研究型教学实验设计论文

摘要：研究型教学是一种有效的、实用型的教学模式，《环境微生物学》课程的应用性特点决定了其采取研究型教学的必然性。针对《环境微生物学》课程的特点，分析了课程教学改革的研究现状以及研究型教学改革的必要性，在此基础上提出了课程研究型教学改革的几种模式，期望通过这些改革探索能够提高《环境微生物学》课程的教学质量，实现创新人才培养的目标。今天小编为大家推荐《研究型教学实验设计论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

研究型教学实验设计论文 篇1：

数据库学科研究型教学探讨

摘要：本文探讨数据库课程研究型教学过程中的一些重要问题。首先是教学理念的转变，这是教改的指导思想；其次是研究型教学师资建设；另外就是教学与科研项目有机结合，通过研究型教学提供科研的底层支撑，通过科研项目为研究能力培养和创新人格塑造提供机会；最后是讨论创建研究型教学的硬件和软件环境。

关键词：研究型教学理念；数据库课程；教学师资和科研驱动；教学环境

文献标识码：B

当今时代，计算机科学技术正在向计算科学技术的方向演进和转化，这对于其他学科的技术进步和创新发展具有重要的基础支撑作用。同时，计算机学科自身的知识体系日渐庞大，学科研究热点变换频繁，因此高等院校特别是具有研究型特征的高等院校计算机专业教育工作者需要探讨和实践研究型和创新性人才的培养方法与有效途径。在进行计算机专业数据库课程教学过程中，我们注重教学理念的转变，强化研究型教学环节与方案的实施，注重研究能力的培养与创新人格塑造，并将有关教学研究成果落实到研究型教学的实践活动当中。

1教学理念转变

一般而言，计算机专业人才应当而具有研究创新能力、应用开发能力和操作使用能力等三种能力，这也是高校计算机专业培养学生的主要特征。研究创新能力，是指具有自觉地创新意识和较强的研究能力，能够想前人没有想过的和没有做过的事情，能够独立的、创造性的工作与再学习，能够根据实际问题需要进行计算机理论和应用的研究工作。应用开发能力主要表现为将有关知识与技术有效应用于相关应用领域与实际问题，而操作使用能力是指使用计算机各种基本操作以处理数据信息能力。这三种能力，高校计算机专业的学生都应当具备，但其重点应当是创新研究能力，这是由于操作使用能力是一般职业培训的要求，应用开发能力是非计算机专业的要求。而经过高校计算机专业教育和训练的学生除了必须具备这两种能力之外，研究创新能力应当是其最突出的特点，否则，就难以将计算机的专业培养与非专业训练进行有效定位和基本识别。因此，计算机课程的研究型教学就成为创新研究能力培养的一个基本要求。为了有效实施研究型教学，首先需要具有相关的教学理念。

① 基本的研究型教学理念。相对于接受型教育、收成型教育和传统型教育，研究型教育着眼于培养学生自我学习研究和主动探索精神，以培养学生的创新能力和创新人格为基本价值取向的教学范式。它关系到国家和民族创新体系模型的实现。通过研究型教学培养人才的重要环节主要包括：打下坚实的数学基础，实现思维方式的数学化；系统掌握坚实的计算科学专业基础(技术)理论知识；较好地掌握计算科学基本实验方法和技术；培养正确的思想方法，注重全面发展。

② 研究型大学的研究型教学理念。研究型大学需要瞄准国家创新体系目标，为国家和民族的现代化建设提供充足的人才支持和知识贡献。在当今网络时代，就计算机学科来说，对于其他学科的科学进步和对于众多领域的创新发展具有重要的基础作用，因此其整个教学过程需要从研究型教学基本观点出发，着重于学生的综合素质提高，而不是着眼以掌握具体应用技术为主，走职业技术教育道路以简单满足就业需要。

③ 计于研究型教学的教改研究理念。基于“基础、研究、创新”观点进行教学过程的组织，依照自身发展线索和学科内涵规律组织教学与改革，避免单纯根据就业需要，按照外延方式添加和组织教学改革，使得某些教学活动呈现出“文科化”的现象。

2师资团队建设

计算机学科与其他学科比较，相对来说，专业理论与技术进展迅速，知识更新速度较快，对师资要求更高，从事相关科研与教学的老师经常会感到力不从心。要实现研究型教学，教师首先面临挑战，但更提供了一种良好的自身发展环境，从中获益。首先，研究型教学能够有效调动教师学习研究的积极性与主动性，激发出自身的进行研究与搞好教学的潜能，较快较好地实现科研教学双丰收。其次，科学研究的一个基本要素是团队合作，科研与教学有机融合与相互促进，有利于教学团队形成与有效运作，形成合力，加快教学研究与改革，争取获得大面积的丰收。另外，研究型教学环境和氛围还为教师自身可持续发展提供了强大动力，在教学过程中，教师一般都会具有强烈的奋发精神和再学习意识，不断夯实自身理论与技术基础，积极从各个方面汲取科研创新思想的源泉。在这方面，我们体会是：

① 组织团队教师学习相关教学要求和标准，积极运用最新教育科学成果，并主动运用到教学理念改变和教学改革组织当中，创造出具有独特见解、不拘一格和行之有效的研究型教学方法。例如，我们在数据库教学中提出并采用了“本(科)—硕(硕士研究生)—博(博士研究生)”系统教学体系，对数据库课程的研究型教学方法与模式进行了积极探索，收到了较好成效。

② 引导团队教师围绕研究型教学目标，充分利用和善于变换各种教学手段(例如静态的“粉笔—黑板”常规模式，动态的“计算机—大屏幕”多媒体模式，交互的“课堂教学—网络辅助”的开放式模式等)，积极启发学生主动思考，参与课堂教学过程，相互交流，展开讨论。

③ 通过教学研讨，培养团队教师驾驭教材、把握教学的基本能力，努力做到想象力丰富，在完整把握主要教学内容、尊重教学基本规则以及实现教学目标完成教学任务前提下，体现创新意识，强调个人特色，凭直觉进行教学，适当进行发挥和引申，围绕主题，贴切自然地讲述必要的“题外话”，对学生的课堂反映具有较强的敏感性，不拘泥于现有规划或既定程序。

④ 在教学风格上，教师首先需要具有较为丰富的专业知识和素质底蕴，能够比较有效解答同学提出各种问题，还需要通过各种教学活动经常地、自然地表现出自身强烈的求知欲望和不断追求的成就动机，以自身明显的研究型意识和创新性思维潜移默化地感染学生，激励学生，营造广阔的发展空间和相对自由的成才环境，带动学生自觉进入研究型学习和创新意识培养的境地。

3科研项目驱动

所谓驱动就是研究和解决问题的出发点和动因。在计算机教育的各个领域，职业培训是基于“就业”驱动，非计算机专业的计算机基础教育是相关领域的应用驱动，而计算机专业贯穿于基本教学活动中主要应是“创新研究”驱动。在高校中，不少教师的科研项目实际上都可以对研究型教学活动起到有效驱动和良性催化的积极作用。

① 现在高校从事计算机课程教学的人员大多都在积极从事相关领域的科学研究，承担着一定的科研开发项目，因此具有组织学生参与项目基础和和以科研驱动研究型学习的优势。因此需要将这种资源优势及时有效的转化为研究型教学优势，探讨将科学研究理念融入到研究型教学过程的适当形式和有效手段。

② 因材施教，组织学生积极参与适当的科研项目研究与开发当中，以转项目驱动研究，以研究带动教学，通过科研活动培养研究型思维、创新意识和实践动手能力。

③ 科研项目中不少科目既体现了学科前沿，又融入了学科的各种基本原理，其研究和实现都是研究型学习和创新意识发挥的生动实例，需要将其及时总结提高，作为基本案例引入课程教学和教材编写。

④ 在教学活动中注重将学科最新动态和基本教学内容有机结合，在数据库教学过程中，组织和引导学生收集相关学术期刊和重要学术会议资料，综合筛选出当前研究的前沿课题，明确当前学习内容的学术意义和发展方向。

4教学环境建设

由于研究型教学要求学生不是简单从教师和教科书中接受现成的规律规则、操作方式和解答方案，使之整个教学成为对于学生进行学习引导和学习组织的过程，因此，需要建立起相适应的研究型教育环境。

4.1硬环境建设

① 做好原理学习与实践操作的配置。研究型教学并不轻视实践技能培养和训练，但不能简单地将上机训练和实践设计当作就业前的培训，而应当看做是相关原理学习的深化拓展和动手操练。首先从教学计划上保证原理学习与上机实践的配置，将数据库实验课单独分离，自成体系，独立开设综合性课程设计，同时给与课时、学分和考核等方面的“法定”保障。其次减少或弱化验证形实验，增加和强化设计性与综合性实验。

② 实行和推广双语教学。培养较强的能够直接学习国外资料文献的能力是研究型教学应当实现的一个基本目标。根据计算机专业学生基础较好，外语能力较强特点，选用经典的优秀国外教材，按照研究型学习需求，因材施教，积极开展双语教学的实验与创新，通过接触与学习外文资料，为当前学习和以后研究打下良好基础。

③ 建立研究性教学的支撑平台。研究型教学包括不同教学环节，涉及众多教师和学生，建立相应教学支撑平台是本项目的重要内容。

●加强基本教材建设。在我们已经出版使用的多部计算机学科专著和课程教材基础上，借鉴国外优秀教材，完成研究型数据库课程教材的研究和编写，并且开展相关英文专著和教材的编写。首先努力做到定位准确，明确教材服务于研究型教学，从内容组织，原理的讲述和实践的安排上充分体现研究型教学新理念；其次是内容先进，积极反映数据库学科新的研究与应用成果；然后是风格突出，强调重要概念和理论引入的背景知识和基本思路，并且从相关科研中抽取基本实例和开源代码有选择地选择融入教材当中；最后配置相应的电子化教学资源与手段。

●统一管理资源。以现有的教学资源网站为基础，完成相关教学资源的统一管理和使用。对于参与教师来说实现研究型教学过程中教改实施元素(教学大纲、教学方案、案例分析、教学课件和实验安排)的统一配置使用，避免重复劳动，解决可能出现的不一致与不协调问题；对于学生来说，统一管理历年学生的学习报告和文献，提高研究性学习的效率。

4.2软环境建设

① 研究生与本科生的互动。现有教师大都带有博士和硕士研究生，充分发挥不同层面上学生“互带、互帮和互学”的心理认同，建立起研究型教学过程中教师与学生、学生与学生的互动机制。根据数据库教学中相关课题，组织有关本科生跟着研究生进行研究活动与学习，既减轻了教师某些事务性工作，又为学生研究型学习提供了具有亲和力的良好环境。从底层开始逐步培养学生研究型学习模式和创新人格等综合素质。

② 在教学机制上特别强调知识点与能力点的密切结合。整个教学过程不仅要表现“教”，更要体现出“导”。通过大作业提高学生研究型学习和创造性思维能力；通过各种实验设计让学生有更多自主创新和实际演练机会；通过学术研讨激发学生更多的研究型思维，增强学术表达和学术沟通能力。

③ 在教学考核措施上采取多环节、多要素和累计计分制方式，强化通过个性化实验设计、大作业、基本内容串讲、专题学习报告、前沿课题综述和小论文等考核手段，逐步建立有助于研究型学习和创新能力培养的考核体系和激励机制。

5结束语

研究型教学的目标是培养研究型和创新性人才，这种人才不仅是全面发展人才，也是充分发展人才，更是走出高校、融入社会的具有可持续发展能力和对社会有较大贡献的人才。因此，瞄准国家创新目标，探讨通过研究型教学培养高素质的计算机专业高级人才的有效途径对于建设创新性国家具有积极的意义。

收稿日期：2007-10

参考文献

[1] 中国计算机学会. 中国计算机科学与技术学科教程2002(ccc2002)[M]. 北京:清华大学出版社,2002.

[2] 中国高等院校计算机基础教育改革课题研究组. 中国高等院校计算机基础教育课程体系2004[M]. 北京:清华大学出版社,2004.

[3] 赵致琢. 关于计算机科学与技术认知问题的研究简报[J]. 计算机研究与发展,2001,38(1).

[4] 赵致琢. 计算科学导论(第二版)[M]. 北京:科学出版社,2000.

作者简介

叶小平，男，博士，副教授，研究方向是数据库与网络技术，智能计算与知识发现。

通信地址：广州市 新港西路135号，中山大学 计算机科学系，510275

TEL：13533965035

E-mail：mcsyxp@mail.sysu.edu.cn

作者：叶小平　汤　庸　汤　娜

研究型教学实验设计论文 篇2：

环境科学专业《环境微生物学》课程研究型教学模式探索

摘要：研究型教学是一种有效的、实用型的教学模式，《环境微生物学》课程的应用性特点决定了其采取研究型教学的必然性。针对《环境微生物学》课程的特点，分析了课程教学改革的研究现状以及研究型教学改革的必要性，在此基础上提出了课程研究型教学改革的几种模式，期望通过这些改革探索能够提高《环境微生物学》课程的教学质量，实现创新人才培养的目标。

关键词：环境微生物学；研究型教学；环境科学专业

《环境微生物学》课程作为环境科学专业的基础课程，在学科专业建设中具有举足轻重的地位[1]。《环境微生物学》的教学内容以微生物的应用为核心，它将环境理论知识与应用技术密切联系起来，在环境科学专业的课程建设起到了重要的承接作用。该课程的主要特点是兼具理论与应用性；微生物与环境作用的复杂性；与环境工程应用的密切性。正是由于这种理论复杂性与应用性共存的特点，使《环境微生物学》课程在教学过程中理应更具有培养学生创新性思维与实践能力的潜力。环境科学专业的课程建设中较少开设生物类课程，由于课程上述方面的特点使环境科学专业的学生在学习过程中普遍具有排挤性，特别是当教学方式仍然以传统单向传授式教学为主的情况，学生普遍表现出对该课程的兴趣不强，因此迫切要求新的教学方法来激发学生学习的动力。

目前，研究型教学模式越来越被接受为一种有效的、全新的教学模式，这主要是由于研究型教学将科研思维引入到教学中，摒弃了传统的单向传授的模式，以学生为教学主体，教师不再单纯地讲授书本内容而是主动参与学生的研究实验中[2，3]。研究型教学以培养学生的创新能力与实践能力为目标，强调学生的主动性、自学能力与组织能力，注重发挥学生的个人潜力，使学生能够积极主动地进行以解决科学问题为目的研究与学习活动。

一、《环境微生物学》课程教学改革的研究现状

《环境微生物学》在许多专业中均作为专业基础课程，主要是考虑到它对整个专业课程体系的支撑与衔接作用，但是由于它本身所具有的学科交叉性，使得在专业课程体系建设过程中并没有把它放在教学的重要地位[1]，教师在教学过程中对该课程的重要性认识不足，学生相应地就没有对其学习的兴趣，这一现象在环境科学专业的教学中尤为明显。在教学过程中教师只围绕专业的大背景进行教学启发，例如主要围绕污染处理、环境评估等领域的内容进行教学，而少有涉及污染处理的微生物作用机理，以及环境评估中生物主体特别是微生物在环境中的作用等。学生长期受这种导向的影响，几乎没有对环境的污染实质以及微生物主体对环境作用力进行过深入的理解，更没有进行相应的研究性的创新与实践活动。

当然，为了适应教学改革的需求，许多教学工作者也对《环境微生物学》课程进行了一定程度的教学改革探索，如从教学内容、教学方法与手段、实验教学以及考核方式等方面，提出了讨论式、互动式、启发式等教学方法[4-6]，但这些措施均没有真正脱离传统的“传教式”教学，这离学生创新能力与实践能力的培养目标相差较大。《环境微生物学》课程本身具有很强的实验性，教学过程理应以实验的探索为主，为解决实际问题而进行教学设计。但是目前的教学对实验研究重视不足，表现在课堂教学上以概念、理论、工艺的介绍为主，很少有对实际案例的分析，更没有以培养学生实践能力与创新能力为主的研究实验设计，即使在课程实验课上，也都是以传统的验证性的基础实验为主，这大大降低了《环境微生物学》课程在专业建设中的作用，也极大地削弱了该课程对学生创新思维培养的作用。

二、《环境微生物学》课程引入研究型教学模式的必要性

《环境微生物学》课程的应用性内在特征需要进行研究型教学，以适应课程教学的最终目标，即使学生学会应用微生物手段进行环境污染的控制。课程内容主要包括两大部分：第一部分主要讲述微生物学的基础理论知识，第二部分主要讲述微生物在环境工程中的应用。第一部分是第二部分的基础，它涉及到微生物的培养、繁殖、接种体的制备等具体的实验过程，由于环境科学专业的学生对生物学了解较少，且微生物需要借助于显微手段才能进行感知，学生在学习过程中感觉难度较大。但是学生只有对这些微生物的基础知识有了深入的理解，并掌握了相关的微生物操作技能，才能在第二部分微生物的应用中进行相应的工程设计与应用，以实现对环境污染的控制。因此教学过程中应以实验教学为主，特别是应进行一些带有研究性质的探索性实验，这正是研究型教学所要体现的形式。

创新型人才的培养是当代大学教育人才培养的目标，专业创新人才的培养也要求教学改革应该向研究型教学模式进行转变，以适应这一目标的要求。在环境科学专业的诸多课程中《环境微生物学》具有明显的交叉学科性质，而创新性的知识容易产生于交叉的学科，它同时又兼具理论性与应用性的特点，使其在创新性研究中具有明显的优势。因此，要充分利用该课程的这一学科优势，在教学过程中不断激发学生对这一新学科的兴趣，引入研究型教学的理念，引导学生进行以科研实验为主体的研究与学习活动，将科研与教学融为一体，不断培养学生的创新意识与实践能力。

三、研究型教学模式的探索

（一）课程教学与教师科研结合

高校教师普遍教学与科研“双肩挑”，是联系教学与科研的重要纽带。研究型教学的目标是培养创新型的人才，以培养学生的创新能力与实践能力为目的。研究型教学与教师科研相结合，使得教师科研成为创新人才培养的天然平台，这主要体现在两个方面：一方面教师科研始终跟踪学科前沿信息，始终保持创新性思维，给教学带来了新的思维模式，特别是将探索性的实验研究带给了学生；另一方面学生可以直接参与教师的科研，学生在参与教师科研项目的过程中，不仅减轻了教师的负担，而且也在科研过程中受到了训练，不仅学习到了严谨的科研思维，而且也熟悉了科学研究的基础技能，极大地增强了自身的科研素质与专业技能，为以后科研与就业打下了坚实的基础。

（二）课程教学与大学生创新性实验项目结合

各级大学生创新性实验项目是高等教育“质量工程”的重要内容之一，项目的主要目的是培养大学生的创新能力与实践能力，注重创新性实验项目的实验过程，强调实施过程中创新思维的培养，重点培养学生的学习主动性、探索能力、协作能力以及实践能力，这与研究型教学培养的目标是非常一致的。因此，将研究型教学与大学生创新性实验项目结合，将《环境微生物学》课程研究型学习与项目的实施内容融合起来，不仅有利于项目的顺利实施，也有利于教学质量的提高。

（三）课程教学与生产实际结合

产学结合模式是高校教学改革的重要措施之一，《环境微生物学》课程的应用性特点决定了教学必然要建立与生产的密切联系。利用微生物处理环境污染物的生产，如利用活性污泥法处理生活污水、利用微生物处理生活垃圾等，均利用了天然或人工分离的菌种对污染物进行处理变成低毒或无毒的产品。课程在应用部分的主要内容是与这些生产过程一致的，并且在教学过程中也开展了一些小型的污染物处理的生产，使研究型教学与实际生产相符合，有利于激发学生学习的兴趣。在研究型教学实验设计过程中，最好以项目的形式开展实验，先期的菌种筛选、组合匹配等工作可以在实验室内完成，然后利用教学用的小型处理车间进行小试，如果顺利可以将其应用于工厂进行中试。这一系列过程须以学生为主体，在指导教师的指导下，由学生自己以课题小组的形式来完成。

（四）课程教学与学科专业平台建设结合

学科专业平台建设是高校教学软硬件建设的重要组成部分，学科专业建设的程度直接关系到专业教学起点的高低，也关系到教学质量的水平。但是大多数学科专业平台建设在实施过程中往往只注重专业整体的考虑，却没有照顾到具体课程对教学软硬件的需求，这主要是由于课程教学的教师缺乏与学科专业建设管理者的沟通，而且在传统的单向传授式的教学模式下，课程教师根本就没必要关心课程以外专业平台的建设，这使得学科专业平台对课程教学的直接效果不大。事实上，课程教学是教学质量的直接体现方式，教学质量的高低、教学手段实施的效果如何不仅与教师个人的教学水平相关，而且也极大地受到教学条件的影响，这就需要学科专业平台建设在实施过程中重视教学条件的改善，而这些教学条件正是课程教学中直接使用的。因此，课程教学应积极与学科专业平台建设结合，以获取课程教学所需要的直接条件。

（五）课程教学与社团科技活动结合

为适应“两型社会”的需求，高校教育也开始加强对学生的环境保护教育，特别是高校社团科技活动对环保的宣传力度在加大，但是社团活动却很少有专业教师参与，使环保宣传仅仅局限于一种科普活动，而对于专业的环境科学专业的学生来讲这是远远不够的，只有“知其然”，且“知其所以然”，探索环境污染的机理、提出治理的方法，才是专业大学生人才培养的目的，也就能培养出创新型的人才。而社团科技活动与课程教学相结合，目的性就很强，可以针对区域环境中存在的问题，利用课程教学的知识与技能进行实训，既丰富了高校社团活动，又提高了课程教学质量，对于学生个体来讲使课程知识直接走向了社会应用，有利于整体提高环境科学专业大学生的科研素质与实践能力。

四、结语

《环境微生物学》课程在环境科学专业中占有重要的地位，它是生物与环境之间的一门交叉学科，具有明显的应用性特点，这决定了课程教学不能单纯地依靠传授式教学。研究型教学是将科研理念引入到教学中，以学生为主体，以实验课题研究的形式进行教学，着重培养学生的创新能力与实践能力，这正好适应了《环境微生物学》的课程特点。这一课程采用研究型教学，不仅适应了创新人才培养的大学教学目标，而且也使学生能将课程知识学以致用，为以后考研或就业打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]刘玉香.环境微生物学教学改革的探索与实践[J].太原理工大学学报（社会科学版），2006，（24）：107-109.

[2]高文庚，李平兰.研究型教学模式在食品微生物学教学中的应用与实践[J].微生物学通报，2012，39（1）：111-116.

[3]陆凤玲.高等数学研究型教学与学生创新能力的培养[J].高等函授学报（自然科学版），2012，25（1）：43-45.

[4]梁国斌，蒋莉，刘维平.《环境微生物学》课程教学方法改革初探[J].江苏技术师范学院学报（自然科学版），2009，15（3）：72-75.

[5]童英林，袁永平，陶雪琴.《环境微生物学》课程教学改革的思考[J].中国科技信息，2011，（15）：176-177.

[6]邹小明，周群燕，肖春玲.环境微生物学教学过程中学生创新能力的培养—以井冈山大学为例[J].河北农业科学，2011，15（4）：109-110.

基金项目：吉首大学教改重点项目（201104）

作者简介：何兴兵（1976-），男，博士，副教授，主要从事生物学的教学与研究工作。工作单位：湖南省吉首市吉首大学生物资源与环境科学学院。

作者：何兴兵　林永慧

研究型教学实验设计论文 篇3：

接口技术研究型教学的探索与实践

摘要:本文探讨了我院接口技术课程所采用的“研究型教学和研究型实验”教学模式,介绍了该教学模式在实施过程中所使用的方法和手段,并总结了开展研究型教学的体会。

关键词:接口技术;实践教学;研究型教学

接口技术是计算机专业的一门基础课程,它具有技术性、工程性和实践性等特点,其教学质量的优劣直接关系到学生动手能力的高低。长期以来,我们在课程建设上花了很多精力,也取得了一些成就,但是学生在计算机应用方面的能力仍然比较弱,特别是遇到时序控制以及多接口的关联控制时就显得力不从心[1]。提高学生的实际应用能力,已经成为教学改革亟待解决的问题。

1研究型教学是教学改革的必然趋势

传统的填鸭式教学已经被淘汰,而启发式、问题式等教学方法改善了一些教学环境,但还不能满足当今教学的需要。研究型教学和创新型实验是当前推崇的教学方法和手段。

我院接口技术课程包括理论教学和实验教学两个教学环节。最初我们在实验教学环节中安排了6个设计型实验和1个综合型实验,从实验内容的设计上能够反应课程内容的知识点,但由于各实验教学课堂采用实验内容一致,导致前后做实验的学生之间产生了依赖关系,使得实验教学效果与我们期待的有很大差距[2]。为了解决这些问题,我们设计了6套实验题目,确保在每个教学点之间两年内的实验内容不重复。这样学生就能够主动思考完成实验,从而明显地改善了实验教学的效果。

学生的动手能力有了提高,但在组织学生进行创新型实验时,我们发现相当一部分学生缺乏自主创新能力,甚至缺乏创新的意识。经过分析我们认识到:我们所采用的教学方法对学生创新能力的提高没有实质性的帮助,因为学生在做课程实验时,并不考虑实验内容的设计思路和过程,只是按实验的要求步骤去完成,因此学生缺乏系统的分析和设计能力,缺乏知识的应用和创新能力。经过审视教学的现状和学生对教学改革的要求,我们意识到开展研究型教学,以新的思路设计实验内容和实验指导书的必要性和紧迫性。如果我们能够通过研究型教学来转变学生的学习方式,使其由“要我学”变为“我要学”,从而引导学生自主发现问题、研究问题和解决问题,在此过程中积累知识并强调一种主动探索和创新实践的精神[3],这对学生创新意识和创新能力的提高都是非常有益的。

由于接口技术课程的特殊性,我们将其研究型教学分成理论教学和实验教学两部分,并将两者紧密地结合起来。研究型教学的目的是在学生具有的实际知识构架基础上,通过阅读资料、分析和讨论,来研究一些新型接口技术的理论、方法和应用;而研究型实验则是对上述方法的具体实践,在这个过程中我们强调最大程度地发挥学生的潜能,强调实验内容、过程和现象都由学生独立设计和完成,增加学生的自主性。只要我们努力培养学生的研究型学习能力和应用型的实践能力,就能最终铸造出创新型人才,因此我院在接口技术课程的理论和实验教学中全面地采用了研究型教学。

2研究型教学的实施

2.1建设适合课程教学的研究型实验扩展平台

研究型实验扩展平台的设计是要基于学生的基本知识结构,将课堂上没有涉及的较新技术引入到理论和实验教学中来,学生通过研究型学习和实践达到转变学习方式和掌握新知识的目的。为此我们在现有的实验平台上开发了一些新的实验扩展平台。这些实验扩展平台包括:I2C接口的存储器访问实验扩展平台,I2C接口的RCT时钟控制实验扩展平台,SPI接口的EEPROM实验扩展平台,8259中断控制器级联实验扩展平台,RS485的全双工和半双工实验扩展平台,CAN总线实验扩展平台等。其中一些是插在现有实验平台的总线上使用,另外一些是通过实验连线与实验平台连接使用,这样就为开展研究型实验奠定了必要的实验环境。

2.2设计研究型理论教学的内容

研究型理论教学以讨论、研究报告、调研报告和小论文为主线。我们在理论教学中增加了PCI总线和USB接口部分,并侧重于总线的协议内容。我们还结合课程现有教学内容设计了一些讨论题目,比如:8259中断控制器内部各端口的寻址方法和寻址特点,8259中断控制器查询方式的实现方法,8237 DMA控制器在主动态和被动态下引脚信号的变化特点。结合实验扩展平台还设计了另外一些题目,比如:I2C总线和SPI总线时序特点及时序产生方法,I2C总线的读写时序与PCI总线的读写时序之间的特点分析,CAN总线协议和数据交换过程等。 这些题目所涉及到的内容更加深入,并伴随整个教学过程。学生需要查阅资料,分析、总结和归纳才能得出满意的答卷,而这个过程更加强化了学生的知识体系。

2.3设计研究型实验教学的内容

研究型实验的目标是进一步提高学生的创新能力。我们在现有的实验平台上开发了一些研究型实验项目,同时注重研究型实验教学内容的更新和充实[4],确保两年内的实验内容不重复。这些实验的难度和研究型的成分比常规实验都有了很大的提高。我们还为实验扩展平台开发了相应的研究型实验指导书,指导书上只表明了实验扩展平台的电路图和实验需要达到的目的,至于实验方案设计、连线设计、现象设计和结果的预期都完全由学生通过查阅资料、分组讨论来组织实施并完成,以最大限度地体现研究性学习和实践的成分。相关扩展实验平台的研究型实验包括:I2C接口的存储器访问实验,I2C接口的RCT时钟控制实验,SPI接口的EEPROM访问实验,8259中断控制器级联向量中断实验,8259中断控制器级联查询中断实验,8259中断控制器级联中断嵌套实验,RS485的四线全双工通信实验,RS485的二线半双工通信实验等。

另外,为了帮助学生验证自己完成的研究型实验是否正确,我们还为部分实验设计了测试程序和使用指导书。

2.4研究型实验教学的选题和实施方案

我们要求学生理论和实验配套选题,如果某学生在理论方面选择了I2C总线的读写时序的讨论题目,那么他的研究型实践就应该选择I2C接口的存储器访问实验或I2C接口的RCT时钟控制实验,这样就可以保证通过理论研究搞清楚I2C总线的工作原理和数据读写时序,通过实验来验证数据的交换过程的正确性,从而使二者有机地结合起来。

我们的常规实验安排在第9～16周,而研究型实验内容于第10周公布,第11周对学生进行分组和选题,每组3～4人,设立组长,第12～16周以小组为单位组织实施。因此研究型实验伴随了整个实验教学过程,也是学生认识、实践和提高的过程。由于研究型实验涉及了很多新知识,要独立完成相应的实验有一定的难度,在此期间,任课教师轮流在实验室进行答疑并与学生进行交流。并在第16周安排一次课程进行研究型教学总结,要求以实验小组为单位做PPT,小组长总结实验中遇到的问题、解决的方法和取得的成果。

3学生的能力超出了我们的预期

最初我们认为研究型实验的内容可能会超出学生的承受能力,有可能达不到预期的效果。为此我们准备了I2C总线和SPI总线的程序设计的基本框架,如果在第14周末还看不到学生实验的预期成果,我们就将这些框架程序提供给学生作为实验参考程序,但实践证明我们的担心是不必要的。使我们感到惊讶是,在第13周末就有一些学生基本完成了研究型实验,到第16周实验验收时,已经有80%的实验小组完成了研究型实验,其结果令人非常满意。从研究型实验的总结中发现,虽然很多组做相同的题目,但是他们的方案设计有明显的差别,每个组的学生都最大发挥了他们的潜能。研究型实验引起学生的学习积极性如此高涨,是笔者从事教学工作以来从没有遇到过的现象。

4给学生提供施展才能的舞台

学生需要有舞台来展现他们的才能。在第16周的研究型教学总结研讨会上,各小组争先恐后上台发言,给大家分享他们的实验体会和成果,学生具有的极大热情和出勤率之高出于我们的预料。每次总有2～3个小组长争先上台发言,使我们不得不去指定某些实验题目的组长做总结发言。在整个总结会上,掌声不断,一些学生用自己实验的经历和体会帮助了另外一些同学,很多学生从中收益匪浅,因为他们感兴趣的正是其他组同学完成实验遇到的问题和解决的方法。学生希望教学过程中应该多增加一些这样的教学环节。

5研究型教学的启示

接口技术实验室从来没有像这样人气兴旺,在课余时间总可以看到几个学生围在一起做实验,充满了研讨的气氛。研究型实验充分地调动了学生的学习积极性和热情,很多学生对这门课程由此产生了兴趣。学生在评教时这样写到:“接口技术课程使我对硬件真正的产生了兴趣,使我从以前害怕硬件到喜欢上了硬件设计”。很多同学还参加了今年各种大赛并获奖。

笔者认为要正确看待大学生的学风问题。由于周围的环境造成了一些学生学习不努力,但大部分学生学习的确非常刻苦,总是希望寻找机会锻炼自己,提高自身的实际应用能力。学风问题要从教师和学生两个方面来分析原因,如果教师增加课堂教学的吸引力,设计出更多学生感兴趣的实验和教学内容,给学生提供更大的发挥空间,我们将会得到另外一个不同的结论。

总之,学生的潜能是巨大的,这些潜能能否发挥与当前的教学模式有很大的关系,死板的教学模式绝对不会培养出高水平的人才。接口技术研究型教学的实施过程使我们认识到,只要开展研究型教学,设计出学生感兴趣的研究型教学和实验内容,并给学生提供发挥和想象的空间,就能使学生由被动学习到主动学习,并在研究过程中应用实践,最大限度地调动学习积极性,改善不良学习风气,从而营造出一个创新型人才培养的良好环境。可以看出,研究型教学必定是今后教学模式的发展趋势。

参考文献:

[1] 陆慧娟,高波勇. 计算机专业创新型人才培养思考与实践[J]. 计算机教育,2008(10):156-158.

[2] 李济生. 接口技术教学与实践探讨[J]. 计算机教育,2008(4):59-61.

[3] 方恺晴.“计算机组成原理实验”研究性教学的探讨[J]. 计算机教育,2008(10):100-103.

[4] 刘明贵,向梅梅. 基于实践教学改革的人才培养模式创新[J]. 中国大学教学,2009(2):81-82.

The Research and Practice in Teaching of Interface Technology Course

LI Ji-sheng

(School of Computer &Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044)

Key words: Interface Technology; practice teaching; research-based teaching

(编辑:姚彦如)

作者：李济生