微机接口课程设计项目-分层教学法研究

[摘要]为解决微机接口课程设计项目教学中存在的问题，应用分层教育理念，提出了项目-分层教学法；分别从目标分层、项目分层、学生分层等方面，对该教学法实施的策略与方法进行了探索，并对教学实施的前期准备、项目实施和评价总结等环节进行了研究；教学实践表明，项目-分层教学法能有效提高教学效果，并得到了学生的普遍认可。
[关键词]微机接口 课程设计 项目-分层教学法 应用研究
[中图分类号]G642 0[文献标识码]A

我校机械工程类微机原理与接口技术课程设计的目的，不仅要使学生在理论和实践两方面，巩固和深化微机原理和接口方法，更要从工程教育改革课程群建设的需要出发，综合运用已修电类课程知识，基于具体的工程背景，培养和提高学生微机在机械工程测试与控制领域中的设计与开发能力。因此，微机原理与接口技术课程设计，在我校机械工程类专业的教学中，是一门综合性较强、层次较高的实践性教学环节。
一、项目-分层教学法提出
我校机械工程类本科专业在微机原理与接口技术课程设计的教学中，最初是沿用“以教师为中心”的传统注入式教学模式，学生以模仿为主，突出技能性训练，但缺少设计性、创新性。为解决传统教学模式中存在的弊病，近年来，在借鉴其他院校经验的基础上，进行了项目教学法的应用。
几年来的实践表明，采用项目教学法，使学生能够深化理解和灵活运用课程知识，提高实践动手能力，同时增强创新意识、团队精神和合作能力。但在项目教学法实施过程中，出现了有的同学“吃不饱”、有的同学“吃不了”，有小部分同学（甚至还有较优秀同学）“打酱油”、有小部分同学被迫“包办”等不甚理想的情况，影响着教学质量的进一步提高。
通过调查和分析，发现：①本课程设计安排在大三第二个短学期，经过近三年的大学学习，针对课程设计相关知识和实践动手能力，学生个体有着较大的差异；②对即将进入大四的学生，他们有明确的职业发展目标，并且目标多类多样，所以对本课程设计的学习目标，有着不同层次的需求；③学生的兴趣爱好，也有着较大不同。上述能力或需求的差异，在“齐步走”式的项目教学中，无疑会限制或挫伤部分学生的主动性和积极性，进而减弱了项目教学法的积极作用。为克服或弥补项目教学法的这一不足，有必要采用分层教学理论，形成新的项目-分层教学法。
项目-分层教学法，是指在师生共同实施一个完整项目而进行的项目教学活动中，充分尊重学生个体的知识和能力差异、不同层次需求及兴趣爱好，即用“因材施教”的教育理念，实施项目教学法。项目-分层教学法是分层教学法与项目教学法的有机结合，它充分调动学生的主动性和积极性，达到学生个个有兴趣，人人有所得。更重要的是，使项目教学发掘学生创造潜能、培养和提高学生解决实际问题综合能力这一特点，得到更高程度的发挥。
二、项目-分层教学法应用研究
项目-分层教学法在微机原理与接口技术课程设计中的过程为：由学生按能力层次或需求，自愿组建项目小组，教师将不同层次的课题任务，以项目形式，交由项目小组自愿选择，不同层次的项目小组，在教师的分类指导下，进行文献查阅、资料收集，原理性方案研讨与拟定，方案设计，软、硬件开发与制作，调试与演示，撰写项目报告。
（一）教学策略与方法
项目-分层教学的总策略与方法见图1所示。

1.教学目标分层
教学目标分层是项目及其分层设计的基础。它以我校本专业“卓越工程师”计划对本课程设计的能力目标要求为准，从知识、能力及情感目标三个方面进行层次划分，分为基本、提高及高级三个层次。其中，基本目标符合“卓越工程师”计划对本课程设计所规定能力目标的基本要求；提高目标与高级目标，是在基本目标或提高目标的基础上，更高的目标要求。
2.项目及其分层设计
项目及其分层设计是项目-分层教学能否有效实施的关键。表1为项目及其分层设计示例。

首先，项目任务的设计，要遵循教学项目的目的性原则、实践性原则、可行性原则、启发性原则和典型性原则。本课程设计的项目任务应由机械工程领域中典型的检测与控制实践项目引出，以便激发学生的求知欲望和学习兴趣，使学生在真实问题情境下，分析问题、解决问题。如表1示例中，智能结构的位移测量与主动控制所能引出的位移测量与控制任务，冶炼炉温测量与控制所能引出的温度测量与控制任务等。
其次，项目要具有横向可比性和纵向对比性。横向可比性是指不同典型主题的同层级项目之间，其任务的分析与解决，在知识和能力运用等方面具有平等性。如表1示例中，温度测量和位移测量，均需进行测量原理方案的构思、传感信号的获取与处理等内容，且难度相当。纵向对比性是指同典型主题的层级项目之间，其任务的难易程度具有阶梯性。如表1示例中，基本项目、提高项目和高级项目，后一层级的任务，均为前一层级基础上的扩展。
再其次，项目采用模块化设计。同一主题项目，根据任务实现的难度，分为基本模块、提高模块和高级模块，层级项目则由相应的模块组合构成。模块化设计便于学生项目小组，在实施项目过程中，根据实际困难或激发新的创新思路，进行降低层次或增加层次的自我调整，使“吃不了”的转为“吃的了”，使“吃不饱”的转为“吃的好”。

3.学生分层及项目选取
学生分层及项目选取是项目-分层教学实施的前提和必要条件。分层策略与方法得当，才能起到使每个学生在最适合自己的学习环境中求得最佳发展的作用。本课程设计中，学生分层与项目选取采用学生自主的策略。其方法是：在教师指导下，学生面对教师提供的系列“项目工程”，从自身的知识、能力基础及职业发展规划需求出发，自由联合，以组织项目小组的方式，自愿共同选取和承担不同层次的“项目工程”。因此，学生分层和项目选取，对教师是隐性的，但对学生而言，则是显性的、主动的。学生分层与项目选取，基于学生的自主、自愿，因而有利于克服以往项目教学中出现的“打酱油”和被迫“包办”的现象。
（二）教学实施
项目-分层教学的实施主要分为前期准备、项目实施和评价总结三个环节。
1.前期准备
准备的前期，教师根据教学大纲，论证、制定教学计划和层次教学目标；开发、设计层次教学项目；整理和准备教学项目所需的仪器设备、工具及电子元器件等。准备的后期，先集中学生，教师对全部教学项目进行工程背景情境的导入；对项目任务所需的知识与能力，分类、分层进行提纲式的梳理；指导学生针对项目任务寻求解决问题的方法；随后，在学生了解各项目的任务后，由学生自身需求出发，自由组建项目小组，并根据小组共同意愿，选取确定设计项目。
2.项目实施
项目实施主要分为项目任务解决的构思、设计、制作与调试等过程。
首先，项目小组根据项目任务，在资料查阅及市场调研的基础上，共同研讨，对项目解决的原理性方案进行构思，提出项目解决的总体方案，并进行项目小组的任务分工。这是学生发挥灵感、奇思妙想的过程，是学生充分调动全部专业知识、综合技能及生活体验，进行思维碰撞的创新过程。
接着，项目小组成员分工协作，对项目解决原理性方案的硬件电路原理、测量或控制算法及软件工作流程进行具体设计；这是将构思灵感转化为设计的实在过程，是学生运用知识，体验严谨的工程化设计过程。
随后，按设计结果，进行外围接口电路的焊接制作与调试、内围接口的实验台电路搭接连线与调试、软件程序编写与仿真调试，最后进行系统联调；这是将理论设计转化为具体真实的过程，是学生实践动手、方法与技巧探索的培养与提高过程。
在项目实施过程中，学生处于“做中学”，是分析问题、解决问题的主体，但教师仍是学生学习与实践的组织者、引导者和指导者。教师要营造好学习氛围、组织好实验室开放、引导执行好教学计划，指导学生进行有效的分工与合作；更重要的是，学生项目小组在实施过程中，教师要按分类指导的原则，即时予以具体的建议和帮助。如即时给予项目小组，进行项目层次升与降的引导与建议等。
3.评价总结
评价总结过程也是学生学习和提高的过程，是项目-分层教学的重要环节。
项目小组要在教师指导下，对项目构思、设计、制作与调试及运行演示，进行小结并记录，最后汇总撰写项目总结报告；项目小组成员要评价自己的行为表现，总结自己的体验，并有小组评价。
教师要检查项目小组各阶段任务的完成情况，并给出指导性的点评；项目完成后，组织项目小组进行运行演示和答辩。最后，教师要对整个课程设计，进行教学总结与反思。
教师对项目小组的评价过程，也是一个考核过程。评价考核标准，见表2所示，体现了综合评价和过程评价的原则，而不是一味地追求所谓的“成功”或“成果”。
表2：评价考核标准

三、项目-分层教学法应用效果
为检验教学效果，选取08010113班为项目-分层教学的实验组，08010112班为以往项目教学的对照组，评价考核标准相同，结果如图2所示。考核结果显示，项目-分层教学法显著提高了教学效果。

另外，向实验班和对照班各40位同学发放了问卷，由学生对项目小组组成方式和项目设置与选取方式，进行不记名的满意度评价调查，结果见图3和图4所示。结果表明，对照班同学普遍不认可项目教学未分层的实施方法，而实验班同学则普遍喜欢项目-分层教学。

四、结束语
项目-分层教学法是在项目教学的基础上，引入“因材施教”的分层教育理念，所形成的教学方法。项目-分层教学法使不同层次或需求的学生，通过解决不同层次目标的项目任务，在“吃的了”和“吃的好”的积极状态下，实现对知识的掌握、综合能力的提高。实际教学效果表明，项目-分层教学法在项目教学中，对激发学生学习兴趣、提高主动性和积极性，效果显著。
基金项目:杭州电子科技大学实验室建设专项重点项目(SYZD1105)
[参考文献]
[1]林祝亮,马世平,杨金华.项目教学法在电子类课程设计中的应用研究[J].实验技术与管理,2009.26(8):114-116.
[2]胡庆芳,程可拉.美国项目研究模式的学习概论[J].外国教育研究,2003,(8):18-21.
[3]董素玲.基于岗位能力“多层化”的实践教学体系[J]. 黑龙江高教研究,2010,197(9):148-150.
[4]郑春龙.实验室层次开放的思考与探索[J].实验室研究与探索,2005,24(1):78-80.

[5]王卫红.项目教学法在市场营销专业的应用[J].广东外语外贸大学学报,2003,(9):62-63.
[6]钟启泉.教育方法概论[M].上海:华东师范大学出版社,2002.
[7]杨恩霞,应丽霞.机械设计基础课实践研究型教学模式的探讨[J]. 黑龙江高教研究,2008,175(11):165-167.
[8]Donald R Cruickshank.教学行为指导[M].时绮,译.北京:中国轻工业出版社,2003.
[9]王莉,郭长江.大学物理实验分层教学模式探索[J].江西科学,2005,23(4):479-482.
[10]郑春龙,邵红艳,钟振余等.创新性开放实验项目建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2009,26(10):15-17,20.
（作者单位：杭州电子科技大学 机械工程学院 浙江杭州）