时间：2022-02-21 07:52:48
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篇组成原理课程设计总结，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。
关键词：工程应用型；创新意识；发散思维；协同合作
在计算机科学与技术专业中，计算机组成原理一直作为核心基础课而备受重视，有些专业(如嵌入式)也将它作为必修课；但是，课程自身的难度及其对硬件知识的高要求性使得它被公认为是枯燥和难学的课程。因此，关于它的教学改革成为谈论热点。截止2011年11月，在“中国知网”中以“计算机组成原理”为关键词就会检索到八百六十多条记录，而发表在《计算机教育》的文章就有一百多篇，可见该课程极受大家的关注。
为了提高学生对计算机原理的理解程度，往往课程学习之后，要进行课程设计活动，从原理理论到具体设计加深学生对计算机组成原理的理解，达到理论和实践相互促进的目的，提高学生的动手能力和工程应用能力，培养学生的创新意识和协同合作的能力。
对于计算机组成原理的课程设计，国外大学如美国斯坦福大学的计算机系要求学生能够独立用VHDL语言实现CPU或VGA显示控制模块等，并最终在FPGA中完成软硬件调试[1]。此外，麻省理工学院计算机系统设计课程也要求学生自主完成ALU等设计。在国内，大多数院校对该课程设计以模型机设计居多，近年来采用VHDL语言进行设计成为流行趋势，如哈尔滨工业大学在计算机组成原理的实验中直接采用Xilinx ISE集成开发环境和
ModelSim仿真工具的做法[2]，用设计性实验来代替验证性实验。
在综合多方面信息和我院学生实际情况的基础上，对如何开设好计算机组成原理课程设计课进行调研、分析和论证，为切实提高学生的实践应用能力，决定采用Xilinx ISE、ModelSim和VHDL语言的设计性实践方法。在课程设计的选题方面，我们摈弃过去老师指定题目的做法，采用学生自主选题、老师把关的办法，让学生做自己感兴趣的题目，充分发挥学生的自主性、创造性和积极性，培养学生的创新意识并向具有良好合作能力的工程应用型人才[3]方向发展。
1 课程设计教学改革的总目标
为保证计算机组成原理课程设计的教学改革能够顺利实施，现根据学科发展和学生的实际情况，我们制订了本次教学改革的总目标，如图1所示，以确保改革实施具有明确的目的性和方向性。
1.1 培养学生的协同合作能力
目前，众多的企业项目的研发工作都是以团队的形式来完成的。为使学生在毕业后的工作中能够适应团队合作，需要对学生进行合作能力的培养和训练，尤其是团队合作意识和合作素质，这一点非常重要。
基金项目：黑龙江省智能教育与信息工程重点实验室；黑龙江省计算机应用技术重点学科(081203)；哈尔滨师范大学科技创新团队建设计划。
作者简介：李世明，男，副教授，研究方向为计算机辅助教育、网络安全、图像处理。
1.2 培养学生的创新意识和创新能力
在工程应用或工程实施过程中，技术人员会经常运用一些技巧性方法或思路去解决某些问题。因此，培养学生用发散思维和自主创新能力来解决设计过程中遇到的各种各样问题尤为重要。
1.3 培养学生的信息检索与挖掘能力
由于工程应用过程中所遇到的问题具有多样性，而快速解决这些问题的方法之一就是利用目前常用的搜索引擎工具搜索他人关于该问题的解决方法或思路。在检索信息方面，不同检索能力的人会得到不同的检索结果，检索能力弱的人搜索到的信息不够全面或深入。所以，要培养学生具有较强的信息搜索技术和能力。在检索中，学生的创新思想和发散思维会提高检索质量，获得与众不同的检索结果；反之，这些与众不同的检索结果又会启发学生产生新的灵感。
1.4 培养学生规范的文档撰写能力
项目研发中文档的重要性是不言而喻的，撰写文档自然成为工程技术人员或研发人员的必备能力。一个好的文档不仅能够清晰地反映设计者的思路，更有利于项目组内人员之间的交流和合作。设计课中的设计内容尽管无法与正规项目相比，但可通过它们来训练和提高学生的文档撰写能力。因此，本课程设计中学生必须上交所有的开发文档，并且文档要符合规范。
1.5 培养学生的沟通和表达能力
沟通是合作的基础，项目组成员之间及时而无歧义的沟通能够提高合作的质量，加快项目的研发进度。所以，激发学生在交流和沟通中的灵感和创意，培养大学生良好的沟通能力，改变其“死读书”和“读死书”的习惯，将促进学生更加努力地研究课题。
1.6 培养学生吃苦精神和抗压心理素质
目前，大学生普遍为80后或90后，中国家庭教育中对子女的溺爱使部分学生缺乏吃苦精神，甚至个别学生的心理承受能力也很弱。通过带有一定强度压力的课程设计实践，让他们提前感受日后工作的压力和强度(尽管这种强度无法与企业的强度相比)，锻炼和提高他们的心理素质，为他们大学毕业后能够适应社会奠定基础。
1.7 提高学生分析与解决问题的能力
在工程应用型人才培养的过程中，学生的独立思考能力和分析解决问题的能力是决定设计能否按计划进行的重要因素。在课程设计中，为提高学生的系统分析和逻辑推理能力，要求学生对问题先提出自己的解决方法并通过论证，然后几个人在一起研讨，无法解决的问题则由技术骨干及教师在一起研讨，然后将解决方案讲解给大家听。
2 课程设计教学改革的具体实施步骤
2.1 学生的分组
为便于管理和了解学生的课程设计过程，对学生按每组10人进行分组；每组选出组长和副组长各1名，由组织能力强、技术好的同学担任。
组长和副组长分别负责小组的人员管理(人力资源管理)、设计过程中的组织(如技术研讨会等)、各组成员表现的评测(计入学生的总成绩)等。为避免技术“强”“弱”两极分化性分组，也为实现以“强”带“弱”(让学习和能力等方面强的同学“带”相对较弱的同学)，各组技术实力要均衡。这样做也打破了过去学生“单兵作战”的局面。除上述角色外，要确定组内核心骨干力量，专门攻克设计过程中的难关。
2.2 课程设计的选题和立意
为激发学生的兴趣和动力，采取学生自主选题与指导教师把关相结合的办法。当各组成员确定后，组内全体成员围绕计算机组成原理内容，利用信息检索工具进行网络调研，每人提交一个题目，并附题目介绍(提出的设计题目要注重基础性、工程性、可操作性、可行性)；然后组内研讨并确定三个备选题目，再由组内骨干力量与指导教师共同把关确定课程设计题目(题目确定后，不得更改)，组织学生撰写课题的可行性研究报告，并交给全组学生去阅读、研究和完善，同时让全组学生理解该课程设计题目。
2.3 课程设计的主要过程
2.3.1 相关软件的学习
由于在计算机组成原理课程中采用的是验证性实验，学生没有学习过Xilinx ISE、ModelSim仿真工具和VHDL语言，故学生需要利用业余时间学习它们。为提高学习效率，实际中做法是每组指定2名自学能力强的学生先学习上述软件及语言，其他同学则集中精力去做设计中的其他工作；然后，利用业余时间，这2名学生对各组内没有学习该软件的同学进行快速培训，也让他们对该软件有所了解，培训程序能够达到满足本课程设计即可。
2.3.2 设计任务的分解
由于设计任务对于学生而言较重，需要将任务按功能进行分解并分配给相应成员。这些活动任务由两位组长与技术骨干共同完成。在分配任务时，重点考虑了学生的动手能力、知识水平和自学能力对设计任务的影响。
在分解任务前，组长、副组长和技术骨干负责集中设计任务的总体规划，组内技术骨干围绕核心问题进行深入剖析和研究，确定课题中的关键技术问题和难关，制订进度报告，撰写技术路线；一周后，组长组织召开组内会议，组内技术代表介绍课题的总体规划、任务分解情况；然后组长分配任务给成员，并对每个任务采取任务驱动法，规定完成时间及要求。
2.3.3 定期举行经验交流会
项目组定期在组内进行交流活动，学生间相互介绍自己的研究内容和心得，以利于大家共同提高和改进。对于在解决问题过程中产生的诸多问题，小组内可随时交流、寻找帮助(可到组外寻求帮助)，定期对设计内容进行检查和总结。
2.3.4 撰写工作日志
课程设计中要求每个学生都要撰写工作日志，用来记录自己在设计过程中产生的新颖的想法、遇到的新问题及其解决方案、尚未解决的问题、任务完成的情况和个人的经验体会等，以利于组内人员之间的查询和研发交流等；组长及核心技术骨干根据日志也能够及时了解项目进展情况和相关技术问题的解决情况。
2.3.5 文档规范与整理
在设计过程中，学生基本能够做到规范撰写文档，并对文件能够按树型结构科学合理地分类。每个组都能够用工程应用的思路撰写课程设计的各种文档，如需求分析、可行性分析、设计难点分析、系统框架、功能描述、实现方法、进度预估报告等，基本做到了思路清晰、任务明确和结构合理。
2.3.6 课题设计的质量保证
为保证课程设计的顺利进行，确保设计内容达到预期目标，由老师和组长共同检查项目进展情况，如研发进度、任务完成情况、是否偏题、完成质量、文档是否完备等。除此之外，也注意到各组都存在一些没有解决的问题(包括产生的新问题)；此时，暂时放弃非必要的问题(在学术方面有意义问题可留待日后研究)，转而围绕课题设计进行，从而保证在有限时间内完成设计任务。
2.3.7 成果汇总
在课程设计基本完成后，由技术骨干核查文档的完备性等。当对整个课题核查后，相关人员按技术骨干提出的核查结果和修改意见进行修改和完善。在最后一次实践课中，每组各派1名代表在全体同学面前展示自己的设计成果，同学可以质疑并提出一些问
题并相互研讨各项目的特点等。
2.4 评分标准
由于此次课程设计改革成份很多，时间较短，按教学大纲安排于本学期前5周(共计20学时)；所以，本着鼓励学生、激发学生创新热情为出发点，制订如表1所示的评分指标。
由上表中可以看出，组长对组员打分所占的比例是很高的，因为组长最了解学生的状态，尤其是学生在业余时间所做的工作是教师不能直接观察到的，同时便于组长调动组员工作。
3 实践改革效果分析
在本教学改革方案实施后，很受学生的欢迎，基本上收到了改革预期的效果，主要体现在以下几个方面。
3.1 学生学习由“被动”变为“主动”
由于学生能够亲身体验团队合作带来的益处，不仅能够主动去学习、查阅资料，而且锻炼和提高其他方面的基本技能，从根本上调动学生的积极性。另外，在设计过程中，学生也看到自己在基本专业技术方面的欠缺并着手弥补，例如，当教师当众演示文档编写技巧后，部分学生能够主动去学习这方面的技术以弥补自己的不足。
3.2 提高了合作能力
由于课程设计任务量大，学时少，学生仅凭个人力量无法完成，所以必须通过合作。因此，设计任务会使学生向合作方向发展。此外，当学生遇到问题时，相互之间的研讨也提高了他们的沟通、交流和合作能力。
3.3 减少了抄袭现象
由于各组题目不同，并且每个学生的工作日志中记录了学生在设计过程中的重要细节，是学生和教师共同走过的痕迹，使学生无法去抄袭他人成果。
3.4 提高了对学生评价的客观性
采用不同于传统试卷定成绩的做法，能够从多种角度反映学生的综合素质，能够让学生摆脱过去的“背诵”学习方式，转而采用研讨学习，有利于提高学生的创新能力。
3.5 小结
总之，采用这种教学改革模式，将学生从“做题型”转向为“应用型”；而教师也由施教者变成学生的辅导者、合作者和顾问，引领学生突破思维定势，培养学生的创新意识。
4 存在的问题及进一步改进措施
由于本方案实施时间短、次数少，还存在一些不足：评断标准需要进一步科学化，更能反映学生的综合评测；学生选题用时控制需要加强，需要提高信息
检索能力和相关领域知识；存在个别学生不会合作，交流和沟通能力较弱；个别学习成绩优等的学生在合作方面表现得不如有些成绩中等的学生；因时间关系导致在学术方面有意义的问题只能留待日后研究解决，等等。
对上述问题的解决方法是增加该教改模式的运用次数，向其他课程推广，让多门课程设计共同来提高学生的应用型综合能力。
5 结语
通过对“计算机组成原理课程设计”教学实践改革的探索，总结了改革过程中的成功与不足之处，明确了改革的方向，确定了一些改革措施，为提高下一次课程设计质量奠定经验和基础，也为在本科层次中培养出专业知识基础扎实、创新意识强、善于自主学习和实践动手能力强的计算机应用型人才进行探索性实验。随着改革经验的不断积累，本课程设计中的教改活动会做得越来越好。当然，上述工作中也有很多亟待改进和提高的地方，只要将改革坚持下去，一定会在工程应用型人才方面取得更好的培养效果。
参考文献：
[1] 张亮. 应用EDA技术改革“计算机组成原理”课程设计[J]. 计算机教育,2009(19):40-42.
[2] 向琳,张展,罗丹彦,等.“计算机组成原理”实践教学探讨[J]. 计算机教育,2008(20):82-83.
[3] 李世明,周国辉,周英,等. 本科层次的应用型人才培养模式中[J]. 计算机教育,2010(11):19-22.
Engineering-applied Talents’ Cultivating in Course Design of Computer Composition Principles
LI Shiming, ZHANG Jun, ZHOU Guohui
(Institute of Computer Science and Information Engineering, Harbin Normal University, Harbin 150025, China)
【关键词】TRIZ 液压与气压 教学模式 创新教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2012）22-0008-02
液压与气压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一，与机械传动、电气传动并列为三种主要传动方式。液压与气压传动课程是机械类专业必修的专业基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程，其教学质量和学习效果直接影响学生的专业素质和专业能力的培养。
液压与气压传动课程教学中，主要存在学生重视程度不够、理论性较强、理解困难、考核方式单一及作业枯燥等问题，使得学生学习兴趣不高，疲于应付，学习效果不理想。为了提高教学质量，培养学生的学习兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力，在液压与气压传动教学中引入创新理论和创新方法教学是一种有效的途径。
TRIZ理论是一种发明问题的解决理论，其理论体系主要包括技术系统进化法则、40条创新原理、技术矛盾矩阵、物理矛盾的分离方法等。TRIZ理论已经广泛应用于机械、电子、管理、教育教学等各个领域，并且取得了较好的效果。在液压与气压传动教学中融入TRIZ理论，有助于提高学生发现问题、解决问题的能力及创新能力。
一 构建基于TRIZ理论的课程教学模式
液压与气压传动的教学环节主要包含理论教学和实践教学两大教学环节，实际操作中又可以划分为课堂教学、课后作业、实验教学和课程设计四部分。课堂教学主要以传授理论知识为主，注重学生对基础知识的掌握程度；课后作业重在对课堂教学的复习和预习，以巩固理论知识为主要目的；实验教学往往以理论教学的辅助手段出现，对于多数学生来说，还是为了加深对理论知识的了解；课程设计主要是培养学生对知识的综合运用能力。传统的教学模式更注重于各教学环节之间的融合，侧重学生学习能力和动手能力的培养，往往忽略了学生创新能力的培养。
创新能力是新世纪人才必须掌握的一种能力，创新人才的培养必须贯穿于高等教育全过程，在课程教学中融入创新能力的培养，在教学环节中增加创新教学环节是高校培养创新人才的重要组成部分。
创新教学环节以创新能力培养为主，重在培育学生的创新意识，提升开展研究性学习的创新素质。创新教学环节是理论教学与实践教学的深化与提高，有利于培养学生的创新精神，提高学生的创新能力。基于理论教学、实践教学和创新教学的课程教学模式，共同支撑起整个高校人才培养体系，贯穿于高校教育教学的全过程（见下图）。
二 TRIZ理论在液压与气压传动教学中的应用
1.TRIZ理论在课堂教学中的应用
在课堂教学中引入TRIZ理论，将TRIZ理论融合在课堂教学的各个环节中，有利于改善课堂教学环境，活跃课堂气氛，提高学生思考问题的能力。
技术系统进化论是TRIZ理论的重要理论之一，认为产品和生物系统一样是按照一定的规律在发展和进化的，与生物进化论和社会进化理论并称为三大进化理论。TRIZ理论总结处理了完备性法则、能量传递法则、动态性进化法则、提高理想度法则、子系统不均衡进化法则、向超系统进化法则、向微观和场应用进化法则及协调性法则等技术系统进化法则。
在教学中引导学生应用技术系统进化法则分析问题，可以帮助学生更好地了解产品及其技术系统的进化规律，预测产品未来的法则趋势。例如，在介绍液压与气压传动系统组成的时候引入完备性法则（一个完整系统必须由能源机构、执行机构、传动部件和控制装置组成，缺少一部分的系统是不完整系统，会被竞争者的产品所替代而不能长久地生存下去），进而提出“根据完备性法则，液压与气压传动系统能够由哪几部分组成”的问题，引导学生思考液压系统的组成并确定各组成元件。
在介绍液压与气压传动优缺点的时候，先引入向微观和场应用进化法则，讲解机械传动、流体传动、电气传动三种传动方式的进化发展，再引入能量传递法则（技术系统的进化应该沿着能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量损失），与机械传动和电气传动相比较，引导学生分析液压与气压传动的优点。
2.TRIZ理论在课后作业中的应用
课后作业是课程教学中的重要组成部分，加深了学生对理论知识的掌握程度。但高校绝大部分学生对于课后作业有一种抵触情绪，认为是课堂教学的翻版，枯燥无味。在课后作业中引入TRIZ理论，鼓励学生结合创新方法开展课后作业，增加课后作业的多样性、趣味性，有利于提高学生的积极性，获得更丰富的知识。例如，在介绍液压与气动技术的发展过程中，要求学生完成“依据TRIZ理论八条技术系统进化法则，结合相关资料分析液压与气动技术未来的发展趋势”的作业，注重学生资料查询、理论应用等方面能力的培养。
在介绍液压泵、液压马达和液压控制阀过程中，引入基于技术系统进化法则的产品成熟度预测理论，要求学生分组以中国知识产权局专利库为基础进行产品技术成熟度预测，并且以论文的形式提交作业。既拓展了学生的知识面，又有助于学生培养检索能力，同时在分析专利的过程中，帮助学生了解产品的结构原理和产品未来的发展趋势。有效解决了传统课后习题作业枯燥乏味的问题。
3.TRIZ理论在课程设计中的应用
课程设计作为液压与气压传动课程必不可少的组成部分，是课程教学过程最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节，主要考查学生对理论知识的综合分析和应用能力。在课程设计从选题、开题、结题到答辩的整个过程中，融入创新设计的理论方法有助于培养学生的创新能力和创新精神。
选题是整个课程设计过程中的首要环节，是做好课程设计的前提和基础，对课程设计的质量有直接的影响。鼓励学生应用创新方法参与选题，对提高学生的积极性有重要的帮助。如在选题中可以引导学生应用TRIZ理论的技术进化定律和需求进化定律，针对目前企业对液压与气压传动的要求进行选题，要求学生应用信息交合法拓展选题的多样性等。
在学生确定课程设计题目之后，可以鼓励学生应用TRIZ理论的功能模型分析系统所能实现的功能，研究系统中存在的诸如生产率和价格、物体产生的有害因素和装置的复杂程度等矛盾问题，并且用TRIZ解决矛盾的解决方法研究此类问题，以实现创新设计，提高课程设计的整体质量。
4.TRIZ理论在实验教学中的应用
实验教学是实践性教学环节中的重要组成部分，通过课程实验，可加深学生对课本概念和理论的理解与掌握，更重要的是培养学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力。
液压与气压传动课程的实验教学主要存在着实验教学内容和教学模式陈旧等问题，在实验教学中引入TRIZ理论有利于优化教学内容、改进教学方法。例如，在实验设计过程中，结合TRIZ理论的需求原理、进化原理和创新原理，讲解“组合式液压与气压传动综合教学实验台”的研制原理，鼓励学生在此基础上，根据传统的奥斯本检核表法和TRIZ理论的组合创新原理进行实验设计，并且用解决技术矛盾和物理矛盾的方法分析实验过程中出现的矛盾问题，寻找解决问题的方案。在实验教学中引入TRIZ理论，对培养学生的实践和创新精神具有巨大的促进作用，从根本上改变了液压实验课的教学方式，为培养复合型、创新型人才打下了坚实基础。
三 结论
TRIZ理论已经广泛应用于高等教育的各个领域，在高校创新人才培养、课程改革中起到了巨大的推动作用。以TRIZ理论为基础，把TRIZ理论的创新理论和创新方法引入到液压与气压传动课程教学的各个环节中，探索TRIZ理论在各教学环节中的应用，为学生提供思考的空间，让学生真正参与到教学过程的设计中来，为创新人才的培养提供了一种有效途径。构建的基于TRIZ理论将创新教学和理论教学、实践教学相融合的课程教学模式，可以推广到其他课程改革中，对整个机械类专业课程体系的改革具有重要的指导意义。
参考文献
[1]许福玲、陈晓明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2004
[2]韩彦良.基于TRIZ理论的创新人才培养模式研究[J].大众科技，2011（11）
关键词：项目驱动；课程设计；应用型本科；自动化专业
作者简介：杨福广（1974-），男，山东龙口人，山东交通学院信息与电气工程学院，副教授；肖海荣（1969-），女，山东潍坊人，山东交通学院信息与电气工程学院院长，教授。（山东 济南 250037）
基金项目：本文系山东交通学院教改基金项目（项目编号：JG201217）、山东省高等学校教学改革研究项目（项目编号：2012314）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0180-02
应用型本科在培养上要注重学生的工程实践能力，使学生能够较快适应用人单位的需求。应用型本科工程实践能力的提高主要通过实践教学环节实现，[1]而课程设计是实践教学环节的重要组成部分，[2]对增强学生工程实践能力、促进整体教学水平提高有至关重要的作用。
作为教育部的“应用科技大学改革试点战略研究”在山东省的三所试点学校之一，山东交通学院对本科培养方案进行了修订。本文结合这次培养方案的修订对应用型本科自动化专业电力传动方向的课程设计内容安排进行探讨，借鉴应用于理论教学、实验教学以及创新教育中的“项目驱动方法”，[3-5]提出了一种“基于项目驱动的应用型本科自动化专业课程设计内容安排方法”。
一、应用型本科自动化专业电力传动方向课程设计概况及存在的问题
新一轮的培养方案修订工作中，自动化专业实践教学与理论教学环节的学分比例由原来的约20%：80%变为约40%：60%，其中课程（毕业）设计环节学分占总学分约24%，伴随学分的增加实际上是课程设计环节学时的增加（如表1所示）。如何合理安排这些课程设计的内容是能否实现应用型本科培养目标的关键。
表1 山东交通学院自动化专业课程设计一览表
传统的课程设计内容是从本门课的教学内容和重点出发，强化学生对本门课程的理解和应用，这种安排存在一些缺陷，主要表现在：
（1）课程设计内容的发散性，没有考虑本门课程与其他课程之间的有机联系，这样导致每门课程设计取得的成果都是独立的，各门课程之间设计成果不能够相互借用。
（2）没有考虑本门课程内容在不同专业中的具体“工程应用”侧重点，使得不同专业的学生做相同内容的课程设计。
（3）到了综合性较强的课程设计阶段，比如自动化专业电力传动方向的“运动控制系统”课程设计，让学生在没有任何软硬件储备的基础上在两个周内完成一个实际系统的设计和调试，难度非常大，最终只能“纸上谈兵”，这对于培养学生的工程实践能力十分不利。
二、项目驱动的课程（毕业）设计内容设计
针对传统课程设计中设计内容安排上存在的缺陷，本文探讨按照“自顶向下的项目驱动法”设计各个课程设计的内容。即将综合性的课程设计题目作为项目，然后将项目分解成模块，分解后的模块作为前期课程设计的题目。通过这种方式的安排，使学生在四年的学习进程中总体目标明确，阶段性目标清晰，每门课的课程设计环节的成果最后会“总结”成为一个标志性的“项目”成果，锻炼了学生的实践能力和工程应用能力，帮助学生完成所学知识的系统性整合，同时也会极大地激发学生的学习兴趣。
下面通过一个实例对此设计思想进行说明。“运动控制系统”课程是自动化专业电气传动方向的一门主干专业课程。该课程有2周的课程设计时间，主要是设计交直流调速系统。为此提出“直流电动机的速度闭环（模拟或数字）控制系统”这一项目，该项目涉及的课程内容有：模拟电子技术、电机与拖动、计算机控制、自动控制原理、电力电子、单片机原理与应用、PLC、VHDL、嵌入式系统等。针对此项目，将其繁多的内容分解成（模拟/数字）控制器模块、功率放大器模块、信号检测模块等模块（结构框图如图1），并将模块分解到前期的模拟电子技术、单片机原理与应用、电力电子、自动控制原理和计算机控制等课程的课程设计环节，形成表2中与项目相关的每门课程的2～3个设计题目。
表2 基于项目分解的课程设计题目及其关联性
表2中所有题目都与“直流电动机的速度闭环（模拟或数字）控制系统”这一项目关联，将表中的课程设计题目通过组合就可以形成“直流电动机的速度闭环（模拟或数字）控制系统”这一项目的内容，比如题目（1.1、1.3、2.1、2.2、2.3、3.2、3.3）等组合可构成直流电机的模拟速度调节系统，而（1.2、1.3、4.1、4.2）、（1.2、1.3、7.2、7.3）、（1.1、1.3、8.1、8.2）等三种组合再结合5.1、6.1、6.2的知识可构成三种直流电机的数字速度调节系统。实际上，上述题目不改动或稍加改动后，即可组合出若干种设计方案不同的直流电机速度调节系统。
三、结语
将后期综合程度较高的课程设计内容考虑为项目，对项目中用到的前期课程内容进行分解，考虑前后课程设计环节之间的关联性，合理安排前期各课程设计内容。通过这种方式，使学生在四年的学习进程中总体培养目标明确，阶段性目标清晰，前期课程设计环节的“成果”最后会“组合”成为一个标志性的“项目成果”，既锻炼学生的实践能力和工程应用能力，理论联系实际，又帮助学生完成所学知识的系统性整合，极大激发学生的学习兴趣。
参考文献：
[1]张红，孟祥萍，王晖.基于应用型能力培养的自动化专业课程改革的研究与实践[J].中国电力教育，2008，（17）：83-84.
[2]徐林，关守平，等.自动化专业课程设计考核模式改革与实践[J]实验室研究与探索，2011，30（10）：354-356.
[3]柯胜男，黄明和，雷刚.基于“项目驱动”的教学研究与探索[J].教育与教学研，2007，（4）：25-28.
1.1实验平台的构建
为了满足学科素质教育的基本要求，以提高学生对专业的综合认知水平为教学目的，我校构建了具有实用性和开发性的课程设计实验平台，归纳起来主要有以下3种模式。
(1)基于Matlab的计算机控制仿真实验平台。
Matlab软件具有强大的绘图和运算功能，是控制系统中计算机辅助设计与分析的一个卓越平台。将Matlab与自动控制原理课程设计相结合，实现了对传统教学模式的创新。作为自动化专业的学生，很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用Matlab对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。另外我们希望通过使用这一软件工具把学生从烦琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。因此，我们设计了以下基于Matlab的实验：控制系统的时域分析，频域分析，根轨迹分析，超前、滞后校正等设计实验。这些实验要求学生掌握基于Matlab/SIMULINK的控制系统设计与分析的基本方法，编写M程序或画SIMULINK仿真图。如实验中在讨论基于根轨迹的校正方法时，为了使学生能够观察到添加开环零、极点对闭环系统的影响以及系统动态响应发生变化的情况，在Matlab中进行仿真实验，使学生能够更容易加深对根轨迹校正方法机理的理解。此实验方式方便灵活、教学成本低，拓展了学生的思维，有利于训练学生对复杂控制系统分析与设计的能力，同时还激发了学生的学习兴趣。
(2)基于实物物理对象系统的实验平台。
很多学生在学习过程中都会有这样一个很困扰的问题：通过本课程的学习可以做什么？针对这样的问题，同时为提高学生对专业的整体认知水平，设计采用实际物理系统进行实验。本课程设计实验三——“随动控制系统的静、动态性能指标及系统校正”中，设计了一个小功率的直流发电机与电动机组成的控制系统。实验设备有：XSJ-3(或XSJ-2)型小功率直流随动系统学习机；直流稳压电源(用于XSJ-3型)；超低频长余辉示波器；数字万用表；超前网络板(用于XSJ-3型)。此实验与实际系统相当接近，虽然该课程设计的被控对象只是一个小型的控制系统，但是此控制系统具体、形象、直观且具有针对性及实用性。通过这样一个完整的课程设计实验，学生会对本专业具体的工作流程和研究方向有明确的认识，对自己所学专业知识的掌握程度有清晰的了解，增强了学生对自己实际专业能力的信心。
(3)计算机仿真实验和实物实验相结合的实验平台。
在数字仿真环境中增加实物环节，针对计算机数字仿真系统及实物系统的特点，实物部分采用模拟实验箱，通过运算放大器、电容、电感、电阻等模拟元件搭建电路实验平台。仿真部分采用CAE2000软件搭建系统控制框图，如串联校正、状态反馈等复杂系统，既能够充分利用CAE2000中良好的图形界面接口，又能快速有效地搭建实际控制系统模型，还可以设计和修改控制率及控制参数来完成实验。本课程设计实验五——“频率特性测试”中体现这种实验模式。一阶惯性环节由模拟机实现，正弦信号源由D/A接口输入到模拟机，模拟机输出信号由A/D端口输入到计算机，通过CAE2000软件显示并打印曲线。这种实验模式综合了数字仿真与实物对象的特点，不仅锻炼了学生的动手能力，而且能将理论知识应用到实际系统，还便于学生以各自认知能力探索新领域和构建新知识。
1.2实验内容的组成
我校自动控制原理课程设计实验的内容主要分为两大类：基于Matlab的计算机辅助设计实验和综合设计性实验。基于Matlab的计算机辅助设计由7个实验组成：控制系统数字仿真实验，控制系统的时域分析、控制系统的频域分析、控制系统的根轨迹分析、控制系统的校正、离散控制系统分析、非线性系统分析。综合设计性实验包括5个实验分别为：典型环节的电模拟及其阶跃响应分析，随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性实验，随动控制系统的静、动态性能指标及系统校正，控制系统频率特性分析，频率特性测试。在此基础上，增加了先进控制理论设计实验。由于我校以电力行业为背景，结合专业特色，突出工程背景，指导学生进行先进控制理论实验设计，以电力系统实际模型为例，进行同步发电机的励磁系统的课程设计与分析，采用先进控制理论中的新方法进行优化控制，如模糊PID。目的在于培养学生综合考虑问题、分析问题及解决问题的思维方式，全面锻炼学生的实践与创新能力，提高学生将控制理论知识应用于解决实际问题的能力，为今后进行实际系统的自动控制打下了良好的基础。
1.3实验教学方式的创新
传统的实验教学方式是主讲教师首先通过对实验设计的基本原理、实验过程步骤、实验仪器设备的使用方法等内容详细的讲解，然后学生按照教师讲解的内容按部就班地进行操作并完成实验。学生虽然能够快速完成整个实验，但这种传统“填鸭式”和“灌输式”的教学实践会导致学生的惰性学习，缺乏主动思考，实验效果大打折扣。我们采用“启发式”和“引导式”的互动教学模式。在做实验前，让学生自己提前预习实验内容，查找资料，自己动手做实验。在实验过程中，教师只起引导的作用，分析总结，适时调控引导学生思考，学生便成为整个实验的主体，自由讨论问题。如果没有达到设计指标的要求，学生需要对系统及设计过程进行详细的分析直到查找出原因，并能从失败中总结出经验。鼓励学生与教师之间、学生与学生之间的相互交流与讨论，在讨论中能够深化自己的知识，对理论和实际问题能有更清晰的认识，达到知识之间的相互转化、学以致用的目的。学生在一定程度上由惰性学习转变为积极创新性学习，调动了学生学习的积极性，提高了学习效率。
2创新课程设计的教学体系
在实践过程中，采用多层次培养、开放式指导、多元化考核体系的创新实践模式。
2.1多层次培养
考虑到学生自身的基础以及能力的差异，把课程设计题目的难度分为“难、中、易”三个层次，对不同层次学生的具体要求标准不同。如基于仿真和实物实验平台的综合设计实验定为难度系数较大的课程设计，基于复杂实物系统实验平台的综合设计实验设定为中等难度，仅利用Matlab软件进行仿真的实验定为较为简单的课程设计。这种培养模式既能为稍差的学生提供锻炼的机会，又能为好的学生提供发挥潜能的平台。
2.2开放式指导
开放式指导模式是指导教师给出课程设计题目之后，学生根据自己的实际情况，自由组队，自主选择题目。在布置课程设计的任务时，教师只简单介绍题目设计的要求、要达到目的，具体实施的方案由学生自己选择确定。鼓励学生独立查阅资料，分析解决问题，最终完成课程设计的任务。这种指导模式有利用达到课程设计的目的。
2.3多元化考核体系
考核虽然不是学习的最终目的，但是合理的课程考核体系是提高教学水平、调动学生学习积极性的重要环节。传统的考核体系指学生的成绩主要依赖于学生的实验报告内容的完成程度及书写的整洁性来决定，该成绩评定方式存在一定的片面性，不利于对学生的综合评价，达不到良好的测评效果。结合多层次培养模式，将成绩的评定与课程设计题目的难易程度相联系，不同难度的题目设置了不同的成绩上限，最终的成绩采用分级评分，如优秀、良好、及格和不及格。实施多元化的考核方式，教师根据学生平时表现、完成课程设计的质量、创新内容及最终答辩结果做出综合评价，给出最后的考核成绩。通过这4个方面的综合考核，教师可以比较准确地掌握学生的实验操作能力、观察分析能力和创新思维能力，从而对每一位学生给予综合评定，这种考核方式在很大程度上激发了学生学习的积极性。
3课程设计改革的成效
通过近几年课程设计实验的改革和实践，我校在教学建设及教学效果方面取得了显著成绩。一方面，自动控制原理理论课程设计的教学内容、教学方式及实验环节的不断更新，自主开发的实验设备“CAE2000控制系统辅助教学软件”已经广泛应用于实验教学中，此系统获得河北省教学成果二等奖，创建了省级精品课程，进行了大量的教学建设和改革工作，获得了丰硕的教学研究成果；另一方面，创新的教学内容，激发学生的学习兴趣，使学生积极参加控制领域的科研课题研究，学习前沿知识，拓宽视野，不断提高认知水平及自主学习能力。改善的实践教学模式，不仅提高了学生对实际系统分析、设计、研发方面的工程实践能力，而且培养了学生的创新意识，使华北电力大学自动化及相关专业的学生获得更扎实的理论基础，更宽的知识面，更强的实践创新能力。学生积极参加全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛、智能汽车竞赛等各种竞赛和科技活动，并取得了优秀成绩。
4结束语
摘 要：深入理解计算机系统对提高计算机专业学生计算机应用系统设计能力具有重要意义。使学生深入理解计算机系统的重要途径之一就是面向系统的计算机专业实践教学体系建设。本文主要介绍东南大学面向系统的计算机专业实践教学体系建设探索经验，以供相关教学研究人员借鉴。
关键词：面向系统；实践教学；课程设计；系统综合
随着计算机科学技术的不断发展，计算机应用领域的不断扩大，计算机专业的学生如何提高竞争力，是计算机教育领域一个非常重要的研究课题。对计算机专业教育，一个非常重要的思路是分类培养[1]：培养将来计算机科学技术的研究人员和应用计算机科学技术解决实际领域应用问题的计算机应用人员。对计算机科学技术研究人员，需要加强对计算机系统的理解，以更好地设计出新型计算机系统。对计算机应用人员，若能对计算机系统深入理解，则可在计算机应用系统架构时，充分利用计算机系统本身的特性，提高计算机应用系统的性能。因此，让学生深入理解计算机系统是计算机教育的重要内容[2-3]。让学生深入理解计算机系统，一个重要途径就是探索面向系统的计算机专业实践教学体系。
1 东南大学面向系统的计算机专业实践教学体系
计算机系统包括硬件和软件。对于硬件，其核心是CPU；对于软件，主要包括操作系统(可延伸包含网络操作系统)、编译软件和数据库系统。
对面向系统的专业实践教学体系进行建设，东南大学的目标是加深学生对计算机系统的深入理解，希望学生在“做中学、学中研、研中创”，能设计自己的计算机系统；主要方法是强调三结合：理论与实践相结合、课内与课外相结合、教学与科研相结合。
根据“强化基础、软硬结合、立足系统、面向应
用、加强实践”教学理念，东南大学形成了如图1所示的面向系统的专业实践教学体系。
该实践教学体系以硬件系统综合实践和软件系统综合实践为基础，通过“计算机系统综合课程设计”课程加以综合，通过学生科研实践和毕业设计强化“面向系统”的理念。
硬件系统综合实践包括硬件实验和接口实验。硬件实验主要是让学生运用EDA技术、采用软件设计一个指令集自定义的模型计算机，并下载到FPGA芯片，让学生深入理解CPU结构、会设计一个CPU。接口实验主要包括存储器扩展、定时器、串口、并口、中断、A/D、D/A、DMA控制器、小型微机应用系统的综合设计与测试等实验，通过实验，学生能够理解微机接口及其应用技术。
软件系统综合实践主要包括编译原理课程设计、操作系统课程设计和数据库系统课程设计。对编译原理课程设计，要求学生能设计可生成编译程序的程序，也就是编译程序生成工具程序(包括Lex和Yacc)，加强学生对程序设计语言本质和编译软件的理解，进一步提高程序设计能力、特别是大型软件的设计能力。对于操作系统课程设计，要求学生在阅读Linux操作系统源代码的基础上添加新的系统调用，修改调度程序的代码，扩展一个新的调度算法；或者基于Java虚拟机，完成基于Java虚拟机的线程调度及请求页式管理的Java实现，以加深学生对计算机操作系统内核的理解，提高对操作系统内核的分析与扩展能力。对于数据库系统课程设计[4]，通过设计一个小型的数据库管理系统，为今后从事数据库系统研究和开发、充分利用数据库管理系统提供的各种特性解决实际问题打下坚实的基础，实验内容主要包括数据库事务处理系统设计与实现、SQL语言解析与执行以及索引优化技术的实现。
对于计算机系统综合课程设计，从系统设计的角度，通过对SOC(片上系统)的硬、软件设计，将学生带进计算机系统硬件和系统软件综合开发的领域，让学生初步理解软件、硬件协同设计，给学生一次综合的训练的机会，加深学生对计算机系统的理解。
2 典型实践课程建设探索
这里主要介绍东南大学硬件实验、编译原理课程设计、操作系统课程设计、数据库系统课程设计和计算机系统综合课程设计建设探索经验。
2.1 硬件实验实践课程
东南大学长期重视硬件教学。东南大学硬件课程群是江苏省优秀课程群。1985年，为了加强计算机组成原理的综合实践，我校开始独立设置计算机硬件实验实践课程。硬件实验实践课程内容是学生自己设计一个简易的CPU，可以完成七条基本指令。学生通过这样的实验，初步改变了惧怕硬件的心理，在对课程充分理解的基础上，自主设计自己的CPU，不设条条框框，学生实验完成情况令人满意，改革初现成效。部分学生的课程设计在全国相关教学会议上被作为样板，受到与会者的一致好评。由于课程建设成效显著，“模型计算机系统课程设计”(硬件实验)课程建设于1993年被评为东南大学教学改革成果二等奖。从1999年开始，我们探索在原有CPU设计基础上增加接口部件，并将EDA技术引入到课程设计中，为开设“计算机系统综合课程设计”打下基础。
经过长期的建设，硬件实验实践课程目前将着眼于CPU的组织和严格的时空安排，着眼于计算机硬件系统的设计方法和基本电路的实现方法，由小型部件实验和大型课程设计组成。课程目标是通过实验，在理论与实践相结合的基础上，加深学生的整机概念，进一步弄清计算机的内部结构和时空关系，学会指令功能的电路实现方法和技巧，掌握运用EDA技术进行设计和调试的工作方法，提高学生自行设计、调试分析的独立工作能力。
小型部件实验用传统的中小规模集成电路完成，使学生对运算器、存储器、数据通路、总线等基本概念有感性认识，对数据流和控制流的关系、计算机主要部件的工作过程有较清楚的了解。
大型课程设计要求学生运用EDA技术，采用ALTERA公司的MAX+PLUSII软件或Quartus II软件，自己设计一台指令功能完备的模型计算机，下载到本实验系统提供的FLEX10K系列芯片上，并调试成功，最后通过检查验收程序，写出报告。对于模型计算机设计，分为两个层次：微程序控制的模型计算机设计与调试和复杂的模型计算机设计与调试。对于微程序控制的模型计算机设计与调试，可自行规定数据格式和指令格式，在所提供的条件范围内设计一台能够实现基本指令的微程序控制的模型计算机。对于复杂的模型计算机设计与调试，要求具有多种寻址方式、中断系统、16条以上指令，掌握用Verilog语言设计计算机硬件的能力，掌握用软件工程的思想设计计算机硬件的工作方法及工作过程。
该课程不安排考试，学生成绩以其学习态度、设计能力、实验结果以及实验报告情况评定。具体分配如下：学习态度10分，设计水平和实验结果
60分(设计方案30分、实验结果20分、创新10分)，实验报告30分(方案和电路10分、文字表述10分、总结和分析等10分)。总分按优、良、中、及格、不及格评分。
2.2 编译原理课程设计
编译程序是重要的系统软件，其设计理论基础涉及形式语言与自动机理论。编译程序设计的简单方法是按照特定的程序设计语言描述规范进行相应的词法、语法分析和目标代码生成。主要不足是程序设计语言描述规范发生改变时不能做快速适应。因此，在编译程序设计时，一种新的方法是使用编译程序生成工具生成编译程序。典型编译程序生成工具有Lex和Yacc。为了使学生对Lex和Yacc的实现机理有深入的理解，东南大学从2005年开始独立设置编译原理课程设计实践课程。
该课程的设计目的就是通过设计一个通用的能够自动根据正规表达式生成词法分析程序的工具程序SeuLex和一个通用的能够根据上下文无关文法及其语义规则自动生成语法分析程序的工具程序SeuYacc，使学生深入理解编译原理，为在大型软件系统实践中设计性能优良的软件系统打下基础。
SeuLex设计的主要内容是给定一个语言的Lex完整描述，通过程序实现对应的正规表达式集分析、相应非确定的有限自动机构造、确定化和最小化；根据最小化的确定有限自动机生成对应的词法分析程序。对于SeuYacc设计，主要内容是给定一个语言的Yacc完整描述，通过程序实现对应的LALR(1)分析表构造过程；输出基于LALR(1)分析表、具有LALR(1)分析总控程序和LR(1)分析表查表程序的语法分析程序。
该课程考核根据每个学生小组必做实验和选做完成情况、实验结果的正确性、选做实验的数量和完成情况进行小组评分，作为该小组成员的最高得分；对小组内各个成员评分，结合学生小组分工情况和组内评价进行评分。
学生普遍认为，该课程设计对加强学生对编译理论的理解、提高大型程序的设计能力具有重要作用。
2.3 操作系统课程设计
操作系统是计算机系统的核心软件，对操作系统的深入理解，可帮助学生充分利用操作系统提供的功能，提高计算机应用系统的效率，从而使学生能够“做好应用”，更进一步设计自己的操作系统软件。
为了加深学生对计算机操作系统内核的理解，提高其对操作系统内核的分析与扩展能力，东南大学从2005年开始独立设置操作系统课程设计实践课程。
该课程主要是为学生将来在基于Linux的嵌入式系统开发或在Java虚拟机上的软件开发工作奠定基础。
该课程提供两类难度相当的实验，学生可按照自己的兴趣选做A类或者B类。
A类：本课程设计要求学生在阅读Linux操作系统源代码的基础上完成两个主要项目：在Linux2.4的内核中添加新的系统调用，以理解系统调用的工作机制，掌握扩展内核功能的技术；在Linux2.4中修改调度程序的代码，扩展一个新的调度算法。
B类：在Java虚拟机上完成两个项目：基于Java虚拟机的线程调度；请求页式管理的Java实现。
该课程考核根据每个学生小组必做实验和选做完成情况、实验结果的正确性、选做实验的数量和完成情况进行小组评分，作为该小组成员的最高得分；对小组内各个成员评分，结合学生小组分工情况和组内评价进行评分。
学生普遍认为，通过该课程设计，对操作系统的理解有一个较大的提升，对构建自己的操作系统有了一定信心。
2.4 数据库系统课程设计
数据库管理系统是信息处理的重要系统软件，充分理解数据库管理系统，对提高信息处理应用系统的性能和效率具有重要的作用。
为了为学生今后从事数据库系统研究和开发、充分利用数据库管理系统提供的各种特性解决实际问题打下坚实的基础，东南大学利用在各种数据库系统开发方面的长期科研积累，从2005年开始独立设置数据库系统课程设计实践课程，安排学生3～4人一组，分配角色，不限机时，遵循软件工程的要求自行设计并实现一个麻雀虽小、五脏俱全的数据库管理系统MyDBMS，通过实践，使学生更加透彻地理解数据库系统的基本原理和内部实现技术。
该课程实验将分为两大部分：一是数据库事务处理系统设计与实现；二是SQL语言解析与执行，以及索引优化技术的实现。对于数据库事务处理系统实验，主要是实现关系型数据库管理系统中的两步提交事务处理系统；对于SQL语言解析与执行实验，主要实现标准SQL语言的解析，以及执行控制模块；对索引优化技术实验，主要实现B+树索引结构并优化。
该课程考核根据每个学生小组必做实验和选做完成情况、实验结果的正确性、选做实验的数量和完成情况进行小组评分，作为该小组成员的最高得分；对小组内各个成员评分，结合学生小组分工情况和组内评价进行评分。
从教学实际情况来看，绝大多数学生都能按要求完成任务，学生普遍反映虽然很辛苦，但收获很大。该实践课程所依据的理论课程“数据库原理”于2010年成为国家精品课程建设项目。
2.5 计算机系统综合课程设计
计算机系统综合课程设计是软件综合实践和硬件综合实践的集成，要求学生从CPU 设计、接口设计到BIOS设计、汇编器设计、编译程序设计和应用示范程序设计，需要软硬综合。东南大学从2003年开始探索计算机系统综合课程设计实践课程建设。
2003年，东南大学按照计算机专业课程群的总体大纲，以及“软硬结合、立足系统”的教学指导思想，参考加州大学伯克力分校以及日本法政大学的课程设计实践的经验，独立设置了“计算机系统综合课程设计”实践课程，将“计算机系统综合课程设计”定位在采用EDA、OO(面向对象)、SOPC等技术，综合软硬件实践，形成小型嵌入式系统的设计目标。将学生5～6人分为一组，设计内容包括嵌入式CPU设计、接口电路设计、BIOS设计、编译器设计、简单应用程序设计等，真正将学生带进计算机系统的硬件和软件设计与开发领域，让学生得到一次全面综合的实践训练。
该课程硬件部分实验是设计一个可运行指定的31条MIPS指令的RISC型MIPS16微处理器，具有32位指令、16位地址线和数据线。实验要求包括处理器采用哈佛结构，有独立的2KB的指令存储器和2KB的数据存储器；具有2个中断源入口，两级中断优先级(可选)；具有2个16位定时/计数器；具有一个4×4键盘控制器和4位7段LED控制器；具有一个简单UART串行通信控制器或一个SCI串行通信控制器；具有看门狗功能(可选)；用不同的方法实现移位指令，并分析对主频和功耗上的影响(可选)；增加乘法器、除法器、标志寄存器等(可选)。
该课程软件部分实验包括含有编辑功能的MIPS16汇编(编译)程序；含有基本输入输出系统BIOS(可选)；含有硬件各部件测试程序；MiniC编译器(可选)；集成开发环境IDE的设计(可选)；含有一个应用程序范例(可选)。
在多年的课程设计中，学生们不仅完成了简单的SoC设计，更不断进取，分别完成了流水型、超标量型、带分支预测的流水、带指令预取的流水、双核等多种先进的设计。2005级学生的课程设计成果MiniSys IDE已作为东南大学硬件基础课的实验工具。2006级学生尝试了增加鼠标、黑白液晶屏、彩色液晶屏、步进电机、点阵LED等外部设备的接口电路、并初步尝试了3核处理器的设计。该课程于2009年成为教育部―Intel精品课程。
3 保证实践教学效果的建议
实践教学对提高学生的能力和素质具有重要作用，但教学工作量较大，需要教师有很大的投入，才能保证教学效果。东南大学为了保证实践教学效果，首先从实验实践教学考核政策上予以倾斜，学校实验教学与技术岗位编制中，充分考虑实验室建设与实验教学改革的需要，重点建设的实验中心，改革与建设编制岗位数所占的比例可以达到中心实验技术岗位的20%以上。
另外，针对独立设置的课程设计[5-6]，有如下建议。
1) 任务布置阶段，因人而异，避免一刀切：对基础较差的学生――给出基本任务要求，鼓励学生向更高目标走，绝不降低基本要求；对于大多数学生――给出的任务比基本要求略高，鼓励他们多进行讨论，让这部分学生能“吃饱吃好”；对于能力强的学生――让他们自行组织讨论，充分发挥能动性，提出自己的方案，可以四个不限定(不限定学生设计的总体结构，不限定学生具体实施设计的步骤，不限定最终的目标与验证方法，不限定学生实施自己设计的时间和地点)，大大提高学生的学习兴趣。
2) 任务执行阶段，做到教师全程跟踪：对于基础差的学生――讲清楚基本原理和设计中要注意的关键问题，必要时给这部分学生补一点基础的知识；大多数学生――引导学生能够更为完善地完成设计，并在设计中或多或少地表现出一些自己的特色，这部分学生要多做一些启发性的工作；能力强的学生――放手让他们去做各种探索性实验，要经常参加他们的讨论，听取他们的思路，并及时为他们提供有关的资料。
3) 任务验收阶段，采用招标式课程设计验收方案：各组展示本组的设计，组长做总体性介绍；成员展示自己设计的特色；各组之间展开竞争和互评，用自己的最优秀部分赢取验收教师和其他组成员的好评。
4) 严把设计质量关：杜绝抄袭现象；规范设计报告格式，提高设计报告质量。
4 结语
提高学生系统认识能力对计算机专业学生具有重要意义。东南大学面向系统的计算机专业实践教学体系建设探索经验表明，面向系统的综合实践很有必要，学生不仅加深了对计算机系统的理解，而且提高了分析问题、解决问题能力，提高了学生的专业兴趣，为今后走上工作岗位，能够很快适应新环境奠定了较好的基础。
当然，面向系统的综合实践对理论基础不够扎实的学生还具有较大难度。如何使所有学生均有很大的收获，还需要不断地探索。希望本文对相关教学研究人员有借鉴作用。
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System-oriented Practice Training Curriculum for Students Major in Computer
ZHAI Yuqing, YANG Quansheng, WANG Xiaowei
(School of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China)
计算机硬件基础是计算机大类专业的一门专业必修课，涉及到计算机组成、结构、原理。学完该课程后学生应当掌握数字逻辑基础、计算机系统的基本组成、计算机数据表示、计算机各硬件部分的组成及功能、计算机的工作原理、计算机组装与日常维护等。学好了计算机硬件基础，学生在今后学习高级程序设计、数据库等应用课程时将会领悟得更加透彻。
二、计算机硬件基础职业教育教学存在的不足及改进办法
计算机硬件基础课程现阶段存在的最大不足之处是：重理论，轻实践。受到传统教学的影响，高职课堂还是以理论知识为主、实验课为辅，这就造成了学生上课积极性不够高，即使听懂了也没有办法通过实践巩固所学知识。比如，学生虽然知道计算机由哪些部分的组成，但是依然有大部分同学不知道如何拆开主机箱，不能具体说出机箱内各个部件的名字。其次，课程设计枯燥乏味，不能激发学生自主学习的热情。计算机硬件基础有大量的理论知识，只有通过科学、有趣的课程设计，才能吸引学生兴趣，进一步提学习质量和效率。要做好计算机硬件课程教学，可以注意以下几点：
（一）任课教师要重视学生思想
教学不仅是传授知识，也是培养学生思想和能力的过程，所以教师在教授课程知识的同时，也应当注意加强学生思想教育和能力培养，融入思政元素，树立国家正面形象。为了加强学生良好行为习惯的养成，可以适当提高学生平时成绩占比，给学生一定自由发展的空间。
（二）突出学生主体
《计算机硬件基础》作为计算机大类专业的基础课程，必须对课程理论知识有全局的把控，包括计算机的基本组成、结构和工作原理以及计算机组装与维护的基本技能的学习。同样重要的是，要通过实践课程激发学生的自主学习兴趣，全面地理解计算机的组成结构和工作原理。
（三）尊重个体差异
在教学过程中，倡导自主学习，也要尊重学生群体中的个体差异。因此，要建立合理的评价体系：在平日的教学过程中以学生的表现为主，主要是培养学生的自觉性和学习信心；课程的终结评价应当着重考查学生的基础知识和知识应用能力。这两部分评价都是为了促进学生的知识应用能力和健康人格的发展。
（四）拓展学习渠道
注重理论与实践相结合。在任课教师引导下，学生可以分组对知识点进行分析、案例演示，学会归纳总结，达到增强对计算机组成和工作原理的理解的目的。教师可以先进行基础知识的讲解，开展分组讨论，促进学生对所学理论的理解和运用；充分利用多媒体、网络、视频等现代教学手段，有条件的甚至可以组织参观计算机生产基地等，充分调动学生学习积极性。
(五)强调工学交替
学习借鉴“四环相扣”教学改革成果，课程教学目标应当围绕能力标准，课程本身按模块设置，教学过程充分工学交替，考核评价采用理论教考分离与过程考核相结合，避免教师单方命题。
三、市场对计算机硬件人才的需求情况
通过在当今主流应届生招聘平台进行了解，社会市场对计算机硬件方面需求的人才主要需求量同样巨大，一般要求应聘者需要掌握以下技能：（1）了解数字和模拟电路基础知识，具有数字电路设计经验；（2）了解嵌入式系统开发和软硬件架构；（3）具有单片机、ARM等处理器硬件设计基础；（4）具有独立完成模块调试、故障诊断、维修能力；（5）熟悉计算机编程；可以看出，高职计算机专业学生在学好编程的同时，若能在硬件方向有所造诣，求职竞争力会更加大。任课教师在授课的过程中，可以将就业市场需求为驱动，系统规划计算机硬件课程教学实施，激发学生自主学习的热情。
关键词:智能科学与技术;机器人;实践教学
1建立突出实践能力的独立实践教学体系
西安邮电学院是以本科教育为主的地方院校,以培养工程应用型人才为其主要责任。工程应用型人才的培养,实践教学尤其重要,实践才能出真知。合理的实践教学体系,对我们能否实现教学目标至关重要。我院的人才培养指导思想是,保证学生掌握基本的理论基础,充分发挥实践教学的作用,丰富实践教学的手段,把教学与实际应用相结合,教学与学科竞赛相结合,教学与教师科研方向相结合,以此带动促进教学。实践教学应尽量与实际应用相一致,通过实践训练强化学生的工程实践意识,培养其综合运用专业知识分析问题、解决问题的能力。
我院实践教学体系打破了依附于理论教学的传统模式,更加重视实践教学的系统性,在内容上统筹设计。该体系理顺了各个实践教学环节,以机器人技术为核心,把课内实验、课程设计、开放实验、业余科技活动、科研训练等教学环节的内容统一规划、合理设置,形成主线清晰、层次分明、内容丰富、难度适当的有机体系。
总的来说,我院实践教学体系分为课内实践教学、课余实践活动两大部分。
1) 课内实践教学。首先,我们在课内实践教学的实验内容上作出了很多调整,通过调整,使不同课程分散的实验内容尽量体现在同样的对象上,进而将不同课程的内容更好地串联起来。其次,对课程设计的题目,我们尽量做到针对性、统一性更强。我院智能科学与技术专业开设了4门专业课程设计,分别是单片机课程设计、机器人竞技、虚拟现实课程设计、专业方向课程设计。专业方向课程设计对应专业的两个方向:机器人技术和智能信息处理。机器人技术方向4门课程设计的内容既相互独立,又相互联系,对应着小型移动机器人的4个组成部分:基本驱动和传感、行为模式控制、图像采集及识别、智能控制及优化。当学生到大学4年级时,就可以制作出一台简单的小型移动机器人。最后是开设实验选修课,即开放实验,我们要求学生在大学3年级必须选择其中1门课程设计,但不限于3年级,也不限1门。实际上开放实验是一种介于课内与课余之间的教学组织形式。
2) 课余实践教学的安排,以引导鼓励学生多学习、多研究、多实践为主要目的,以期形成良好的学习风气。课余实践教学内容上,以学科竞赛作为导向,目的明确,学生的积极性也高。在组织形式上,主要是学生成立业余的科技兴趣小组,由专门的教师以“导师”身份辅导。学生之间形成高年级学生指导低
年级学生的传帮带队伍。目前我院成立的小组有智能车设计小组、机器人擂台赛小组、无线传感器设计小组、电子竞赛兴趣组、网站设计联盟等。我院参加的各项学科竞赛队员基本都从这些业余科技小组选拔。往届参加这些兴趣小组的学生,毕业时就业都很受企业欢迎,工作待遇相对也好一些,充分说明了实践教学环节的重要作用。
2实践教学环节的内容设置
实践教学内容可分为演示性内容、基础技能、原理验证性内容、简单应用性内容、综合设计性内容。具体的教学环节有认识实习、课内实验、上机操作、课程设计、开放实验(实验选修课)、生产实习、毕业设计以及课余科技活动。
演示性内容主要是专业认识实习以及部分生产实习内容。专业认识实习的内容主要有参观专业实验室,演示一些典型实验,例如倒立摆、机器人踢球、机器人擂台赛表演等;观看本专业所从事工作的教学录像,加深对专业的认识,录像内容主要播放专家对智能科学与技术专业的介绍、展望,相关智能产品的展示等。生产实习中的演示内容,主要是指实际生产过程(实际工作内容)的观察认识,是更高层次的一种认识。
基础技能是指通用工具的使用能力学习。它包括计算机基本操作、基本电子仪器仪表的使用、电子元器件的选型及基本检测方法、手工焊接及制版的操作等,学生主要在硬件基础实习中完成这些学习,并在后续实验教学中逐渐加深。
原理验证性内容和简单应用性内容,基本上在课内安排,随理论课同步进行,实验内容是以机器人技术为导向。例如,传感器原理课程,我们在众多种类的传感器中,选择红外传感器、超声波传感器、光电编码器等作为重点,而工业上常用的压力传感器、流量传感器、温度传感器不作为重点。
综合设计性实验内容在课内实验中比较少,主要在课程设计、开放实验、毕业设计以及课余科技活动中进行。4门专业课程设计的内容,对应着小型移动机器人的4个组成部分,既相互独立,又相互联系。学生在一套模板上不断累加,到4年级时,就可以制作出一台简单的小型移动机器人。
开放实验和课余科技活动围绕两个主题开展,一是学科竞赛,二是科研项目,以前者为主。近年来,大学生机器人竞赛的影响越来越大,对智能科学与技术专业实践教学的内容、目标、性质和定位有良好的引导作用。其他相关的竞赛项目,如“全国大学生电子设计大赛”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛”等,同样可以鼓励学生参加。
竞赛是对实践教学的一种综合考验,是对专业教学状况、实践操作能力、创新设计能力以及临场应变能力的全方位检测。相应地,竞赛同时又是促进教学的动力,在某种程度上模仿了某种实际应用,为实践教学指引方向。这是一种关联互动、互相促进的关系。竞争机制也刺激学生更加努力地学习。
3实验平台的建设
根据我院几年来的教学经验,以及本专业课程体系的设置,智能科学与技术专业形成了现在的实践教学体系,如图1所示。其中,第3学年专业方向一的内容包括4门课程的实验:机器人、智能控制、机器视觉、控制电机;专业方向二的内容也包括4门课程的实验:机器学习、数字视频技术、生物特征识别技术、计算智能。第4学年的选修课实验是专业任选课的实验内容,主要有嵌入式控制系统、语音识别技术、机器翻译、数据库设计、电脑围棋等。
根据此实践教学体系,我们决定建立以教学机器人为主要实验设备的实验平台。机器人是一种能够通过程序控制,自主完成某类任务的机器系统。它综合了机械、电子、控制、信息处理、人工智能等多个学科知识,是锻炼学生实践能力、创新思维的良好工具。教育机器人是指应用于教育领域的机器人,它具有良好的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能模块,进行自主创新,有友好的人机交互界面,便于教学实践[1]。机器人项目有很强的趣味性和挑战性,能有效地激发学生的学习兴趣,使大学的创新教育、实践教育以及专业技术教育拥有了全新的模式,激活和强化了学生的多元能力特长,训练了学生的创新能力、实践能力及自主建构知识的能力。教育机器人创新实践课程帮助学生对产品开发、项目管理等有了直观的认知,同时有助于教师掌握全新的教育理念,有助于学校决策层系统推动教育改革[2]。
机器人教学平台可分为模块化教学机器人和智能机器人系统两大部分,模块化教学机器人,是一种普及型机器人教学工具,它由一套散件组成,可以自由组合,形成多种结构形式,也能实现比较复杂的创意设计。模块化机器人套件主要为创作机器人而设计。它使用32位的处理器和总线式舵机,采用图形化和C语言两种软件开发手段,可处理视频、语音、大容量存储;接口丰富,连接方便。它可由浅入深地指引学生搭建机器人结构并学习传感、执行、控制原理和应用,学习机器人控制算法以及机器视觉、语音识别与合成等复杂处理。它能充分激发学生的创造力,构建出独特的机器人。模块化教学机器人作为机器人、嵌入式系统设计等课程的课内实验设备,还能进行课程设计以及部分开放实验、毕业设计等。利用模块化教学机器人套件,经过适当改造,就可以参加一些机器人竞赛项目。近年,我们使用该组件,参加过机器人武术擂台赛、机器人灭火比赛,取得了较好的成绩,学生得到了很好的锻炼。
智能机器人综合实验平台,是在中型移动机器人
的基础上,增加其他功能单元,组成了一套大型的模块化智能机器人系统。它在结构上包括中型机器人本体部分、多自由度机械手、二维激光测距系统、无线定位导航系统、双目立体视觉系统、语音识别系统等几个部分,它是一个开放式平台,可以根据需要扩展其他的子系统。该系统可进行图像处理方向的实验与研究,如全景图像采集及环境重构、多图像目标跟踪定位、图像压缩、模式识别;机器人运动的智能控制实验:系统分析、系统建模、模糊控制、神经网络控制、多自由度手臂路径规划;超声波、远红外等测量传感器技术实验、多传感器信息融合;网络控制技术、无线传感器网络技术。
智能机器人综合实验平台可实现的实验内容分为两个方向,第一个方向是软硬件相结合的嵌入式设计,内容为机器感知与行为控制,涵盖的课程包括传感器原理及应用、控制电机、机器人以及机器人技术课程设计;第二个是以软件为主的信息处理、智能决策,内容为语音处理与机器视觉、动作规划与决策,涵盖的课程包括智能控制、机器视觉、无线传感器、语音识别技术以及机器人技术课程设计。
4结语
我院以人才培养模式改革为核心,以创新实践为主线,以教学机器人为平台,对智能科学与技术专业的实践教学内容进行了大胆改革,重组了实验体系,带动了本专业的建设和发展,形成特色鲜明的专业人才培养模式。这个实践教学体系的特点体现在两方面:一是各个教学环节之间联系紧密;二是注重发挥课余教学实践的作用。希望通过实践教学,切实为国家、为社会培养高素质的工程应用型人才。
参考文献:
[1] 马志诚,陈敏. 教育机器人在创新实践教学中的应用[J]. 实验科学与技术,2008(12):96-98.
[2] 黄文恺,陈虹. 机器人创新性教学平台的实践与探索[J]. 今日科苑,2009(5):131.
Discussion on Practice System of Intelligent Science and Technology Specialty
WANG Shu-guang
(Automation School, Xi’an Institute of Post and Telecommunications, Xi’an 710121, China)
关键词关键词：数据库课程设计；项目驱动；教学方法；考核方法；能力培养
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2013）008017402
作者简介作者简介：邱月（1979-），女，硕士，湖北经济学院信息管理学院讲师，研究方向为数据库技术。
0 引言
数据库技术已经成为先进信息技术的重要组成部分，是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。数据库技术是将数据库与软件开发相结合，数据库设计和基于数据库的应用程序开发。为此，课程要求学生选用主流DBMS，自选某种高级程序设计语言，实现一个完整的以数据库为核心的B/S或C/S架构的应用系统。掌握设计实现一个完整的产品化导向的数据库应用系统的流程和方法，包括需求分析、数据库设计、应用程序设计。本文分析了湖北经济学院开设数据库课程设计以来，实践教学环节中存在的问题，结合项目模拟实训教学方法的基本原理，提出了基于团队项目模拟实训的数据库课程设计教学方法的具体方案及实施效果。
1 数据库课程设计教学现状
（1）题目过少不够开放。湖北经济学院是一所财经类教学型学校，开设的主要专业为经济管理类。但目前的题目多数都是老师提供给学生的，题材类似，不可避免地会出现学生相互抄袭的现象。另外，题目呆板，没有和本校的专业特色相结合，选择余地太少。长此以往，会使学生养成不劳而获的坏习惯，不利于学生毕业之后适应竞争激烈的社会。
（2）学生轻分析设计，重编程实现。 学生把编程工作放在数据库设计中的首要位置，轻数据库及其对象的设计，重开发工具的使用。很多学生只重视系统功能模块的设计与实现，缺乏全局观念。
（3）学生缺乏整体意识，团队协作能力不强。在数据库系统开发的过程中，学生对系统没有整体规划，经常把时间都花在需求分析和系统实现上，造成在学生项目后期没有时间做系统测试，这样开发出来的系统必然出现很多问题。
软件开发是一个系统工程，特别强调团队协作能力。如果一个课程设计题目只让学生一个人完成，缺少与他人相互的交流，不利于交流与沟通能力的培养和项目的正常开展。原有教学模式下，学生做课程设计往往单打独斗，没有形成一个团队。
（4）课程考核方式不够科学。老师通常采用平时成绩和实验报告相加权作为总成绩。在这种考核方式下学生是被动地完成任务，不知道所做项目的评定标准，因而积极性不高，也不能通过项目设计有效地提升自己的能力。
2 数据库课程设计基础准备及教学目标制定
2.1 基础准备
综合性的实验课程往往需要很多课程作支撑。在该课程开设之前，前期学生应该已经学习了C、C++等一些经典的程序设计课程，学习了数据库原理及软件工程课程，对于数据库原理课程中的相关概念例如数据库文件的创建、表的建立以操作、视图与SQL查询、存储过程与触发器等进行了相关实验，对于关系型数据库基本概念和特性有一个比较完整的认识。由于课程设计中需要将数据库原理与工程项目相结合设计出具体的应用程序和界面，所以学生还需掌握至少一门前台开发工具，如 、或PHP等，让不同层次的学生选择不同的培养方案，有针对性地进行学习。
2.2 教学目标
结合教材上关于数据库设计的思想和方法，对一些简单的信息管理问题进行必要的分析和设计。在掌握了数据库系统的基本原理和基本方法的基础上，熟悉数据库管理系统的工具及语言。能查阅资料解决数据库技术方面的问题，具备在微软开发平台下进行数据库设计和管理操作能力，培养数据库应用系统开发的基本能力，项目合作、团队精神及小组交流的能力，培养学生运用数据库管理系统解决实际问题的能力。
3 数据库课程设计教学构思
课程组根据学生的实际情况，制定了相应的教学计划。本课程安排在一个学期内，32学时，每周具体安排如表1所示。
3.1 人员安排及开题
把整个班级按照开发小组的形式进行分组，每组4～5人，选一名组长，每个同学承担不同的角色，共同完成任务。在整个过程中，为了达到锻炼的目的，每个同学的角色可以互换。
在选题方面，应充分考虑到学生的专业特色，体现经管类专业的特点，选择具有专业特色的案例，以激发学生的学习兴趣。比如，针对“旅游管理”专业和“国际金融”专业，可以根据专业要求来分别制定教学案例，使学生在数据库课程设计中加深对本专业课程的理解，从而达到数据库课程设计和专业特色融合的目的。在制定选题的过程中，教师应进行充分的调研，与该专业的教师进行讨论，帮助学生选择他们熟悉的题目，如旅游酒店管理系统、学生成绩管理系统、人力资源管理系统等，或者选择学生生活中经常接触、能很快上手的内容。同时，应注意控制题目的规模和难度，使学生经过努力后能在规定的时间内完成。这个阶段可以充分调动学生的积极性，鼓励学生自己选题组建项目小组。这种方式经检验取得了较好的效果。
3.2 需求分析
在此阶段，要尽可能收集课题的全面需求，利用不同小组互相模拟实际用户的形式，开小组讨论会来确定需求，增强学生的沟通能力和开发兴趣，并引导学生自己画出数据流图。
例如，某家工厂的采购部每天需要一张订货报表，表中列出所有需要再次订货的零件。对于每个需要再次订货的零件列出下述数据：零件编号、零件名称、订货数量，目前价格、主要供应者。零件入库应有入库单，零件出库应有出库单，通过放在仓库中的CRT终端把入库单或出库单报告给订货系统。当某种零件的库存数量少于库存量临界值时就应该再次订货。
当系统比较复杂时，应当采用分层描述的方法。一般第一层描述系统的全貌，第二层分别描述各子系统的结构。如还未表达清楚，可以继续细化。
3.3 系统设计与实施
确定用户需求后，进入系统设计阶段。物理设计阶段应该充分利用表、视图、存储过程、触发器等各个数据库对象的特点，建立一个完整的数据库。要引导学生利用课程设计来熟悉数据库开发的一些常用技术和工具。例如，在数据库课程设计中可以教学生怎样使用Power Designer来做数据库设计。在软件公司实际的数据库系统开发中，有很多工具可以直接完成从数据库概念模型到物理模型的设计和转化。
系统实施阶段，各小组可以选择自己熟悉的程序设计语言动手编写代码，完成系统各个模块的功能。开发语言可选择机房环境，有Java、VB、VC、PB等；数据库可使用提供的SQL Serever2000、DB2、MySQL5等主流DBMS；软件架构两层、三层都可以。教师对各小组学生在设计中遇到的具体问题，有针对性地给与启发式的引导。
3.4 系统测试
系统测试阶段可以选取小组之间交换测试，主要从功能测试、数据库测试两个方面找出系统的缺陷，对软件质量进行评价打分。列出测试计划，往各数据库表中插入正确的测试数据，测试数据插入情况和各种约束作用，并记录结果；往各数据库表中插入错误的测试数据，记录出错结果；在各数据表中修改测试数据，记录测试结果；各数据表中删除测试数据，记录测试结果；创建各权限等级的用户，授予相应的权限，然后按权限等级执行相应操作，查看操作结果是否正确，最后再编写实验报告。
数据库功能测试主要是对界面进行测试，按用户类型进行分部测试，查看每一种类型的用户功能是否有欠缺；用户操作是否符合实际，是否具有意义；尤其是在功能实现上，不同情况，会有怎样不同的处理；查看在出错的情况下，系统如何处理。3.5 完成设计报告
设计报告主要内容要求有系统需求分析（功能模块图）、基本ER图（要求标明主码、外码、联系类型）、用户子模式设计、按模块分析所编写的应用程序等。撰写设计报告前小组中各成员必须对自己的工作进行归纳、分析和总结。小结一般包括工作内容、工作量大小、自己完成情况、遇到的问题以及解决方法、收获与体会、今后努力与改进方向等。教师给出设计报告书写规范，学生根据系统分析设计结果完成该部分内容。报告编写是考查一个学生总结工作、撰写科技论文的能力。该环节考查的重点：报告是否内容完整、充实，条理是否清楚，格式是否符合科技文章规范。
3.6 检查与考核
考核是检验教学成果的有效方式和重要手段，对学生学习和教师教学具有重要导向作用，不同的考核方式能激发学生的学习动机。除了加强平时考勤外，教师还需在每个阶段对各个项目小组进行跟踪检查，对各个阶段的完成情况进行记录。从数据库原理、数据库应用和数据库设计三方面对学生进行综合评测，达到对数据库系统主要内容和框架的评测。具体考核指标权重为：平时表现 （25%） + 任务完成情况 （30%） + 答辩 （20%） + 设计论文 （25%）。同时还要鼓励学生在课程设计后，尽量撰写相应科研论文，积极申报校级学生科研项目。对于能力非常突出的学生，可以建立课外研究小组，让他们参与到教师在研的省部级科研项目中，进一步提升他们的专业技能和综合素质。
4 结语
数据库技术是一门理论和实践并重的学科。课程设计是否成功的标准在于学生是否通过项目开发，将自己所学到的数据库知识运用于实际需求中，是否提高了学生的动手能力。通过两年的教学实践证明，以这种方式开展课程设计更贴近企业实际的项目开发方式，能倡导学生主动参与的探究式学习和研究，改变学生被动接受、大量反复操练的学习和实验方式， 真正培养学生严谨周密的思维和临时处理问题的能力，满足企事业单位信息化建设的用人需求，有效地解决了理论教学与实践教学脱节和经管专业学生数据库工程实践能力薄弱的问题。另外，做好数据库课程设计作业有利于学生毕业设计报告和毕业论文撰写。今后学生面临的毕业设计其实就是一个完整的系统设计，是课程设计的扩大化、完整化，为设计报告的撰写、文献资料的查阅也为今后撰写毕业论文打下坚实的基础。
参考文献参考文献：
[1] 赵慧敏，杨鑫华，牛一捷. 数据库课程设计实践教学改革探索[J].当代教育论坛，2011（8）.
[2] 张志锋，王文冰.以就业为导向的学生综合能力培养教改研究[J].计算机教育，2010（11）.
[3] 林巧，丁革建.数据库课程设计的项目化实验教学方法[J]. 实验室研究与探索，2009（5）.
关键词：计算机组成原理；课程设计；知识体系
现代社会计算机技术发展一日千里，计算机的组成结构与过去的小规模集成电路相比已不可同日而语，它已经是超大规模的集成电路。高校开设“计算机组成原理”课程，其主要目的是学生通过该课程的学习，可以深入了解计算机的各功能部件，对每个部件在整机中起到的作用以及对应需完成的任务进行学习[1]。
1 课程特点及教学任务
“计算机组成原理”是高校计算机专业的一门核心课程。它在先导课与后续课间起着承上启下的重要作用，它的课程地位决定其知识范围广、知识容量大、更新速度快以及难度高的特点[2]。因此在本课程中，教师更应该注意学生主体作用的体现。计算机技术日新月异，老师所传授的知识要与时代的发展同步，使学生在校园内接触到的是新知识、新技术和新理念。
“计算机组成原理”是计算机本科专业必修的硬件课程。学生通过本课程的学习，可以了解计算机常用的逻辑器件、部件的基本原理、基本结构和初步设计方法，了解简单、完备的单台计算机组成原理。教学要求可以按照高、中、低分为三个层次，即“掌握”、“理解”和“了解”：“掌握”即要求学生对所学内容进行熟练掌握和深入理解，并且可以利用所学知识对相关的应用、初步设计等问题做出
分析和解答；而“理解”要求学生可以利用所学内容对相关问题做简单的判断分析；“了解”则是对所学内容进行初步的了解[3]。
2 课程知识体系设计
常规的课程知识体系都要求具备一定的系统性、科学性以及完整性。不过相对于学习计算机原理的课程来说，上述也提到该课程的特点决定将其教学要求分为三个层次，因此，笔者认为可以将科学性标准作为需要主要把握的课程特性，而其系统性和完整性可以根据本课程的特点做适当的调整。
2.1 课程知识体系的构成
课程知识体系由若干知识单元(如总线、存储器等)构成，知识单元由若干知识点(如总线结构、特性等)构成，知识单元的每个知识点间又有着内在逻辑关系，每个知识单元中的知识点与其他单元的各知识点同样有一定联系，并且各知识单元之间同样存在着相应的关系，正是这些内在的逻辑关系组成了一个完整的网状系统，其所反映的就是课程知识体系结构。新的知识要藉由长时记忆中的知识向学生自身的知识结构转变，因此，在进行课程设计时要以这个观点为基础，强调学习该课程的知识体系结构[4]，如图1所示。
基金项目：黑龙江省智能教育与信息工程重点实验室；黑龙江省重点学科(081203)。
作者简介：李丽萍，女，教授，研究方向为计算机科学教育、计算机体系结构。
2.2 建立课程知识体系结构的方法
首先利用任务分析这一教学设计理论技术，采用教研组老师集体研究、分析的模式，确定出该课程的教学范围以及课程深度[5]。再通过解释结构模型法，对教学顺序以及教学内容的关联结构做进一步确定。在确定教学顺序时，通常由专业人员以及课程教师来进行：先分析主题，把课程内容的各知识点抽出，确定出各个知识点的内部逻辑关系，即建立有向图；通过矩阵运算初步整理有向图，求取各知识点间教学关联结构，绘出整体知识点层级网络图；最后再进行整体的审查以及局部修改。知识体系结构中的每个知识点都要做任务目标的分析，进一步确定出具体教学内容，参照上述确定的教学关联结构，建立起教学目标和教学任务的关联图，最后就可以进行“计算机组成原理”的课程体系设计。
3 课程分析
3.1 教材分析
《计算机组成原理》教材经过多次的改版和演变，已经增加了很多的内容。通过分析所用《计算机组成原理》教材，我们可以把教材全部10大章内容先分为26个教学单元，每个单元再细分为若干个知识点。选择每个单元内容的主要知识点，再针对这些知识点间的内在逻辑关系组织学习顺序。在教学设计上强调清晰、简洁、明确，使学生可以从整体把握该课程的知识结构。因为学习过程中的每个知识点有着不同的难易程度，通常关键的知识点往往也是难点，因此在设计中要针对重点知识提供多层次、多形式的学习和练习。
3.2 学生特征分析
课程设计中确定教学进度、完成教学任务的第一步，就是对学生特征做出科学、准确的分析，只有对学生进行充分的了解，才能确定哪些学习内容是可以通过学生自学完成的，哪些任务是需要老师加以引导的。分析学生特征可以充分激发学生的学习内动力，引导学生编制自学计划，在有限的时间实现教学目标。
学生特征信息通常来源于以下两个渠道：
1) 通过老师和学生的面对面交谈或者利用邮件、及时通讯工具等所做的交流。
2) 通过问卷调查，问卷的内容主要包括学生在学习“计算机组成原理”时的态度、目的以及方法，还有具备相应基础知识的程度。采用问卷的形式与学生进行交流，可以直接掌握学生的具体情况，包括学生的认知结构、基础知识以及设计能力。老师可以以此为参照进行教学目标的设计。要先促使基础知识相对欠缺的学生对相关知识点进行补充学习，学生在具备了前导知识后，才能克服后续学习过程中的畏难心理，使得课程得以顺利开展。而对于一部分学习热情高、基础扎实、喜欢计算机专业的学生，则可以引导他们制定一些综合性的、有一定难度的自学计划。学生在解决实际问题时，提高创新能力和学习能力，从而激发其求知欲，体会到学习的成就感，最终提高设计能力。
3.3 学习目标分析
本课程的学习目标按照上述课程体系结构的组成，设计为“课程学习目标”、“单元学习目标”和“知识点学习目标”。可以先在学期初提出课程学习目标，使学生对于课程的学习目的了然于胸；单元学习目标可以在学习各单元内容之前呈现；而每个知识点的学习目标要在知识点的学习过程中呈现，并且将知识点的学习目标对照上述教学特点进行层次的划分，使学生明确知道知识点是属于“掌握”还是“理解”还是“了解”。老师给出相应的引导和建议，学生按照不同的层次目标确定自己适用的学习策略。
4 教学系统设计
4.1 组织教学内容
在实施本课程的教学活动时，除了引导学生在课堂这种正式渠道获取理论知识外，还要充分利用校园局域网、因特网等网络形式和网络资源加以学习辅助。例如，计算机发展与展望、汉字在计算机中的处理、外部设备等一些与现代技术联系密切的知识点，多采用学生分组学习讨论方式。学生搜集查找的资料内容远比课本丰富，这种学习方式，既开拓了学生的知识面，也锻炼了学生初步进行信息检索归类的科研探索能力。老师在课堂中通过精心制作的课件，采用知识可视化、信息可视化等先进的方法，向学生传递知识点；或者利用BBS、电子邮件等方式，与学生进行非正常渠道的沟通，在传递教材各显性知识点的同时，还向学生传授分析问题、解决问题的策略[6]。学生通过掌握这些隐性知识，不仅加快了知识点向自身知识结构转化的过程，还提高了实际解决问题的能力。
4.2 设计学习环境
学习环境通常由自主学习和协作学习两部分组成。自主学习环境的设计，除了老师引导学生制定相应的学习计划外，还可以针对学生的阶段测试、日常学习中的反馈信息设计出自学自测学习模式：收集每个阶段测试以及日常练习中经常出错的习题，开发设计出自测试题库，促使学生自觉进入该试题库进行自我测试，通过对比发现不足，从而提高学习效率和学习积极性。而协作学习环境的设计，则可以采用项目教学法、任务驱动法等各种教学方法[7]，加强学生协作能力的锻炼，培养其团队精神。也可以在校内局域网建立课程论坛、学习社区等，利用发贴与学分挂钩的形式，提高学生的参与度。
4.3 开发教学资源
老师要采用多种教学策略为学生搭建一个理想的学习平台。深入开发素材性课程资源，可以说课程资源是课程实施的基本条件之一，素材性课程资源是开展教学活动直接来源，学生转化为自身知识结构的对象。素材性课程资源分为静态和动态两种，很多老师比较侧重于静态资源(如讲义、课件)的利用，而忽略了动态资源。所谓动态资源就指师生交互过程中所形成的资源，例如，学生时实的信息反馈等。其实动态资源的利用正是突出了“学生为学习主体”这一全新教学理念，它使学生和老师情感交流更为丰富，也提高学生的学习兴趣。
4.4 设计教学方法
由于“计算机组成原理”课程有很多抽象性的概念，笔者通过实践发现，类比法对帮助学生理解抽象概念起着非常有效的作用。所谓类比法，是把计算机原理课程中的知识内容与日常生活中接近的例子作对比，使得相关理论概念变得具像化，更容易理解和掌握[8]。类比法又分为对象方法类比及对象属性类比两种。其中对象属性类比是利用该对象的属性，与另外一个与其属性特征相接近或者完全相同的对象做比较，使得具有抽象属性的对象具像化，对该对象的属性特征加以说明。如教材中对CPU内部结构和功能的描述都比较抽象，有时候仅用一个模型图来说明其内部结构，学生理解起来比较困难。此时可以分析该知识单元：CUP的内部结构是一个互相协作但又相对独立的整体，其各部分都有自己的功能特点，那么就可以将其与一家制造企业公司做类比。一家制造厂由经理部、财务管理部、生产部、车间、企划部、采购部等各部门组成，每个部门的职责范围也不尽相同，如果把公司的组织架构和CPU内部结构的组成做类比，则理解起来就相对容易，因此可以做如表1所示的类比。
这种类比教学方法在课堂实施后，学生都认为对于CPU的内部结构理解比较透彻。
而对象类比则是对某对象所具备的行为或过程与另外一个对象所具备的抽象性过程或行为进行类比，进而对抽象概念加以说明。
4.5 实验设计
该课程是一门实践性非常强的课程，因此，实验的设计就尤为重要，这里按照开设实验课程的时期提出几种设计方法。
4.5.1 验证式实验
对于初期实验课程来说，这种实验方法比较常用，它可以帮助学生熟练掌握基础实验的步骤及方法。其实验证式实验就是老师先给出实验的步骤、方法以及试验目的，并绘出线路图，在上面写出汇编程序，给出实验结果，学生按照老师提供的思路进行试验验证。比如，一块EPROM的芯片，由0地址开始写上内容，学生按照老师提供的电路图构成电路，读出地址内容单元，并与老师所写的内容做比较。这个试验可以帮助学生初步了解单元电路的构造及调试方法，及时排除错误。
4.5.2 模仿式实验
开设中期实验课程，学生可以参照一些程序或电路，对其进行改造或模仿，设计出类似的实验程序和电路，得出课程要求的实验结果，并对该结果进行观察、分析和研究，这种方法就是模仿式实验。
4.5.3 探索式实验
实验课程的后期阶段，可以要求学生参照教材内容，自行设计出实验方案，对实验电路、实验流程、实验程序进行自主的调试和构造，从中获取老师所要求的实验结果。这种探索式实验对于学生解决问题、分析问题的能力要求比较高，并且还要有较强的计算机软件、硬件知识做支撑。学生经过该阶段实验课程的训练，其动手能力、设计能力都会得到很大的提高。根据长期的计算机组成原理课程教学实践，我们开发了基于EDA技术的教学实验板，在实验课中开展了新教学方法的教学实验和研究，摸索和设计出了一套新型的计算机组成原理实验课教学方法与模式。实践表明，采用这种教学方法的突出特点是充分体现和发挥了学生的创新设计能力，达到了加强学生综合素质的提高和实践能力培养的目标。
4.6 教学评价体系设计
在设计教学评价体系时，老师要注意将多种评价方式相结合。在学习过程中运用形成性评价，老师可以设计出诸如“电子档案袋”等形式的程序，对学生的学习过程做详细记录；在学习活动告一段落时，可以采用总结性评价方法，指出各阶段性学习的不足，对学生的学习效果加以验证。评价的手段也不能只采用考试一种，可以结合日常教学中的项目完成成果、在课程论坛中发帖的数量和质量等，对学生的学习态度、学习方法做出全面评价。而评价的主体也要多样化，不能仅以老师为评价的主体，学生也要真正参与到评价活动中来，如设计问卷调查，或者项目教学法中，让学生作为评价的主体，进行各项目小组间的互相评价等。
5 结语
[关键词] 创新 实践 能力 人才
中图分类号：G 423.07
引 言
随着社会的快速发展，人们对通信的要求越来越高，社会对人才的需要也就不断增加。信息的发展体现了光电子技术存在的重要性，光电子技术已经成为国家的经济支柱。新世纪的竞争是人才的竞争[1]。培养出实践能力强、具有创新意识的人才是目前高等学校的教育方向[2,3]。
培养创新型人才要特别注重实践动手能力的训练[4]。在大学四年的教学安排中，实践类课程所占比重偏少，内容陈旧，特别是专业课程设计缺乏特色性、针对性、循序渐进性和实效性。为此我们进行了深入的思考和探索，希望能够有效地提高学生对专业课程设计的重视力度，从而使专业课程设计在创新人才培养中起到它应有的重要作用[5-7]。
探索专业课程设计的教学意义
专业课程设计是理工科的学生在进入到专业知识学习阶段后，能够把理论知识和实践结合到一起，进行综合设计的一门实践类课程。通过专业课程设计中的各个环节：查阅参考资料—熟悉原理—方案设计—仿真模拟—搭建系统—调试—数据分析—报告总结，培养学生科学研究的综合素质。专业课程设计不但使学生能够将理论知识学以致用，还能培养学生动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风，同时还能培养学生团队合作的精神以及创新的意识[9-10]。专业课程设计在大学生的培养中起到举足轻重的作用。
1.促进理论实践相结合
对于理工科学生，尤其是光电子技术专业来说，一旦进入专业课的学习，学生会觉得知识面一下拓宽了，要学的内容很多，有时候相互之间也很难看出联系；学习起来枯燥无味，不容易理解，会有很强的畏难情绪。通过实践环节对理论知识进行强调和理解，在具备了感性认识之后更容易掌握理论知识，同时学会运用理论知识分析和解决实际问题的方法，是理论知识与实践知识的一种互动。
2.培养专业兴趣
学生在课程设计中通过努力实现一个小系统，会因为成功带来很大的喜悦和成就感，从而对专业产生兴趣，提升自信心。
3.提高学生综合素质
课程设计内容以综合性和设计性为主，题目具有连贯性，从浅到深，实验体系逐渐完善，能够培养学生动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风，同时还能培养学生团队合作的精神以及创新的意识。通过专业课程设计，学生可以掌握软硬件的模块化设计和调试方法，以及对专业仪器仪表的认识和熟练应用，为其走向就业岗位打下扎实的基础。
4.增强就业竞争力
现在本科生找工作难，不仅仅是因为就业人数的逐年增加，还因为用人单位现在更注重学生的动手能力和创新能力。由于专业课程设计的内容与实际应用紧密结合，通过专业课程设计的训练，积极参加各种专业竞赛，这些丰富的实践经历可大大提高学生的就业机会，增加就业竞争力。
光电子技术专业课程设计建设方案
我们对光电子技术专业课程设计的实践研究与探索，主要从以下几个方面进行建设：
1.加强前期引导，提高设计效率
理论教学引导：理论教学方面注重提高学生的思想觉悟，明确学习目的，激发学生的主观能动性和研究兴趣，将课程设计中的实际问题融会贯穿到理论教学中，不但极大地激发学生的学习兴趣，而且也使学生对课程设计产生了一种期待，获得良好的教学效果。
良好的实验环境：针对于部分对实践感兴趣的学生，提供开放的实验环境，老师给予一定的指导，让学生可以在实验室内自由做实验，从基础实验做起逐渐加大难度，让学生不断地获得成功的喜悦感，提升学生的专业兴趣和自信心，并增强学生的动手实践能力。同时也为后续的课程设计积累经验，产生新想法、新思路，具有一定的创新意识。
合理设计题目：根据学生的层次和兴趣，设计出适合不同学生的题目，让学生根据自己的能力自由选题和组队。学生也可从前面开放性实验的新思路中继续深入题目，实现功能更加完整和性能优良的系统。
根据学生的兴趣，把题目分为软件设计和硬件设计实现两大部分，题目中还包含了现在不断普及的单片机、FPGA、ARM的模块，使学生在学习光电专业课程的基础上，把单片机、FPGA、ARM作为一种工具或手段，从而实现光电真正结合的目标。这种方法不但帮助学生扩展了知识面，还扩大学生的就业方向。例如：数字光发送接收系统要求学生做出数字信号源、光发送、光接收三大部分，可以采用分立元件、单片机、光源、光检测器等来共同实现这一系统；光时域反射仪的设计与实现也包括窄脉冲发生、光发送、弱光检测三大部分，除了分立元件、FPGA/ARM、光源、光检测器，还有光环行器等无源器件的应用。
根据学生所具备的理论知识基础，把题目难度划分为三个层次：较为简单的综合设计类题目，让基础差的学生能够在老师和同学的帮助下，通过努力实现题目的基本要求，增加自信心，学习如何分析问题和解决问题；一般难度的综合设计类题目，让处于中间部分的学生能够理论结合实际，通过老师指导和团队合作，较好地完成题目要求，并对其加以一定的完善；具有一定难度的题目由理论基础扎实、动手能力较强的学生来完成，他们对题目有浓厚的兴趣，本身有较好的分析、解决问题能力，在老师的引导下能够自主地完成题目要求，并且有一定地深入。
2.优化实践过程，提高实践能力
自由选题：由学生根据自己的能力和兴趣，选择自己喜欢的题目，并自由组成2～3人的小组。
关键词：机械设计；教学方法；技能；创新
中图分类号：G712 文献标识码：A
《机械设计基础》是高职院校机械制造专业、机电一体化专业的专业基础课程。学习这门课程，要求学生具备《机械制图》、《工程力学》、《公差配合与尺寸测量》等先期课程的机械基础知识和力学计算原理。通过机械零件设计的基本知识、基本理论及设计方法等内容的讲授，培养学生分析和解决实际机械问题的综合能力。同时为《机械制造技术》、《数控加工与编程》等后续课程的学习提供必要的机械设计理论基础和实践技能。
《机械设计基础》是理论和实践相结合的一门课程，具有很强的工程应用价值，重点培养学生的创造性思维和设计能力。目前，高职院校的学生多数都是从高中直接进入大学，没有实际工作经验，对机械结构的了解非常有限，在学习过程中，无法将理论知识学习与生活和企业实践结合起来，因此学生在学习《机械设计基础》这门课程时困难比较大，教学效果不佳。如何上好这门课，激发学生的主观能动性和学习热情，使学生在教学过程中，既能掌握课程的基本理论知识，又能掌握一定的工程实践技能，是我们高职教师教学方法研究的重要课题。
下面就根据高职人才培养目标的要求，以提高教学质量为目的，结合本人实际教学中的一些经验，就教学内容的调整、教学方法的改进、课程设计和教学团队的建设等方面，对《机械设计基础》这门课程的教学方法进行探讨。
1调整教学内容，减少理论难度，增加技能培养
高职院校《机械设计基础》课程应注意突出工程性和实践。目前大多数高职教材在内容上追求理论知识的系统性和完整性，注重介绍机构设计理论和设计方法的研究，对现代机械理论的内容介绍较少，缺少实际机械结构的工程应用，而高职学院的学生普遍理论基础较差，工程意识薄弱，往往在老师讲解、分析机构组成和运动原理时感到茫然不知所措。因此，教师在讲课过程中，应该根据高职高专的教育培养目标，减少理论教学的难度，突出实践应用性，注重国家新标准、新技术、新内容的及时补充，适当调整教学内容。将知识进行优化组合，强调基本概念、基本理论和基本方法，减少复杂的公式推导，力求使教学内容通俗易懂，让学生容易理解和掌握，同时应注意将工程性和实践性引入教学内容，增加对学生实践技能的培养，提高学生的学习兴趣。如，在讲授平面四杆机构时，引入缝纫机脚踏板、小型农用柴油机、雷达、鹤式起重机、机械夹具、手动抽水机等工、农业生产、生活中常见的工程实例，通过分析这些机构的运动简图和观看动画视频让学生充分理解平面四杆机构的组成、类型和运动原理，在掌握理论知识的同时，让学生直观的认识四杆机构在工程中的实际应用；而在讲授曲柄摇杆机构的急回特性时，引入牛头刨床这个实例，通过刨床的结构演示和运动分解，让学生观察牛头刨床加工工件时滑枕的工作状态，知道进刀和退刀时速度快慢不同，掌握急回特性的产生及具体应用。通过这种理论知识与工程实践相结合的教学方法，不仅能使学生掌握各章节所学的知识，还能逐步培养他们的产品设计能力和创造精神，真正做到学以致用。
2设计教学方法、加强学生主体意识
2.1重视新课导入
新课导入是课堂教学的第一个环节，对教学效果有直接的影响。新课导入的精彩，能提高学生的注意力，激发学习兴趣。新课导入的具体方法，应该根据每次课的实际内容进行灵活的设计。有些延续性的知识，在新课导入时应先对上次课的内容进行复习和总结，这样不仅可以巩固知识点，也有助于本次课的承接和延续。例如，讲授平面机构自由度计算时，就需要先复习上次课的知识：什么是自由度？什么是约束？什么是运动副及运动副的分类方法？构件及运动副中移动副、转动副、高副的表示方法是怎样的？这些问题，与本次课的学习有着非常大的联系，可以提问让学生回答，对前期知识进行回顾，又顺利的引入本次课程的学习。
有些课程，可以用直观法引入，达到创造学习情景，激发学生兴趣的目的。如讲授凸轮机构时，开课先让学生观看凸轮机构的几个应用动画，如，内燃机的配气机构、自动送料机构等，吸引学生的注意力，让他们思考机构的运动原理，引出本次教学的主要内容。有些课程，还可以通过比较法引入，加强新、旧知识点的联系和对比，使知识更容易被理解和掌握。如，学习链传动时，结合前期带传动的知识，先总结出链传动相对于带传动能保持恒定的传动比、传递的功率较大、能在恶劣环境下工作等优点，然后列举一个谷物播种机的实例，让学生理解链传动在生产中的实际应用，顺利的引入新课的学习，进行链传动的运动分析和设计计算。新课的导入方法很多，老师在授课中要从提高教学效果出发，深入理解教材内容，结合生活、工、农业生产中的机械运动实例，积累素材，不断尝试、设计新颖的课程导入方法，激发学生的求知欲和创新力。
2.2采用任务驱动的教学方法
根据高职教学目标的要求，课堂教学已打破了传统的“教”与“学”的过程，要求学生积极参与到整个教学过程中。这就需要教师精心设计教学过程，激发学生的学习兴趣，引导学生独立思考，充分发挥他们的主体作用。任务驱动法就是一种很好的教学方法，教师可以根据教学中的的各章节内容，以培养学生自主能力为目标，设计出若干个典型工作任务配合理论教学。工作任务在各章节开课之初就布置给学生， 让学生分组去完成，充分发挥学生的学习主动性和创造性。学生在任务的驱动下带着问题学习，变被动学习为主动学习，既明确了学习目的，又使教师的教学内容有了侧重点。工作任务可以让学生在课后分组独立完成，让学生自己查阅资料，设计工作流程，画结构图、书写任务书。课堂上老师组织学生汇报，分组讨论，修改任务实施方案。学生最终完成的任务实施报告，作为课程考核的一项内容，按一定比例记入总成绩。任务驱动法可以让学生循序渐进的理解教学的知识点，促进学生积极参与教学，培养学生自主学习的能力。在完成工作任务的过程中，学生也会获得查阅信息、获得新知识的能力，分析问题、解决问题的能力以及交流与合作的能力。
2.3合理采用多媒体教学
机械设计基础的教学内容涉及到许多传动机构的组成、运动原理及工作过程。运用多媒体教学，结合大量的图片、动画和视频展示，可以将许多复杂的机械运动过程演示出来，使学生对抽象的机构有了直观、清晰的认识，提高了对知识的接受和掌握程度。如在讲授链传动时，通过观看滚子链的组合与分解动画，就能使学生对内链板、外链板、销轴、套筒、滚子的形状和装配组合有一个非常直观的掌握；讲授齿轮传动时，齿轮的分类、渐开线齿廓的形成、齿轮的啮合过程等知识也都比较抽象、难懂，传统教学方法需要学生有较强的空间想象能力，而通过动画演示，每个学生都能对结构和运动进行清楚、直观的理解。与传统板书的教学方法相比，多媒体教学课件图文并茂的形式能够充分活跃课堂气氛，调动学生的积极性和学习兴趣，提高教学质量。多媒体教学的效果与课件的制作好坏关系密切，因此教师要充分理解教学内容，把握高职机械设计的教学目标，制作高质量的多媒体课件服务于教学。作为一种教学手段，多媒体课件将教学内容分页展示，不利于学生对知识进行系统的掌握，因此在教学过程中要注意合理使用多媒体教学，将它与传统的板书有机的结合起来，可以在授课过程中，将本次课的知识点条理清晰的书写在黑板上，供学生学习掌握，达到良好的教学效果。
3强化课程设计的目标
课程设计是《机械设计基础》课程重要的实践教学环节，是学生应用所学知识进行具体的机械设计训练，通过课程设计能培养学生理论联系实际的综合技能。课程设计和单元项目训练不同，它不是某一部分知识的单独应用，要求学生在掌握机械设计理论知识后进行综合的技能训练，因此教师在课程设计的题目选取上要进行全面考虑，尽可能多的涵盖学过的理论知识，而且题目的难易程度要确保绝大多数学生能按时、合格的完成。为培养学生自主学习的能力，教师在选题时应该设计多个题目，同一个题目还可以设置不同参数，让学生分组设计完成。每个学生的学习基础和理解程度不同，对知识和技能的掌握程度也会有较大差异，通过课程设计，让全组学生取长补短、互相学习，提高他们学习积极性和沟通协作能力。课程设计的目的就是要让每个学生都能通过课程设计达到知识和技能的提高。
在设计之前应该组织学生进行机械结构的拆卸、安装，熟悉各部分结构、功能、和各零件之间的联接关系，建立具体的机械概念，让学生明确设计目标，避免纸上谈兵。机械设计时一定会涉及到机械结构的计算和参数选择等问题，因此要指导学生独立完成相关知识的复习、总结，指导学生查阅相关参考资料和手册，解决设计中遇到的问题。学生最终设计、绘制完成的图纸要整洁、清晰，符合机械加工的工艺要求。
4加强教学团队的建设
加强教学团队建设、构建合理的教学梯队是高职院校提升教学质量、增加社会竞争力的重要保证。《机械设计基础》课程由机械类专业的老师承担授课，专业教学团队中各成员的教学优势和专业特点各不相同，而且每个教师往往承担本专业两门以上课程的教学任务，各课程之间有一定的逻辑关系，教师间通过教学资源和教学技能的相互沟通，可以大大提高人才培养的质量。课程建设是高职院校教学改革的重点，课程教学改革和精品课程建设是提高教师教学水平的重要手段，课程团队建设应以专业建设为背景，密切合作，对课程进行规划设计，打造特色专业和精品课程，使课程真正发挥它在整个专业中的作用。高职院校应该充分发挥教学团队在教学工作中的作用和意义，鼓励教师加强教学研究和交流，改进教学内容和方法，开发各项教学资源，促进教学团队各成员的主观能动性，进行教学改革和创新。教学团队建设要突出发展过程中的传、帮、带，大力培养青年教师，加强青年教师科研能力的培养力度。学院应该给教师创造外出培训和交流的机会，加强教学研讨，通过加强科研建设和科研投资，以科研促进教学，提高教师的整体教学水平。
《机械设计基础》是高职院校机电专业一门重要的专业基础课程，教师在教学过程中，应该不断进行教学方法的探讨和改进，使学生掌握理论知识和设计要点的同时，培养专业设计能力，真正做到理论知识和生产实践相结合，提高学生的综合技能和创新意识。
参考文献
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通信工程专业是实践性、工程性较强的专业。随着通信技术的快速发展，社会对通信工程专业人才培养提出了更高的要求，这给通信工程专业教学带来了新的挑战。应用型通信人才的培养不能仅限于理论知识的传授，更要培养学生将理论知识应用于工程实践的能力。然而，目前通信工程专业人才培养中重理论、轻实践的现象还普遍存在，这使得通信工程专业学生实践训练不够，动手能力不强，不能适应当前通信行业发展的需要。为改变这种现状，构建满足社会需求的应用型通信工程专业实践教学体系显得尤为迫切。
1.通信工程专业应用型人才的培养
l.1 应用型人才培养概述
不同于重视理论型人才培养和科学教育的传统教育模式，应用型人才培养模式在人才培养目标上重视实践技能的培养，在教学内容上重视技术教育，在教学方式上强调实践操作能力，在科学研究上重视应用技术研究。
应用型人才可以分为学术型、工程型、技术型和技能型4种类型。学术型人才的主要任务是探索和发现新原理，研究客观规律，并将客观规律转化为科学原理和学科体系；工程型人才主要任务是将科学原理及学科体系知识转化为设计方案或设计图纸；技术型人才的主要任务是将设计方案与图纸转化为产品；技能型人才则主要依靠熟练的操作技能来具体完成产品的制作。普通高等院校应将培养面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质的工程技术型本科人才，作为人才培养的主要目标，强调学用结合、学做结合、学创结合，以产学研合作教育为主要的人才培养模式。
1.2 通信工程专业应用型人才培养要求
通信工程专业应用型人才培养必须符合通信行业发展的需要。通信行业主要包括通信运行企业（中国电信、中国移动、中国联通等），通信设备制造企业（华为、中兴、爱立信等），通信工程建设及网络维护企业等。通信行业对大学生的要求主要表现在以下几个方面。
1）专业知识方面：掌握电路与信号分析，通信系统相关知识，信号传输、交换和处理的理论，及各种通信网、通信设备的组成和基本原理。
2）应用技能方面：具备相关的工程设计、调测、维护运行的初步能力。
3）计算机方面：熟悉计算机基础知识并能熟练操作，具有计算机软硬件设计和开发的初步能力。
4）外语方面：具备信息检索和熟练阅读本专业外文资料的能力。
5）人文方面：具有较高的综合素质，如良好的团队合作精神、较强的社会交往能力、严谨的科学作风等。
根据这些需求，普通高校通信工程专业应注重培养产品开发、工程设计、工程施工、设备维护、网络运营方面的人才，以及业务设计、业务开发方面的人才，如电信增值业务、移动增值业务、电信业务价值链、通信业务等设计与开发，及电信业务渠道建设等方面的人才。此外，还应加强与各种职业资格证书相关知识和能力的教育，使学生毕业后就能与企业接轨，以提高学生的就业竞争能力。
2.实践教学体系框架的建构
为满足应用型人才培养的需要，通信工程专业的实践教学可采用课程实验、课程设计、认识实习、生产实习、毕业实习、综合实训、毕业设计等多种形式。这些形式可分为基本技能模块、专业实践模块和综合实践创新模块。通过课程实验、上机等实践环节，加深理论学习和提高实践技能；通过课程设计、实习、实训等环节，培养学生进行基本的工程设计、调测、维护运行的初步能力；通过综合社会实践、职业技能认证和科技创新竞赛，培养学生的创新能力、人文素质和就业竞争能力。
基本技能实践教学模块主要由公共基础课、专业基础课和计算机课构成。公共基础课通常包括物理、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程。计算机应用包括数据结构、C语言、数据库技术等课程。专业基础课则有信号与系统、数字信号处理、通信原理等课程。这些课程的实验主要在学校内的实验室进行，培养学生的基本实验能力。
专业技能实践教学模块是由专业课及一些选修课组成，具体来说，就是由卫星通信、移动通信、光纤通信、程控交换、网络工程等课程组成。其实践教学可在校内或校外的实践教学基地进行，可采取实验、课程设计、实习、实训等多种形式。
综合实践、创新能力实践教学模块可根据学生的兴趣自主选择。科技创新活动可采取成立创新实验室，参加电子设计大赛、机器人设计大赛、大学生挑战杯等科技创新竞赛活动，吸引学生参加教师科研项目等方式培养学生的创新能力。如北京航空航天大学的通信工程专业就采用大学生科研训练计划（studentresearchtrainingprogram，SRTP）、大学生电子科技竞赛、科研成果转化为优质教学资源和电子信息技术产业前沿论坛等方式培养学生的实践创新能力。鼓励学生参加社会调查、社会志愿者等社会实践活动，以培养学生良好的团队合作精神、较好的待人接物方式等人文素质。此外，鼓励学生积极参加职业技能认证，如通信工程师资格考试、华为和思科等公司的认证考试，以提高学生的就业竞争能力。
实验是学科的基础，对培养学生的创新能力具有重要作用。实验要与学生的创新能力和综合能力紧密地联系在一起。基于此，实验可分为基础实验、设计性实验和开放性实验3个层次。基础实验主要是确保学生对理论学习的巩固和理解，熟悉各种仪器仪表的使用，如各种实验箱、示波器、信号发生器、频谱分析仪等。这种实验由教师指定具体的实验内容、方法和步骤，由学生在指定时间内完成。值得注意的是，基础实验的内容必须不断优化，要及时充实新知识、科研新成果，帮助学生通过实验深刻理解相关原理，并启发学生运用实验技能解决实际问题。当学生经过一定数量的基础实验训练之后，有必要对学生进行具有科学实验性质的设计性实验训练。设计性试验旨在训练学生灵活运用知识的能力，教师可指定主要内容和提供一些可选的试验方法，由学生自己分析并确定实验所需设备、实验目标、实验步骤等。如在通信原理课程中可以设置频移键控调制与解调、相移键控调制与解调的软件仿真实验，基于实验箱的二次开发实验等。对于开放性实验，学生可自主、自由组合、申请实验课题，学校为学生提供一些课题费用，让学生根据自己的创新思路选择感兴趣的实验。开放性实验强调组合，既有实验课题的组合，也有实验团队的组合，强调学生独立完成实验全过程。
课程设计是在学完某门课程之后集中安排的重要实践性教学环节。在教师的指导下，学生运用所学知识，结合某一专题独立地开展设计与实验，培养学生分析、解决实际问题的能力。通过课程设计，可帮助学生将理论和实践结合起来，进一步提高学生的专业实践技能。课程设计一般包括选题、设计计划书的制定、实际任务书的下达、设计指导书的编写、设计报告的完成及设计总结等环节。目前，通信工程专业的一些专业基础课和专业课都开设了课程设计，如数字信号处理、通信原理、移动通信、光纤通信、程控交换、网络工程等。这些课程的课程设计可采用硬件、软件或软硬件结合的方式进行。如硬件课题可让学生设计电路图，购买元器件，然后进行组装、测试；软件课题可要求学生使用Matlab或Systemview对时分复用通信系统、移动通信系统等进行仿真。对于如何开展课程设计，每门课程都有其自身的特点，需要任课教师进行深入地研究。例如，汪春梅等人提出在数字信号处理课程中进行开放性课程设计，以培养学生的实践创新能力；覃永新等人利用电子设计自动化（electronicdesignautomation，EDA）技术对通信原理课程设计进行了改革。实习实训是应用型人才培养模式中非常重要的实践教学环节。通过实习实训，可使学生更好地掌握理论知识，锻炼动手能力，培养职业技术应用能力，实现学校培养与企业用工零间隙对接。实习实训是培养学生把专业理论知识转化为职业技能的重要手段，是培养高级应用型人才的保证。实习实训实践教学需要在校内外建立各种实习实训基地，设计规划好实习实训项目。实习实训基地大致有3种：第一种是参观访问，获取感性认识，如到中国电信、中国移动、中国联通进行参观；第二种是专题实训，如参加一些职业培训机构组织的专题实训；第三种是参与通信行业的设计、生产、维护等，学生接受短期培训后，在专业人员的指导下，直接参与企业的生产经营活动。
3.实施实践教学体系的保障措施
为确保实践教学体系的有效实行，必须建立各种保障措施。
1）转变观念，高度重视实践教学。传统教育模式重知识传授，轻能力培养，认为实践能力的培养会降低专业基础理论知识学习的要求。因此，传统教育模式下的课程体系设置大都以理论课为主，把实践课当成理论课的补充，实践教学的重心不在培养学生的动手能力和分析问题的能力，而只是加深有关理论知识的理解和掌握。必须改变这种观念，将实践教学作为与理论教学并重的教学环节。
2）加大投入。拥有先进实验设备和良好实验环境的高水平的综合实验中心和实验室，对大学生实践能力、工程素质和创新能力的培养起着至关重要的作用。这需要持续、大量的投入。目前，虽然加大了实践教学经费的投入，但与实际的实践教学环境要求还有较大的差距。
3）加强实验室队伍建设。拥有一支学术水平高、训练有素、人员稳定的实验教学和实验室管理队伍，是保障实验教学和实验室建设顺利进行的必要条件。目前，实验室队伍的建设存在很多问题，如实验室工作岗位通常被作为“教辅”工作岗位而不受重视，甚至受到歧视，这直接影响到高素质实验室队伍的建设；一些教师的大部分时间都在从事理论教学和科研，自身缺乏实践教学经验等。解决这些问题的途径有：提高实验教师的待遇；组织教师特别是具有硕士、博士学位或具有副教授、教授职称的，理论知识扎实、动手能力强的优秀教师，定期轮流到实验室工作，并形成相应的规章制度，确保每门实验课保持相对稳定的教师；鼓励具备上述条件的优秀教师充实到专职实验教师队伍中，主持本科教学和实验室建设、管理工作等。
4）完善实践教学评价体系建设。为确保实践教学体系的教学质量，必须建立健全实践教学各项管理规章制度和科学的实践教学评价体系，采取实验室建设与管理评估、实验课程评估、优秀实验技术人员评选、实践教学各环节的质量监控等多种方式，全方位地考察和监控各个实践教学环节的教学质量。
5）加强实践教学教材建设。目前，实践教学的教材建设十分薄弱，缺乏标准化、多样化、系列化的实践教学教材，这严重制约了实践教学的开展。一些主要的专业课程，如通信原理、移动通信、光纤通信等，除了实验设备生产厂家附带的实验指导书外，很少有专门的实验教材。另外，主要实践教学环节教材缺乏，如课程设计、毕业设计、实习等环节的教材基本没有，通常是任课教师根据个人的理解给出一些任务让学生完成，随意性较大。因此，实践教学教材建设的任务十分艰巨，还需长时间地努力和深入地研究。
4.结语
