數字世界無限精彩

張彥航　李　東

1引言

眾所周知,對計算機專業人才的培養應該“軟硬兼施”、雙管齊下。然而近年來,全國高校計算機專業的畢業生卻普遍存在只重視軟件知識的學習和培養,忽視對硬件知識的掌握和實踐的“偏軟化”現象。長此以往,不僅IT業人才會分流失衡,而且薄弱的硬件基礎將形成軟件開發后勁差的惡性循環。

因此,在注重培養學生軟件能力的前提下,如何提高他們對硬件知識的興趣,在學習扎實的硬件基礎理論時進一步提高硬件設計能力,是目前計算機專業硬件課程教學研究與改革中的重點。當前更為艱巨的挑戰是,如何在新的教學理念下更好地將理論與實際應用相結合,逐步培養學生的創新意識與創新思維,使學生順利完成“樂”中始、“做”中學、“創”中成的硬件能力培養三級跳。

只有對硬件及軟件能力兩手抓,兩手都要硬,使學生具備雄厚的技術基礎,才能最大限度地提高學生的綜合創新能力,增強我們的國際競爭力。

2硬件能力培養三部曲

“學以致用”是學習的最終目的。教師“教”會了知識,并不代表學生真正會運用這些知識解決實際問題。硬件能力的提高牽涉多方面因素,關鍵在于教有道、學有法、做有方。

(1)“樂”中始

實踐證明,興趣是最好的老師,是學生學習的內在因素,教師應把激發并保持學生學習興趣作為重要任務。學生有了興趣,就會積極、主動、愉快地去學習。教師應把學生被動地學習轉變為主動地探究、交流,最大限度地讓學生在課堂內外“活”起來。

贏在起點

學生在沒有接觸課程前總懷著一種好奇,并不是從一開始就排斥它,所以教師此時一定要緊緊地抓住這個切入點,建立一個良好的開端。一個教師如果能把緒論、前言講得精彩,讓學生在最初就被吸引住,那么以后的課就容易講了,也就是所謂的“贏在第一次”。在“數字電路”的緒論中,筆者運用測量電機轉速的多媒體實例,將數字電路的研究內容、應用范圍及數字電路與模擬電路在實際應用中的相互聯系生動傳神地展現出來,緊接著再舉一些具體實例,使學生明白數字技術存在于國民經濟、人民生活的很多領域,大到衛星、飛船,小到智能玩具、手表……在課程一開始緊緊抓住學生的興趣,做到學習從“樂”中始。

創設情境

計算機硬件教學的工程技術性較強,有豐富的資源可創設學習情境。實例使教學內容變得更加生動、靈活,如教學中可列舉舉重比賽成績判定電路、自動售飲料機電路設計、旅客身高范圍判定電路等相關例子。教師應以難度適當又有創新意義的工程項目為實例,與現實生活緊密相關,既包含基本的教學知識點,又融入新知識、新技術, 從而實現新的認知結構建構,使學生不斷產生新的興趣,調動學生解決問題的積極性和創造性。

(2)“做”中學

真正的人才并不是從書本中“教”出來的,而是在實踐中歷練出來的。錢偉長校長早在1957年就說過:“應當給予基礎理論課足夠充分的課外自學時間,使學生通過足夠的獨立工作,能夠鞏固基礎理論知識,并且做到運用熟練。”掌握知識固然重要,但大學教育更提倡學習方法的掌握和解決問題能力的提高。因此要讓學生從“教”中學進一步升華到“做”中學。

優化實驗內容,引進實驗新技術

未來的科技發展強調軟、硬件技術的融合,因此要不斷優化和更新實驗內容,引進實驗新技術,使學生緊跟時代潮流,了解最新技術。在逐步遞進的“驗證型-設計型-綜合型-探索型”的多層次實踐教學模式下注重加強綜合型和探索型實驗的訓練。這類實驗沒有現成的模式可循,學生要靈活運用所學,獨立完成從選題、查閱資料、設計、選片、連線、調試、排除故障到實現一個數字系統的全過程。這不僅培養了學生的自學能力,而且鍛煉了學生發現問題、獨立分析問題及解決問題的能力,也是培養創新意識與創新能力的必經之路。

在排除錯誤中學到真知

硬件實驗課的主要目的之一是訓練學生的動手能力。由于主、客觀原因,實驗過程中經常會出現電路故障,這就要求學生通過已有的知識和經驗做出判斷,準確查找問題所在并加以解決。在實驗教學中,教師不妨有意給學生設置一些“陷阱”,讓學生通過“走彎路”避免類似錯誤的發生。

課程大作業小試牛刀

在硬件課程中引入大作業是一種行之有效的教學方式。大作業屬于探索型教學實踐活動,可以培養學生發現問題、解決問題的能力,并促使其逐步養成良好的科學工作作風,對提高學生的綜合素質具有重要意義。

首先,大作業促使學生自行完成知識的銜接和擴展,有利于培養自主學習能力。大作業的選題面向實際應用,有一定的挑戰性,給學生留有充分發揮的空間,學生在設計的過程中能夠滿足個性化的需要,還要具有相應的趣味性。教師要鼓勵學生敢于向難題挑戰,最大限度地接觸最新技術。在滿足大作業基本設計要求的前提下,鼓勵學生自行添加功能,為自己的作品“錦上添花”。

其次,課程大作業有利于培養團隊合作精神。在實際工作中,很多任務都不是一個人能獨立完成的,這就需要團隊以集體的智慧攻克難關。學生以小組的形式完成大作業,勢必遇到一些比較棘手或百思不得其解的問題,這時同學間的溝通與交流乃至合作就非常必要了,交流與討論不僅可以使學生了解同一問題的不同解決方法,更能加深對知識的理解,自身能力也獲得提高。

(3)“創”中成

創新是一個民族進步的不竭動力!創新意識與創新思維的培養始終是大學教育關注的重點,也是高校教學工作的著眼點和落腳點,更是培養合格人才的關鍵所在。因此我們要結合實際情況,借鑒中外經驗,在靈活多樣的基礎上充分發揮優勢,盡快做到與國際一流大學接軌,培養出更多的高素質優秀人才。

獨樹一幟,不拘一格

創新不拘泥于規則。國外學生的創新意識是從小培養的,貫穿于日常的學習、工作乃至娛樂之中。他們比較崇尚“另類”,不喜歡從眾,特別希望自己與眾不同,所以國外教育一般會給學生一個寬松的環境,沒有過多的條條框框。

因此,我們要給予學生充分的尊重和最大的信任,鼓勵學生勇于探索和嘗試身邊有意義的事物,積極鼓勵學生尋求獨樹一幟、不拘一格的問題求解方式,挑戰人云亦云,培養批判性思維和求異思維,讓學生體現出自我來。作為大膽的嘗試,我們在全院范圍內開展了“年度創新計劃”,設置了創新研究項目申報機制,從低年級開始逐步培養學生的動手能力和創新意識。鼓勵學生在教師的指導下以小組方式合作完成項目,尤其支持學生申請自主創新立項。通過一系列教學環節的促進作用,學生在具備了濃厚興趣及一定硬件支持的基礎上,依據不同的興趣點大膽設想,積極申報,一批硬件項目如籃球賽自動評分系統、搜救機器人等均獲得了資助。

關注前沿,勇于挑戰

站得高才能看得遠,立足高起點的創新才有真正意義。必須要讓學生明白,不能只滿足于眼前,還應當關注本領域的發展前沿,及時了解技術、方法的最新發展動向,帶動學生探索研究新問題的興趣,具備挑戰難題的信心和勇氣。對前沿問題的了解,學生可以從與課程內容相關的最新研究動向入手,以分組學習、交流討論的方式進行,最后形成專題研究報告。有了對最新技術及前沿問題的了解,才能使問題的提出立足于科學角度,保證創新價值。

3改進現有評價體系

“世界上沒有一朵鮮花不美麗,也沒有一個學生沒有優點和長處”,關鍵是我們的評價方法和評判標準。為了激勵學生學習的熱情,倡導學生學會終身學習,應創建一套科學的激勵機制。

注重過程

俗話講,“不以成敗論英雄”。與國外相比,國內普遍關注學生最后的成績高低,而忽略對學習過程的考查。新的評價體系不應該過于看重結果,應該盡量消除分數帶來的種種弊端,淡化追逐分數的心理。對學習過程的考查可以從實驗操作、錯誤調試、大作業設計、專題研究報告、創新立項等多個方面進行,以現場操作、實物展示或分組答辯等形式完成對學習效果的評定。

彈性考核

由于個人基礎及能力的差異,不可能所有的學生都成為精英,所以我們的評價體系應該有一定的彈性。對于獲得了科技創新項目或在各類大賽中獲得名次的學生,可以得到額外加分,甚至可以免于考試。而對于普通學生或能力稍差的學生,則可以選擇累加式的考核方式,考核內容包括卷面成績、實驗操作、錯誤調試、大作業設計、專題研究報告等,卷面成績的權重不應高于50%,同時盡量減少記憶內容的考核,增加對應用能力的考核。彈性考核不放棄普通學生,也不埋沒任何一個精英,讓所有學生都能得到不同程度的提高。

總之,要把各種考核當作一種手段,重過程、重能力,發揮考核的正面激勵功能,使之服務于學生的全面發展和整體素質的全面提高。

4結論

經過幾年的摸索和實踐,本文提出的硬件教學及實踐方式受到了學生的廣泛好評。從2004年至今,學生對本課程的評價都是A以上,其中2007年為A,其余全部是A+,學生的硬件能力獲得了很大提高,同時也帶動了軟件能力的進一步增強。很多學生申請的科技創新項目,如“農業灌溉系統的設計”、“搜救機器人”等,都有軟、硬件的結合。

孔子云:“知之者不如好知者,好知者不如樂知者。”學生的思維是非常活躍的,可塑性強,在教師的正確引導下,通過“樂”中始、“做”中學、“創”中成三部曲,就能夠培養學生的硬件能力,讓學生通過“軟硬兼施”,真正感受數字世界的無限精彩。

參考文獻:

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