實訓項目教學設計與實施

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摘要：為了培養應用型本科學生的工程意識，提高專業知識與工程應用結合能力，依據CDIO工程理念，以探究式項目教學法為思路，提出多課程的實踐課以項目形式實施。該教學方法突破傳統分散、單項能力實踐訓練局限性，促進學生理解專業課程之間的系統性、連貫性，也培養學生專業知識在工程中的應用意識。

關鍵詞：應用型本科；實踐訓練；工程應用

中國教育早就認識到了實踐與理論教育同等重要，由于實踐需要硬件成本投入，受制于早期國家經濟能力與工業基礎，過去的大學教育沒有足夠的經濟與資源投入到實踐教學環節中，而只能以理論教學配合少量簡單的實踐教學[1]?，F在隨著國家在教育經費投入增大，教學設備配置齊全，學校在教學手段上更加靈活，借助于淘寶等互聯網交易平臺，大學實踐教學實施變得可行性更高，更加容易。在此背景下，圍繞學生實踐能力展開的教學理念、教學方法、培養計劃得以實行發展，如我國2009年年底開展的“卓越工程師教育培養計劃”、CDIO、探究式項目教學法[2,3]。應用型本科學校除了課程理論傳教外，也應開展實踐教學以促進知識的理解及應用[4]。大多數的專業基礎課、專業實踐課以課程設計或實訓為重點，在課程理論課時結束后通過實踐教學加深強化學生對專業知識的理解與應用。但這些實踐環節都是分散、單項的能力訓練。應用型本科學生的專業知識確實要提倡應用，但這里應用不僅僅是為了強化理解專業知識，更應該是面向解決工程問題[5]。

1多課程綜合實訓項目教學方法的提出

這里以CDIO為理念，借助于探究式項目教學思路，提出以項目為載體融合多課程的綜合實訓教學替代傳統單課程的課程設計和實訓教學方法。項目是工程中針對某一個問題而產生的一種技術上的需求，往往涉及多個課程的知識點。這些知識點需要項目實施者對自己所學各課程知識的搜索才能得到。這種搜索過程就是一個對知識肯定與否定的過程，強化實施者對知識的理解，最終找到合適的解決方案。在此過程，實施者需要多課程知識的搜索、融合、搭建，才能完成項目。相對于以單課程知識點的實踐訓練，其對學生的知識點要求更豐富，技巧更高，相對難度高。因此，本文提出的基于項目的多課程綜合實訓教學，既達到了單課程實踐教學的目的，同時突出了課程知識點在解決工程問題中的融合與支撐，又能體現學以致用的辦學宗旨，是應用型本科學校今后實踐教學一個發展方向[5]。其過程如圖1所示。

2項目設計與實施

以南京工程學院自動化專業系統集成方向的多課程(電子技術、傳感器技術、單片機)綜合實訓—循跡小車為例，說明項目設計與實施過程。為了保證實訓順利進行，過程上主要分為：實訓前準備、題目講解、方案設計、方案答辯、學生設計與檢查、項目評分。2.1實訓前準備這一階段主要講解實驗室一些安全準則，保證實訓的安全性。一些工程軟件對于綜合實訓有很好的仿真、設計作用，如AD軟件、Proteus軟件、Protel軟件，給學生初步講解一下。學生可以在設計過程中利用一些簡單功能，便于設計。常規儀器需要介紹一下，如萬用表功能、示波器使用、電流電壓源使用等。設計過程中有元器件焊接，也需要介紹元器件辨識，訓練并考核引腳焊接等技能。這些內容可以更好地保證學生完成實訓，使得學生工作逼近工程實際環境。2.2項目講解介紹每個項目的要求。先提出項目的總體要求，以“循跡小車”為例，能按預定軌跡行駛，小車檢測到起跑線后開始計時，自動循跡行駛一周后回到起跑線停止行駛并停止計時。在此過程中，不允許有小車系統外的控制。軌跡如圖2所示。再將項目分為幾個模塊設計，如循跡模塊、電機驅動模塊、計速模塊等分別講解。項目需要單片機、傳感器、電子技術課程的內容，才能完成項目設計，硬件模塊學生需利用提供的元器件自行設計完成。圖2小車軌跡圖2.3方案設計與開題答辯前期準備工作結束后，要求學生提供軟硬件設計方案。學生在此期間，可以根據提供的器件型號，上網查閱資料。并利用所學的專業理論知識，理解資料，提出對應的傳感電路、電源電路、接口電路設計等。在硬件模塊電路方案確定后，設計軟件方案框架圖，能初步提出系統在程序中涉及的單片機資源。學生要整理資料，形成方案報告，制作PPT，在開題答辯會上講解自己的方案。圖3是學生的軌跡光電檢測電路和電機驅動電路方案。2.4項目制作學生在設計好系統初步方案后，可以進行硬件設計與軟件設計。單片機最小系統板統一由教師提供。其他的電路板，如軌跡光電傳感電路、電機驅動電路板等，由學生設計PCB圖，再用單面腐蝕銅板制作，然后根據元器件的排布，將發放的元器件焊接好(如圖4所示)。在項目軟件設計中，先是模塊軟件設計，包括軌跡檢測、電機驅動、顯示、計時等，實行系統的各個子功能，方便系統集成時的調試、糾錯；然后再利用主程序將單個模塊集成，實現整個項目要求。a電機驅動電路板模塊b軌跡光電檢測電路板模塊圖4學生制作的電路板模塊2.5項目評分根據項目要求驗收每組項目制作。項目要求主要分為設計報告、基本要求、發揮部分，分值見表1，得到每組的總分。驗收采用答辯形式，每組(不多于3名學生)需要制作PPT，介紹自己項目制作工作量，并接受教師的提問，最后得到各自在項目中的權值(0～1)，3名學生權值之和可以大于1，但不超過3。由權值乘以項目總分，就是每位學生的實訓成績。

3結束語

以上是以電子技術、單片機、傳感器技術課程為例，說明了多課程的綜合實訓項目設計與實施過程。專業中相互支撐的實踐課程完全可以開發成類似上面的綜合實訓項目。在單課程實訓或課程設計過程中，也不可避免的涉及其他課程的知識點，以及其他的硬件資源，如單片機系統離不開外圍電路，傳感器應用離不開電路與后續的數據處理，電子技術應用離不開具體的電路設計。以綜合實訓項目為載體將它們融合在一起，既節約了硬件資源，同時又有多名教師參與，也減輕了單獨指導時教師知識面窄的壓力，學生能夠吸收到更多的知識。在多課程綜合的項目實訓中，學生可以更廣泛運用所學知識，解決項目設計問題，對于學生理解專業課程設計更有幫助，提高實訓效果。同時學生也可以初步了解項目執行過程，鍛煉工程能力，有利于解決今后在工作中遇到的專業問題。

作者:胥保春 盛云龍 吳京秋 陳巍 單位:南京工程學院

參考文獻

[1]李錄平,曹軍,張擁華.當前高等工程教育存在的問題、成因及對策探析[J].中國大學教學,2010(12):24-26.

[2]汪木蘭,周明虎,張艷麗.“卓越工程師教育培養計劃”中系列化探究式項目教學的設計原則[J].中國現代教育裝備,2011,135(23):9-12.

[3]尹錦明,李十泉,杜建文.基于CDIO教育理念的基礎工程教學改革實踐[J].大學教育,2013(4):80-81.

[4]郁漢琪,解乃軍,吳京秋.項目教學訓練體系構建下的工程教育培養模式探索與實踐[J].南京工程學院:社會科學版,2015,15(3):81-84.

[5]李正,林鳳.從工程的本質看工程教育的發展趨勢[J].高等工程教育,2007(2):44-46.