信息类的专业基础课,《微机原理与接口技术》课程的教学质量和教学效果对学生学习后续课程、提高学生动手能力和设计能力具有重要意义。
参考文献:
[1]楼顺天,周佳社.微机原理及接口技术[M].北京:科学出版社,2006,8
关键词:微机接口;教学应用;CAI;虚拟实验;Web
0 引言
微机接口技术课程作为高等院校计算机、信息电子类专业的主要专业基础课程之一,是一门集芯片技术与实践于一体的课程。学生普遍感到微机接口技术这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。学生学习完了这门课程后,对于接口芯片工作原理和在计算机中的实际应用模糊不清,更谈不上创新设计。
目前,我校多个专业开设了“微机接口技术”方面的课程。本文以电子信息、教育技术专业的教学为背景,以提高学生的综合能力、加强素质教育为主线,结合课程自身的特点和技术发展趋势,从实际出发,提出了该课程建设的目标和主要内容,开发了网上课程辅助教学系统,并取得了一定的成效。
1 课程教学现状
计算机技术已经成为21世纪科技创新和新技术应用的重要基础,给我们的工作和生活带来巨大的变化。本课程的教学目的是:培养学生掌握计算机硬件和软件的基础知识、基本技术与基本应用能力。本课程的教学现状总结起来,主要存在以下几个方面的问题。
(1)教学内容的选择
从计算机应用的需要出发,需要较好地处理先进性和教学适用性的关系。当今计算机世界占有主导地位和绝对优势是Intel Pentium系列计算机,但讲授难度较大,因此多数教材以8086为主要背景机。如何既系统地介
绍计算机的硬件技术和应用基础,又反映了微处理器最新技术的发展,如现代微型计算机系统流行实用的硬、软件技术,以及64位微处理器及应用?如何既注重实用性,又兼顾先进性?
(2)理论教学和实验教学的结合
学习这门课要通过足够的实验操作和一定数量的综合设计性实验,才能加深理解和掌握该课程的基础理论和应用技术,初步具备计算机硬件技术的开发应用能力。理论教学主要在课堂上用电子教案分析讲解,实验通过程序设计或通过实验机完成。那么,理论分析如何与实验教学更好的结合起来,统一和完善学生的知识结构体系?
(3)验证性实验教学扼杀了学生的创新能力和创新欲望
目前高校中对于该门课程的实验都采用实验箱,对芯片功能进行验证性实验就算了,学生没有自主的创新环节。在课程设计阶段,老师把程序编写好,学生照着老师的步骤连接好各种线路,再把程序录入、调试运行,观察结果写出实验报告就行了,因此学生不能真正了解实际工程中硬件设计的全部内容,造成硬件设计很简单的错觉,最后导致所有学生的实验报告都是一个结论。学生做实验的效果不尽人意,主要体现在:由于受到经费的限制,提供的实验设备有限,学生因仪器数量不够而不能在规定时间内完成实验,不能满足学生的要求;由于微型计算机发展飞速,实验设备更新换代跟不上微型计算机发展的速度,导致实验内容陈旧且不全面;实验扩充接口形式固定,难于开展USB、LCD、IrDA等新型器件和总线的实验,限制了学生开展新型实验的发挥空间和创新能力的提高。
因此,积极地对微机接口技术课程进行教学改革,有效提高教学质量是当前该门课程的重要任务。该门
课程作为汇编语言、计算机组成原理课程的后继专业课程,是电子信息、教育技术专业学生有效提高专业技能和动手、创性能力的一门重要课程。要有效提高该门课程教学质量,培养学生的动手能力和创新能力,就必须在教学指导思想、教学实验内容和实验组织方法等方面进行一系列改革。下面就这几个方面进行详细探讨。
2 教学方法与教学手段
2.1 理论教学内容的更新
在该课程内容的设置上应体现出“基础性、系统性、实用性和一定的先进性”。为此,教学的主要指导思想之一,是更好地处理先进性和教学适用性的关系,既要尽量反映国内外计算机系统及其接口技术发展的最新水平与趋势,又要重视遵循教学规律,更好地体现“基础性、系统性、实用性和先进性”的统一;主要指导思想之二,是努力体现素质教育与创新教育的思想,注重理论与实践的结合,原理、技术与应用的结合,硬件与软件的结合,将大量科研经验和应用实例融会于基础知识说明中,以更好地支持案例教学,培养和开发学生的创新思维和分析解决实际问题的能力;主要指导思想之三,是紧紧抓住非计算机专业人员学习计算机的目的是为了应用这一特点,坚持“淡内强外”的原则,即无论对微型计算机还是各种芯片、外部设备,都应适当淡化内部原理,而强化外部接口及应用,根据应用需要选择可编程接口芯片的工作方式和编写接口应用程序。
2.2 课堂教学模式的变化
如果说教学内容的改革是提高教学质量的重要保证,那么,恰当的教学模式是取得良好教学效果的桥梁。要正确处理传授知识与培养能力、提高素质之间的关系,根据学生水平的不同层次分级教学、因材施教。
(1)在课堂上力求以启发式讲授方法贯穿整个教学过程。通过不断提出问题、解决问题,引导学生积极思
考,调动他们的学习积极性,加深对问题的理解。结合教师的科研讲解实际应用,体现了先进性与实用性相结合的改革方向。
(2)采取多种教学形式,加强学生能力的培养。教学中,在强调知识“量”的同时更要重视知识的“质”,既要强调记忆又要注重思维,不但要求学会,而且要求会学,由教师单向的信息传递变为师生间双向的信息交流,注意传授知识与能力培养的有效结合。此外,还要组织学生积极参加各种形式的计算机知识与技能讲座与竞赛,充分发挥第二课堂的积极作用。
(3)运用现代化教学手段,提高教学质量。
教学手段是完成教学任务、实现教学目的的重要教学媒体,在教学过程中应灵活使用多种教学手段。在“微机接口技术”课程的教学过程中,我们充分利用了先进的计算机辅助教学手段,并且取得了较好的教学效果。现代多媒体的动画技术、动态模拟、图形等手段,使CAI课件能形象地表述教学内容而且极具吸引力,有助于学生更好地理解教学内容,提高教学质量。
2.3 实验教学环节的改革
实验教学是该课程教学的重要组成部分,它和课堂教学紧密配合、互为补充,才能达到课程教学的基本目的和要求。
实验课作为理工科教育的一个非常重要的手段,不仅要培养学生的动手能力,更重要的是要让学生掌握和理解科学实验的思想方法,培养解决实际问题的能力。“微机接口技术”是一门实践性很强的技术基础课程,在实验课程体系的总体规划上应遵循:既要培养学生分析问题和解决问题的能力,又要重视培养其思维能力和创新能力。为此,在实验教学中除常规的验证性实验外,要增加一定量的设计性和综合性实验内容,要求 学生具有多方面的知识,注重所学理论知识的综合应用,培养学生的实际动手能力、思维能力和创新能力。
3 课程辅助教学系统的实现
为了更好的满足学生的学习需求,我们设计了一个微机接口辅助教学系统。系统界面如图1所示。目前,系统安装在计算中心的实验室服务器上,供学生访问学习。
系统的基础知识部分包括:微机接口技术概述、并行输入输出端口、串行通信接口、中断技术、计数器定时器、DMA技术、D/A和A/D转换器接口。其中每一部分包含多个Flas文件。如中断控制器8259A中断响应过程演示,如图2所示。
多媒体计算机技术与仪器技术的结合构成了虚拟实验室实现的基础,使人们拥有自己实验室的幻想与愿望可以在计算机屏幕上通过场景式图形界面而得以实现。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室的智能化特征,无论是学生还是教师,都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。虚拟实验室不但为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持,还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。利用虚拟实验室能及时满足学生对实验的需求,增强并扩展了实验教学的功能,同时也加大实验教学的强度,提升实验教学对学员创新能力和实践能力培养的力度,降低实验教学对客观物质条件的依赖,突破了传统教学手段,为学生构建了一种全新的实验教学模式,也为实现开放式实验教学提供了强有力的支持。针对当前的教学存在的问题,我们对实验教学进行研究和实践,开发了具有交互功能的模拟实验软件。
主要实验有:实验一中断控制,实验二并行接口,实验三定时器计数器,实验四模数转换,实验五、六数模转换,实验七人机接口,实验八串行输入输出。如图3所示。每个实验包括实验目的、实验内容、程序、实验步骤。中断控制实验的操作界面如图4所示。
系统中补充了USB、LCD、红外线、蓝牙接口等知识,以及接口软件的编程方法,供学生课外学习,增加知识。提供警车显示屏RS232串口信息传输、红外接口程序设计、红外遥控电子密码锁设计、USB接口技术应用、基于HCI的蓝牙程序设计等的工程应用案例。可满足指导学生开展课程设计和课外创新实践活动的需要,或者满足部分学生在更宽的范围内选择实验题目的需要。
4 结束语
微机接口技术课程的教学改革是一个长期的过程,不可能一蹴而就,需要理论教学内容、实验内容以及实验组织方式和教学模式等多因素结合。本文通过作者自己的教学实践,就教学和实验环节的一些问题的进行了探讨。
1开展信息技术嵌入式物理教学
信息化教学是实现新课改的一个很好的途径,信息化技术与高中物理教学有着十分密切的联系。积极开展信息化教学不仅是每一个物理教师的责任,更是物理教师的优势所在。利用好这样一个优势,就一定能够提高物理教学质量。物理学是跟实际联系非常紧密的一门学科。
笔者主张:在学生中推行“学以致用、学用结合、边学边用”的自主学习模式。信息技术直接让学生看到了物理知识在信息技术中的应用,可以提高学生的学习兴趣和学习积极性。开展信息技术嵌入式物理教学,可以培养学生的创新精神和实践能力。信息技术嵌入式物理教学对物理老师的专业知识水平和教学能力提出了更高的要求。要求物理教师要掌握一定的信息技术知识,对这些知识要结合物理课程仔细分类、筛选,并且系统的嵌入到物理教学当中。尽可能多的采用信息技术环境教学信息技术环境教学,必须具备一定的硬件条件,最基本的是电脑、投影仪。有条件的学校,应该尽可能多的利用信息技术教学环境进行教学。信息技术环境教学对学生来讲,不仅仅是信息量大,声、文、图并茂,动画效果展示等等。它更是一个高新技术的展览,它刺激学生的好奇心、求知欲和学习兴趣。
物理老师可以跟学生简单介绍这些设备的基本原理、使用、以及设备的连接等等。还可以简单的介绍课件、和制作课件的软件如“PowerPoint”、“Flash”等等。以满足学生的好奇心和求知欲,激发学生学习物理的积极性,激励学生探索科技奥秘,献身科技的理想。
2物理课堂怎样嵌入信息技术
对于信息技术要选择与物理联系紧密,又适合在高中物理课堂上讲解的知识点。比如传感技术、通讯技术、计算机技术、显示技术、接口技术等。讲解这些知识点,应分为三个层次。第一层次是重点讲解,第二层次是一般性讲解,第三层次是启发性讲解。就是要达到“学以致用、学用结合、边学边用”的自主学习目的。由于篇幅原因本文仅对传感技术、计算机技术中的部分内容做简单介绍。
3结束语
信息技术教育需要相关的软硬件设备,比如电脑、投影仪、电子白板等等。这些设备都比较昂贵,给一些农村学校带来诸多困难。本文所述信息技术嵌入式高中物理教学,它不仅是教学形式的信息化,更是物理知识的信息化。是将信息技术化整为零,机动灵活的嵌入到物理教学活动之中。本文所述电阻、电容、电感阻抗实验仪器,自行制作成本不超过20元。单片机重力加速度测试仪自制成本不超过100元。所以,无论是城市还是农村的学校,都可以有效推广。
信息技术嵌入式高中物理教学,对于一个物理教师而言,仅仅会设计课件、会使用信息教学设备是远远不够的。它要求物理教师必需学会一些基础的信息技术知识;以及实验仪器的改进、制作;还要编写一些参考教材;设计一些教案等等。笔者希望通过本文、能够引起更多教师的关注与参与,也希望本文能起到一个抛砖引玉的作用。
作者:唐佳 单位:内蒙古呼和浩特市第一中学
1概述
随着计算机技术的迅速发展及其应用的不断深入,计算机类专业的培养方向趋于多样化。在诸多培养方向中,大部分专业是基于软件理论与应用方向的偏软件专业或软件工程专业,而在这些计算机类专业的本科课程设置中又以软件教育为主。计算机硬件相关课程具有理论性强,不易理解、应用范围广、与实际工程联系紧密等特点。扎实的硬件知识基础是计算机类人才正确理解计算机,掌握软件开发机理的关键,也是本科教育人才区别于短期培训软件开发人员的重要标志。但由于学生普遍存在着“重软轻硬”的现象,同时,目前我校的计算机硬件知识教育在知识体系和内容等方面存在着不尽如人意的地方,使得部分学生毕业后无法胜任计算机硬件方面的相关设计和应用工作。其中,具体问题如下:
1.1课程教学缺乏系统性。
计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂系统,计算机知识有着很强的系统性。而在目前的教学中,硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补,学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用。另外,在硬件课程之间也缺乏充分的衔接,有些知识点重复,有些知识点缺失,这些都导致了学生的知识体系不系统、结构不健全。
1.2缺乏创新能力的培养。
目前我校中开设的硬件实验课程大多以验证性实验为主,教师往往提供了实验的所有环节,大部分学生在做实验的过程中,基本上不对实验的实用性进行延伸思维,只按设定好的正确线路、程序、步骤、数据一一照做。这样的实践不利于学生创新思维的培养,成了另一种形式的理论学习,通过实验达不到理论与实践相结合的目的,达不到培养学生初步科研能力的要求。
1.3在认识方面存在着重软轻硬的倾向。
目前学生中普遍存在着重软轻硬的现象,很多学生对硬件课程的了解甚少,认为硬件课程只是学习计算机的内部工作原理,在计算机应用当中无关紧要,认识不到硬件技术在应用方面的重要性,再加上相应的实践环节难以保证,课程考试评价体系中对硬件实践能力的不重视,导致学生在学习中缺乏积极性。针对以上问题,通过教学改革方案的实施,努力提高计算机类专业学生的硬件知识理解与应用能力,培养具备软硬件开发能力的人才。同时,注重创新能力和科学精神的培养,使学生具备创新思维与工程实践能力。
2硬件系列课程体系建设
2.1建设思路。
硬件课程体系建设的核心任务是全盘考虑各门计算机硬件课程,把他们捆绑起来,统一建设。在教学内容方面,根据学生的具体情况,修订教学大纲,既要避免课程内容重复讲授现象的发生,又要做到各门课程的无缝衔接。在教师方面,定期开展研讨活动,提高任课教师的教学水平,搞好课堂教学。在实验方面,充分利用现有实验设备,做好验证型实验的同时,加大兴趣导向的实验开发力度,努力提高学生的动手能力。
2.2建设方法。
本课题组采用的课程建设方法,按照“整合─分科执行─融合”三个阶段实施。在课程整合阶段,对汇编语言、计算机组成与结构、单片机、嵌入式系统设计这几门课程进行大纲及教案的修订工作,并重点在如下几方面进行整合:a.《汇编语言》和《计算机组成与结构》的整合。在《汇编语言》和《计算机组成与结构》中,侧重于计算机硬件的五大部件、寻址方式和指令系统。这样有利于把“计算机组成原理”中介绍的一般性的知识和具体的微机系统联系起来,给学生打下牢固的理论基础。b.《汇编语言》和《单片机及接口技术》、《嵌入式系统设计》的整合。整合中侧重于硬件编程能力的培养,让学生认识到不同种芯片的指令与功能共通性。这样有利于学生透彻地了解目前普遍使用的微机系统,并具备扎实的硬件编程基本功,有利于单片机和嵌入式相关课程的学习。在分科执行阶段,依照整合阶段所确定的大纲及教案,对学生实施理论知识教育,同时结合各课程实际情况,在课堂中引入课程认识教育,使学生了解本课程在计算机学科中的地位,调动学生对硬件课程的学习积极性。在融合阶段,在实验课程中添加例如万年历电子表设计、贪吃蛇游戏机设计等集趣味性、设计性、综合性于一体的实验,注重培养学生综合运用所学知识的能力,使学生受到更为实际、更加全面的科学研究的训练。此阶段实验的特点是没有现成的模式可循,学生需要融合所学硬件相关知识,独立完成硬、软件设计和调试。
3结论
本文阐述了面向计算机专业的硬件系列课程体系建设方法,本方法将硬件相关课程通过整合-分科执行-融合的过程,使计算机专业学生在理论上掌握晦涩的硬件知识,同时将硬件知识融会贯通,将所学知识应用于实验、竞赛,提高动手能力。为评价本学习系统的有效性,课题组将此系统引入了教学实践中。根据课后对学生的调查,学生普遍反映通过课程系统的建立,学生对硬件知识有了深刻的了解,学习兴趣有所提高,起到了良好的效果。
参考文献
[1]洪霞,李云,张炜.改革计算机硬件课程教学内容,构建科学的系列课程体系[J].实验技术与管理,2009,11:144-147.
[2]惠丽,吴玲,于丽萍.计算机专业硬件课程体系建设的优化与改进[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2013,4:45-46.
[3]刘新平,郑秋梅,孙士明,孙晓燕.计算机硬件课程群实验体系的改革与完善[J].计算机教育,2008,12:117-119.
[4]惠丽,吴玲.计算机硬件系列课程教学改革的研究与实践[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2010,1:78-79.
注重传统的教学模式与多媒体教学的有机结合
随着计算机新技术的涌现,出现了新的教学手段,如多媒体教学及网络教学。经过多年的多媒体教学,适合于网上教学课程的任课教师也都自己研制相应的的多媒体课件。不可否认,多媒体教学手段在计算机教学中发挥了不可低估的作用,弥补了传统的黑板式教学的缺憾。但是也反映出了一些问题,使得教育界对网上的多媒体教学方式这一新生事物提出了异议。我们认为多媒体教学主要存在以下两方面的问题:
1)有些教师完全摈弃了传统的黑板式教育,过分强调多媒体教学的作用。在多媒体教学过程中教师和学生面对的都是毫无表情的机器,讲课过程中教师看不到学生的表情,教师也就很难根据学生的反应即兴发挥,更谈不上启发和引导学生进行思考;另一方面,学生也看不到教师,教师和学生之间缺乏神态上的交流,很难吸引学生的注意力,激发学生的学习热情,当然也达不到预期的教学效果。为此,我们认为,良好的教学方式应是传统的教学与多媒体教学的有机结合,教师的重心应放在精心设计好每一教学环节,哪些环节适合于传统的教学方式,哪些环节适合于多媒体讲授,使得教学效果达到尽善尽美的效果。
2)进一步丰富、完善教学课件。要做到多媒体教学的生动活泼,就必须在提高教师授课艺术的同时开发高质量的教学课件,以取代那种简单照搬教案的课件,充分发挥多媒体所具有的声音、图形、影视图像、动画等先进功能的作用,再配备相应章节的测试环节。这些教学课件及测试课件以文件的形式存放在服务器上可供下载,不仅在上课时能被教师使用,课后也能为学生复习提供帮助。
加强实验室建设与管理实验室的建设与管理应注重以下两个方面逐步完善
(一)建立良好的实验环境是保证实验质量的必要条件良好的实验环境是实验的基础。近几年来,经过学院、系的共同努力,我们先后建成了一个计算机网络教学机房、组成原理实验室和微机接口技术实验室,但是还远远不能适应当代计算机学习方面的需求,使学生的知识只停留在理论阶段,不能及时地将学到的知识应用到实际生活当中,使理论与实际紧密地结合在一起。在以后的建设实验室的过程中,实验室需编写设备使用说明书;设计出所有课程的实验项目,经过教师试做画出硬件电路图,给出调试方法、注意事项。在此基础上将实验环节分成三个层次,计划内实验、开放型实验和课程设计。计划内实验学生应每人一机,有专职的实验室人员及任课教师指导;开放型实验应每周一个专题,由学生自行安排时间,可多人联合进行设计,实验室的教师只进行原则指导和结果检查。课程设计题目尽量采用实际应用题目,一般是教师科研中的一部分,这样锻炼学生实际解决问题的能力。另外,还鼓励学生自拟实验项目,实验室提供环境及所用芯片,学生完成设计后将设计内容、设计方法及设计经验以报告形式交给实验室,为以后各届学生实验作技术储备。
(二)提高实验教师的素质与能力是提高实验质量的保证实验室人员的配备上,要注重专业人员的筛选,实验室人员要有能力协助教师完成学生实验的指导工作,而应该摒弃以往的实验室人员仅仅是值班及开门、关门的观念。实验教师在实验过程中起指导作用,因此,教师素质的高低直接影响教学。实验教师的素质包括专业技术水平和组织管理水平,具体地说,首先教师要熟练掌握每个实验内容并融会贯通;其次熟练所有的仪器;再次教师要能合理组织学生实验,根据不同实验特点选择不同实验方法,丰富的经验来自实践的积累,教师要不断提高自身素质,要多参加科研项目,多积累素材,将已开发的科研项目进行归类介绍给学生,分析其设计思路,并列出设计难点及注意事项,让学生模拟设计,再进行总结分析,以便达到触类旁通。
总的来说,提高计算机应用能力,要加强实践环节,但只靠学生自觉地去实践是不够的,在教学管理上应有相应的措施来鼓励学生多实践、多练习,以调动学生的学习兴趣。事实证明,计算机学得好的人一般不会是死读书的书呆子,他们头脑灵活,思想活跃,有创造性,能动手,会学习。因此,在学校中开展计算机教育能促进学生生动活泼、主动地进行学习,有利于学生的全面发展。(本文作者:韩立明 单位:通辽职业学院)
关键词:C语言;公共基础课程;教学团队;教学改革;教学质量
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0198-02
高校计算机基础教学确定了“计算机文化基础”、“计算机软件技术基础”和“计算机应用基础”三个层次结构的计算机知识体系。随着计算机发展和普及,有关三个层次结构知识体系的教学内容、教学方法和教学手段等也在不断更新发展。在“计算机软件技术基础”中,主要包含问题描述和问题求解,涉及到数据表示、数据存储和数据操作以及数据处理(算法)。通过计算机高级语言的学习,达到理解、掌握“计算机软件技术基础”的核心内涵,培养计算思维。C语言是当前计算机高级语言的典型代表,其综合了过程型语言的结构化、模块化的优点,又具有高级语言编程风格实现低级语言(汇编语言)的功能,同时拥有丰富和灵活描述问题的数据类型和解决问题的运算符。掌握了C语言,可为进一步学习面向对象语言奠定基础。通过C语言及其程序设计的教学,不仅达到“计算机软件技术基础”的教学目标,而且深化了“计算机文化基础”,同时奠定了“计算机应用基础”。因此,C语言教学很重要,一直受到我校高度重视,但教学中存在一些问题。
一、教学中存在问题
就我校而言,影响C语言教学质量主要有以下因素:
1.管理方面。①缺少学和教研活动,各专业本科生必修或选修了C语言课程,而其教学任务还有相当部分由各专业院系承担,没有全校范围内的统一C语言教学组织,更难于开展相应的教研活动。②教师素养参差不齐,各专业C语言任课教师大都不是计算机专业教育背景,计算机素养各异,讲解知识内涵的透彻度不同,导致内容不易理解,影响到教学效果。③缺少统一的教学组织,由于C语言任课教师归属于各专业院系,并自行实施C语言教学和管理(,没有统一C语言教学单位,也就没能形成教师间的相互监督、相互学习和共同提高教学质量的氛围。
2.教学方面。①教学学时各异,各专业缺少从计算机知识结构要素进行C语言教学大纲和教学内容的制定,导致教学活动、教学学时安排各不相同。C语言作为通识教育课程为64学时或40学时,作为专业基础课程为80学时,作为实践教学课程为32学时,而实验课程学时也各异。②缺乏教材建设,尽管市面上C语言教材很多,但基本上都集中在基本语法和语义上,算法内容很少,缺乏应用性。各专业教学目标不一致,教学安排各异,很难有统一适用的教材,从而影响到的教学效果。③课程衔接性差,在知识体系中,没能很好形成与“计算机文化基础”和“计算机应用基础”的衔接,也没有把C语言知识应用于各专业的问题描述和求解中。④缺少应用性内容,C语言教学更多只是强调C语言的语法、语义和基本算法,缺少以实际问题求解为背景,开展C语言的应用,如数值模拟、数据图形显示等应用。
二、教学研究与实践
在我校教务部门大力支持下,围绕“教学团队建设,提高教学质量”,获得重点课程教改和团建建设立项,进行了两年C语言教学改革。
1.明确教学目标。通过C语言教学,要求掌握C语言的基本语法、语义和经典算法。以C语言为载体,深化课程内涵,涵盖问题描述和问题求解,涉及到数据表示、数据存储和数据操作以及数据处理,培养学生的计算思维能力。
2.优选教学内容。根据教学目标,完善教学内容,增强时代特征,使教学内容具有以下特点:①优选标准C语言,确保本课程具有“基本性”;②以问题描述和问题求解为知识点,确保本课程具有“技能性”;③优选问题描述和求解方法,确保具有较强的“应用性”;④增强知识点的连贯性,确保学生递进式掌握;作为第一层次课程的后续和第三层次的前导,形成知识结构的纵向“衔接性”;通过“应用性”教学内容,使教学内容具有横向“衔接性”。
3.加强教学管理。分析各专业的要求,把C语言定位为通识课程,综合形成统一的教学大纲、教学内容,制定统一授课学时(48学时)和上机学时(16学时)。C语言教学大纲、教学内容、考核标准的制定和教学实施(如命题、判卷、作业)、成绩管理等均由C语言教学团队承担,并制定规范化的教案,公开,方便教学。每学期采用统一排课,期末统一答疑(不分专业和任课教师),采用上机考试和笔试统一考试。对于C语言作为专业基础课的专业(如计算机专业),也采用全校统一的C语言教学,但其提高要求部分在应用类习题和课程设计中进行体现。
4.重视教材建设。根据C语言教学目标和课程定位,组织具有教学和写作经验的教师进行教材的编写。通过安排多位教师参与教材的组织编写工作,培养锻炼教师,促进我校的教材建设。C语言系列教材包括《C语言及其程序设计》(讲义)、《C语言学习辅导与实践》(讲义)和《C语言考试辅导》(讲义),形成特色化系列教材建设。《C语言及其程序设计》以程序设计为主线,数据操作为核心,把C语言的知识点分解到主线和核心中。《C语言学习辅导与实践》分为三篇:习题篇、技能篇和应用篇。习题篇是配合课堂教学,以辅助消化基本知识;技能篇是针对学习能力较强,以提高解决问题能力;应用篇是为把课程学习知识应用解决问题。《C语言考试辅导》是面向计算机等级考试等,由试卷及其讲解构成。
5.教学资源建设。进行C语言网络教学资源建设,重点课程概况、教师队伍、教学大纲、课程内容、作业习题、教学资源、教学成果、课程考试、教学效果、教学安排等;时常更新信息教学团队活动信息、电子教案、习题讲解材料、学生问题及其解答、参考资料等。教学团队成员和研究生共同维护,具有较强实用性。同时,也加强实验平台建设,除了开发平台外,还购置了用于学习、练习和考试的网络教学平台系统,满足上机考试。
6.教学团队建设。围绕提高教学质量,开展C语言教学团队建设,主要包括:第一,制度建设。①每学期初在教学团队网站公布团队教研活动计划,以便学校、学院、教师、学生监督;②每学期开展不少于4次的教研活动,其中至少包括一次针对课程教学内容或教学方法的研讨活动,此外,还要多次小规模针对性的研讨,如学生对教师评教结果较差的团队成员研讨;③规范化教学,包括材、教案和考试,备课,统一上课要求、作业要求、平时成绩给分标准及占总成绩的比例。共同制定试卷命题、批改试卷规则,由“第三方”(即本学期没有承担C语言教学的团队成员)命题出卷和给定评分标准,做到考教分离;④要求团队负责人每学期观摩课程的次数不少于4次,每个团队成员不少于2次,规定团队成员集体观摩团队承担的课程,相互促进和学习,及时发现问题和解决问题,共同提高教师的素质;⑤针对C语言教学,要求团队成员每年应至少承担一项校级改革项目;⑥团队负责人和团队骨干有权了解和掌握团队成员的学生对C教学评价结果,以便开展教师“传、帮、带”活动,提高教师教学水平。第二,团队成员管理。C语言教学团队成员要求具有良好的计算机教育背景,富有研发经验和教学经验。作为核心成员必须已取得校级以上教学成果奖,或有有关C语言的教材或讲义出版等。教学团队同时兼顾职称结构、专业背景、学历结构、年龄结构的合理性。采取成员动态管理机制,吸纳教师加入团队,为新任课C语言的教师配备经验丰富的教师担任导师,负责指导助课、备课、讲课等各个教学环节,对不能积极参与团队活动,或不能按团队要求教学教研活动的成员进行退团处理,确保教学团队健康发展和维护教学团队荣誉。
随着学校各项改革的发展,教学改革也随之深入。以提高教学质量为核心,以教学团队建设为基础的教学改革行之有效。围绕提高教学质量,采用教学团队责任制,组织“能干、实干、肯干”的教师队伍。通过教学团队活动制度,使得教学团队成为实施教学可操控的基本单位,并成为教师相互学习与交流、督促与竞争的共有平台,更好落实教学任务、完成教学目标。教学团队规模相对稳定,承担相应的课程教学,确保了教师教学工作量,有效调动教师教学积极性。教学团队进行统一的教学资源建设,实现规范化教学,但对教学过程中知识点讲解和案例可任选,有效调动教师教学的创造性。
参考文献:
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[5]连远锋,王新,李莉.“因专业施教”的数据结构教学改革探索[J].计算机教育,2011,(6):5~7.
在执教鲁迅先生的《社戏》时,我原以为一切都会像以前一样进展顺利:感知课文、突出重点、突破难点、拓展延伸、随堂练习。像《社戏》这样经典的课文,我背都能背出来了,怎么样讲自然更是心中有数,这节课用一句话说,就是看社戏,忆故乡。
意外生成:
没想到的是在进行到文章的结尾部分时,问题出现了,课文结尾说:“真的,一直到现在,我实在再没有吃到那夜似的好豆,——也不再看到那夜似的好戏了。”对这个结尾应该怎样理解?
学生中明显地分成了两派,一派就像我想象中的那样非常自然地在我的引导之下认为,“那夜似的好戏”,代表了作者对天真烂漫自由有趣的童年生活美好的回忆,充满一种浪漫的理想色彩,表现出对人生理想境界的渴望和追求。
而另一派坚持认为那夜的戏一点也不好看,并且振振有词地从文中举例加以证明,还从正侧面描写来进行分析。正面描写是:“我们便都挤在船头上看打仗,但那铁头老生却又并不翻筋斗,只有几个赤膊的人翻,翻了一阵,都进去了,接着走出一个小旦来,依依呀呀的唱”“然而老旦终于出台了。老旦本来是我最怕的东西,尤其是怕他坐下了唱”“那老旦当初还是踱来踱去地唱,后来竟在一把交椅上坐下了。”侧面描写是“双喜说:‘晚上看客少,铁头老生也懈了,谁肯显本领给白地看呢?’我相信这话对,因为其实台下已经不很有人,乡下人为了明天的工作,熬不得夜,早都睡觉去了,疏疏朗朗的站着的不过是几十个本村和邻村的闲汉。乌篷船里的那些土财主的家眷固然在,然而他们也不在乎看戏,多半是专到戏台下来吃糕饼、水果和瓜子的。”“我不喝水,支撑着仍然看,也说不出见了些什么,只觉得戏子的脸都渐渐的有些稀奇了,那五官渐不明显,似乎融成一片的再没有什么高低。年纪小的几个多打呵欠了,大的也各管自己谈话”“双喜他们却就破口喃喃的骂”他们朗读得绘声绘色,态度也非常坚决,还精彩总结了一句:“演员表演不精彩,观众看戏也无心。”讲台上的我此时是喜忧参半。喜的是他们的朗读有感情,能进入角色,这说明我一直注重的朗读教学有了成效;分析也很全面,并且把从《口技》里学到的正侧面描法也用上了,能够学以致用。这让我有些欣慰,可忧的是面临的问题必须解决。我就让学生们自己讨论,看怎样说服这帮“顽固分子”。就在大家热烈的讨论声中,下课了。
课下反思:
本以为顺理成章的课,却上出了意外波折,原因何在?
一、教学理念仍急需转变,一切应以学生为主。课前尽管备了教案,备了教材,也备了学生,但教学理念仍停留在“灌”中,仍旧在“牵着牛鼻子走”,没有给学生留出主体地位,让“意料之中”又生“意料之外”。
这个“意料之外”让我从实践中深刻地感受到了学生是独立的个体,每个学生都有自己的躯体、感官、头脑、性格、意愿、知识和思想基础及行动规律,这些都是不以教师的意志为转移的客观现实。教师不能将自己的意志强加给学生,也包括知识。所以,教师只有想方设法了解学生需要,创设学习情境,激发学习动机,引导、组织学生自己读书,自己感受事物,自己观察、分析、思考,从而使学生自己明白事理,自己掌握事物发展变化的规律,才能实现真正意义上的发展。这就迫使我们必须转变教学方式,帮助每个学生形成个性化多样性的学习方式,实现真正意义上的自主学习。
在这之前的我,虽然也学习过课标,也有意识地更新自己的教学观念,但依然是理论和实践有些脱节。通过这次的课堂“意外”,我明白了把理论转变为实践是需要一段磨砺的,这个过程不是一蹴而就的,不是想当然的。学生潜藏着巨大的发展潜能,每个学生都是独特的,也是出色的,我们搞教育正是因为学生的独特性而更需要激情和创造。教育也因此而异彩纷呈、多姿多彩。每个学生的发展方向各异,应使每个学生在原有基础上自由、充分地、尽可能地发展。所以,教育必须改变单一的人才培养模式,重建“以人为本”、“以学生为本”的新的教育教学管理模式,心中应时刻铭记“一切为了学生发展,为了一切学生发展”。
二、教学预设不充分,未能灵活调整教学方法。
教学活动具有着复杂性和多变性,因此精心的预设是上好一节课的基础。认真钻研教材,全面了解学生,有效开发资源是预设的重点,也是动态生成的起点。教材是“课程标准”理念的具体体现,也是学习内容的主要载体。但教材具有普遍性,并不一定完全适合教学的实际情况。因此,教师在分析教材进行预设时,应在深入理解教材的同时,根据学生实际和自身的教学风格,对教材进行适度的调整。
尽管在课前有设计,对学生可能出现的一些情况也做了设想,然而我没想到的是自己面对的学生是千变万化的,他们真实水平往往无法准确估计,更多时候与预设有差异甚至截然不同,当教学不再按预设展开,这就需要教师冷静思考,巧妙捕捉其中的亮点资源,并灵活地调整教学方法,机智生成新的教学方案,才能使教学顺利展开,富有灵性,让“意外”激活学生智慧的火花。
解决过程:
1、以“忆童年”为话题,让学生说说自己的童年趣事,体会现在描述时蕴含在其中的恋恋不舍之情,进而感受关于童年的那些美好回忆:即便是当年不可告人的糗事,也充满了无限趣味。
2、让学生从《社戏》到《朝花夕拾》中整理出若干类似篇章,总结出鲁迅先生在规律性的运用一种“秘密武器”,那就是“人生经验通感”,即利用读者常会遇到的相似同类的人生经历,诱发读者一种“联想”,引起读者“共鸣”,使读者在不知不觉中参与了创作活动。这时,他才觉得作家的作品是完美和谐的,代表他说出了自己想说的话。结合上面的“忆童年”,深入体会。
3、由自己的经历和课文相关资料这些课外的准备中再次回到课本中,感受作者蕴含其中的思想感情,得出结论:那次社戏之所以让“我”觉得好,不是那社戏本身,而是在此前后的人和事。与其说那次社戏值得回味,毋宁说儿时岁月值得珍惜,故乡之梦值得永远追寻。
经验总结:
1、课程目标
使学生具备本专业的高素质技术应用型人才所必需的电子电路逻辑设计基本知识和灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的基本技能;为学生全面掌握电子设计技术和技能,提高综合素质,增强职业变化的适应能力和继续学习能力打下一定基础;通过项目的引导与实现,培养学生团结协作、敬业爱岗和吃苦耐劳的品德和良好职业道德观。本课程目标具体包括知识目标、能力目标和素质目标。
(1)知识目标:熟悉数字电子技术的基本概念、术语,熟悉逻辑代数基本定律和逻辑函数化简;掌握门电路及触发器的逻辑功能和外特性;掌握常用组合逻辑电路和时序电路的功能及分析方法,学会一般组合逻辑电路的设计方法(用SSI和MSI器件),学会同步计数器的设计方法;熟悉脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用;了解A/D,D/A电路及半导体存储器、PLA器件的原理及其应用。
(2)能力目标:具有正确使用脉冲信号发生器、示波器等实验仪器的能力;具有查阅手册合理选用大、中、小规模数字集成电路组件的能力;具有用逻辑思维方法分析常用数字电路逻辑功能的能力;具有数字电路设计初步的能力。
(3)素质目标:培养学生学习数字电路的兴趣;培养学生团结合作的意识,培养学生自己查找资料能力。
2、课程定位
《逻辑设计》是计算机应用技术专业和电子信息类专业的一门重要硬件基础课,其理论性和实践性很强,尤其强调工程应用。是现代电子技术、计算机硬件电路、通信电路、信息与自动化技术的和集成电路设计的基础。在高速发展的电子产业中数字电路具有较简单又容易集成。通过本课程学习,熟悉小中大规模数字集成电路分析与应用,突出数字电子技术应用性,获得数字电子技术必要的基本理论基本知识和基本技能;了解数字电子技术的应用和发展概况,为后继课程及从事相关工程技术工作和科研与设计工作打下一定基础。《逻辑设计》在电子信息专业课程的地位,表现在其先导课程为《电工电子技术》,要求学生掌握由分立元器件组成的电子电路的识别与检测、与基本分析方法,掌握有关晶体管以及晶体管电路的分析方法等;其后续课程有《微机原理与接口技术》、《单片机技术应用》、《EDA技术应用》等。学习集成电路芯片在计算机及相关电子设备中的应用与作用。
二、逻辑设计课程教学内容
1、教学内容选取依据
(1)以培养高素质技能型人才为目标,教学内容选择与组织突出“以能力为本位,以职业实践为主线,以项目主体--任务贯穿”为总体设计要求,在内容的选取上,首先立足于打好基础。在确保基本概念、基本原理和基本教学方法的前提下,简化集成电路内部结构和工作原理的讲述,减少小规模集成电路的内容,尽可能多地介绍中大规模集成电路及其应用。以能力培养为主线,以应用为目的,突出思路与方法阐述,力求反映当今数字电子技术的新发展。
(2)在教材内容编排上精心组合,深入浅出,做到概念清晰,逻辑设计思想严谨。教学实施中注重重点突出,层次分明,相互衔接,逻辑性强,以利于教学做一体化的整合。在讲义上力求简洁流畅,通俗易懂,便于学生自学。
(3)以实训项目为载体,采取任务驱动教学做一体化的实施,体现理论指导实践,实践深化理论的素质养成目的。
(4)依据各学习项目的内容总量以及在该门课程中的地位分配各学习项目的课时数。
(5)知识学习程度用语主要使用“了解”、“理解”、“能”或“会”等用来表述。“了解”用于表述事实性知识的学习程度,“理解”用于表述原理性知识的学习程度,“能”或“会”用于表述技能的学习程度。
2、教学具体内容安排
表决器电路设计与制作,抢答器电路设计与制作,同步计数器电路设计与制作,方波发生器电路设计与制作,数字钟电路设计与制作。
三、逻辑设计课程教学模式与手段
1、教材编写
教材编写体现项目课程的特色与设计思想,教材内容体现先进性、实用性,典型产品的选取科学,体现地区产业特点,具有可操作性。呈现方式图文并茂,文字表述规范、正确、科学。
2、教学模式
采取项目教学,以工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣,教学过程中要注重创设教育情境,采取“教学做”一体化的教学模式,将知识、能力、素质的培养紧密结合,进一步加强职业教育教学改革研究,优化完善我校应用型人才培养体系。
3、教学方法
从教学手段、教案设计、教学思路、语言表述、教学资源等方面着手,对如何在课堂教学中提高学生的学习主动性和兴趣开展教研。教学过程有进行项目引导,任务贯穿,“提出问题”、“引导思考”、“假设结论”、“探索求证”,把握课程的进度,活跃课堂气氛,使大多数学生能够获得尽可能大的收获。采用“发现法”教学方式,使学生建立科学的思维方法与创新意识。学习内容的掌握依赖于学习者的实践,课程组加强了对教师教学及学生学习过程的管理;为使学生理解和有效掌握课程内容,在坚持课外习题练习、辅导答疑等教学环节的基础上,增加随堂练习、单元测验等即时性练习环节,督促学生复习和掌握已学知识点。
4、教学手段
充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段,发挥网络突破空间距离限制的优势,让学生能够最大限度的利用学习资源,自主地学习和提高,弥补课堂上未能及时消化吸收的部分内容。教学过程中相应教学班成立课程提高学习小组,任课教师课外指导该小组进行拓展学习及课外科技活动指导,达到因材施教的目的;一方面教师指导有兴趣能力强的学生进行课外学习,特别是对数字系统设计知识的答疑指导,为能力强的学生提供发展空间,解决因课时数限制而无法在课堂上深入讲授特定工程应用专题的矛盾。也加强了教师与学生的互动,教师可以第一手了解学生对教学过程的反馈,改进教学方法,利用学习好的学生带动整个班级的学习,促进良好班风学风的形成。探讨当前教学环境下,培养学生课外学习能力的新模式。
王永昌
(绍兴市中等专业学校信息中心,浙江 绍兴 312000)
摘要:该文通过对中等职业学校校园网络平台的需求分析,以与SMS为技术手段,构建了一种新型的以计算机网络为基础,借助短信息服务技术,主动实现计算机网络与用户移动设备间的数据通讯,使中等职业学校校园网络应用系统由被动式向主动式发展,提高了平台的服务质量。
关键词:;SMS;GSM;主动式校园网络应用平台;校园网络
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)09-2034-03
1 职业学校校园网络应用平台发展的现状与主动式服务平台建设的必要性
1.1 职业学校校园网络应用平台发展现状
我国各级职业学校的校园网络建设及其应用已经历了十年之久,正逐步发展成为以行政管理、教学管理、科研管理、学籍管理、总务后勤管理、资源库管理为主的数字化校园系统。实现了教育信息及资源的互联与共享,给学校的校务管理、教学管理、信息化办公、师生交流等工作带来了极大的方便。然而,这种校园网络应用平台系统的信息、管理、查询都是通过网络进行的,学校师生获得信息必须通过PC终端和网络,信息的即时性、随地性未能得到较好的解决。许多学校往往通过各种管理考核手段,迫使师生及时访问校园网络应用平台获取各种校园网络信息,很难最大限度的发挥平台的效益。我们称这种校园网络应用平台为被动式的信息平台。
近年来,随着移动通讯,特别是短信息技术的快速发展,许多行业相继开发实现了借助短信息技术方便、快捷、随时、随地、费用低廉等特点的应用系统,比较流行的有家校通、校讯通等成功案例。本人研读了这些成功案例的设计思想与实现手段后,充分感觉应用短息技术设计一个适合职业学校情况的主动式校园网络应用平台是十分必要的。
1.2 职业学校主动式校园网络应用平台建设的优势
1)开拓校园网络应用新思路:一直以来职业学校的校园网络应用平台常以单纯的WEB应用的形式存在,而主动式校园网络应用平台则只要有一部手机,用户便可以收到相关的会议通知、教务信息,以及查询相应的教学安排、课程开设、日课安排、学业情况等相关信息。原先只能在联网电脑上进行的操作,用手机短信息技术来实现,是WEB应用在移动通讯设备上的延伸与补充。可以说开拓了校园网络应用新思路。
2)突现信息应用平台的服务质量:学校管理部门可以运用该平台有针对性地向师生发送公告信息,会议信息、教学安排、科研情况、文件收发信息等。师生也可以借助手机短信息查询与自己相关的课程信息、成绩信息、人事安排等。通过主动式校园网络应用平台为办公、教学、科研、的正常开展提供一种及时、高效的信息传输方式,变被动信息访问为主动的信息服务。
2 职业学校主动式校园网络应用平台的模块设计
在分析了职业学校主动式校园网络应用平台实施的必要性之后,我们着手进行总体规划,进而从应用模块设计方面进行分析。
2.1 总体规划
职业学校主动式校园网络应用平台总体规划成四个层次,分别是数据层、业务层、接口层、应用层。数据层是指校园网络应用的后台数据库,主要为整个系统提供数据来源,包括:用户数据、短信息收发数据、学生信息数据、教学管理数据、科研管理数据、后勤管理数据、行政管理数据等。通过它实现用户注册信息的存贮,短信息收、况的存贮,各种业务数据存贮。功能设计层,则根据接口层的需要,完成对数据层的各种操作。接口层是由软件系统、网络、通讯运营商提供的接口环境,包括,WEB应用接口、计算机编程接口、数据库编程接口、GSM终端编程接口等,通过此层实现用户与业务层之间的联系,使用户的操作带至业务层进行实现,而返回至用户层的数据则由该层传递。用户层实现的呈现在用户眼前的各种系统功能,是其它三层协同工作后在终端的体现,用户层包括管理员、教师、学生、其它等用户的各种操作界面与操作功能,图1所示的是职业学校主动式校园网络应用平台总体规划层次。
2.2 应用模块设计
根据系统的总体规划,我们设计了如图2所示的职业学校主动式校园网络应用平台的主要应用模块,及相应的短信息提醒。主要涉及行政管理、招生管理、教务管理、教科研管理、学籍管理、家校系统、总务后勤管理、资源库管理等模块,以及专门的信息查询接口。下面对各模块应用的功能分别进行介绍。
行政管理模块:包括学校各部门的通知公告、会议情况、主要文件等信息的管理,办公室管理人员通过本平台通知公告、会议信息;教务处管理员选课通知、考试通知等其它教务信息,这些信息一经会对相应的人员进行短信息提醒。
招生管理模块:招生管理模块实现了新生的报名录入,录取考场的安排,录取通知书的制作,录取调整等功能,该生一经录取,会有一条录取提醒的短信息发至家长的手机里。
教务管理模块:教务管理实现了包括课业管理、排课管理、选课管理等在内的一系列操作。当课表排定、课程任课确定、选课成功,这些信息便会发送到对应的师生手机里。
学籍管理模块:此模块含盖了成绩管理、成绩单管理、学籍信息管理等子模块,此模块的成绩查询功能支持手机查询,即发送查询码后,系统便会在用户数据库里查询发送者的手机号,然后进行查询操作,把查询结果回复至该手机。由于学籍信息具有一定的保密性,所以限定以注册的手机号作为查询关键字。当每学期成绩一经确定,也会以短消息的形式提醒学生。
家校系统模块:家校系统模块主要实现了家庭、学校间的联系,同时也作为学生用户通过Internet访问校园网络的入口。在这个模块中,家校通知有短信提醒功能;同时家长可以通过相应的查询码查询自己孩子的成长档案信息。
教科研管理模块:该模块主要是对立项课题、论文等进行管理,以及科研动态信息,对于课题研究、科研动态信息,支持短消息提醒功能。
总务后勤模块:此模块主要实现对校产的管理与维修,当用户一条报修信息时,维修人员的手机里便会产生一条提醒信息,维修完成,维修人员确认维修后,会有一条提醒信息发至报修者手机。
资源库管理模块:这个模块实际上是校本资源库和个人空间的整合,用户通过该模块管理个人资源,管理员通过该模块管理学校资源,同时实现了个人文件的存贮和用户间的文间共享功能。所以当学校的资源增加时,会向教师进行短信提醒,用户间传递个人文件时,也会进行短信提醒。
这样,在校园网络应用平台的各模块中,溶入了短信提醒与短信查询的功能,从而变被动为主动。使移动终端成为校园网络的延伸。
3 职业学校主动式校园网络应用平台的技术实现
主动式校园网络应用平台的技术实现分两部分,即以WEB应用为基础的网络应用平台的系统设计,和短信息收发服务的实现。而成熟的凭借其强大的功能在网络应用领域长期占据重要地位,用它来实现网络应用平台的WEB应用是最适合的;而SMS(Short Message Service)短信息服务是GSM系统提供的一种GSM终端之间通过服务中心来收发信息的应用服务,短消息的收发都是通过GSM短信息Modem的AT命令来实现的,运用这种技术使平台的短信息收发服务成为可能。
3.1 基于的WEB技术搭建平台应用。
主动式校园网络应用平台的主体采用和SQL Server2000开发。通过提供的数据控件与后台数据库联接,在系统研发的过程中通过数据中间件的形式实现数据交换。是编译型的系统,经过编译后的WEB应用程序会使系统在多次访问时速度上有极大提升。SQL Server产品是一个大型的关系型数据库系统,它在安全性、可靠性方面都是有口皆碑的,所以常用来搭建、部署数据处理要求较高的复杂应用。
1)用户、手机号、信息三者联动的设计:本平台的多数信息与相应的用户具有对应关系,而用户名和用户的手机号又是邦定的,所以管理员通过网络登录后,对办公信息、教务信息、科研信息等进行与处理后,系统便会把的信息以数据记录的形式写至短信消息池,收发模块会根据信息与用户的关系,单发、组发、群发至相应的用户。除此以外,用户间的文件共享、信息交流,也是通过写短消息池的方法实现。同样的原理,用户通过手机短消息进行查询操作时,系统会把手机号转换成用户名,系统以用户名为索引进行信息的查询,把所查到的信息写至短消息池。从而使信息的组织,通讯的组织,做到统一有序。
2)以师、生为主体的信息关联设计:本平台遵照数字校园开发原则,以知识管理的做法来实现信息的关联设计,资源系统、网络空间系统、科研系统、教务系统、家校系统皆以师、生为主体的信息关联。具体做法是课程信息,教师的信息,如教案、课件、论文、共享文件、科研项目等信息以教师用户为索引,而与学生相关的学籍信息、成绩单信息、空间内的文件信息也与该学生用户也进行索引,这样信息依附于一定的用户,用户一经登录后,也就决定了该用户所具有的操作仅限。
3)操作骤最小化的实例设计:本平台面向用户的设计尽量做的操作简单,从而方便使用与推广,重视信息服务的质量,特别是在一些细节上的设计犹为重要。如学生的选修课报名系统的前端程序,则无需用户输入信息,只需选择所报课程即可。具体的实现方法是在学生用户登录后记下该用户的ID号,而用户的ID号则是一个唯一性的字段,根据ID号进行查询,自动填充姓名、性别、学号、班级等项,把选修课库里的所有课程加载到一个DropDownlist控件里,生成课程控件。
特别是排课功能的操作时更是体现了这种最简化的设计,我们实现了课表的所见即所得的形象操作,单击相应的时段区域,便会产生两个DropDownlist控件,一个是课程名,另一个是根据所选的课程名而产生的教师名,只要这个教师在该时段没有任课,这种选择便会生效,如果所选的教师在该时段已有任课,则系统会出现相应的提示。其实,该平台的学籍管理、成绩单管理、家校联系模块等都能体现这种人性化的设计。
3.2 短信息收发技术实现
短信息收发技术主要由GSM短信息收发软件和短信Modem硬件组成。短信息收发软件通过定时读取消息池中的信息,一读到发送信息,就使用AT指令由GSM Modem硬件部分通过GSM网络发送给相应用户的手机或终端,同时做好日志记录,用以信息备查。如果在读取消息池中发现接收到的信息时,系统则会读出相应的操作码,操作码是一个十进制数,不同的数值代表着不同的模块,如“0”表示通知公告模块、“1”表示课程安排模块、“2”表示成绩查询模块等。系统根据用户使用的手机号进行一系列的查询操作,然后返回操作码和用户相对应的查询信息,由短信Modem实现发送,这样用户的手机上就会收到需查询的内容。(短信息收发技术实现流程图如图3所示。)
3.3 系统接口技术
在服务端本平台是通过数据库系统与技术来实现WEB应用,从而搭建了一个传统意义上的校园网络应用平台;而另一方面,我们通过SMS技术以GSM短信收发软件和短信Modem硬件,架设了一个短信息收发终端。信息服务端与信息收发端通过GSM短信Modem的接口技术进行数据交换。
本系统的接口模块选用GSM MODEM 动态链接库进行设计,此动态链接库适用于WAVECOM、西门子、诺基亚、摩托罗拉等支持标准AT指令的GSM短信息终端;在程序开发时,将sms.dll文件拷贝到系统安装目录中的system32文件夹中,然后便可以通过接口函数进行程序开发。本平台所用到的接口函数解绍如下:
1)初始化函数:Sms_Connection(Com_Port As Integer,Com_BaudRate As Integer, Mobile_Type As String) As Integer:此函数用于初始化终端与串口的连接,如返回值为0则连接终端失败,返回值为1则连接终端成功。
2)发送短信息函数:Sms_Send(Sms_TelNum As String, Sms_Text As String) As Integer:此函数的功能是向指定的终端号码发送信息,Sms_TelNum、Sms_Text分别传递接收的终端号码和发送的信息内容,Sms_Send函数返回0表示发送短信息失败,1则表示发送短信息成功。
3)接收短信息函数:Sms_Receive(Sms_Type As String, Sms_Text As String) As Integer:此函数的功能是接收指定类型的短信息, Sms_Type为短信息类型,0表示未读短信,1表示已读短信,2表示待发短信息,3表示已发短信息;4表示全部短信息;Sms_Text则返回指定类型的短信息内容。
4)自动收发短信息功能检测函数:Sms_AutoFlag()As Integer:此函数的功能是检测连接的终端是否支持自动收发短信息功能,返回值为0表示不支持自动收发短信息功能,返回值为1表示支持自动收发短信息功能。
5)查询短信息函数:Sms_NewFlag() As Integer:此函数的功能是查询是否收到新的短信息,返回值为0表示未收到新的短信息,返回值为1表示收到了新的短信息。
6)删除短信息函数:Sms_Delete(ByVal Sms_Index As String) As Integer:此函数的功能是查询并删除Sms_Index为索引号的短信息。
7)断开终端函数:Sms_Disconnection() As Integer:此函数的功能是断开终端与串口的连接,结束对短信息终端设备的操作。
通过这些接口函数,可以架设短信息收发终端系统,收发终端系统可以和WEB应用共用一台服务器,也可以安装在不同的计算机上,只要能连上WEB应用的后台数据库(SQL Server)即可。这样,通过及其数据操作技术、SMS及GSM短信息收发技术、两者的编程接口技术,便可设计成主动式校园网络应用平台。
4 总结与展望
随着各职业学校(包括职业院校)的不断发展,校区不断扩大,在校师生和其他人员对随时随地获得校园网络的各种信息的需求不断增加,同时移动通讯的高速发展,使得短信息服务的费用不断降低。在这种形势背景下,我们来研究和应用职业学校主动式校园网络应用平台,将会给师生及其它人员提供更方便,更直接的信息服务,把校园网络延伸至移动终端,类同于实现了校园网络覆盖面的最大化。
参考文献:
[1] 杨晓明,李小聪,段渭军,等.高校短信息服务平台的研究与设计[J].中国教育信息化:高教职教版,2010(12).
关键词:螺旋式;模型计算机;系统结构;总线;CPU
中图分类号:G642文献标识码:B
1引言
人们认识事物总是由表及里,由局部到整体,由具体到抽象,由低级到高级循环往复逐步提高的螺旋式过程。在“微型计算机原理及应用”的教学实践中,面对着仅仅学过“C语言程序设计”和“数字电子技术基础”的当代学生,以及伴随着现代计算机技术的飞速发展和广泛应用不断涌现出来的新技术、新产品和新应用领域,如何激发学生们的学习积极性和主动性,培养其综合应用计算机技术解决问题的能力和创新能力,一直是大家努力摸索的主题。本文基于多年的教学实践,总结出突出基本原理、理解实现技术、贴近现实、掌握应用方法的螺旋式教学体系。
2理清课程主线、突出基本原理
2.1从具体技术实现中增强感性认识
围绕计算机的两个本质特征---存储程序和自动运行,构建一个简化的模型计算机。详细分析其存储器的结构、存储单元地址码、字节(Byte)、字(Word)、存储器分配等概念,分析CPU的基本组成、结构和工作过程,展示如何 由程序计数器PC的值从存储器(ROM)中取出一条指令,将其中的操作码放到指令寄存器(IR)中,由指令译码器(ID)译码后经控制部件(CON)产生控制字,对指令中的操作数完成具体的操作;突出强调存储程序和通过程序计数器PC自动指向下一条要执行的指令在存储器中的地址,从而程序启动后就自动地由第一条指令执行到最后一条停机指令。结合其工作过程的分析,说明了连接CPU、存储器、I/O接口的总线概念;以建立完整的微型计算结构、组成和工作原理的概念视图;进一步深入分析控制部件(CON)的组成、工作原理,说明指令译码器(ID)如何将不同的指令操作码译为不同的高、低电平信号,在机器节拍的配合下经控制矩阵产生出所需的控制字。
随后给出几个程序设计示例,全面、直观、具体地认识微机系统的硬件组成、工作原理和应用程序设计;并自然地从提高计算机系统性能的角度引入流水线技术、高速缓冲存储器技术(Cache)、虚拟存储器技术等现代技术在微机中的应用,完成螺旋式认知过程的第一轮循环。实践表明:在此模型计算机硬件和指令系统的分析应用过程中,很好的消除了学生对计算机概念抽象、工作原理神秘感,达到了激发学生探究知识的兴趣和增强学习主动性的目的。
2. 2 适时引入典型内容、做好跨越准备
以8086CPU为代表的16位微机系统在以下几个方面对进一步学习32位机系统提供了技术踏脚石:
(1) 大容量(1MB)内存储器管理,引入分段技术
由220 = 1M可知需要20位的地址才能寻址1MB存储空间,而CPU内的段寄存器都是16位的,无法直接存储这20位地址;为此将1MB的内存空间分成16个段,每段64KB,这样就可以在段内用16位地址寻址了。
(2) 中断系统,引入了中断向量表
通过设置中断向量表,使得由中断类型号可以方便地获得中断向量。
(3)I/O接口系统
引入16位端口地址,使系统可以管理216 = 64K个I/O端口。
有前面的学习内容作基础,配合这部分的详尽原理图,多数同学都能顺利完成对微机系统结构、工作原理、汇编语言程序设计、I/O接口设计和应用能力的再一次提高;通过分析程序存储器,提出了该系统难以对用户的应用程序提供保护功能;内存容量的进一步增大受到限制;一次只能进行一个用户的一个任务;系统吞吐量(每秒执行指令数)的提高受到限制等,自然引入以Pentium系列微处理器为代表的32位微处理器。
2.3顺利过渡、贴近现代技术水平
以介绍解决上述问题的各种技术探索为契机,自然地引入32位微处理器Pentium从体系结构上的概念性的改变和革新。如先进的CISC和RISC相结合的技术、超标量流水线技术和分支预测技术,普遍采用流水线和指令重叠执行技术、虚拟存储技术、片内二级存储管理技术。
详细介绍Pentium的实地址方式、保护方式、虚拟8086方式的特征和它们之间转换过程,以及Pentium的保护技术,充分体现现代微处理器如何实现向上兼容、对多用户多任务的实现和对各级程序的保护等核心技术。
在其实现技术上,通过段寄存器和描述符以及保护方式的寻址机制的介绍,深刻理解和掌握Pentium微处理器的分段、分页技术;对四个特权级的描述,进一步从整体上全面认识现代微处理器保护技术。
为了增强同学们对计算机技术的应用能力,对总线技术的学习是必不可少的。在众多的各类总线技术中,选择现在广泛流行的PCI总线,从其系统结构、信号、命令类型、中断及响应、编址及数据传输技术等方面展开学习;再简单介绍外部总线如IDE、EIDE和SCSI及RS―232C等内容,使同学们面对电脑能够有条理地进行分析和解决一些实际应用问题,完成螺旋式认识过程的又一次飞跃,也为进一步提高计算机应用水平和能力打好基础。
3理解实现技术,突出工程技术特点
在计算机教育领域,长期存在着教育的发展滞后于现实需求的现象,理论是高高在上的思辨,而经验则是最基本的实践规则。理论不足以说明经验,经验也无法凝聚于理论结构之中。
为了走出这一困境,应该在计算机系统结构(Computer Architecture)、计算机组成(Computer Organization)、计算机实现(Computer Implementation)这三个层次建立有机的联系。
在以8086/8088为CPU的微型机系统结构中,其组成原理相对经典和简单,在系统实现技术中的核心是各类部件间的接口设计;通过分析其工作时序图,结合有关器件的工作原理尤其是I/O特性、负载特性等,不难设计出系统的物理实现,如针对8086CPU的 和16位地址/数据复用总线,由工作时序图就可看出需要由地址锁存允许信号ALE控制锁存器对其进行锁存。
在以Pentium为CPU的微型机系统中,其实现技术就复杂得多。只有从各种总线技术、总线标准和控制芯片组等方面着手,才能清楚地说明Pentium微型计算机的总体结构、组成和实现技术。
4深化课程改革,培养学生综合应用能力
长期以来,“微机原理与应用”课程相对于有些课程而言,一直有“老师难教,学生难学”的说法。经过多年的探索和交流,我们逐步清晰地认识到产生这种结果的方方面面,除了日新月异的各种微机新技术、新产品和新应用领域的技术推动、“老师讲得多,学生理解的少”外,最主要的就是老师希冀以包办的方式来传授知识,忽视了学生学习的积极性和主动性的培养;日积月累,直接导致了教学效果与目的的背离、压抑了学生的创新能力并损害了他们的学习积极性和主动性。只有在现代教育理念指导下,对教学体系进行切合实际的改革,才能走出困境。
通过对课程自身进行纵向和横向的分析,确定重点和难点。充分应用网络教学手段,建设网上精品课程,在网络平台上向学生提供教学大纲、电子教案、网上答疑、并推荐网络教学资源;利用网络这一现代教学手段,打破传统教学在时间和空间上的限制;鼓励学生提出问题、提出解决方案,课堂上大家进行交流。
通过加大综合性、设计性实验的比重,增强学生的动手能力、规范实验报告的撰写;对教学计划中安排有课程设计的专业,还通过对设计题目、内容、方案的开放,对实验室的开放,营造一个激发同学们创造性设计的环境;如本院电气专业一位同学提出了计算机在餐饮业的新应用设计方案;
Intel公司的创始人之一Gordon Moore曾预言:“电子计算机CPU的性能每18个月就会翻一番”。面对这样裂变式的知识爆炸时代,优化教学内容和方法、丰富教学手段无疑是所有可采取措施中的首选。
在全方位研究各基本概念和过程的本质特征后,设计直观、简明和有深刻印象的方法将它们介绍给学生,并用类比、演绎、归纳等方法使两者间建立直观联系,是达到良好教学效果的有效途径;如介绍中断系统时,将中断信号的异步特性比做手机的铃声,何时会响铃声事先一般是不知道的,一旦响了,就提出了中断请求,能否响应这个请求是受允许位控制的;若允许响应,就可暂停当前的工作去接听电话,听完后再自动回来接着做原来的工作;若不允许响应,就不能够接听,该中断请求就被屏蔽了。
5结束语
人们对事物的认识规律总是由低级到高级,由局部到整体,由表象到本质循环往复、螺旋式上升的;“微机原理与应用”课程直接面对计算机技术日新月异的新技术、新产品和新应用领域的扩充,如何在安排的课时内使学生掌握计算机的有关基础知识、应用能力,培养他们的创新意识和创新能力并贴近现实,迫切需要有符合认知规律的教学体系来协同支持。
参考文献:
[1] 郑学坚,周斌. 微型计算机原理及应用[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2001.
[2] 戴梅萼,史嘉权. 微型计算机技术及应用[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2008.
[3] 宁飞,王维华,孔宇. 微型计算机原理与接口实践[M]. 北京:清华大学出版社,2006.
关键词:电力电子技术;教学研究;备课;教学原则
作者简介:汤赐(1978-),男,湖南湘潭人,长沙理工大学电气与信息工程学院,讲师。(湖南 长沙 410114)
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0070-03
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,其应用范围非常广泛,涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等,因而“电力电子技术”已成为本科教学阶段的专业基础课程,地位十分重要。然而由于课程难、内容多、课时少,所以上好“电力电子技术”是一件具有挑战性的工作。
评判“电力电子技术”课上得是否好,至少应关注它有无具备以下7个方面的特征:[1]内容丰富、概念明确、重点突出、脉络清晰、语言生动、板书精当和学时准确(不拖堂、不早退);其中第一、二点主要取决于授课教师的学术水平,而后面五点则与教师传授、帮促方面的基本功有关。目前,大学新进教师普遍为高学历人才,在学术上有着一定深度和广度,但在传授和帮促的基本功方面还显得有些薄弱。
作为大学新进教师中一员,笔者通过多听有丰富教学经验的老师授课,向他们请教,并拜读北京理工大学龚绍文教授所著《大学青年教师教学入门:大学施教学初步》,[1]对如何上好“电力电子技术”有了一些初步认识,概括起来,主要是注意四个方面的问题:做好整体性备课工作、做好每次课的课前备课工作、重视第一堂课以及掌握并运用好教学基本原则。
一、做好整体性备课工作
众所周知,要想上好一门课,首先是要备好课。备课有两种类型:[1]一种是针对全课程内容而言的整体性备课,另一种是每次课(大学中通常是将连续的两节课作为一次课)的课前备课。
整体性备课是对“电力电子技术”的全面准备,是教师能否讲好这门课程的最关键的一步。只有对“电力电子技术”有了整体上的把握,对教学内容已经做到了融会贯通,才能在具体讲授每次课时有一个全局的高度、有一种俯视的自信,才能清晰流畅、举重若轻地讲授课程,犹如庖丁解牛,游刃有余。在整体性备课时,关键是要弄清楚5个基本问题,并完成好6件准备工作。
1.5个基本问题
(1)“电力电子技术”的主体框架,基本内容、各部分内容之间的逻辑关系,以及贯穿全课程的关键线索是什么?这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题,直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。
“电力电子技术”主要由三大部分组成:[2]电力电子器件;AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路;对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中,各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多,突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如,通断型电力电子器件的存在,使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性;但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后,整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制(PWM)则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型(即不可控型、半控型、全控型)则是将各种变流电路及其控制技术(对不可控型器件构成的电路不存在控制问题)构成一个有机整体的关键线索。
(2)“电力电子技术”的教学目标是什么?也就是说,学了这门课程以后,学生能够做到些什么?为了从宏观上控制大学的教学质量,教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”,一般涉及两个方面的内容:一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能;另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次,例如,识记、了解、理解、应用(可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等)。
通过对“电力电子技术”的学习,学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)、电力场效应晶体管(Power MOSFET)和绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数;熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析,以及各种性质的负载对电路工作性能的影响;掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算;掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算,了解交-交变频电路的基本原理;掌握逆变电路,特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析;了解软开关技术的基本概念;了解电力电子技术的发展方向。
(3)“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么?了解历史,分析现状,是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”,首先,要清楚所授课程的发展经历了几个阶段;其次,应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果;最后,对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎,从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪,创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时,不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况,还应关注本课程所属学科的最新科研进展。
由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用,因此,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期,各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生;随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展,电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件(即半控型器件),因而所采用的控制方式主要是相位控制,其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现,实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期,以GTO、BJT和Power MOSFET为代表的全控型器件迅速发展,把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应,采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用,而且使得电路的控制性能大为改善,因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期,以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点,因此,IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的,还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)。目前,把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC)成为了电力电子技术发展的一个重要方向。
(4)“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么?整个大学四年的教学过程是一个系统工程,而具体到某一门课程则只属于它的一个局部,因此,各门课程的教学不能孤立地进行,而必须与其他课程相互配合,特别是要关注前修课和后续课。
“电力电子技术”是一门技术基础课,在学习它之前,学生应学过“电路”和“电子技术基础”,并已能熟练使用示波器等电子仪器;而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。
(5)“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生?设计一个合理的教学步骤或教学过程,并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。
一般来讲,教学过程可分为三步走:首先,是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化,并通过教学内容这一载体反映出来。然后,采用各种行之有效的教学方法,帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标,所谓“授之鱼,不如授之以渔”。比如,可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,[3]验证相位控制方式和PWM方式;帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型,并善于利用Google搜索网络资源;最后,就是要合理评价学生的进步。
教学方法是多种多样的,包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等,[1]上述方法都有它们各自的优势和不足,适用于不同的场合,因此,不应盲目肯定或否定一种方法,而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言,笔者非常信赖案例教学法――通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。
2.6件准备工作
有了对上述5个基本问题的认识后,接下来就应该做好以下6件准备工作了:认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲;认真选择、研读教材及参考书;认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材;自己动手做过教材中的全部练习题及思考题;了解学生;撰写一份“电力电子技术”教学安排表,并在课前发放给每个学生。其中,最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。
所谓“研读”,是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍,从而把教材中的重点和难点部分完全吃透,即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。
西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第4版),[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的,与正文相互呼应、相互配合,有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题,也最需要教师的帮助和指导,因此,教师必须事先亲自动手做一遍,做到对所有习题都心中有数,这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。
所谓了解学生,首先,是要了解学生当前的知识基础,因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次,是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息,以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法,如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。
只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后,整体性备课才能算大致完成,所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”;据此,实现每次课的课前备课,即写出一份针对每次课的教案,从而给学生具体上好每一次课。
二、做好每一次课的课前备课工作
整体性备课是非常重要的,但课还得一次课一次课地讲。事实上,只有每一次课都讲好了,整体性的把握才能落到实处,因此,在每一次讲课之前也要备好课,具体来说:要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目,确立教学目的,选择具体内容及讲授重点;根据教学的具体内容确定教学模式,例如,课堂讲授、实验或讨论等;要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿,应服从并服务于主题,把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好;选择合适的教学方法和教学手段;写出一份教案来,准备在课堂中使用。其中,教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。
一般来说,一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成:概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想,涉及授课对象及其特点(重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力)、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤,用以落实概述中的基本分析和指导思想,通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。
三、重视第一堂课
俗话说,良好的开端是成功的一半!第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好,为以后的讲课就创造了良好条件;相反,如果第一堂课准备不足,给学生的印象不好,以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此,教师首先要从思想上高度重视第一堂课。
那么,第一堂课怎样才算成功呢?“兴趣是最好的老师”,笔者认为,第一堂课应努力使学生产生三个兴趣:让学生对教师产生兴趣;让学生对电气工程学科产生兴趣;让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此,教师须明确教学目的,并完美演绎“三个介绍”。
1.明确教学目的
“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力,即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力,但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱,因此,第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来,免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容,如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么,什么是电力电子技术,它的发展经历了哪些阶段,目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明,使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时,要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用;阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系;并结合授课对象所学专业的特点及需要,介绍电力电子技术目前主要应用的领域。
2.教师的自我介绍
对于任何一门新开课,简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生,使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心,少一些顾虑。因此,教师在进行自我介绍时,需注意以下几个方面:第一,内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如,笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍,为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二,用语准确、规范、生动,有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三,要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生,使学生对教师产生信任感和敬佩感。
3.电气工程学科的介绍
电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科,下设5个二级学科,分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。
作为现代科技领域中的核心学科之一,以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科,电气工程的教育和科研不仅在我国,而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课,认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节,“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课,“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课,“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计(论文)”等专业实践环节的学习和培训,培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中,各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。
由于电气工程研究范围广泛,应用前景乐观,加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型,因此,该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说,从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作,也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作,或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。
通过对电气工程学科的介绍,一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感,并形成正确的学习观,明确学习目的;另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。
4.“电力电子技术”学习方法的介绍
对于学生而言,他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么,学完了以后有什么用,难不难学,该怎样学等,因此,教师在第一堂课上,应结合自己的学习经历和科研体会,向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如,笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历,鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,验证相位控制方式和PWM方式;鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型;将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们,以期达到“授之渔”的目的。
四、掌握并运用好教学基本原则
首先,要建立一个指导思想,就是“教完全是为了学”,即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。
其次,应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的,而是在教师的启发、引导下,通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体,教师是教学活动的主导,有利于发挥二者的积极性。那么,每一堂课怎样实施启发式教学呢?是不是在讲述一个问题时,只有向学生不断提问才算是启发式教学呢?其实不然。
在讲述一个问题时,只要教师抓住了问题的本质,或通过剖析提炼出某类问题的共性,并深刻地阐明了它,在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧,那么对学生就会有启发作用,因而也就属于启发式教学。[1]例如,在讲授基本斩波电路的相关内容时,笔者以Buck电路为例,对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单(开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑),涵盖内容却丰富(涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解,传递函数与控制框图表示等),因此,一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法,另一方面,也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的,共同服务于解决问题的需要。
最后,需强调师生互动,发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式:一种是显性的,一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动;后者则体现为思维上、眼神上的互动,尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动,教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题,引导学生自己去发现解决问题的方法,使之有成就感,教师再适时地给予肯定,让学生的学习积极性高涨起来。
五、结束语
由于课程难,内容多,课时少,所以对于大学新进教师来说,上好“电力电子技术”并非易事。笔者从做好整体性备课工作、做好每次课的课前备课工作、重视第一课堂以及掌握并运用教学的基本原则4个方面谈了谈自己讲授《电力电子技术》的认识和体会。
参考文献:
[1]龚绍文.大学青年教师教学入门――大学施教学初步[M].北京:北京理工大学出版社,2006.
[2]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京:机械工业出版社,2000.