项目教学法在电子信息综合设计实践教学中的应用

【摘 要】结合专业的实际特点，把项目教学法引入电子信息综合实践教学中，通过一个完整的项目教学，以“智能小车”为例，把各主干课程的知识点综合联系在一起，进而提高学生综合运用知识的能力和创新能力。

【关键词】项目教学法 综合设计 工程应用

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）05C-0140-03

当今世界，电子信息产业对全球的经济、技术、社会文明有着深远影响，作为高科技产业已渗透到各行各业。它发展的空间巨大，是国家重点建设的创新型行业。实践教学环节对该学科的人才培养起着至关重要的作用，通过实践动手能力的训练，学生不但加深对理论知识的理解和运用， 同时使学生具有较强的创新能力、工程意识。这要求当前高校培养的电子信息类人才除了注重理论知识，更要注重提高实践动手能力。

为适应电子行业发展的需求，需要完善电子信息类学科实践教学体系，改进实践课程的教学内容和方式。本文提出在电子信息类专业开设的综合设计实践课程中，采用项目教学法，通过老师的引导，学生在项目的驱动下，积极主动学习，从而提高自身的综合设计能力、工程应用能力。

一、电子信息专业开设综合设计实践课程存在的问题

电子信息专业开设的综合设计实践课程，和传统的课程设计及课程实验有着本质的区别，课程设计及课程实验针对具体课程设置，而综合设计实践课程涉及多门功课、多个知识点的综合灵活应用。课程安排在大三下学期，其目的是让学生综合运用先前所学的专业基础知识及专业知识，通过完成一个综合性的应用题目，训练学生综合实践能力；巩固加深对相关课程的理解；培养学生掌握正确的设计方法，以及综合处理各种信息的能力。

综合设计实践课程对培养学生综合能力很重要，在开设的课程中我们发现存在以下一些问题：各专业课程大多都有配套的实验环节，但各门专业课程间的实验内容相对独立，相互关系不明显，缺乏一定的系统性，学生在做完一门课程的实验后并不知道该实验与后续课程的关系，只是孤立地认识和理解各门功课，不能认识到各门课间知识点的相互联系。这些使得学生缺乏综合运用知识发现问题、解决问题的能力，直接影响到学生潜能的发挥和创新能力的培养。

为解决这问题，需要构建一个新型实践教学平台来打通各主干课程知识点的关系，理顺各课程知识点的脉络，以便学生更好地把握电子信息专业的核心知识。电子信息专业实践教学体系中，能将多门课的知识点集中在一门综合设计实验中的课程非常缺乏，我们总结了参加全国大学生电子设计竞赛的经验，改进电子信息专业的综合设计实验课，将工程项目教学法引入实验课程，采用科学的教育教学方法，充分调动学生学习的积极性，实现学生综合能力的全方位培养。

二、项目教学法的教学作用

项目教学法是将要学习的知识隐含在具体的项目或任务中，让学生自主完成的教学方法。学生分析讨论项目涉及到的知识，根据任务要求查阅相关资料，提出可行的设计方案，设计实施的方法步骤，完成实验过程。指导老师负责对方案的合理性进行把关，对实现的项目进行必要的启发和引导，对解决不了的问题，在老师的指导下找到解决方法。这种实践教学模式引导学生在完成项目的过程中，理清知识脉络，融会贯通各种知识，激发学生创造潜能。

项目教学法强调学生为中心，教师为主导。学生由被动接受知识者转变成自主自愿完成任务的主动构建者，教师由知识的传授者变为学生实现任务的帮助者、促进者。教师根据课程体系给出的项目内容，应具有开放性，涉及多学科理论，多种技能应用，以研究课程的原理为核心，注重实践的探索性、创新性。学生完成项目时通过查阅资料，比较方案，采用所学的和未学的知识解决问题，最终达到掌握和巩固已学知识，增加新知识，同时制作出设计作品，教师根据作品实现的功能、数据结果、项目报告，对学生进行综合评价。这种教学方式把理论与实践教学有机地结合起来，学生获取扎实的专业知识并且提高自学能力。因此项目教学法适用于实践性强的专业，电子信息工程专业是实践性强的专业之一，把该教学法运用到电子信息专业综合性实验课程的教学，符合专业要求。

三、项目教学法在电子信息综合实验中的实践与探索

为改变传统实践教学的弊端，提高人才培养的质量，我专业2012年起设置的“电子信息综合设计”实践课程将工程项目教学法引入实践教学环节，逐步完善实践教学改革。本项目意在吸取各高校先进实验教学理念的基础上，结合我校办学的实际情况，以项目教学法为核心理念，结合先进虚拟仿真软件，开发具有专业特色的创新实验教学平台，不断完善实践教学改革，最终建立一种新的适应形势发展要求的实践课程教学模式。该模式通过不断的探索与改革，已取得一定的教学经验，实践证明这种模式是非常受学生欢迎的，实验教学效果良好。

（一）项目的选择

项目教学法的一个难点在于项目的选取。在项目实施的过程中，学生对项目的感兴趣程度，教师对项目的理解，项目的难点关键点学生是否能解决，学生是否能运用所学到的知识解决遇到的实际问题，这些将直接影响到教学的效果。

项目案例之一智能小车实验平台。智能小车在近年的电子竞赛中经常出现，作为工程项目具有普及性、典型性、开放性和趣味性等特点。我专业在工程项目教学和虚拟仿真实验教学相结合方面，将“智能小车”作为工程载体引入到课程综合设计中，结合实际爱好可让学生作品实现决斗小车、循迹小车等。电路的设计采用Multisim软件仿真成功后再实际制作，而小车的控制算法用Labview软件进行可视化编程仿真，这样采用虚实结合、相互补充的做法取得了初步的效果。

该工程项目结合了目前电子专业开设的多门电类专业的主干课程（如图1），涉及的知识面广泛，包含电子技术、传感器原理、自动控制原理、DSP技术、单片机与嵌入式技术等课程，学生在项目教学的过程中可以把各主干课程的知识点综合联系在一起，进而提高了综合运用知识的能力和创新能力。

（二）项目的设计内容设置

智能小车项目包含主控制器模块，传感器模块，电机驱动模块和控制算法软件模块等。主控模块可根据不同课程要求选用ARM处理器、51单片机或FPGA可编程逻辑器件等。传感器模块由学生根据小车项目要求自行设计制作。智能小车可灵活地设置多个项目：决斗小车是将两辆小车放置在一个有黑边的大圆盘上，两车自行决斗，被推出圆盘之外的小车即输掉比赛；灭火小车可用矮木条围出几个小房间，其中一个房间放置点燃的蜡烛，小车自行寻找蜡烛并将其吹灭，耗时最少的小车胜出；循迹小车就是小车沿着黑线行走，以耗时多少判断优胜。每年设置不同的小车项目，以避免出现低年级同学抄袭高年级同学程序的现象。智能小车项目软硬件结合，涉及专业的各主要课程。

（三）项目的实施

项目的实施过程就是将电子设计课程变成一场趣味竞赛的过程。具体实施步骤如下：

第一步：召开动员大会，介绍智能小车项目的具体内容和要求。学生根据各自的兴趣、爱好、能力特点，由二到三人一组形成设计小组。选出责任心强的小组长后，可到指导老师处领取一套智能小车套件。要求各个小组根据项目目标，共同交流、明确分工，仔细查阅相关技术资料，撰写开题报告。

第二步：参与指导教师组织的基础培训。老师根据项目的要求，给同学介绍项目的开发流程，包括系统需要的知识结构，系统的软硬件和实现方式，系统测试达到的目标，并提供模板给同学参考。这一过程以仿真软件进行验证性实验为主，注意知识脉络的梳理和小车工程应用背景的分析。

第三步：项目的模块设计。小组成员经过探讨、分析，策划各个模块的实现方案，并付诸于实践。在决斗小车中可选择的传感器有红外传感器和超声波传感器，这两者各有优缺点，需要根据设计方案择优选择。小车的控制算法可以考虑模糊控制算法，可先在Matlab软件的Simulink工具集上进行仿真研究，然后再移植到控制器模块。由于设计工程量大，具有一定的难度，同学在设计、调试的过程中难免出错，指导老师应安排固定的时间进行答疑，鼓励学生对方案进行创新性设计。

第四步：项目的考核。决斗小车项目的考核可以参照体育赛事的分组比赛进行。各个参赛队伍抽签决定分组，比赛由小组赛到8强赛到最后的半决赛、决赛。项目最终成绩由比赛成绩和设计报告构成，比赛成绩占60%，设计报告占40%。多次经验发现，学生的小车在验收时经常发生一些小问题：例如有的学生小车性能不稳定，中途经常“熄火”；还有些学生在小车上放一块铁锁以增加小车重量，这样别的小车根本推不动它，这样极大影响了比赛的观赏性。因此，小车项目的考核验收工作需要加入一个演练环节。教师可根据演练过程中出现的问题修改比赛规则。而学生也可在发现问题后改进设计方案，提高小车软硬件的稳定性。

为保证项目实施的质量，教师要配置专用开放实验室，安排研究生助教监督、指导学生的项目进度，避免学生前期过于放松，最后导致抄袭或胡乱应付完成任务。为增加项目的趣味性，可采取以下措施：一方面，各参赛小组要给小车命名，实践发现，学生给小车取名字是一件非常有趣的事情；另一方面，比赛时邀请低年级的同学围观，这会极大鼓舞学生的竞争意识和荣誉感，同时也给低年级的同学一场别开生面的专业教育；最后可以根据实际情况给予冠军队伍精神或物质上的奖励。

（四）成果的评价

项目结果的评价是对学生完成任务情况的反馈，是总结与提高自身水平的重要阶段。通过评价活动，学生相互对比，相互促进，开拓思路，共同进步。评价活动可采取竞赛形式，看哪一组同学小车在目标性能上最强；小组答辩形式，小组论述本组的观念，设计方案，实现方式，看自己和其他小组能力的差别。各小组成员展示自己的作品，老师对作品进行点评，让优秀作品小组介绍经验，对项目中出现的问题共同探讨，老师对项目结果综合评定成绩。

四、项目实施效果

项目教学以培养应用型卓越工程师为目标，激发学生学习动力，为电子课程有着特殊爱好的同学提供施展才华的平台。几年来本学院的电子信息工程专业实施的基于项目教学法的综合性实验课程改革，取得了明显的成效。

从表1可以看到，学生成绩连年提高。经过系统训练，学生理清各门功课在专业课程体系中的联系，掌握当今社会电子行业先进的软硬件技术；熟练通过计算机完成算法及编程，电路分析设计；具有较高的产品设计开发和创新意识，较强的自学、组织管理、团队合作能力，综合素质得到进一步提高。为后续参加全国大学生电子竞赛及大四的毕业设计取得好成绩，打下坚实基础。

实践证明，采用项目教学法，在电子信息工程专业中，选取典型的，有代表性的，集多门专业课知识点于一体的综合性实验，充分调动学生的自主学习和创新能力，在实践课程中深受学生欢迎，教学效果良好。

【参考文献】

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[3]元泽怀，陈晓明. 任务驱动型实验教学模式的实践与探索[J].实验技术与管理，2014

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[4]牛军涛.以项目为向导的软件开发课程教学模式研究与实践[J].教育与职业，2007

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【基金项目】2015年广西高等教育本科教学改革工程立项项目