摘要：電子信息工程專業(yè)課的一個顯著特點(diǎn)是與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，在以往的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，有很多重要知識點(diǎn)對于缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說顯得非常抽象和難以理解，單憑教師按照傳統(tǒng)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(tǒng)教學(xué)方法的不足，在授課過程中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)引入一些實(shí)際工程項(xiàng)目，通過分析實(shí)際案例，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握一些平時覺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(xí)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(yǎng)水平，經(jīng)過數(shù)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(xiàng)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(xí)基本的電路知識，還要掌握利用計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)信息的方法，而且在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)還要動手設(shè)計、連接一些實(shí)際的功能電路并結(jié)合計算機(jī)進(jìn)行仿真和調(diào)試。培養(yǎng)的是掌握現(xiàn)代電子技術(shù)理論、通曉電子系統(tǒng)設(shè)計原理與設(shè)計方法，具有較強(qiáng)的計算機(jī)、外語和相應(yīng)工程技術(shù)應(yīng)用能力，面向電子技術(shù)、自動控制和智能控制、計算機(jī)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業(yè)課教學(xué)過程中存在的問題
電子信息工程專業(yè)課信息量大、涉及的知識面廣、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)，學(xué)生在剛開始接觸時，其實(shí)學(xué)習(xí)興趣都很濃厚，學(xué)習(xí)效果也不錯。但在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，隨著課程的逐漸深入，學(xué)生學(xué)習(xí)時會遇到很多困難，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣減退和學(xué)習(xí)效果的降低，經(jīng)過深入分析，主要原因?yàn)槿缦聨c(diǎn)：1.電子信息工程專業(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(diào)理和放大”、“多臺電動機(jī)的順序控制環(huán)節(jié)”、“閉環(huán)控制系統(tǒng)”等知識點(diǎn)就和現(xiàn)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(yàn)，沒有這方面的感性認(rèn)識，那么在學(xué)習(xí)這些知識點(diǎn)時會覺得非常抽象和難以理解。單憑教師按照傳統(tǒng)方法在課堂上講授，即使反復(fù)講解多次，學(xué)生也會覺得猶如“空中樓閣”，似懂非懂，很難窺其全貌，更不用說靈活運(yùn)用。長此以往，學(xué)生極易產(chǎn)生懈怠情緒，出現(xiàn)厭學(xué)、不學(xué)的情況，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。2.很多專業(yè)課教師沒有把教學(xué)和科研有機(jī)結(jié)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工程研究項(xiàng)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(jī)的結(jié)合起來。在教研室每學(xué)期組織集體聽課的過程中，發(fā)現(xiàn)很多博士和高級職稱教師雖然自身科研能力很強(qiáng)也有很多科研項(xiàng)目，但在上課過程中卻沒能把自己的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)糅合到書本中去并傳授給學(xué)生，這樣就非常可惜。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，將教師自身的實(shí)際科研項(xiàng)目或工程項(xiàng)目融入到課堂教學(xué)中，有時確實(shí)能綻放出意想不到的火花[3]。3.目前在電子信息工程專業(yè)課教學(xué)過程中，很多教師往往過于強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性和完整性，注重書本和教材上理論知識點(diǎn)的講解，而忽視實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)。導(dǎo)致畢業(yè)生往往理論知識豐富但欠缺實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和解決實(shí)際問題的能力。而隨著社會的發(fā)展，目前用人單位越來越注重大學(xué)畢業(yè)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力，不少單位在接納畢業(yè)生后還需要對其進(jìn)行較長時間的二次培訓(xùn)后才能上崗，這在一定程度上造成了教育資源的浪費(fèi)[4]。
三、基于工程項(xiàng)目的電子信息工程專業(yè)課教學(xué)方法研究與實(shí)踐
在電子信息工程專業(yè)課堂教學(xué)過程中，很多知識點(diǎn)比較抽象，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識，理解起來有一定的難度，會產(chǎn)生畏難情緒。如果結(jié)合教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)引入一些工程實(shí)例，具體到此知識點(diǎn)的'實(shí)際應(yīng)用以后，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、加深對相關(guān)知識點(diǎn)的理解[5]。有了這樣的指導(dǎo)思想后，我們開始考慮如何改進(jìn)教學(xué)方法，通過長期的教學(xué)實(shí)踐，對電子信息工程專業(yè)課的課堂教學(xué)方法作了一定的改進(jìn)和創(chuàng)新。
（一）將實(shí)際工程項(xiàng)目引入課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并深化對抽象知識點(diǎn)的理解
在《電氣控制與PLC應(yīng)用》這門課程中，有一個重要知識點(diǎn)“電動機(jī)的順序控制環(huán)節(jié)”，教學(xué)內(nèi)容是如何控制多臺電動機(jī)的啟動順序和停止順序。在講授這個知識點(diǎn)時，很多同學(xué)會有疑問：把多臺電動機(jī)的電源線并聯(lián)在一起，同時啟動和停止不就可以了嗎？何必多此一舉設(shè)計什么順序啟動、逆序停止的控制電路呢？圖1皮帶運(yùn)輸機(jī)示意圖此時引入一個工業(yè)生產(chǎn)中常用的皮帶運(yùn)輸機(jī)控制實(shí)例：三條皮帶運(yùn)輸機(jī)由三臺電動機(jī)帶動，待處理的貨物從左至右依次從3號運(yùn)輸機(jī)傳送到1號運(yùn)輸機(jī)，要求在傳輸?shù)倪^程中皮帶運(yùn)輸機(jī)上不能有貨物堆積。通過這個實(shí)例，學(xué)生們就很容易發(fā)現(xiàn)，如果簡單的將三臺電動機(jī)同時啟動或同時停止，那么都會在皮帶運(yùn)輸機(jī)上滯留貨物并導(dǎo)致堆積，進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)，按照1、2、3的啟動順序和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)體會到，原來在實(shí)際工業(yè)控制過程中，多臺電動機(jī)的啟停控制確實(shí)不是簡單的同時進(jìn)行就可以的，通過對啟停順序的討論和對比，不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還加深了其對“電動機(jī)的順序控制”這個知識點(diǎn)的掌握，并有了感性的認(rèn)識。
（二）鼓勵優(yōu)秀學(xué)生適度參與教師的科研項(xiàng)目或工程項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動手能力和解決實(shí)際問題的能力，并為學(xué)科專業(yè)競賽做準(zhǔn)備
在課堂教學(xué)過程中，總能發(fā)現(xiàn)部分學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、對某門專業(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(dǎo)，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(xiàng)目和其他工程項(xiàng)目，一方面開闊了學(xué)生的眼界、鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動手能力和解決實(shí)際問題的能力，另一方面通過這部分學(xué)生取得的一些成績激發(fā)其他學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性[4，5]。在《電子設(shè)計自動化》課程的教學(xué)工作中，發(fā)現(xiàn)班上有幾位同學(xué)學(xué)習(xí)能力很強(qiáng)而且對自動控制技術(shù)非常感興趣，因此就向他們介紹了教師的科研項(xiàng)目，并分出部分子課題讓他們研究，比如禽類養(yǎng)殖場飼料塔料量監(jiān)控和無線水文信息檢測等，原理圖如圖2和圖3所示。在此過程中，他們結(jié)合教材內(nèi)容和項(xiàng)目的研究要求，邊學(xué)邊練，進(jìn)步很快，不但按時完成了研究任務(wù)，還參與申報了三項(xiàng)實(shí)用新型專利“基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的閘門控制系統(tǒng)”、“禽類養(yǎng)殖場飼料塔料量監(jiān)控系統(tǒng)”和“無線式附著升降腳手架控制系統(tǒng)”的申報，并獲得了專利證書。他們?nèi)〉玫某煽兺瑫r也激發(fā)了其他同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，后來又組成了數(shù)個學(xué)習(xí)興趣小組，并在電子與電氣工程系第一屆電子設(shè)計競賽中嶄露頭角，取得了不錯的成績。
（三）在校園中和學(xué)生身邊發(fā)掘研究項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生將課本中的知識活學(xué)活用
前段時間學(xué)院在教學(xué)樓內(nèi)放置了一批不銹鋼自動加熱飲水機(jī)，為教師和學(xué)生提供開水。其實(shí)自動加熱飲水機(jī)就是一個小型的電氣自動控制系統(tǒng)，因此在“PLC過程控制”知識點(diǎn)的課堂教學(xué)中，我就向?qū)W生提出問題：如果我們利用PLC來控制一臺自動加熱飲水機(jī)，應(yīng)該怎么做呢？題目一出，就引發(fā)了學(xué)生們激烈的討論。此時可以適當(dāng)引導(dǎo)：“對自來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(xiàn)，不銹鋼自動加熱飲水機(jī)是全封閉式的，進(jìn)水和出水都是自動控制的，因此需要用到電磁閥和水位傳感器，水不足時補(bǔ)水，水滿時停止進(jìn)水。然后繼續(xù)引導(dǎo)：“水箱內(nèi)水很少時，可以加熱嗎？正在混入冷水時可以出水嗎？”學(xué)生經(jīng)過進(jìn)一步思考，為防止加熱器干燒而損壞，必須設(shè)置一個水位下限，而且混入冷水時，不能同時打開出水電磁閥，避免接到未燒開的混合水。最終通過教師引導(dǎo)和學(xué)生討論，得到了一個由PLC控制的自動加熱飲水機(jī)控制模型，如圖4所示。根據(jù)得到的模型圖，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生：“如果利用PLC來完成控制功能，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(xì)思考后發(fā)現(xiàn)，水溫開關(guān)、水位開關(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接線圖和軟件控制程序了。通過校園中學(xué)生身邊的一些事物，引導(dǎo)學(xué)生將書本中的知識活學(xué)活用，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xiàng)目的電子信息工程專業(yè)課教學(xué)效果
基于工程項(xiàng)目的電子信息工程專業(yè)課教學(xué)方法實(shí)施的兩年中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動手能力、創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)成績都有了明顯的提升。很多學(xué)生積極申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、參與教師的科研項(xiàng)目、積極參加各類學(xué)科專業(yè)競賽，并且取得了不錯的成績，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(xiàng)目的電子信息工程專業(yè)課教學(xué)方法不僅得到了學(xué)生的認(rèn)可，而且在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果，同時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(jié)束語
針對目前電子信息工程專業(yè)課教與學(xué)過程中存在的一些問題，經(jīng)過長期的課堂教學(xué)實(shí)踐和探索，發(fā)現(xiàn)將授課教師的實(shí)際工程項(xiàng)目引入課堂教學(xué)不僅有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性、深化學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握，更能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和解決實(shí)際問題的能力。在項(xiàng)目化教學(xué)方法實(shí)施的兩年中，電子信息工程專業(yè)已有2名學(xué)生獲得了省級學(xué)科專業(yè)競賽一等獎，10多名學(xué)生獲得各類省級學(xué)科競賽二等獎和三等獎，學(xué)生參與獲得國家實(shí)用新型專利3項(xiàng)，取得了較好的教學(xué)實(shí)踐效果。
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