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电子专业编程人才培养的教学改革研究

  • 教育论文
  • 2021-06-05

[摘 要]硬件编程能力是应用型电子信息专业学生的核心能力,但是高职院校的编程教育现状却不尽如人意,除了学生基础差、缺乏自主学习能力等主观原因外,还存在着课程设置不合理、师资力量不足等客观原因。要想实现高职学校电子信息专业的核心化,就要转变教学观念,调动学生积极性,改革教学模式,采用理论与实践结合的思路,提升学生应用能力;构建编程实践体系,打造硬件编程能力培养机制,实现编程思维的培养,这样才能提高高职学生编程操作能力,打造高职学校特色专科。

[关键词]电子信息;编程教育;人才培养

[作者简介]李景照(1983—),男,广东佛山人,硕士,顺德职业技术学院副教授,主要从事嵌入式技术研究。

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324(2020)46-0-03[收稿日期] 2020-09-08

电子信息是应用计算机进行信息处理和信息控制的学科,具备一定的编程能力是对电子信息专业学生的基本要求,熟练掌握编程技术对提高电子信息类专业人才的应用能力至关重要[1]。

目前,我校电子信息类专业编程课程虽然占专业课总课程的三分之一,但是编程教学还存在着一系列问题,比如理论课程与实践课程比例失衡,课程层次和课程知识之间缺乏有效联系;教学方式单一;课程评价机制单一且僵化等。再加上高职学生数学理论基础差[2],逻辑思维不强,学生不喜欢编程基础这种乏味的理论学习,使得编程教学现状不尽如人意,实践时难度增加,只有约10%的学生能学有所成。

随着中国特色高水平高职院校建设要求的提出[3],对电子信息类专业编程人才培养提出了具体要求,要实现电子信息专业的特色化、核心化,实现学校人才培养由知识型向创新型转变。

一、电子专业编程课程的现状

编程是电子信息类的专业基础课,需要掌握C语言编程,精通数据结构和算法,掌握电路仿真软件,会实际操作多种硬件电路测试设备。编程开发难度大、研发周期长,是一门具有很强实践性的课程。但是由于高职院校入学门槛低,大多数学生在中学阶段数学和英语基础比较薄弱,初次接触编程设计语言时一头雾水,再加上高职学校的编程教育教学墨守成规,依然沿用传统的教育方法,不利于学生的进步成才;因此,改革编程课程的教学现状,适应高职院校新形势发展要求势在必行。

目前,高职院校电子信息类专业在编程实践教学中存在着许多问题,主要表现为几个方面[4]。

(一)学生学习动力不足,缺乏正确引导

高职的教育定位不明导致学生无法正确自我定位。很多高职学生基础差、底子薄,再加上学习积极性不高,自律能力差,学习过程中产生迷惑、畏惧、自信心不足等心理现象。学校因为自身的教育定位不明,无法给学生正确积极的引导,导致许多学生彻底失去对课程的兴趣和信心,编程教学难以取得好的效果。

(二)课程设置不科学,缺少实践

电子信息专业课程设置中,编程侧重于理论知识的讲解,采用“2+2”教学模式,先是2节填鸭式的枯燥理论讲解,然后是2节的上机模拟演练,理论与实践处于分离状态,学生编程技能的实操教学效果较差,无法激发学生的学习兴趣,更无助于培养学生的算法创新能力。

(三)教师缺乏实践经验

如今高职院校的教师大多是无企业工作经历的研究生甚至本科生,缺乏项目研发经验,编程实战能力薄弱,导致课堂教学和实操演示都不到位,难以帮助学生夯实基础、进阶提升。大多数电子专业教师不重视编程类课程在专业中的作用,用敷衍的态度来应付教学工作,没能真正培养学生的编程能力。这些影响了高职电子专业的编程课程的教学工作。

(四)教学评价体系不合理

对于编程的考核,学校采用的是考勤和理论考试相结合的评价方式,把分数高低作为主要评价手段,没有对编程的实践操作能力的评价,一味追求理论分数,这样的评价结果使得教师无法评定学生的实际编程能力,从而进行有效性的教育提升;同时,这样的评价机制也容易造成学生对课本内容死记硬背,不愿花时间来提升实际操作能力。

二、电子专业编程课程的改革路径

以中国特色高水平高职院校建设为研究背景,以提升高职生编程能力培养为目标,在分析现阶段电子信息类专业编程人才培养现状存在问题的基础上,从模式和体系入手对课程进行优化融合,开展针对性的电子信息类专业实践体系的研究[5],促进编程人才教育模式的创新研究,从而调动电子信息类专业学生学习编程的兴趣,实现编程思维的培养。(图1)

(一)从思想意识入手,提高学生编程学习主动性

1.丰富学生知识面,明确自我定位。编程相對比较枯燥,但是现在网络资源丰富,很容易找到网络共享程序及应用案例,将这些具体鲜活的优秀编程案例引入编程教学课堂,直观地展示给学生,开阔学生的眼界,丰富学生的编程知识。同时,加强学风和思想建设,让电子信息的学生明确自我定位,拥有专业学科的自豪感,让学生有信心有能力开发应用程序,在编程的舞台大显身手,体现自己的价值,从而提高编程学习的主动性和积极性。

2.改变教学方式,以学生为主体。改变目前的教学模式,实行因材施教策略,确定学生的主体地位;从学生学习习惯出发,增加教学内容趣味性,引发学生对编程语言教学内容的好奇心;增强学生学习实效性,转变学生对编程的认识,让学生明白编程语言学习的重要性,重视编程语言学习。可以通过开展竞赛等活动增强学生竞争意识,让压力变成动力。

(二)明确编程教学方向,改变教学策略

1.优化编程课程设置,夯实人才培养基础。编程能力培养课程的设置遵循以学生为本的原则,理论教学与实践操作应平衡发展。①增加理论基础知识教学,确保学生打好编程语言的基础;划分高级编程语言相关内容,分清学科主次,进行学科改进和学科融合。②加强电子信息类专业编程设计的合理性,加大课程体系结构的优化力度,将技术应用和互联网工程应用等教学内容进行整合,根据教学内容进行层次划分并把握教学进度,构建有效的人才培养实践体系,实现中国特色高水平编程人才的培养。

2.改革教学模式,促进学生编程思维构建与学习兴趣培养。改变传统的教学模式,一是采用“三步教学”模式,从编程案例入手,通过实验—实训—竞赛三段实践教学培养体系和理论基础知识学习后,以项目和案例进行实习实训。要鼓励部分对编程感兴趣、学得比较好的同学积极参与各类竞赛,锻炼和增强学生的实际编程能力。二是建立不同类型的兴趣小组,实现分层教学。以兴趣小组为单位进行学习交流,让编程能力较强的学生带动、帮扶基础差的学生,大家共同进步。三是定期举办讲座等学习交流活动,邀请专家讲解编程开发技巧,动员学生参与教师的科研项目特别是编程任务,以科研促教研,实现教学与项目工程、科学研究和社会应用的密切结合。

3.改进教学方法,激发学生学习热情。第一,尝试启发式教学,把课堂交给学生,让他们主动学习、探索和解决问题,从而使教学事半功倍。第二,采用寓教于乐的教学方式,根据学生特点因材施教,在课堂中以编程应用开发来激发学习兴趣,让学生快乐学习,成绩自然得到了提高。第三,将开发案例引入到教学中,以案例为核心,让学生在开发案例中总结经验,找出编程调试中成功或失败的原因。第四,开展行为导向教学,把案例研究、项目教学、模拟演示、角色扮演等应用到编程实践教学中。

(三)构建编程教育教学实践体系

1.利用软件仿真与实物调试结合法,创新编程教育教学。借助Proteus软件实现单片机、ARM等与外部设备的仿真教学[6],学生在电脑上就可设计原理图和PCB、编写程序,了解软硬件联合调试过程和高效的程序调试方法,有效解决了课堂教学、实验教学和课后自学相脱节的难题,实现系统仿真与实物调试相结合的创新教育教学。

2.利用Scratch程序设计,培养学生编程设计思维。利用Scratch教学生编程,是以搭积木式的程序设计方式,通过构思—编程—排错—完善—发布分享的系列过程,以解决问题为目的进行项目设计。以软硬件互动、动画故事设计、音乐美术等艺术作品创作、游戏设计等,让学生体验艺术与编程的结合之美,把学生的注意力引导到创作学习中,培养学生的创造力[7]。用Scratch软件进行程序设计思想的训练,让学生在编程、试错、调试、完善的程序设计过程中培养计算思维,掌握基本的程序设计思想。

3.融入“项目案例”,将理论知识直观化。“项目案例”是以实际项目案例为导向,融理论于项目案例之中,使学生亲身运行项目案例程序,然后逐一分析案例程序中的各个模块,把理论知识点融进模块,通过可见的直观结果,让理论知识不再抽象,由此达到教学效果。

4.实现“项目开发”,强化学生实践应用能力。建立“项目开发小组”,以小组为单位,每组3~5人,每小组负责开发一个小项目程序,项目开发来源于实际应用案例,不再仅仅停留在书本实验程序的层面,让学生运用理论知识,自由发挥进行独立的程序设计,最终调试并完成项目的开发。最后由教师依据项目的完成情况对各小组进行评测,锻炼学生的自主性,在项目开发中提升实践应用能力。

5.成立社团兴趣小组,培养编程思维与学习兴趣。将学生分成各种层次、类型的兴趣小组,以竞赛或者实验项目展开编程的探讨和交流,带动和激励学生的学习积极性和创造性[8]。定期邀请专家和优秀学生进行学术交流活动,讲解学习经验、开发编程技巧。以项目促科研,以科研促教研,实现教学与社会实际应用的密切结合。

(四)构建科学全面的编程考核评测体系

1.采用笔试、机考相结合的课程考核。理论考试考核的是学生的专业基础知识,不能准确体现学生的实践能力,将笔试、机考相结合能兼顾理论基础和实践应用两方面。

2.增加实操能力考评内容。编程更侧重操作能力,而操作能力在考核中属于隐性因素。为了更全面科学的评价学生的编程实操能力,对各项目设计相应的编程考核内容,强调学练结合,让学生能够灵活运用应知应会的编程基本功,通过考核提升编程操作能力,完成学习能力的转化,提高解决问题的能力。

3.建立课上课下双向反馈机制。课上采用集中答疑和网络答疑相结合的方式,课后通过小组互动式学习及时消化问题,并将问题反馈给专业教师,辅助教师设计更加完善的教学内容来满足不同层次学生试验项目的学习需求。

4.编程实验的全方位考核。对于编程实验的内容,不能只看书面成绩,而要建立编程实验的监督考核机制[9]。首先,学生讲解程序流程的设计思路,再由教师针对具体内容对小组中的每个学生提问,并根据问题的回答情况进行评分;其次,根据每个同学参与的模块设计进行考核,两项考核相结合,既有理論知识的考核又有实践能力的考核,提高了编程实验成绩在整个课程考核中的比例,强调了知识与能力、过程与结果的综合评价方式,达到客观、公平的评价目的。

三、结语

为建设中国特色高水平高职院校,高职教师应该致力于促进以学生为中心的教学模式和教学方法的转变,注重专业人才实践与实用技能的培养。电子信息专业中的编程能力以学生的实践应用能力为标准,所以高职电子信息专业的编程专业人才的实践培养显得非常重要。通过对电子信息专业中编程课程的教学内容、课程设计等方面的改革,以及全方位的实践能力培养体系的构筑,能够提高高职学生的编程学习主动性。将理论和实践结合,以实践促进理论的学习,降低理论学习的难度,在客观上通过课程教学的转变和实践能力的构建,让电子信息专业的编程人才培养更加符合实际需要。

参考文献

[1]曹风云,钱言玉.电子信息类专业《C语言程序设计》课程实践教学研究[J].合肥师范学院学报,2018,36(3):64-65.

[2]姚明,项顺伯.提升计算机专业学生编程技能的教改实践[J].电脑知识与技术,2013,9(14):3349-3350+3355.

[3]陈必群.高职院校电子信息类专业实践课程体系建设[J].中国职业技术教育,2012(11):5-11.

[4]金明,高燕,顾斌,胡国兵,李玲.产业转型期高职电子信息特色人才培养模式的研究与实践—以南京信息职业技术学院特色专业为例[J].创新与创业教育,2014,5(2):3-7.

[5]郑璐璐.“C语言程序设计”课程改革的几点措施[J].科教文汇(下旬刊),2018(11):57-58.

[6]朱洁.单片机编程仿真实验系统的设计与实现[J].电子制作,2014(2):46.

[7]安建強.电子信息专业本科生“创新训练”体系构建与实施研究[D].南京:南京大学,2017.

[8]陈晋音,杨东勇.基于抛锚式教学模式的电子信息类专业编程能力培养探究[J].中国电力教育,2011(32):87+103.

[9]贾丹平,桂珺,朱建光,刘丽钧.以特色专业建设为契机提升人才培养质量—以沈阳工业大学电子信息工程省级特色专业为例[J].武汉大学学报(理学版),2012,58(S2):5-8.

Abstract: Hardware programming ability is the core competence of applied electronic information students, but the current situation of programming education in higher vocational colleges is not satisfactory. Besides the subjective reasons of students' poor foundation and lack of autonomous learning ability, there are also objective reasons such as unreasonable curriculum setting and insufficient teacher resources. In order to build the core of electronic information specialty in higher vocational colleges, we should first change the teaching consciousness, arouse students' enthusiasm, adopt the idea of combining theory with practice; secondly, we should construct the programming practice system and the hardware programming ability training mechanism, so as to mobilize the enthusiasm of students majoring in electronic information for learning programming subjects, realize the training of programming thinking, and create the characteristic specialty in higher vocational colleges.

Key words: electronic information; programming education; talent training

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