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關(guān)鍵詞:Java程序設(shè)計(jì);非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè);案例教學(xué);實(shí)踐
作者簡(jiǎn)介:夏紅科(1979-),女,湖北隨州人,北京信息科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,講師。(北京 100101)
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)35-0123-02
Java語(yǔ)言是目前流行的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言,在開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和大型桌面應(yīng)用程序方面均有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。Java程序設(shè)計(jì)這門(mén)課程是國(guó)內(nèi)外許多大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的骨干課程,也是非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)熱門(mén)選修課程,其實(shí)踐性和應(yīng)用型非常強(qiáng)。但是非計(jì)算專(zhuān)業(yè)的Java語(yǔ)言教學(xué)卻不盡如人意。傳統(tǒng)的Java授課方式依然是課堂講授知識(shí)點(diǎn)為主,通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)加以理解和鞏固。學(xué)生對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)能理解,但缺乏綜合應(yīng)用知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,不能熟練地用Java語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序,因此教學(xué)效果不理想。
究其原因,應(yīng)該是從學(xué)生的興趣和教師教學(xué)方法兩個(gè)方面來(lái)分析。如果學(xué)生沒(méi)有興趣,缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情,自然不能在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性,也達(dá)不到很好的教學(xué)效果。而教師如果沒(méi)有采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來(lái)引導(dǎo)、激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),一味采用單一的講授知識(shí)方法,不僅完不成教學(xué)任務(wù),也會(huì)讓學(xué)生隨課程的進(jìn)展興趣越來(lái)越淡。這兩個(gè)方面的因素是互相影響的,因此在以教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)中,應(yīng)采取不同的教學(xué)方法,并根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生狀態(tài)進(jìn)行教學(xué)以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與積極性,這樣有利于學(xué)生掌握理論知識(shí)并培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力。
在Java語(yǔ)言課堂教學(xué)可實(shí)施的教學(xué)方法[1]中,案例教學(xué)是一種啟發(fā)式、互動(dòng)式的教學(xué)方法,以案例操作為中心,把學(xué)生帶入到特定的教學(xué)情境中思考,圍繞著案例的討論、分析而展開(kāi),最終找到解決問(wèn)題的方案,從而達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)、培養(yǎng)能力的目的。這種探究式的教學(xué)方法以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),圍繞著案例展開(kāi),讓學(xué)生的思維在課堂是自始至終都處于活躍狀態(tài)。案例教學(xué)法能開(kāi)發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力,在Java語(yǔ)言教學(xué)中應(yīng)用這種方法能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。下文將就案例教學(xué)法的開(kāi)展過(guò)程分別進(jìn)行介紹。
一、確定教學(xué)目標(biāo)
在上課前通過(guò)面談或其它方式來(lái)了解學(xué)生的基本情況,包括學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)、學(xué)習(xí)過(guò)的計(jì)算機(jī)類(lèi)課程、選修Java課程的目的、期望學(xué)到的知識(shí)等等。由于學(xué)生的專(zhuān)業(yè)以及其他原因,在學(xué)習(xí)本課程之前存在著能力及水平差異,而他們對(duì)學(xué)習(xí)Java語(yǔ)言也有著不同的要求。
只有了解了學(xué)生的情況,教學(xué)才更具有針對(duì)性。通過(guò)這些方式,能夠明確教學(xué)對(duì)象的層次和水平,再結(jié)合教學(xué)大綱的相關(guān)要求,從而確定教學(xué)目標(biāo)。
在選修Java課程的學(xué)生中,既有像自動(dòng)化、通信這樣與計(jì)算機(jī)結(jié)合比較緊密的專(zhuān)業(yè)學(xué)生,學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較強(qiáng),學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言、面向?qū)ο蟮戎R(shí),而且了解程序開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程以及不同的編程思想,同時(shí)具備一定的實(shí)踐動(dòng)手能力;也有像工商管理、工業(yè)設(shè)計(jì)這樣和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)關(guān)系不大的學(xué)生,除了自己個(gè)人的使用體驗(yàn)外,學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)任何系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),不僅是面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)知識(shí)不了解,連C語(yǔ)言大都沒(méi)有掌握。這些不同的授課對(duì)象在學(xué)習(xí)Java語(yǔ)言之前的起點(diǎn)不一樣,而且今后學(xué)習(xí)的進(jìn)度、掌握程度都會(huì)存在巨大的差異,因此在授課前,需要對(duì)學(xué)生的水平及能力了然于心,并采取有針對(duì)性的教學(xué)。
二、選擇教學(xué)案例
在案例教學(xué)法中,案例是基礎(chǔ)。[2]教學(xué)目標(biāo)確定后,需要根據(jù)本單元的教學(xué)目的和要求來(lái)確定合適的案例。一個(gè)完整的案例應(yīng)該包括已經(jīng)學(xué)過(guò)的內(nèi)容,以及未學(xué)過(guò)的新內(nèi)容。選擇的案例應(yīng)該是典型有代表性的,最好還具有實(shí)際意義、難度適中,在學(xué)生的能力范圍內(nèi)能解決,能讓他們利用已學(xué)過(guò)的知識(shí)和新增知識(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)。這樣不但能激發(fā)學(xué)生的興趣,在所熟悉的領(lǐng)域內(nèi)接觸到的實(shí)例可以讓他們更有熟悉感和共鳴感;而且充分鍛煉了他們對(duì)案例材料的組織分析能力、對(duì)問(wèn)題的歸納能力、對(duì)知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。整門(mén)課程的所有案例設(shè)計(jì)應(yīng)該從易到難,循序漸漸,逐步體現(xiàn)全部知識(shí)點(diǎn)。
例如,在講解Java的基本語(yǔ)法部分時(shí),由于所有編程語(yǔ)言的語(yǔ)法部分都類(lèi)似,講解過(guò)程也大致相同,對(duì)學(xué)生來(lái)講沒(méi)有什么難度,如果繼續(xù)按照和原來(lái)同樣的方式講解每一個(gè)細(xì)節(jié)知識(shí)的話(huà),不但浪費(fèi)時(shí)間,而且簡(jiǎn)單乏味;而且如果選擇和案例還是與C、C++中的案例一樣的話(huà)就容易讓學(xué)生失去興趣,而且會(huì)忽視Java語(yǔ)言在語(yǔ)法上與這些編程語(yǔ)言不一樣的地方。因此選擇了一個(gè)計(jì)算銷(xiāo)售提成的案例,該案例與現(xiàn)實(shí)生活中的計(jì)算過(guò)程類(lèi)似,員工收入由基本工資和提成組成,在不同銷(xiāo)售范圍內(nèi)有不同的提成率。學(xué)生見(jiàn)到此案例,自然就有了興趣。
三、實(shí)施教學(xué)案例
在應(yīng)用案例教學(xué)法的課堂教學(xué)中,基本過(guò)程[3]是:
(1)以案例激發(fā)興趣。在學(xué)習(xí)新內(nèi)容前,先給學(xué)生演示實(shí)際的Java案例,讓他們了解案例功能,從而激起學(xué)生的興趣。興趣是最好的老師,學(xué)生根據(jù)實(shí)際體驗(yàn),對(duì)案例有了部分的熟悉,同時(shí)也樂(lè)于繼續(xù)思索,這樣激發(fā)了他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的的欲望。
(2)依據(jù)案例講解知識(shí)點(diǎn)。并以此任務(wù)為主線(xiàn),將具體的案例分解成若干簡(jiǎn)單的任務(wù),結(jié)合要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn),將這些簡(jiǎn)單任務(wù)貫穿到課堂教學(xué)中,通過(guò)實(shí)際案例來(lái)學(xué)習(xí)Java相關(guān)知識(shí)。其中針對(duì)已學(xué)過(guò)的內(nèi)容只需稍加提示,一帶而過(guò),讓學(xué)生自己回憶具體用法并加以應(yīng)用;而對(duì)于新的較難內(nèi)容,則需要詳細(xì)講解。隨著案例中每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握,每一個(gè)任務(wù)的完成,直到最終案例的實(shí)現(xiàn),逐漸讓學(xué)生有成就感和自豪感,不僅可以消除學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的畏難心理,又能增強(qiáng)學(xué)生的自信心。
在分析銷(xiāo)售提成計(jì)算案例時(shí),不同的銷(xiāo)售額范圍對(duì)應(yīng)著不一樣的提成率??梢岳脳l件判斷語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)這種分階段計(jì)算問(wèn)題,具體實(shí)現(xiàn)是利用if或switch語(yǔ)句完成。但是需要強(qiáng)調(diào)的是,當(dāng)某一個(gè)銷(xiāo)售額是較高數(shù)額時(shí),計(jì)算出的提成實(shí)際上是有幾部分所組成,該銷(xiāo)售額中較低的部分是按照低提成率來(lái)計(jì)算,除去這部分后剩余的銷(xiāo)售額才需要按照較高提成率來(lái)計(jì)算出提成,所有提成額的總和是最終的提成數(shù)。這個(gè)例子乍一看很容易實(shí)現(xiàn),但是經(jīng)過(guò)分析后卻不盡如此。從筆者幾年上課的案例講解情況來(lái)看,有相當(dāng)一部分同學(xué)直接是按照一個(gè)提成率來(lái)計(jì)算,無(wú)法得到正確結(jié)果,只有少數(shù)同學(xué)考慮此案例時(shí)能得到正確的方案。
(3)案例引申。隨著案例講解的結(jié)束,可以讓學(xué)生自己練習(xí)編程實(shí)現(xiàn)案例中難度大的部分,增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力。另外還可以將此案例引申到其他類(lèi)似的問(wèn)題,這類(lèi)具有實(shí)際意義的問(wèn)題與案例很類(lèi)似,但有著特殊性,可以讓學(xué)生自己嘗試獨(dú)立分析、解決問(wèn)題,鍛煉他們處理具體問(wèn)題的能力。
例如,在銷(xiāo)售提成案例的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生考慮解決一下個(gè)人所得稅的計(jì)算問(wèn)題,根據(jù)不同的收入范圍及稅率來(lái)計(jì)算個(gè)人應(yīng)該繳納的所得稅。像這類(lèi)問(wèn)題和實(shí)際聯(lián)系緊密,而且以后可能會(huì)和每個(gè)人都有關(guān)系,因此學(xué)生都是非常熱切地想解決問(wèn)題,有很高的積極性。
在案例教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程中,還有幾個(gè)問(wèn)題需要注意:
(1)把握理論知識(shí)的講解。雖然案例教學(xué)中以案例講解為主,但不能忽視理論知識(shí)的講解,不能只介紹案例但是不講授知識(shí)點(diǎn)。案例分析前學(xué)生應(yīng)該掌握必要的理論知識(shí),否則無(wú)從談起。例如上述的銷(xiāo)售提成計(jì)算問(wèn)題中,學(xué)生應(yīng)該提前了解程序結(jié)構(gòu)中的選擇結(jié)構(gòu),因此需要提前進(jìn)行知識(shí)講解和說(shuō)明。在每次案例的教學(xué)中,需要控制理論知識(shí)的講解時(shí)間,十來(lái)分鐘即可。過(guò)短的話(huà)學(xué)生尚未理解,過(guò)長(zhǎng)則會(huì)占用案例的分析時(shí)間。
(2)處理講授與練習(xí)的關(guān)系。在對(duì)案例進(jìn)行充分的分析、講解與討論后,需要留出一定的時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行編程,來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的程序。實(shí)踐這一步必不可少,它是學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)具體體現(xiàn)。如果只是分析但是不會(huì)實(shí)現(xiàn)程序,依然是紙上談兵。而且在這個(gè)過(guò)程中,可以觀(guān)察學(xué)生在編程過(guò)程中常見(jiàn)的典型問(wèn)題,并能加以解決,從而強(qiáng)化并鞏固學(xué)習(xí)結(jié)果。
(3)注意后繼知識(shí)的引導(dǎo)。案例講解后的擴(kuò)展知識(shí)也非常關(guān)鍵。就計(jì)算機(jī)而言,課堂教學(xué)的知識(shí)有限,需要在課后自己嘗試學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。如果教師在此過(guò)程中能充當(dāng)學(xué)生的“學(xué)習(xí)引路人”,引導(dǎo)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)后繼相關(guān)理論,并重點(diǎn)突出學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng),那么對(duì)于學(xué)生完整知識(shí)體系的建立以及綜合能力的培養(yǎng)必將大有裨益。
在上述銷(xiāo)售提成計(jì)算案例結(jié)束的時(shí)候,將此案例換一種角度來(lái)分析。如果涉及提成金額的話(huà),應(yīng)該怎樣計(jì)算銷(xiāo)售額。這個(gè)問(wèn)題有多種解決思路,有的同學(xué)直接找到公式來(lái)計(jì)算銷(xiāo)售額,通過(guò)不同提成金額來(lái)使用不同的銷(xiāo)售額計(jì)算公式,這種方法較為直接簡(jiǎn)單。另一種思路是利用插值逼近的思路求解,它利用了插值逼近算法的思想,雖然說(shuō)算法的理解較復(fù)雜,但在實(shí)現(xiàn)上比較簡(jiǎn)單,而且與機(jī)器的工作方式很一致,因此很值得向?qū)W生推薦。課堂上擴(kuò)充了該算法的基本思想,讓學(xué)生課后自己編程實(shí)現(xiàn),會(huì)讓他們對(duì)算法由理論到實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過(guò)程都有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),同時(shí)消除了算法的神秘性,為他們今后繼續(xù)學(xué)習(xí)高一級(jí)的課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)筆者幾年的實(shí)踐和探索證明,在Java語(yǔ)言教學(xué)中實(shí)施案例教學(xué)法是一種創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)踐的方式。它不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,完善了知識(shí)體系結(jié)構(gòu),而且鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題方面具有較好的作用,最終提高了教學(xué)質(zhì)量,取得較好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]夏紅科,徐莉.非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)“Java程序設(shè)計(jì)”教學(xué)與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2012,(34):59-60.
關(guān)鍵詞:案例教學(xué);計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè);實(shí)踐應(yīng)用
計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)在當(dāng)前大多數(shù)高職院校課程體系中是重要的組成部分,它是學(xué)生實(shí)現(xiàn)綜合發(fā)展的必然途徑。在新形勢(shì)下,隨著新的教學(xué)方法的出現(xiàn)和應(yīng)用,使得案例教學(xué)法在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)中的實(shí)踐運(yùn)用效果有了更深層的提高,案例教學(xué)法簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)創(chuàng)設(shè)一定的情景、事件、問(wèn)題等來(lái)吸引學(xué)生的注意力,使學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),是由重要輔助作用的,可以顯著提高計(jì)算機(jī)的實(shí)際操作能力。
一、案例教學(xué)法的綜述
1.案例教學(xué)法的介紹
什么是案例教學(xué)法?它是一種在教學(xué)過(guò)程中依據(jù)于教材內(nèi)容的要求創(chuàng)設(shè)一定的案例,來(lái)對(duì)教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)踐性分析,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和深化的作用。它的應(yīng)用可以調(diào)動(dòng)學(xué)生所掌握的知識(shí)點(diǎn),屬于是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境以及教學(xué)過(guò)程的有機(jī)結(jié)合體系,可以對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)掌握起到檢測(cè)的效果,有利于課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。
2.案例教學(xué)法實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)分析
首先,開(kāi)放性特點(diǎn)。案例教學(xué)法是通過(guò)設(shè)定相關(guān)案例來(lái)解決問(wèn)題的,在這一過(guò)程中是學(xué)生和教師兩者良性互動(dòng)的過(guò)程,而這也是其教學(xué)應(yīng)用的一大特色,也在側(cè)面反映了課堂教學(xué)的開(kāi)放性,不再是過(guò)去機(jī)械式教學(xué)的生硬套用模式,它使理論和實(shí)際更為緊密結(jié)合。其次,自主性特點(diǎn)。它的這一特點(diǎn)主要是針對(duì)于學(xué)生而言的,案例教學(xué)法在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中,從學(xué)生的角度來(lái)講,對(duì)于案例問(wèn)題的思考分析,可以結(jié)合自身所掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行案例分析,綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的方法,對(duì)于問(wèn)題的解決并沒(méi)有固定形式,只有靠學(xué)生自己的分析研究來(lái)得到結(jié)果,教師在這一過(guò)程中所起到的主要作用是一種教學(xué)輔助的角色,具體的案例問(wèn)題解決還需要學(xué)生自主探究完成[1]。第三,差異性特點(diǎn)。案例教學(xué)法在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)質(zhì)上是在一種知識(shí)氛圍,是計(jì)算機(jī)中不可缺失的一部分。它在學(xué)生學(xué)習(xí)之外,需要在教師的引導(dǎo)作用下,循序漸進(jìn)的深入到知識(shí)的理論中,進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)新性。
二、案例教學(xué)在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用分析
1.做好課前準(zhǔn)備工作
對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的教師來(lái)說(shuō),在運(yùn)用案例教學(xué)法之前,首先要做的工作就是對(duì)教學(xué)中可能用到的各種材料、案例等準(zhǔn)備充分,為教學(xué)的順利開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)。對(duì)于教學(xué)中所用到的案例進(jìn)行精心的組織和設(shè)計(jì),根據(jù)教材的內(nèi)容和目標(biāo)來(lái)提高案例設(shè)計(jì)的針對(duì)性和計(jì)劃性,所引用的案例方法和內(nèi)容也要得當(dāng)合理,考慮到學(xué)生的實(shí)際狀況,盡可能的選取與學(xué)生實(shí)際生活相接近的類(lèi)型,這樣可以使學(xué)生更好的參與其中。
2.引入案例,做好前后分析工作
教師在課堂教學(xué)中引入案例后,要讓學(xué)生進(jìn)行深入的分析研究,在這一過(guò)程中要調(diào)動(dòng)學(xué)生所掌握的知識(shí)點(diǎn)。教師在進(jìn)行講解教材的過(guò)程中可以適當(dāng)?shù)拇┎逡恍┌咐?,穿插的案例要盡可能的覆蓋到所學(xué)過(guò)的知識(shí)體系,而且也可以讓學(xué)生動(dòng)腦思考自己設(shè)計(jì)出一些具有代表性的案例,讓學(xué)生切身參與到實(shí)踐中,這樣一方面可以提高自主學(xué)習(xí)的意識(shí),另一方面也有助于他們學(xué)習(xí)效率的提升[2]。對(duì)于一些新的案例形式,教師要在課堂上進(jìn)行講解分析,這樣可以幫助學(xué)生形成一種新的解題模式,然后按照這一案例模式設(shè)計(jì)相類(lèi)似的案例,教師在這一過(guò)程中要發(fā)揮出教學(xué)輔助的作用,對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確的引導(dǎo),讓學(xué)生掌握最基本的計(jì)算機(jī)操作方法和學(xué)習(xí)技能,有必要時(shí)也可以讓學(xué)生上臺(tái)演練展示案例過(guò)程,這會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的心理感受,加深對(duì)知識(shí)的記憶。
3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),拓寬案例取材的范圍
計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)具有一定的階段性,不同階段性具有不同的學(xué)習(xí)特點(diǎn),對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)可以在每一階段的創(chuàng)新完善基礎(chǔ)上掌握正確的學(xué)習(xí)方法。學(xué)生通過(guò)自身實(shí)際的操作可以在實(shí)踐中豐富知識(shí)結(jié)構(gòu),對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的掌握有進(jìn)一步的明確。在案例取材的過(guò)程中,教師要對(duì)學(xué)生起到輔助引導(dǎo)作用,從學(xué)生最熟悉的案例入手,逐層深入并延伸到其他與之相關(guān)的領(lǐng)域,從而使學(xué)生可以形成一個(gè)自主學(xué)習(xí),敢于想象創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度。
三、總結(jié)
計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)在高職院校教學(xué)教育結(jié)構(gòu)中占有重要的地位,它是學(xué)生全面綜合發(fā)展的一部分,案例教學(xué)法作為一種新的教學(xué)模式,相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方法來(lái)說(shuō),它具有一系列的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用可以大大提高教學(xué)的質(zhì)量,幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)掌握計(jì)算機(jī)的操作技能,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性,使其學(xué)習(xí)效率得到顯著提升。
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關(guān)鍵詞:案例教學(xué);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);項(xiàng)目;實(shí)踐教學(xué)
作者簡(jiǎn)介:羅來(lái)俊(1977-),男,江西南昌人,江西理工大學(xué)南昌校區(qū)講師,碩士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全;鄭暉(1970-),男,江西南昌人,江西科技師范學(xué)院副教授,碩士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。
基金項(xiàng)目:本文系江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究省級(jí)立項(xiàng)課題“案例教學(xué)法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的研究與實(shí)踐”的項(xiàng)目成果,課題編號(hào):JXJG-10-85-1,主持人:鄭暉;本文系江西理工大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革立項(xiàng)課題“基于項(xiàng)目能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究與實(shí)踐”的項(xiàng)目成果,課題編號(hào):JXLG-2010-94,主持人:羅來(lái)俊。
中圖分類(lèi)號(hào):G71
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1001-7518(2012)15-0078-03
引言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè),實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為該專(zhuān)業(yè)的一個(gè)重要組成部分已在國(guó)內(nèi)高校中開(kāi)展多年。但就實(shí)際情況來(lái)看,當(dāng)前大多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)效果還不甚理想,教學(xué)內(nèi)容主要以網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)性的驗(yàn)證為主,比如:網(wǎng)絡(luò)連通測(cè)試命令、路由器與交換機(jī)常用命令的使用等。學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后僅僅能對(duì)單個(gè)的知識(shí)點(diǎn)有所理解,對(duì)于綜合性的網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目仍然是十分茫然、難以上手。而當(dāng)前用人單位對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的要求卻越來(lái)越高,企業(yè)希望招聘到工程實(shí)踐能力強(qiáng)、能直接上手、能獨(dú)擋一面、職業(yè)素質(zhì)優(yōu)良的畢業(yè)生。若要使學(xué)生具備上述能力,就有必要將網(wǎng)絡(luò)工程案例與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起,讓學(xué)生在完成工程案例的過(guò)程中提升自己的綜合素質(zhì),由此本文提出以案例教學(xué)培養(yǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐能力教學(xué)方法。
一、案例教學(xué)的內(nèi)涵
案例是一個(gè)來(lái)源于現(xiàn)實(shí)的、具體的、有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工作任務(wù)。案例教學(xué)以“工程案例驅(qū)動(dòng)”為主要形式,將工程案例貫穿于實(shí)踐教學(xué)的整個(gè)過(guò)程中,利用工程案例對(duì)知識(shí)進(jìn)行融合,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與動(dòng)力。通常,先由教師對(duì)工程案例進(jìn)行任務(wù)描述,并作適當(dāng)?shù)膯l(fā)性的引導(dǎo),然后讓學(xué)生圍繞工程案例進(jìn)行討論、協(xié)作、實(shí)踐、探究性學(xué)習(xí)。這種將工程案例教學(xué)與知識(shí)傳授相結(jié)合的教學(xué)方法,真正做到讓學(xué)生學(xué)有所用,學(xué)以致用,使學(xué)生在對(duì)案例項(xiàng)目的處理中鞏固所學(xué)的理論知識(shí),并做到融會(huì)貫通[1]。“案例教學(xué)法”有效的將學(xué)校教育與社會(huì)實(shí)際需求緊密的結(jié)合在一起,使學(xué)生提前掌握今后在就業(yè)當(dāng)中所需要的能力,其中包括了實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合分析能力、溝通交流能力、組織協(xié)調(diào)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作等能力,真正實(shí)現(xiàn)了全面提升學(xué)生綜合職業(yè)素質(zhì)的目的,為學(xué)生以后能在工作中能有出色的表現(xiàn)打下良好的基礎(chǔ)。
二、案例的選擇
合理選擇網(wǎng)絡(luò)工程案例是確保實(shí)踐教學(xué)取得良好效果先決條件。因此在案例選擇時(shí)要充分考慮各種因素,其中關(guān)鍵是要根據(jù)學(xué)生所掌握的理論知識(shí)來(lái)選題,選題要注意難度適中,內(nèi)容得當(dāng),以便學(xué)生在實(shí)踐訓(xùn)練當(dāng)中所需的理論知識(shí)能滿(mǎn)足實(shí)踐訓(xùn)練的需要[2]。通??蓪咐譃槠胀ò咐c綜合案例。普通案例主要面向低年級(jí)學(xué)生,因?yàn)榈湍昙?jí)學(xué)生所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)課程較少,較深的專(zhuān)業(yè)技能還不具備,所以案例的難度和深度應(yīng)該有所控制。普通案例所涉及的內(nèi)容應(yīng)以相對(duì)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)為主,例如組建小型局域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)對(duì)等網(wǎng)等。通過(guò)普通案例的實(shí)踐訓(xùn)練,可以讓低年級(jí)學(xué)生認(rèn)識(shí)案例項(xiàng)目,了解項(xiàng)目運(yùn)作過(guò)程。普通案例項(xiàng)目的成功運(yùn)作可以有效的培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。綜合案例主要是針對(duì)高年級(jí)的學(xué)生的,因?yàn)楦吣昙?jí)學(xué)生已經(jīng)掌握了較多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)知識(shí),所以綜合案例需要具備一定的深度與難度,并應(yīng)將理論課程中的重要知識(shí)點(diǎn)和典型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入其中。綜合案例項(xiàng)目可以參照企業(yè)的真實(shí)工程案例來(lái)設(shè)置,比如:某高校的校園網(wǎng)或某企業(yè)的核心網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)綜合案例的實(shí)踐訓(xùn)練,可讓學(xué)生熟悉真實(shí)的企業(yè)項(xiàng)目,增加并積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),切實(shí)提升學(xué)生的綜合職業(yè)素質(zhì)。
三、案例項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃的制定
在案例項(xiàng)目正式實(shí)施前,制定科學(xué)的執(zhí)行計(jì)劃是保證項(xiàng)目能夠順利完成的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一個(gè)優(yōu)秀的項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃可以讓項(xiàng)目的實(shí)施少走彎路,讓項(xiàng)目的實(shí)施更加高效。項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃包括確定項(xiàng)目的任務(wù)需求,業(yè)務(wù)流程、技術(shù)方法以及組織形式等。制定項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的總體把握能力,因此在項(xiàng)目計(jì)劃的制定過(guò)程中應(yīng)充分發(fā)掘?qū)W生的主觀(guān)能動(dòng)性,鍛煉學(xué)生思考與分析問(wèn)題的能力[3]。對(duì)于同一個(gè)項(xiàng)目,不同的項(xiàng)目組可能制定出不同的執(zhí)行計(jì)劃,教師可以組織學(xué)生對(duì)不同的項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃進(jìn)行比較,并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。以某企業(yè)核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例,項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃的制定過(guò)程,如圖1所示。
四、案例項(xiàng)目的實(shí)施
本階段的任務(wù)是讓學(xué)生對(duì)案例項(xiàng)目進(jìn)行具體實(shí)施,鍛煉學(xué)生分析并解決具體問(wèn)題的能力,以實(shí)現(xiàn)將理論知識(shí)向工程實(shí)踐能力轉(zhuǎn)化的目的。在教師的適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)下學(xué)生按照既定項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成各個(gè)階段的任務(wù)。經(jīng)過(guò)在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下工作并最終完成任務(wù),可以讓學(xué)生在實(shí)戰(zhàn)中充分體會(huì)實(shí)踐工作的要領(lǐng),并從中獲得寶貴的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中,各項(xiàng)目小組不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目的既定功能,同時(shí)各項(xiàng)目小組實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能所采用的方法應(yīng)與企業(yè)真實(shí)工程項(xiàng)目所采用的方法類(lèi)似,要能基本能符合真實(shí)工程項(xiàng)目的實(shí)際需求,這樣將更有利于學(xué)生應(yīng)對(duì)今后工作中的實(shí)際問(wèn)題。因此教師對(duì)于各項(xiàng)目小組在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所采用的關(guān)鍵技術(shù)要作相關(guān)的引導(dǎo)。以大中型企業(yè)核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)為例,通常在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有較多的網(wǎng)段,各網(wǎng)段之間要能實(shí)現(xiàn)設(shè)備互訪(fǎng),同時(shí)各個(gè)網(wǎng)段的廣播流應(yīng)當(dāng)限制在各網(wǎng)段內(nèi)。針對(duì)上述需求學(xué)生很容易和路由器的功能聯(lián)系在一起,對(duì)于沒(méi)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生則很容易采用路由器作為企業(yè)網(wǎng)的核心設(shè)備;學(xué)生的做法理論上是可行的,但不能滿(mǎn)足企業(yè)的實(shí)際需求;因?yàn)槠髽I(yè)網(wǎng)的各個(gè)網(wǎng)段間有大量的互訪(fǎng)的數(shù)據(jù)流,采用路由器必然造成各網(wǎng)段間訪(fǎng)問(wèn)的瓶頸;在實(shí)際項(xiàng)目中大中型企業(yè)網(wǎng)的核心設(shè)備通常是采用路由交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)槁酚山粨Q機(jī)具備“一次路由,多次交換”的功能,這可以很好的滿(mǎn)足各網(wǎng)段間的大流量數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)要求。因此對(duì)于學(xué)生所采用的方法與真實(shí)項(xiàng)目方法不一致時(shí),教師可以采用對(duì)比的方法讓學(xué)生更直觀(guān)的學(xué)習(xí)到相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
另外在案例項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中,因?yàn)橛卸鄠€(gè)項(xiàng)目小組,且每個(gè)小組都需要一套網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,所以對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量要求很高。如果學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室具備這樣的條件,則可以直接在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),真實(shí)設(shè)備是實(shí)驗(yàn)最理想的環(huán)境;但如果學(xué)校不具備這樣的實(shí)驗(yàn)條件,則可以考慮采用虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境來(lái)完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。對(duì)于簡(jiǎn)單的項(xiàng)目,可以使用BOSON、PacketTracer模擬軟件來(lái)加以實(shí)現(xiàn),而對(duì)于復(fù)雜的項(xiàng)目則可以使用Dynamips模擬軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),因?yàn)镈ynamips使用了真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng),通??梢阅M出設(shè)備的所有的功能,實(shí)驗(yàn)效果比較理想。
五、案例教學(xué)評(píng)價(jià)
在工程案例實(shí)施完成之后,對(duì)各項(xiàng)目小組進(jìn)行科學(xué)、客觀(guān)、全面的評(píng)價(jià)是十分必要的,這樣可以讓學(xué)生在評(píng)價(jià)總結(jié)中進(jìn)一步提升自己的能力。首先,由各項(xiàng)目小組對(duì)本組所完成的案例項(xiàng)目進(jìn)行演示,教師帶領(lǐng)學(xué)生一起來(lái)分析項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所采用方法的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)于其中的優(yōu)點(diǎn)教師應(yīng)該給予充分肯定,而對(duì)于不足之處則應(yīng)該進(jìn)行相關(guān)的點(diǎn)評(píng),并與同學(xué)一起找出更加合理的實(shí)施辦法,讓學(xué)生解決問(wèn)題的方法得到進(jìn)一步的拓展。其次,項(xiàng)目教學(xué)評(píng)價(jià)不能以某個(gè)項(xiàng)目小組的總體成績(jī)作為每個(gè)組員的成績(jī),這樣極其容易造成“吃大鍋飯”的局面,以至于項(xiàng)目任務(wù)僅落到組長(zhǎng)與幾個(gè)綜合能力較強(qiáng)的學(xué)生身上,導(dǎo)致好的學(xué)生越好,差的學(xué)生越差,難以實(shí)現(xiàn)讓全體學(xué)生共同進(jìn)步的目的[4]。因此,對(duì)于每個(gè)學(xué)生的成績(jī)要實(shí)行單獨(dú)評(píng)定,每個(gè)學(xué)生的最終成績(jī)分可由項(xiàng)目小組的總體成績(jī)與學(xué)生個(gè)人在項(xiàng)目中所承擔(dān)的任務(wù)量與完成質(zhì)量的評(píng)分來(lái)組成。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),又可以促進(jìn)每個(gè)學(xué)生積極主動(dòng)地去完成自己所承擔(dān)的任務(wù)。
六、將案例教學(xué)融入校企合作中
為了讓學(xué)生畢業(yè)時(shí)能更好的適合企業(yè)的實(shí)際需求,有必要讓學(xué)生在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候到企業(yè)中去學(xué)習(xí),讓學(xué)生零距離接觸企業(yè)中真實(shí)的案例項(xiàng)目,通過(guò)參與企業(yè)的項(xiàng)目,可以讓學(xué)生更直觀(guān)的發(fā)現(xiàn)自己的專(zhuān)業(yè)技能與社會(huì)需求間還存在哪些差距,這樣便于學(xué)生有針對(duì)性的去學(xué)習(xí),并彌補(bǔ)自己的不足。
校企合作可以較理想的達(dá)到上述的效果,校企合作可以利用學(xué)校和企業(yè)共同的教育資源。企業(yè)可以根據(jù)當(dāng)前工程實(shí)踐能力的需要制訂培養(yǎng)計(jì)劃,并將工程案例教學(xué)融入到校企合作的教學(xué)中,以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和職業(yè)素質(zhì)為核心,讓學(xué)生還未出校門(mén)就掌握了今后在工作中所必需的核心的職業(yè)能力[5]。同時(shí)該模式可以有效的促成校企間定單式的人才培養(yǎng)。培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生畢業(yè)后可以直接到企業(yè)上崗,從而省去了通常的崗前培訓(xùn)環(huán)節(jié),節(jié)省了企業(yè)的培訓(xùn)成本,同時(shí)也使得學(xué)校的就業(yè)率得到了提升,實(shí)現(xiàn)學(xué)校和企業(yè)的雙贏。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)將案例教學(xué)法引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)后,實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)的結(jié)合的目的,讓學(xué)生切身的體驗(yàn)到學(xué)用結(jié)合的優(yōu)點(diǎn),并大大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性,提升了學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,不僅發(fā)揮了教師的引導(dǎo)作用,又讓學(xué)生的主體作用得到最大限度的發(fā)揮,充分展示了當(dāng)代高等教育以能力為本、以職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)理念,使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量與效益得到了較大幅度的提升。
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【關(guān)鍵詞】CAD制圖;CAD教學(xué)的現(xiàn)狀;CAD教學(xué)的探索
一、中職計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展CAD軟件教學(xué)的必要性
CAD,即Computer Assistant Design,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);是Autodesk公司出品的一款著名的專(zhuān)業(yè)制圖設(shè)計(jì)軟件,功能非常強(qiáng)大,已經(jīng)成為國(guó)際制圖設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軟件。在機(jī)械、建筑、服裝、電子等各個(gè)方面都有應(yīng)用。正因?yàn)镃AD軟件在各行業(yè)中的應(yīng)用,我們的中職計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在以后的工作崗位上就不可避免的會(huì)用到該軟件。在我從教的五年中,我遇到有的公司到學(xué)校來(lái)要人的時(shí)候,點(diǎn)名了要CAD軟件用得熟的學(xué)生;也有的學(xué)生自己找到工作后,因?yàn)楣ぷ餍枰约河只貙W(xué)校找老師學(xué)習(xí)該軟件的;也有的學(xué)生是自己邊工作邊學(xué)的,我有好幾個(gè)學(xué)生現(xiàn)在就在圖文工作室上班,在我與他們的幾次通話(huà)中,在他們所用的軟件中,CAD是用得最多的軟件。正因?yàn)樯鲜龅倪@此情況,我們學(xué)校的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)也由沒(méi)有開(kāi)設(shè)CAD這門(mén)課程到把他確定為一門(mén)選修課程,再升級(jí)為一門(mén)必修課程。
CAD運(yùn)用廣泛,為了讓我們的學(xué)生能更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展,所以,我覺(jué)得在中職計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)CAD軟件的教學(xué)是有必要的。
二、中職CAD軟件教學(xué)的現(xiàn)狀
相對(duì)于其他應(yīng)用軟件來(lái)說(shuō),CAD軟件從色彩上沒(méi)有Photoshop那么豐富,從界面上沒(méi)有Flash那么生動(dòng)。因此,CAD軟件在教學(xué)過(guò)程中顯得比較單調(diào),缺少色彩。在我的CAD教學(xué)過(guò)程中分為這樣幾類(lèi)學(xué)生:第一類(lèi)學(xué)生,學(xué)什么軟件都認(rèn)真,學(xué)得都很好,CAD軟件當(dāng)然就是學(xué)得又快又好;第二類(lèi)學(xué)生,學(xué)其他從色彩和動(dòng)畫(huà)上比較有趣的軟件,學(xué)習(xí)效果還可以,但對(duì)于CAD這種顏色單調(diào)的,命令又是英文的軟件學(xué)習(xí)起來(lái)就沒(méi)那么有激情了;第三類(lèi)學(xué)生,學(xué)什么都沒(méi)興趣,更不用說(shuō)CAD軟件了,軟件是學(xué)不會(huì),老師實(shí)在要我畫(huà)二維平面圖的畫(huà),就用手畫(huà)。
在CAD的教學(xué)過(guò)程中,我還發(fā)現(xiàn)了下面的問(wèn)題。CAD軟件用得熟,但涉及到CAD的應(yīng)用領(lǐng)域的時(shí)候,學(xué)生們就有點(diǎn)力不從心了,也就是說(shuō),學(xué)生只能單純用這個(gè)軟件,而不能把這個(gè)軟件用在設(shè)計(jì)上。還有這樣一個(gè)現(xiàn)象,由于學(xué)校設(shè)備的有限,也就說(shuō)用于CAD教學(xué)的設(shè)備就只有PC機(jī)和一般的辦公用的打印機(jī),而學(xué)生在以后的工作崗位上更多是在輸出CAD圖形的這塊上。因此,目前的CAD教學(xué)相比學(xué)生工作上對(duì)CAD軟件的運(yùn)用還有一段距離,這也是值得我改進(jìn)的地方。
三、中職CAD軟件教學(xué)的探索
(一)整體把握課程教學(xué)目標(biāo)
CAD功能強(qiáng)大,要在課堂上全面地介紹CAD的各種功能是不可能的。根據(jù)中職計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),主要接觸建筑總平面圖、立面圖、結(jié)構(gòu)圖等工程圖紙。因此,本門(mén)課的教學(xué)目標(biāo)為:掌握CAD的二維常用命令和CAD基本繪圖技能,熟練繪建筑施工圖。
(二)精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例和課程任務(wù)
“案例”即為教師上課講解用的“例圖”,“任務(wù)”即為學(xué)生獨(dú)立練習(xí)的“練習(xí)圖”,其知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)一致。教學(xué)案例和課程任務(wù)的選定、編排是“案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)成敗的關(guān)鍵。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)案例和課程任務(wù)時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。
加強(qiáng)知識(shí)系統(tǒng)性,按照“案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)理念,教師首先應(yīng)當(dāng)列出若干個(gè)有專(zhuān)業(yè)代表性、易操作且能涵蓋絕大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)的“例圖”和“練習(xí)圖”,根據(jù)教學(xué)模塊的劃分,將各個(gè)“例圖”和“練習(xí)圖”分成幾個(gè)階段性步驟,將各模塊知識(shí)點(diǎn)巧妙的設(shè)計(jì)到各個(gè)階段性步驟中。為了避免知識(shí)點(diǎn)的分散,應(yīng)對(duì)案例和任務(wù)進(jìn)行階段性安排與設(shè)置,盡量使各模塊知識(shí)點(diǎn)形成一個(gè)整體,使學(xué)生獲得比較系統(tǒng)的知識(shí)與技能。
掌握學(xué)生學(xué)習(xí)特征,由淺入深逐步推進(jìn)學(xué)習(xí)的過(guò)程是知識(shí)和技能逐步積累加深的過(guò)程,在設(shè)計(jì)案例和任務(wù)時(shí)要考慮學(xué)習(xí)的漸進(jìn)性。在設(shè)計(jì)每個(gè)教學(xué)單元的實(shí)例和任務(wù)過(guò)程中,盡可能多地包含前面已學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn),以達(dá)到溫故而知新的目的。使學(xué)生的知識(shí)和技能在不斷地循環(huán)反復(fù)中得到提高和加深。每個(gè)學(xué)生必須完成基礎(chǔ)目標(biāo)層次的任務(wù),然后,再根據(jù)自己的實(shí)際情況去挑戰(zhàn)更高級(jí)目標(biāo)層次的任務(wù),既不能使基礎(chǔ)較差的學(xué)生感到吃力,又要為學(xué)習(xí)較好的學(xué)生指明深入學(xué)習(xí)的方向。
(三)課堂教學(xué)的組織過(guò)程
(1)設(shè)計(jì)并分析教學(xué)案例。讓中職計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)CAD中的哪些命令,是我們首先要考慮的問(wèn)題。我們主要考慮本專(zhuān)業(yè)學(xué)生將來(lái)工作需要以及自身特點(diǎn),對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行刪減,只要“能用、夠用”就行,將要求學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)羅列出來(lái)。依據(jù)這些知識(shí)點(diǎn)編制每次課的教學(xué)任務(wù),即精心選擇針對(duì)與這些任務(wù)的教學(xué)案例。所有圖紙可在開(kāi)課時(shí)印發(fā)給學(xué)生,讓學(xué)生一開(kāi)始就明確本次課的教學(xué)目標(biāo)、熟悉任務(wù)、探究任務(wù)。
(2)巡回指導(dǎo)完成任務(wù)。具備完成案例的所有知識(shí)后,學(xué)生單獨(dú)去完成任務(wù),教師可以采取巡回指導(dǎo)的方式檢查學(xué)生完成任務(wù)的進(jìn)程,一方面發(fā)現(xiàn)學(xué)生完成任務(wù)過(guò)程中存在的問(wèn)題,普遍性問(wèn)題集中指出,個(gè)別性問(wèn)題個(gè)別輔導(dǎo),另一方面掌握教學(xué)目標(biāo)完成情況,使工作任務(wù)的完成與教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一起來(lái)。
(3)總結(jié)任務(wù)評(píng)定成績(jī)。教師要對(duì)學(xué)生完成案例的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行歸納、總結(jié)和評(píng)價(jià),對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和查漏補(bǔ)缺,對(duì)部分難點(diǎn)要進(jìn)行示范,注重學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià),實(shí)行鼓勵(lì)性評(píng)價(jià),同時(shí)注意鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思維,激勵(lì)學(xué)生的成就感。結(jié)合評(píng)價(jià)給出學(xué)生案例完成成績(jī),作為該課程總評(píng)成績(jī)的一部分。
總之,CAD軟件的運(yùn)用越來(lái)越廣,這給我們老師和學(xué)生都提出了更高的要求。如何讓我們的學(xué)生更快更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展,這是我們所有老師共同思考和探索的問(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:VerilogHDL;數(shù)字邏輯;計(jì)算機(jī)組成原理;計(jì)算機(jī)硬件
中圖分類(lèi)號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2012)07-1682-02
Analysis on Fusion in VerilogHDL and Computer Hardeware Subject
CHENG Gui-hua,QI Xue-mei,LUO Yong-long, ZUO Kai-zhong
(College of Mathematics and Computer Science,Anhui Normal University, Wuhu 241000, China; Engineering Technology Research Center of Network and Information Security, Anhui Normal University,Wuhu 241000, China)
Abstract: In this paper,it is analyzed with modern electronic product design technology and Describing methods and characteristics of circuit system in VerilogHDL, according recent years teaching practice, combining the characteristics of computer speciality, experience and understanding are summarized with verilogHDL into "digital logic" and "principles of computer organization" teaching methods.
Key words: VerilogHDL;digital logic; Computer Organization Principle;computer hardware
1概述
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,EDA技術(shù)的興起與應(yīng)用使計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)的理念與方法發(fā)生了巨大變化。計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)應(yīng)緊隨技術(shù)前沿,將EDA[1]關(guān)鍵技術(shù)和核心內(nèi)容引入硬件課程教學(xué),有利于學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等多方面的技能;培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力;提高計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的“硬”功夫。
EDA的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用硬件描述語(yǔ)言(HDL)描述電路系統(tǒng),通過(guò)開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行功能仿真、綜合、優(yōu)化、布線(xiàn)后可轉(zhuǎn)換為FPGA碼流文件[2],通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)電路功能。對(duì)于FPGA來(lái)說(shuō),常用的HDL有VHDL和Verilog HDL[3],因VerilogHDL在門(mén)級(jí)描述的底層具有更強(qiáng)的功能,且具有類(lèi)似于C語(yǔ)言的表達(dá)風(fēng)格而被廣泛選用。
“數(shù)字邏輯”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的硬件基礎(chǔ)課程,“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的硬件主干課程,起承上啟下的作用[4],將VerilogHDL納入“數(shù)字邏輯”和“計(jì)算機(jī)組成原理”教學(xué)計(jì)劃,并貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程,是目前計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)的主流方向,更有利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。
2 VerilogHDL與“數(shù)字邏輯”課程融合
2.1重構(gòu)數(shù)字邏輯教學(xué)內(nèi)容
隨著技術(shù)的進(jìn)步,絕大部分電子產(chǎn)品采用了數(shù)字技術(shù),電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)利用VerilogHDL完成。因此,數(shù)字邏輯課程應(yīng)弱化中小規(guī)模集成電路芯片內(nèi)部電路、觸發(fā)器內(nèi)部工作原理、狀態(tài)化簡(jiǎn)、異步時(shí)序內(nèi)容的教學(xué),精簡(jiǎn)布爾代數(shù)和卡若圖傳統(tǒng)化簡(jiǎn)方法的教學(xué);應(yīng)結(jié)合VerilogHDL描述電路系統(tǒng)的方法與特點(diǎn),重新組織數(shù)字邏輯課程教學(xué)內(nèi)容。
VerilogHDL采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想、自頂向下的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)電路,可逐個(gè)模塊分別描述、仿真與優(yōu)化,簡(jiǎn)化整個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。因此,“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)應(yīng)突出功能模塊設(shè)計(jì)的特點(diǎn),強(qiáng)化芯片外部邏輯功能和時(shí)序特性的分析,F(xiàn)PGA原理的講解與應(yīng)用。在教學(xué)中以邏輯代數(shù)與VerilogHDL為基礎(chǔ),綜合應(yīng)用“自頂向下”,和“自底向上”的方法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)教學(xué)案例。教學(xué)案例可選用計(jì)算機(jī)中的基本邏輯部件[5],如譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、比較器、加法器組合邏輯與多功能移位寄存器、計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器時(shí)序邏輯等基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)課程的學(xué)習(xí),初步建立計(jì)算機(jī)基本邏輯部件設(shè)計(jì)的概念,為后續(xù)硬件課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
為鞏固理論知識(shí),可適當(dāng)安排中小規(guī)模集成電路芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn),如用138譯碼器設(shè)計(jì)端口尋址電路,用三態(tài)門(mén)和寄存器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)端口。然后,可安排基于VerilogHDL的功能模塊的設(shè)計(jì),通過(guò)FPGA完成超前進(jìn)位加法器、串并轉(zhuǎn)換、數(shù)碼顯示控制、優(yōu)先級(jí)管理等計(jì)算機(jī)計(jì)基本模塊的功能。實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用開(kāi)放模式[6],實(shí)驗(yàn)時(shí)間開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)環(huán)境開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)方案開(kāi)放,教師重在實(shí)驗(yàn)方案上給予個(gè)性化的指導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、注重學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的引導(dǎo)與思維方式的培養(yǎng);加大實(shí)驗(yàn)考核的力度,考核實(shí)驗(yàn)方案的靈活性、學(xué)員對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解的深度及實(shí)驗(yàn)的可擴(kuò)展性。
2.2適時(shí)引入VerilogHDL
在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,基于FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、I/O接口、甚至整個(gè)計(jì)算機(jī)已很常見(jiàn),因此在“數(shù)字邏輯”教學(xué)過(guò)程適時(shí)引入VerilogHDL,使兩者融為一體至關(guān)重要。
首先,合理安排講課順序。將VerilogHDL的講解安排在時(shí)序邏輯之后,結(jié)合基本邏輯電路圖的分析與設(shè)計(jì)講解VerilogHDL的相關(guān)知識(shí),以便學(xué)生首先建立邏輯電路的概念,然后再將VerilogHDL與邏輯電路建立關(guān)聯(lián),深入了解VerilogHDL描述電路的必要性與優(yōu)越性。
其次,重點(diǎn)講解VerilogHDL與C語(yǔ)言的區(qū)別與聯(lián)系。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在一年級(jí)開(kāi)始學(xué)習(xí)C語(yǔ)言,經(jīng)過(guò)訓(xùn)練已具備良好的C語(yǔ)言編程經(jīng)驗(yàn)與能力,而VerilogHDL具有C語(yǔ)言的表達(dá)風(fēng)格,對(duì)于VerilogHDL的語(yǔ)法知識(shí),學(xué)生容易掌握和理解,同時(shí)也容易混淆。
VerilogHDL與C語(yǔ)言的本質(zhì)區(qū)別:一是VerilogHDL的描述必須與邏輯電路緊密聯(lián)系,要求學(xué)生對(duì)所要描述的電路的功能、輸入、輸出、時(shí)序、狀態(tài)轉(zhuǎn)換等信息要有全面透徹的了解,通過(guò)分析與VerilogHDL程序?qū)?yīng)的電路圖講解輸入變量的賦值方法、解讀輸出變量、時(shí)序及狀態(tài)轉(zhuǎn)移等信息;二是語(yǔ)句執(zhí)行機(jī)制不同,C語(yǔ)言完全是順序執(zhí)行機(jī)制,VerilogHDL的語(yǔ)句有順序和并行機(jī)制之分,并行機(jī)制中語(yǔ)句描述的電路功能模塊同時(shí)運(yùn)行、與語(yǔ)句的先后順序無(wú)關(guān)。
VerilogHDL與C語(yǔ)言的關(guān)聯(lián)性:VerilogHDL主要針對(duì)硬件電路進(jìn)行描述,算法表達(dá)不方便,而C語(yǔ)言因使用廣泛,相應(yīng)C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境也就更加完善。因此,C語(yǔ)言與VerilogHDL可以互相配合使用,即利用VerilogHDL對(duì)硬件描述的精準(zhǔn)性,借助C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境的完整性,快速高效設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)。利用C語(yǔ)言的靈活性、查錯(cuò)功能強(qiáng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)功能正確的模塊,然后將程序改為并行結(jié)構(gòu)的程序段,調(diào)試正確后,再用VerilogHDL關(guān)鍵字替換C語(yǔ)言關(guān)鍵字,進(jìn)入VerilogHDL環(huán)境,進(jìn)行編譯、仿真,并比較兩種模塊的輸出結(jié)果,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,重復(fù)上述過(guò)程直到正確為止。
最后,精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例。教學(xué)案例的選擇應(yīng)綜合考慮學(xué)生的興起和課程的延續(xù)性。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,可用VerilogHDL設(shè)計(jì)控制器使布置在圓周上的若干個(gè)發(fā)光二極管逆時(shí)針、順時(shí)針或閃爍點(diǎn)亮且其時(shí)間間隔是可調(diào)的;為保持課程的延續(xù)性,可用VerilogHDL設(shè)計(jì)ALU、寄存器堆、多功能移位寄存器、單脈沖發(fā)生器等計(jì)算機(jī)計(jì)本邏輯功能部件,為“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
3 VerilogHDL與“計(jì)算機(jī)組成原理”課程融合
計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)硬件主干課程,在整個(gè)課程體系中起著承上啟下的作用,課程中涉及的知識(shí)面廣,有些理論抽象難懂,將課程中難點(diǎn)與重點(diǎn)整合為教學(xué)案例,利用VerilogHDL進(jìn)行描述,通過(guò)設(shè)計(jì)、調(diào)試、仿真與模塊功能的實(shí)現(xiàn)可使學(xué)生深入理解課程中的重點(diǎn)難點(diǎn),為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
在計(jì)算機(jī)組成原理課程中融入VerilogHDL,重點(diǎn)是教學(xué)案例的設(shè)計(jì),難易適中兼具漸進(jìn)性和系統(tǒng)性。首先,利用VerilogHDL描述運(yùn)算器,綜合ALU、寄存器堆、多功能移位寄存器功能模塊,再增加少量的狀態(tài)寄存器即可完成,難度適中,同時(shí)充分利用數(shù)字邏輯課程中已實(shí)現(xiàn)的案例,通過(guò)調(diào)試、仿真使學(xué)生更好地理解運(yùn)算器的工作原理;其次,利用VerilogHDL描述存儲(chǔ)器;最后,利用VerilogHDL描述微程序控制器,微程序控制器是計(jì)算機(jī)組成原理課程的一個(gè)難點(diǎn),由于微程序控制單元看不見(jiàn)、摸不著,涉及許多概念,如:微程序入口地址、微指令格式、下址等概念難以理解,通過(guò)設(shè)計(jì)、調(diào)試、下載和驗(yàn)證過(guò)程,可以深刻理解微程序控制計(jì)算機(jī)的本質(zhì),了解軟硬件協(xié)同工作的原理,建立整機(jī)的概念。
4結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái),計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)的理念與方法變化巨大,對(duì)計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)提出了更高的要求。實(shí)踐證明,將VerilogHDL融入計(jì)“數(shù)字邏輯”和“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)過(guò)程,可以培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的的能力,通過(guò)訓(xùn)練使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)方面的技能,提高學(xué)社實(shí)踐與創(chuàng)新的能力。
隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)硬件課程的教學(xué)仍然還有很多工作值得我們?nèi)パ芯亢蛯?shí)踐,只有不斷探索與總結(jié)才能有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,使計(jì)算機(jī)硬件課程教學(xué)緊跟技術(shù)前沿。
參考文獻(xiàn):
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