理论、实验、实践相融合的工程技术类课程教学方法研究.docx
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1、 理论、实验、实践相融合的工程技术类课程教学方法研究 王鹏+谢祥云+谢利红【摘要】本文主要分析了目前工程技术类课程的特点及教学过程中的一些常见误区,针对这些教学误区,提出了理论、实验及工程实践相结合的教学方法,从而达到提高学生的实践能力和创新能力的目的.本文以“数字图像处理”课程为例对教学方法及教学模式进行分析和论述,本文的改革模式对推动目前的工程技术类课程的教学改革有一定的借鉴意义.【关键词】工程技术课程教学;理论教学;实践教学;教学改革;数字图像处理【课题来源】广东省教学改革工程(30527003);广东省研究生创新教育项目(2015SFKC40);五邑大学教学改革工程项目;五邑大学201
2、6年校级研究生教育创新教育类项目(YJS-SFKC-16-01)资助.随着高等教育教学改革的深入,目前很多高校都增加了工程技术类课程相关课程的设置,以期能够提升学生的工程技术能力.在整个社会的信息化的大背景下,“数字图像处理”(DIP)是很多高校很多专业都开设的一门课程.该课程是汇聚数学、计算机科学及信息科学等众多学科的理论和技术的综合性交叉学科,是模式识别、计算机视觉等学科的基础,已经成为高等院校信息与计算科学、计算机科学与技术、通信工程及自动控制等学科本科生、研究生的一门重要专业课.该课程具有很强的实践性,因此,对该课程进行实践教学改革以培养学生的创新能力具有非常重要的意义.我们在课程教学
3、中不仅设置课程实验环节,还引入科研实践环节,以构建多层次、多模式的实践教学体系,以提高课程的工程实践性,从而为学生从以理论教学为主的学校走向以工程实践为主的社会搭建一座桥梁.近年来,人们越来越深刻地意识到以理论教学为重点的教学方式应用在工程技术类课程中有很大的弊端,从而,探索适合工程技术类课程的教学方法改革越来越多地受到教师和高校的重视1-5.另一方面,在教育部减轻学生负担的要求下,大多数高校对该课程压缩了课时量,而教学内容并未减少,甚至随着相关新技术的出现而有所增加.因此,如何以培养计划为导向,在培养计划下进行实践教学改革是目前亟须解决的问题.一、目前工程技术类课程教学的弊端分析工程技术类课
4、程在大学本科教学中占据很大比重,地位举足轻重,众多的教师和学者也对该课程的教学教法进行了很多的探索和改革2,5.然而,工程技术类课程的特点非常明显:一方面,该类一般会涉及较广泛的数学基础知识;另一方面,工程技术类课程一般拥有广泛的应用背景及实际工程项目.以DIP课程为例,一方面,它涉及矩阵分析、最优化算法、积分变换、随机过程等诸多数学基础课;另一方面,该课程拥有非常广泛的工程应用,比如,条形码识别、车牌照识别、数字水印甚至缺陷检测等等.因此,工程技术类课程的教学中要注重理论知识与生产、生活实际的结合4.基于以上这些特点,这类课程要求教师在讲授基本理论和基本方法的同时,还要向学生展示实际应用中的
5、一些例子,以达到理论与实际相结合的目的.然而,由于这些内容含有大量的算法、推导和证明,再加上目前多数高校课程教学方法和教学手段单一、实验条件有限,使得本应唤起学生无限兴趣的课程变得索然无味,甚至被部分学生抵触.工程技术类课程一般都是理论与实践结合极其紧密的课程,在教学中,既要求学生能很好地掌握本门课程的基本理论、基本概念、基本原理和算法,同时,又要求学生能很好地实现理论知识所对应的算法,并能在此基础上根据问题需求选择恰当的解决实际问题的技术和方法,这也是该类课程的主要目标之一.以DIP教学为例,实验课在教学中占有非常重要的地位2,4,是培养和提高学生应用能力的重要环节,也有助于在解决实际问题的
6、过程中培养学生的创新意识和创新思维以及今后的适应社会能力.目前大多数高校的实践和实验教学仍然处于旧课程體系的思路之中,严重束缚了学生的思维素质和创新能力的培养,制约了工程技术类课程本应达到的教学效果.例如,大多数的DIP实验课采用理论课与实践课相分离的方式:先上一次或几次理论课,隔几天以后再上实验课,实验课程内容一般是要求学生编程实现教材中的某一算法.这种教学方式导致各个算法之间的教学缺乏相互联系,使理论教学与实践教学脱钩,不能充分发挥以理论教学指导实践教学,以实践教学印证、加深理论教学的教学目标,从而脱离了原本设置实践教学的目的.这种教学方式直接导致学生的学习积极性和学习兴趣得不到充分发掘,
7、综合应用能力和解决实际问题的能力得不到很好的培养,违背了对学生进行素质教育的基本要求.针对以上问题,基于对课程特点、学生培养目标以及当前实验课教学方式的分析,我们采用以学生为中心、理论与实践相结合,理论教学渗透和体现实践教学、实践教学加深理论理解促进理论学习,将实践教学和理论教学融为一体,相互渗透、相互促进、相互影响.二、工程技术类课程的特点分析经过多年的教学实践和精心探索,我们基本摸清了工程技术类课程的特点,主要体现在以下几方面:(一)该类课程一般是理论与实践、原理和应用紧密结合.以DIP课程为例,其知识点多、理论性强,如,Fourior变换、小波变换等内容,数学表达式比较复杂,理论推导很多
8、.而传统的教学模式是以理论讲解为主,导致学生在一些繁杂的数学推导面前望而却步,造成学生在学习时普遍感到过于抽象,很难看到这些理论所产生的实际应用效果,导致学生逐渐丧失学习兴趣.面对这种状况,如果教师不采取措施加以引导并逐步改善教学方法,势必影响教学效果.(二)大多数工程技术类课程内容极其丰富,知识容量极大.比如,在DIP课程中,根据数字图像处理的工程应用需求,我们在教学大纲中规定学生主要掌握以下内容:图像的直方图处理、图像的时域和变换域处理方法、图像增强、图像复原、图像压缩和编码、图像的形态学处理、图像分割、图像的表示与描述等,而每一个主题又包括很多不同的内容.相对于该课程丰富的内容,根据教育
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