電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)方法研究論文
摘要：電子信息工程專(zhuān)業(yè)課的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，在以往的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現，有很多重要知識點(diǎn)對于缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗的學(xué)生來(lái)說(shuō)顯得非常抽象和難以理解，單憑教師按照傳統方法在課堂上講授，學(xué)生很難理解和掌握，容易產(chǎn)生懈怠，影響教學(xué)效果。針對傳統教學(xué)方法的不足，在授課過(guò)程中結合教學(xué)內容適當引入一些實(shí)際工程項目，通過(guò)分析實(shí)際案例，引導學(xué)生理解和掌握一些平時(shí)覺(jué)得很抽象的重要知識點(diǎn)。這樣不但有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、加深學(xué)生對一些重要知識點(diǎn)的理解和掌握，還能鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高工程化人才的培養水平，經(jīng)過(guò)數年的實(shí)踐表明，該教學(xué)方法取得了較好的效果。
關(guān)鍵詞：項目教學(xué)法；電子信息；教學(xué)研究；工程實(shí)踐
一、概述
學(xué)生不僅要學(xué)習基本的電路知識，還要掌握利用計算機軟件處理數據信息的方法，而且在實(shí)踐實(shí)訓環(huán)節還要動(dòng)手設計、連接一些實(shí)際的功能電路并結合計算機進(jìn)行仿真和調試。培養的是掌握現代電子技術(shù)理論、通曉電子系統設計原理與設計方法，具有較強的計算機、外語(yǔ)和相應工程技術(shù)應用能力，面向電子技術(shù)、自動(dòng)控制和智能控制、計算機與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等電子、信息、通信領(lǐng)域的寬口徑、高素質(zhì)、德智體全面發(fā)展的具有創(chuàng )新能力的高級工程技術(shù)人才[2]。
二、目前電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題
電子信息工程專(zhuān)業(yè)課信息量大、涉及的知識面廣、實(shí)踐性和應用性很強，學(xué)生在剛開(kāi)始接觸時(shí)，其實(shí)學(xué)習興趣都很濃厚，學(xué)習效果也不錯。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中發(fā)現，隨著(zhù)課程的逐漸深入，學(xué)生學(xué)習時(shí)會(huì )遇到很多困難，導致學(xué)習興趣減退和學(xué)習效果的降低，經(jīng)過(guò)深入分析，主要原因為如下幾點(diǎn)：1.電子信息工程專(zhuān)業(yè)課中很多重要知識點(diǎn)與工程實(shí)際聯(lián)系非常緊密，比如“傳感器信號的調理和放大”、“多臺電動(dòng)機的順序控制環(huán)節”、“閉環(huán)控制系統”等知識點(diǎn)就和現代工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，如果學(xué)生缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗，沒(méi)有這方面的感性認識，那么在學(xué)習這些知識點(diǎn)時(shí)會(huì )覺(jué)得非常抽象和難以理解。單憑教師按照傳統方法在課堂上講授，即使反復講解多次，學(xué)生也會(huì )覺(jué)得猶如“空中樓閣”，似懂非懂，很難窺其全貌，更不用說(shuō)靈活運用。長(cháng)此以往，學(xué)生極易產(chǎn)生懈怠情緒，出現厭學(xué)、不學(xué)的情況，嚴重影響教學(xué)效果。2.很多專(zhuān)業(yè)課教師沒(méi)有把教學(xué)和科研有機結合。很多教師往往將自己的工作分為涇渭分明的兩部分：教學(xué)工作和科研工作。教學(xué)工作就是勤勤懇懇的完成教學(xué)任務(wù)，遵循課本傳授知識；科研工作就是申報各類(lèi)工程研究項目后埋頭鉆研，發(fā)表研究成果。很少能將教學(xué)和科研二者有機的結合起來(lái)。在教研室每學(xué)期組織集體聽(tīng)課的過(guò)程中，發(fā)現很多博士和高級職稱(chēng)教師雖然自身科研能力很強也有很多科研項目，但在上課過(guò)程中卻沒(méi)能把自己的工程實(shí)踐經(jīng)驗糅合到書(shū)本中去并傳授給學(xué)生，這樣就非�？上�。其實(shí)，如果換一換思路，在講解一些有工程實(shí)踐背景的重要知識點(diǎn)時(shí)，將教師自身的實(shí)際科研項目或工程項目融入到課堂教學(xué)中，有時(shí)確實(shí)能綻放出意想不到的火花[3]。3.目前在電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)過(guò)程中，很多教師往往過(guò)于強調知識的系統性和完整性，注重書(shū)本和教材上理論知識點(diǎn)的講解，而忽視實(shí)踐動(dòng)手能力的.培養。導致畢業(yè)生往往理論知識豐富但欠缺實(shí)踐經(jīng)驗和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。而隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，目前用人單位越來(lái)越注重大學(xué)畢業(yè)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力，不少單位在接納畢業(yè)生后還需要對其進(jìn)行較長(cháng)時(shí)間的二次培訓后才能上崗，這在一定程度上造成了教育資源的浪費[4]。
三、基于工程項目的電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)方法研究與實(shí)踐
在電子信息工程專(zhuān)業(yè)課堂教學(xué)過(guò)程中，很多知識點(diǎn)比較抽象，學(xué)生缺乏感性認識，理解起來(lái)有一定的難度，會(huì )產(chǎn)生畏難情緒。如果結合教學(xué)內容適當引入一些工程實(shí)例，具體到此知識點(diǎn)的實(shí)際應用以后，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，還能提高學(xué)生的學(xué)習積極性、加深對相關(guān)知識點(diǎn)的理解[5]。有了這樣的指導思想后，我們開(kāi)始考慮如何改進(jìn)教學(xué)方法，通過(guò)長(cháng)期的教學(xué)實(shí)踐，對電子信息工程專(zhuān)業(yè)課的課堂教學(xué)方法作了一定的改進(jìn)和創(chuàng )新。
�。ㄒ唬⿲�(shí)際工程項目引入課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，并深化對抽象知識點(diǎn)的理解
在《電氣控制與PLC應用》這門(mén)課程中，有一個(gè)重要知識點(diǎn)“電動(dòng)機的順序控制環(huán)節”，教學(xué)內容是如何控制多臺電動(dòng)機的啟動(dòng)順序和停止順序。在講授這個(gè)知識點(diǎn)時(shí)，很多同學(xué)會(huì )有疑問(wèn)：把多臺電動(dòng)機的電源線(xiàn)并聯(lián)在一起，同時(shí)啟動(dòng)和停止不就可以了嗎？何必多此一舉設計什么順序啟動(dòng)、逆序停止的控制電路呢？圖1皮帶運輸機示意圖此時(shí)引入一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中常用的皮帶運輸機控制實(shí)例：三條皮帶運輸機由三臺電動(dòng)機帶動(dòng)，待處理的貨物從左至右依次從3號運輸機傳送到1號運輸機，要求在傳輸的過(guò)程中皮帶運輸機上不能有貨物堆積。通過(guò)這個(gè)實(shí)例，學(xué)生們就很容易發(fā)現，如果簡(jiǎn)單的將三臺電動(dòng)機同時(shí)啟動(dòng)或同時(shí)停止，那么都會(huì )在皮帶運輸機上滯留貨物并導致堆積，進(jìn)一步研究后發(fā)現，按照1、2、3的啟動(dòng)順序和3、2、1的停止順序是最優(yōu)化的控制方案，能最大程度的避免貨物堆積。因此，學(xué)生們可以切實(shí)體會(huì )到，原來(lái)在實(shí)際工業(yè)控制過(guò)程中，多臺電動(dòng)機的啟�？刂拼_實(shí)不是簡(jiǎn)單的同時(shí)進(jìn)行就可以的，通過(guò)對啟停順序的討論和對比，不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，還加深了其對“電動(dòng)機的順序控制”這個(gè)知識點(diǎn)的掌握，并有了感性的認識。
�。ǘ┕膭顑�(yōu)秀學(xué)生適度參與教師的科研項目或工程項目，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并為學(xué)科專(zhuān)業(yè)競賽做準備
在課堂教學(xué)過(guò)程中，總能發(fā)現部分學(xué)習能力強、對某門(mén)專(zhuān)業(yè)課程特別感興趣的學(xué)生，對這部分學(xué)生可以積極引導，鼓勵其在學(xué)有余力的情況下適度參與教師的實(shí)際科研項目和其他工程項目，一方面開(kāi)闊了學(xué)生的眼界、鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，另一方面通過(guò)這部分學(xué)生取得的一些成績(jì)激發(fā)其他學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性[4，5]。在《電子設計自動(dòng)化》課程的教學(xué)工作中，發(fā)現班上有幾位同學(xué)學(xué)習能力很強而且對自動(dòng)控制技術(shù)非常感興趣，因此就向他們介紹了教師的科研項目，并分出部分子課題讓他們研究，比如禽類(lèi)養殖場(chǎng)飼料塔料量監控和無(wú)線(xiàn)水文信息檢測等，原理圖如圖2和圖3所示。在此過(guò)程中，他們結合教材內容和項目的研究要求，邊學(xué)邊練，進(jìn)步很快，不但按時(shí)完成了研究任務(wù)，還參與申報了三項實(shí)用新型專(zhuān)利“基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的閘門(mén)控制系統”、“禽類(lèi)養殖場(chǎng)飼料塔料量監控系統”和“無(wú)線(xiàn)式附著(zhù)升降腳手架控制系統”的申報，并獲得了專(zhuān)利證書(shū)。他們取得的成績(jì)同時(shí)也激發(fā)了其他同學(xué)的學(xué)習積極性，后來(lái)又組成了數個(gè)學(xué)習興趣小組，并在電子與電氣工程系第一屆電子設計競賽中嶄露頭角，取得了不錯的成績(jì)。
�。ㄈ┰谛@中和學(xué)生身邊發(fā)掘研究項目，引導學(xué)生將課本中的知識活學(xué)活用
前段時(shí)間學(xué)院在教學(xué)樓內放置了一批不銹鋼自動(dòng)加熱飲水機，為教師和學(xué)生提供開(kāi)水。其實(shí)自動(dòng)加熱飲水機就是一個(gè)小型的電氣自動(dòng)控制系統，因此在“PLC過(guò)程控制”知識點(diǎn)的課堂教學(xué)中，我就向學(xué)生提出問(wèn)題：如果我們利用PLC來(lái)控制一臺自動(dòng)加熱飲水機，應該怎么做呢？題目一出，就引發(fā)了學(xué)生們激烈的討論。此時(shí)可以適當引導：“對自來(lái)水加熱需要用到電加熱器，而檢測水溫則需要用到溫度傳感器。除此之外，還需要哪些元件呢？”有學(xué)生思考后發(fā)現，不銹鋼自動(dòng)加熱飲水機是全封閉式的，進(jìn)水和出水都是自動(dòng)控制的，因此需要用到電磁閥和水位傳感器，水不足時(shí)補水，水滿(mǎn)時(shí)停止進(jìn)水。然后繼續引導：“水箱內水很少時(shí)，可以加熱嗎？正在混入冷水時(shí)可以出水嗎？”學(xué)生經(jīng)過(guò)進(jìn)一步思考，為防止加熱器干燒而損壞，必須設置一個(gè)水位下限，而且混入冷水時(shí)，不能同時(shí)打開(kāi)出水電磁閥，避免接到未燒開(kāi)的混合水。最終通過(guò)教師引導和學(xué)生討論，得到了一個(gè)由PLC控制的自動(dòng)加熱飲水機控制模型，如圖4所示。根據得到的模型圖，繼續引導學(xué)生：“如果利用PLC來(lái)完成控制功能，圖中哪些是提供輸入信號的元件，哪些是輸出元件呢？”學(xué)生們仔細思考后發(fā)現，水溫開(kāi)關(guān)、水位開(kāi)關(guān)屬于輸入信號元件，而電磁閥、加熱器則屬于輸出元件。明確了以上信息之后，就可以按照教材上的方法依次做出PLC接線(xiàn)圖和軟件控制程序了。通過(guò)校園中學(xué)生身邊的一些事物，引導學(xué)生將書(shū)本中的知識活學(xué)活用，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，而且也加深了學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解和掌握。
四、基于工程項目的電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)效果
基于工程項目的電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)方法實(shí)施的兩年中，學(xué)生的學(xué)習興趣、動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力和學(xué)習成績(jì)都有了明顯的提升。很多學(xué)生積極申報大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)項目、參與教師的科研項目、積極參加各類(lèi)學(xué)科專(zhuān)業(yè)競賽，并且取得了不錯的成績(jì)，教學(xué)效果對比如表1所示。由表1及圖5和圖6可知，基于工程項目的電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)方法不僅得到了學(xué)生的認可，而且在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果，同時(shí)也顯示出工程化教學(xué)模式的優(yōu)勢與教學(xué)改革的成功。
五、結束語(yǔ)
針對目前電子信息工程專(zhuān)業(yè)課教與學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)長(cháng)期的課堂教學(xué)實(shí)踐和探索，發(fā)現將授課教師的實(shí)際工程項目引入課堂教學(xué)不僅有利于調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性和主動(dòng)性、深化學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握，更能增強學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在項目化教學(xué)方法實(shí)施的兩年中，電子信息工程專(zhuān)業(yè)已有2名學(xué)生獲得了省級學(xué)科專(zhuān)業(yè)競賽一等獎，10多名學(xué)生獲得各類(lèi)省級學(xué)科競賽二等獎和三等獎，學(xué)生參與獲得國家實(shí)用新型專(zhuān)利3項，取得了較好的教學(xué)實(shí)踐效果。
參考文獻
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