第一篇：PLC課程教學改革與實踐

摘 要： 作者根據職中生的能力特點，認為plc教學適宜采用“以案例為主線的教，以任務為驅動的學”的教學模式，并介紹了其在教學過程中具體的實施過程和方法，以及一些教學體會。

關鍵詞： plc 案例 任務 教學改革

“興趣是最好的老師”，也是教學的前提和歸宿。如何激發和保持學生的學習興趣是目前中職教育者普遍探索的熱點問題。多年來，我根據plc（可編程控制器）課程的特點，以及教材的局限性，在plc的教學實踐中進行了“以案例為主線的教，以任務為驅動的學”的教學模式的有益探索。這種教學模式涉及兩個重要的因素，即案例與任務。前者側重于教，指教師在教的過程中以案例為基礎，以案例為藍本；后者則側重于學，指學生在學的過程中以任務為驅動，以解決問題為目標，在解決問題的過程中學習。采用這種教學模式進行教學，教師如何選取并運用好案例，如何設計任務，如何指導學生完成任務，將直接影響學生的學習興趣和情緒，從而直接影響到教學的效果。

一、以案例為主線的教

plc的案例教學，就是教師根據教學目標和教學內容的需要，通過典型而實用的教學案例，引導學生參與分析、討論、表達等活動，讓學生在具體的問題情境中，積極思考，主動探索，以培養學生綜合能力的一種教學方法。

由于案例教學的整個教學過程是以案例為主線，圍繞著案例來開展整個課堂教學活動，因而案例設計與選擇的質量，將直接影響到教學的效果。案例應是課程某一單元或環節的知識的概括，是引發學生學習動機與學習興趣的重要手段。因此，教學案例的選取和設計應覆蓋課程的基本知識點，抓住某階段學習知識體系中重點和難點，精心選取有實用性和代表性的案例。例如，我在介紹plc梯形圖編程方法時，選取了“plc控制電動機正、反轉程序設計”的案例。這個案例簡單、實用、典型，通過案例重點介紹了基本指令ld、ldi、and、ani、or、ori、out、end等的功能與用法，梯形圖的繪制方法，難點是梯形圖程序與指令表程序之間的轉換。透過分析案例，學生比較容易掌握這部分內容。

另外，案例的運用是增強教學效果的保障。首先，要制訂周密的計劃。“凡事預則立，不預則廢”，相對傳統教學，案例教學是一種動態開放式的教學模式，雖然學生是主角，但不等于教師可以置身事外，無所作為。相反，為了保證案例教學效果，教師要事先花更多的精力做好各項準備工作，制訂一個詳細周密的案例教學計劃，其內容包括根據本課程教學目標計劃安排案例的個數，根據本學期教學進度安排各個案例實施的時間。在此基礎上，給每個教學案例制訂一個具體的實施計劃，內容包括：案例類型、案例討論的具體步驟，以及可能出現的問題與對策、相關設備的配備，等等。其次，教學中對所應用的案例不妨先演示，通過演示講解，使學生明確學習內容與目標，激發求知欲望。

在職業中學，plc的教學側重于實際的基礎性編程設計，如果在教學中以傳統的線性順序進行，每一個問題先分析清楚再進行下一個問題，這對plc程序設計課程來說是非常困難的。一方面，一個個獨立的概念、指令很枯燥。另一方面，plc指令的數量也非常大。但是如果我們把這些概念、指令融合到實際案例中，在分析案例的功能、實現方法等的過程中講述相關的概念、指令，那么學生首先接觸到的不是一個具體的指令知識，而是一個實用、典型的案例。在教學內容變得實例化后，學生學習的興趣會有很大的提高。

二、以任務為驅動的學

任務驅動教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。所謂“任務驅動”，就是讓學生在一個典型的plc程序設計“任務”的驅動下，展開教學活動，引導學生由簡到繁、由易到難，循序漸進地完成一系列“任務”，從而構建真正屬于自己的知識和技能。其中的任務，既蘊涵了學生應該掌握的知識與技能，又蘊涵了學生應該獲得的能力訓練。在完成“任務”的過程中，培養學生分析問題、解決問題的能力。

運用任務驅動教學法于plc教學，在形式上是：明確并提出任務→師生共同分析完成任務的方法和步驟→學生自學或協作完成任務→教師適時指導→交流及講評。

用任務驅動教學模式進行教學，教師的教和學生的學都是圍繞如何完成一個具體的任務進行的。首先教師明確教學任務即“任務”設計，在“任務”設計時要注意實用性、適宜性、漸進性等原則，要求把學生應掌握的知識、技能和能力的提高融入任務中。這就需要教師認真地分析教材，認真研究教學大綱，確定教學目標、教學內容、教學重點、教學難點，更要考慮學生的心理特征和興趣所在。然后提出一個需要完成的具體任務，與學生共同分析解決該問題所需的知識、方法和步驟，由學生來完成任務，可以獨立完成，也可以合作完成，目的是通過完成任務，掌握學習內容，學會學習，培養綜合能力。在這個過程中，教師參與探索和指導，引導學生掌握教學內容，適時在班級交流，發現新思路，推廣新思路，鼓勵創新。教師進行比較、評講、歸納，學生從中得出結論，引導交流，共同進步。

例如：在學習步進順序圖應用于plc程序設計教學時，在教學前先提出一個任務：“請你設計一個控制十字路口交通燈的程序。”圍繞這個任務，討論分析需要解決的問題，程序需要提供的功能，需要通過哪些途徑來實現。

考慮學生知識接受能力的差異，從學生實際出發，對任務進行切分，從母任務中分解出一個子任務，即要求學生先完成控制十字路口東西或南北單方向交通燈程序的設計，然后進行十字路口兩個方向的合成設計，從而引導學生由簡單到復雜，循序漸進地完成整個設計任務，更好地激發并維持學生的學習興趣。

要完成整個設計任務，必須正確了解十字路口交通燈的控制功能，否則無從入手。這時教師不要急于講解，而應先讓學生討論，分析任務，提出問題。比如，學生閱讀一段描述交通燈控制功能的文字說明后，普遍提出很難理解，這時教師應及時作適當的啟發和引導：是否可以采用流程圖或波形圖來描述其控制流程？幫助學生通過更直觀方法去解讀其中的內容，為后續設計奠定基礎，同時也給學生指明一種處理類似任務的方法和思路。

學生接受設計任務后，通過查閱有關資料，或者參照老師講過的案例，獨立或合作完成任務。在這個過程中，教師要適時指導，或參與一些學生的討論或探討。在完成設計的過程中，不同層次的學生會提出不同層次的問題，教師應隨時隨地解答學生提出的問題，個別問題個別回答，帶有普遍性的問題在全班回答或講解。

在大約一半的同學完成任務的時候，教師要召集學生進行任務講評，具體做法是：教師將學生完成的程序瀏覽一遍，挑選出幾位編程技巧較高而思路各異的學生的作品，讓他們在課堂上展示自己的程序，談談各自的設計思路、編程技巧等，然后教師進行比較點評，指出各自的優缺點，引導其他學生吸取他人的長處，補己之短。《學記》中有句名言：“獨學而無友，則孤陋而寡聞。”也可以借此培養學生相互切磋技藝，合作學習的團隊精神。

教與學是相輔相成、不可分割的。案例是學生從中獲取知識的載體，任務是學生鞏固知識、掌握技能的手段。二者相互聯系、相互配合。這種相互作用的雙邊活動構成了整個教學過程。

在實踐性較強的plc教學過程中，采用“以案例為主線的教，以任務為驅動的學”的教學模式，始終把學生作為教學的主體，以案例為主線，以任務為驅動，讓學生通過學習案例，上機操作，把書上死的理論變成活的應用，這種教學模式較好地解決了教與學的矛盾。

第二篇：PLC課程教學改革

PLC課程教學改革

中船澄西技工學校電工電子組 殷志健 摘要: 隨著PLC技術的發展和應用的推進，PLC已成為系統自動化、信息化、遠程化及智能化的重要支柱。因而，學習PLC不僅是自動化系統集成的設計、使用與維修人員的迫切要求，也是相關專業即將走上工作崗位的技校生的必要條件。如何引導學生順利掌握PLC的原理及使用方法,提高中等職業學校學生的操作技能，是專業課教師的一項重要教學任務。本文簡述指導學生學習、應用PLC的一些常用的教學方法。

關鍵詞: 可編程控制器 理實分配 實習指導

隨著經濟的發展和科技的進步，機械行業已經從機械化向智能化方向發展，加工手段已經由技術型向智能型轉化。原來有繼電器控制的生產設備，因其控制裝置體積大、耗電多、可靠性差、改變生產程序不方便等缺點已不能滿足產品多元化生產方式的需要。而可編程控制器正是綜合計算機技術、自動控制技術以及通訊技術發展起來的新一代工業自動化控制裝置。它以其控制能力強、改變生產程序靈活方便、可靠性高等特點，在工業自動化控制中顯示出較大的優越性。因此它在自動化控制中得到了廣泛應用。

隨著PLC技術的發展和應用的推進，PLC已成為系統自動化、信息化、遠程化及智能化的重要支柱。因而，學習PLC不僅是自動化系統集成的設計、使用與維修人員的迫切要求，也是相關專業即將走上工作崗位的技校生的必要條件。所以我認為技術學校專業教學內容的設置一定要放寬眼界，瞄準市場的要求，以培養生產一線所需的勞動者為突破口。所以，有關學校和培訓機構大力開設PLC課程、辦各種類型的PLC培訓班，也就成了順理成章的事了。要開好PLC課程，合理的教材與實驗設備是重要條件。以下是我個人在兩年的電工實習教學經驗中得出的幾點體會。

一 合理安排教學的流程

我校在完成了電力拖動單元電路和機床控制電路的專業教學內容基礎上，緊隨其后安排了可編程控制器這一內容；既使繼電器控制的教學內容得到合理的延伸，又降低了教學上的難度便于學生理解和掌握，收到了較好的教學效果。因為學生在前面學習繼電接觸器控制課題上有了較扎實的基礎，況且可編程控制器又與以往的接觸器控制有相同和相似之處，故學生學習起來感覺知識內容既連貫又易于掌握和接受。

PLC的內部有很多的輔助繼電器，起作用相當于繼電器控制系統中的中間繼電器，用于狀態暫存、輔助移位運算及特殊功能等。輸入部分按下按鈕，PLC內部的電源在按鈕閉合的作用下經過COM端、X端形成一條回路給X的線圈提供了電壓，想當于給接觸器的線圈提供了額定電壓，相關的輔助觸頭發生相應的動作變化（線圈得電，常閉觸頭斷開，常開閉合）。輸出部分在X的常開觸頭閉合的作用下，使得外部電源經過COM端、Y端形成一條回路給負載提供了足夠的電源，從而實現了控制作用。這樣結合低壓電器的學習體會，降低了教學上的難度便于學生理解和掌握，收到了較好的教學效果。

二 理論實踐合理安排

根據我個人學習的親身體會，學習PLC，僅僅學習理論是遠遠不夠的。必須邊學習理論，邊親自動手操作。只有這樣才能真正學會使用PLC。本人建議理論教學與實驗操作的課時比例為5：3。如果1：1更好，最少也要2：1。

如果有的學校有條件的話最好采用一體化教學，中等職業教育的目標是發展學生的技術實踐能力，注重實際操作。一手抓技能是中等職業教育的根本。所以在文化基礎課以“必須、夠用”的前提下，對PLC的實習課保質保量的安排，以確保學生有一技之長，因為對學生而言，技能是立身之本。

三 新生入門增強學生興趣

在講解PLC的結構時，最好是教師把一臺PLC拆成幾部分出示學生看，由于中等學校學生的文化基礎薄弱，教師如果能夠結合實物進行講解PLC的內部結構，解體PLC，具體講解電源模塊、I/O模塊、CPU模塊、數據存儲器等具體板塊，這樣學生對PLC就有一個較清晰的印象，為進一步了解PLC的外部結構及外部設備做好準備，這樣學生對PLC的結構就有一個感性的認識，教學效果會很好。相對理性知識，學生在感性直觀教學中易于理解、掌握，通過思考各部分的功能，加深對PLC的結構的掌握。在講解程序時，拒絕空洞說教。以應用為目的，學習PLC的輸入輸出接口的使用方法和各種指令。結合實驗教學，具體講解PLC的各種輸出接口使用方法，以及可以使用的負載類型等，講解基本指令結合具體的控制。使學生對編程產生基本認識，能夠入門。四 加強輔導，做好三個指導 實訓教學強調的是理論聯系實際。作為實習指導教師要充分發揮自己的示范作用，我校的實習指導老師在領導的嚴格要求下必須做好三個指導教學，即入門指導、巡回指導和結束指導。

入門指導 實習指導教師在上實訓課之前要充分備課，努力指導學生盡快掌握本次實習課的主干內容，明確教學目的。從什么地方下手，具體應該注意哪方面的問題。詳細示范操作技能，包括工具使用方法、具體材料選擇、布線方式等。盡量使教學內容淺顯易懂，使學生在最短的時間內掌握可編程序控制器的硬件安裝、接線方法；軟件編程環境等。

巡回指導 這是種一對一的及時點評和點撥，巡回指導不僅使學生能明確認識自己的不足，有利于提高實習質量，而且更有利于實習學生理解并靈活運用到實習學習的過程之中。案例分析式的實習教學指導能夠更實際、更有效、更能使實習目的落到實處。教師要進行專業巡回指導并進行耐心的點評和交流，傾聽實習學生在實習過程中的感受，指導他們的實習活動中的方式方法，解答他們在實習過程中遇到的難題。同時也要提出一些針對性的建議。技能實際訓練要求學生通過動手、直觀感受，觀察現象和掌握結論，進一步加深理解所學的理論知識。同時PLC實訓，要求學生調試自己編制的程序，進行模擬實驗和帶負載兩種層次的訓練。在培養學生動手能力的同時，培養學生應用理論知識的能力及處理和解決問題的能力。例如：電機正反轉PLC控制實驗時，教師引導學生復習電力拖動中做過的雙重連鎖電機正反轉的電氣原理圖，講解“翻譯法”，讓學生把它變成PLC的梯形圖。接著由學生自己動手接好I/O接線，用手持編程器或者計算機軟件把程序輸入到PLC中，再運行自己所編的程序。

加強結束指導 結束指導是在實習結束是進行的針對共性問題總結性指導，要求教師能夠發現共性問題，認真點評。針對每次實習教學存在的大多數學生易于出現的錯誤，重點加以強調，避免再次發生問題。五 精心設計課題，培養學生思維能力

在編制具體程序時，指導學生加強觀察，掌握控制設備的動作規律。在編寫交通信號燈控制程序和電梯控制程序時，可以運用此方法。如：在編寫交通信號燈控制程序時，學生對整個過程較易混淆，就要求學生對十字路口的車行交通燈的工作過程進行觀察、記錄，把自己看到的寫下來。這樣在編寫交通燈控制程序時，由于已經積累了對交通燈的認識。對于東西南北紅、綠、黃燈的交替過程就不易模糊，印象較深，有助于程序的理解。制作教學實驗用具是最好的理論聯系實踐方法，在制作教具的過程中，涉及很多的教學內容。指導學生制作教學電梯、程序控制噴泉等教學模型，由機械教師指導學生完成相關機械制作，然后進行統一調試，通過實際制作，使學生明白一個完整的工程過程包括：實際工程分析、PLC選型、I/O分配、硬件設計安裝接線、軟件設計、模擬調試和現場調試等過程。為進一步學習好PLC打下良好的基礎。不但激發學生學習的興趣，還在享受成就感的同時培養了自信心、拓展了學生的創造性思維，進而提高學生解決實際問題的能力。

參考文獻：

1宋伯生,陳東旭 PLC應用及實驗教程.機械工業出版

2王兆義,楊新志

小型可編程序控制器實用技術

機械工業出版

3岳慶來等編.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合用用技術.機械工業出版社.4.肇慶,彭侃編.可編程控制器原理及應用.華南理工大學出版社

第三篇：幾何光學課程教學改革與實踐

幾何光學課程教學改革與實踐

摘 要：針對學生實際和課程的發展，在幾何光學教學中，根據教學內容的取舍、數學處理的詳略、科學素質的培養和多媒體的使用等進行了研究和實踐探索，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：幾何光學；教學；改革

Educational reform and practice in geometrical optics

Yue Baowang，Gao Yan

Xinzhou Teachers University，Xinzhou，034000，China

Abstract： Against the circumstance of the students and the development of the course，study the choice of the teaching content，the treatment of mathematics，the training of scientific literacy and the usage of multimedia.And get better results in teaching.Key words： geometrical optics； teaching； reform

幾何光學是光學中以光線概念為基礎，研究光的傳播和成像規律的一個重要分支。幾何光學發展歷史長，理論完善，其結論在許多情況下符合實際，在日常生活和生產實際中有著廣泛的應用。幾何光學作為師范類物理專業的一門必修課，對未來中學物理教師的培養有著重要的作用。但由于該課程內容理論性較強，概念比較抽象，數學處理方法較難，再加上課時緊任務重，因而要深入學習比較困難。近幾年，我們針對該課程教學中存在的問題，主動適應基礎教育新課改的需要，為培養合格的中學物理教師，不斷進行教學方法的改革與實踐，總結出一套較適合幾何光學課程的教學方法。幾何光學課程教學內容的改革與實踐

課程的內容體系，是提高課程教學質量和實現教學目標的核心和基礎。因而我們首先對幾何光學課程內容從以下幾個方面進行了改革與實踐。

（1）在保證幾何光學基礎內容和自身體系基本完整的前提下，刪除與初、高中重復的內容和對后續課程關聯不緊密的內容以及與培養目標相去甚遠的內容[1-2]，例如：在幾何光學的基本原理一章中刪除光的直線傳播定律、光的反射定律、平面反射成像、理想光具組中共軸球面系統的組合、厚透鏡、薄透鏡組合和近軸光學中的矩陣方法等；在光學儀器的基本原理一章中刪除人眼的結構、幻燈機和投影機的原理、像差等內容；壓縮和簡化了平面折射成像、全反射、三棱鏡、薄透鏡作圖求像（利用主光軸和過焦點的光線）、光學儀器的分辨本領等內容。以上做法為增加幾何光學研究新成果和熱點內容的介紹贏得了時間，創造了有利條件。

（2）用有關幾何光學的應用研究成果，充實幾何光學部分應用內容，同時重視內容的科學組織，增強幾何光學自身的邏輯性和系統性，側重理論聯系實際。如講授光學纖維時介紹其歷史和典型的應用；講到棱鏡時，對棱鏡光譜儀分光的定量測量的成果做適當介紹；講授薄透鏡時，介紹薄透鏡在光學儀器中的應用，尤其是進行最新研究成果的介紹；在理想光具組的基點基面中講授節點時，增加照相機中轉機的介紹，增強學生對節點概念的認識和對理想光具組理論的理解；講授顯微鏡時，結合實際介紹電子掃描顯微鏡；介紹近視眼矯正時，理論聯系實際應用，簡要說明如何配眼鏡。使學生感受到課程與日常生活實際的聯系，提高學生的學習興趣。

（3）教學過程中結合教學內容，適時介紹幾何光學研究的熱點、重大發現和進展，激發學生對幾何光學的學習興趣。如講授光導纖維時，特意說明：現有傳輸總容量達到17.32 Tb/s，相當于2.1億對人在一根光纖上同時通話。如講授望遠鏡時，講明最先進的望遠鏡早已經不是哈勃望遠鏡了，夏威夷的凱克天文臺是目前最好的望遠鏡（擁有兩座世界上口徑第二大的光學近紅外線望遠鏡―凱克望遠鏡，口徑10米，僅次于西班牙口徑10.4米的加那利大型望遠鏡）。講到顯微鏡時，介紹目前最好的顯微鏡的放大倍數和最高的分辨本領，即最先進的掃描隧道顯微鏡放大倍數為3億倍，分辨率可達0.1埃。同時介紹我國1979年研制成分辨本領為0.3納米的大型電子顯微鏡，中科院北京電鏡實驗室和大連理工大學研制的中國第一臺光子掃描隧道顯微鏡，增加學生的民族自豪感，激發學生的學習積極性和主動性。恰當處理教材中數學推導繁和難的問題

數學對于物理專業的學生來講，是不可或缺的工具，但由于一些學生數學基礎較差，部分學生對數學推導興趣不高，因此，如何在有限的學時內，使學生較好地掌握用數學處理幾何光學問題的方法，是教師在幾何光學教學中面臨的重要問題，這直接關系到光學課程的教學質量。對此我們將幾何光學中的不同內容，從物理教學實用的角度出發，加以深刻研究，開展數學與幾何光學教學內容的優化整合。

如講授由費馬原理導出幾何光學的實驗定律（反射定律和折射定律）時，我們用簡單明了的取極小值定性說明而非用嚴格數學推導，拋開相對煩瑣的數學推導，用理性的理解取極值的含義，通過實例來證明費馬原理取極大值、極小值和常數3種情形下的正確性而非嚴密推導。在導出單球面反射和折射成像公式中，只需用費馬原理光程取極值再加近軸條件導出其單球面反射物像公式即可，而單球面折射成像公式也不必進行數學推導。在講授光源在較近或較遠時的聚光本領時，不進行數學推導過程，而只對結論進行必要的闡明和理性分析。棱鏡光譜儀和光柵光譜儀的角色散率和色分辨本領也不做嚴格的數學推導，僅簡述導出過程且對結論進行基本的探討和說明。這樣處理使大多數學生能正確理解光學知識，從而避免枯燥的數學推導，提高了學生的學習興趣。注重培養學生的科學素質

在光學課程教學改革中，我們把以知識學習為主轉變為以科學素質教育為主，著眼于培養敢于創新、善于思索的21世紀未來中學物理教師，著重培養學生的創新精神和自主學習的能力，從強調依靠教師“教會”，轉變為注意引導學生“學會”，并使學生“會學”[3]。為此，在改革中還要注意吸收利用近年來教學研究新成果，反映光學研究最新動態，通過這些知識的傳授提高學生的科學素質和能力，為學生知識、能力、素質協調發展創造條件。

如在幾何光學作圖求像中，學生對薄透鏡作圖求像中熟悉的一條特殊光線是過透鏡中心的光線不改變傳播方向這一規律，而在單球面反射和折射作圖求像中引導學生找到過哪點的光線符合類似的規律，進一步在薄透鏡利用副光軸和焦平面作圖求像中，如何用過透鏡中心光線（副光軸而非主軸）實現作圖求像。又如通過單球面反射的橫向放大率，分析成像的性質，包括像的大小、正倒立和虛實。分析中強調根據橫向放大率的基本定義式β=―y'/y[4]可方便判定像的大小、正倒立，根據單球面反射的橫向放大率公式β=―s'/s可方便判定像的大小、虛實，而在單球面折射成像中利用根據橫向放大率的基本定義式和單球面折射的橫向放大率具體公式，再考慮到折射的實際光線是區別于反射，不難根據橫向放大率表達式確定成像的性質，進一步根據薄透鏡橫向放大率表達式也能判斷其成像性質。在幾何光學中若要近似成像，必然要用到近軸光線條件，即光線與主軸的夾角很小，滿足u≈sinu≈tgu，在單球面反射成像中要用到，同樣單球面折射中也要用到，并且在導出助視儀器的放大本領、分辨本領時用到，應該引導學生注意到這一條件的變化情況，在直角三角形中直角邊長近似等于斜邊長，且在有關的公式推導中會自己使用。發揮多媒體教學的優勢

應用多媒體教學可使課堂教學內容更加形象化，增強生動性[5]。由于幾何光學中光路圖特別多，尤其是在講授光學元件的多次成像、目鏡原理、顯微鏡工作原理時光路圖較為繁雜，若教師采用板書畫圖或者掛圖進行講解，必然會消耗時間太多，教學效率低且形式單一缺乏生動性。因此，我們注重使用多媒體教學，將需要講解的光路圖以動態（聲音、圖形、動畫等）形式展示給學生，讓學生看到類似于真實光線的行進，將較為抽象的理論概念，以直觀形象的形式展現給學生，激發學生的學習興趣，提高學生學習的主動性，使學生理解并掌握光的傳播規律。同時在使用多媒體教學中，教師還要多關注學生的學習表情，隨時根據學生對知識的接受情況，調整授課速度，尤其是調整多媒體課件的播放速度。當部分學生有不理解的情況時，應適當放慢多媒體播放的速度并配合板書以求學生聽得懂看得清能理解。另外，我們將多媒體教學與適當的板書講解有機結合，如針對講授的重點或者難點內容，輔以板書，特別是光學有關公式的推導演繹。板書的形式能讓學生看得更直觀明了。結束語

在幾何光學的教學中，我們進行了一些改革探索，取得了一定成績，但幾何光學課程的教學改革和實踐還處于初級階段，有待進一步深入研究和實踐。

參考文獻

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第四篇：操作系統課程思政教學改革與實踐

操作系統課程思政教學改革與實踐

摘要：高校思想政治教育承擔著培養社會主義事業合格建設者和可靠接班人的重大使命，國家高度重視高校思想政治工作的開展，為高校培養方式指明了新方向，形成了人才培養的新格局。操作系統是計算機科學與技術專業的核心課程，全面推進操作系統課程思政建設顯得尤為重要。文章闡述了操作系統課程思政教學的設計和實踐以及取得的初步成效，重點關注思政教育和專業內容的結合，通過挖掘學術道德和學術規范教育、愛國主義和科技強國教育、唯物辯證法教育三個方面的課程思政元素，旨在探索操作系統課程思政教學的新方向和新內容，促進計算機專業課思政教育水平的提升。

關鍵詞：課程思政；操作系統；教學改革；學術規范；辯證法

1引言

中國石油大學（北京）（以下簡稱我校）結合實際情況，貫徹落實會議精神，堅持把立德樹人作為教育的根本任務，把思想政治工作作為開展各項工作的生命線，積極構建一體化育人體系，在加強思政課教師隊伍建設、提高思政課程質量方面都采取了行之有效的措施，出臺了一系列的文件如《課程思政建設實施辦法》《思想政治工作質量提升工程實施方案》《馬克思主義學院振興計劃》等，取得了良好的效果。但是，如何在各個專業的通識課和專業課中加強思政教育，提高思政教學水平，是一個需要全面開展、逐步深入、持續改進的關鍵課題。對于高校教育而言，課程思政是提高學生品質的基石，須充分挖掘操作系統課程中蘊含的思政元素，結合專業課程教學，實現全方位育人。

2操作系統課程思政教學的必要性分析

操作系統是面向計算機科學與技術專業本科生開設的一門核心專業課。操作系統作為計算機的核心總控軟件，是計算機系統的指揮和管理中心，被稱為“計算機系統的靈魂”。操作系統課程是高等院校計算機專業最重要的主干課程之一。它囊括離散數學、數據結構、數字邏輯、程序設計基礎、匯編語言程序設計等專業基礎課所教授的基礎知識和基本技能，綜合了計算機組成原理、計算機體系結構、編譯原理等專業主干課的核心知識，具有很強的統領性和綜合性，在計算機專業課程體系中占有極其重要的地位。我校計算機科學與技術專業開展操作系統課程建設已有20余年，課程目標是使學生理解操作系統基本理論及方法，初步掌握綜合運用軟、硬件方面知識對系統軟件進行分析和設計的能力，鍛煉系統編程和開發能力。課程主要內容包括導論、硬件基礎知識、進程管理、內存管理、文件系統、設備管理六大部分，以及Linux內核實驗、多進程和多線程模型、互斥鎖和銀行家算法、內存管理四次實驗內容。主要面向計算機科學與技術專業本科三年級學生，以課堂講授為主，輔以研討和實驗等實踐環節。課程以雙語形式進行教學，使用英文教材和講義，授課語言為中文。在操作系統這樣一門系統性、綜合性的專業核心課程中加強課程思政建設、開展課程思政實踐，對于加強計算機專業的思想政治工作、實現全方位育人、為國家和社會培養德才兼備的計算機人才具有非常重要的意義。因此，只有在教學期間深入分析操作系統課程中所包含的思想政治內容，才能更好地將思政教育融入專業課教學中。目前，操作系統課程思政建設的相關成果較為鮮見[2-3]，尤其未見雙語教學的課程思政建設方案。因此，需要系統把握課程知識結構，細致分析課程教學內容，在專業知識的教學過程中合理引入思政部分的課程設計，將思政內容巧妙融入專業教學部分，從而在潛移默化中提升學生的思想政治水平和專業能力素養。本文主要介紹我校計算機科學與技術專業操作系統課程思政的實踐探索。由于操作系統課程在計算機專業課程系統中占有核心地位，因此操作系統課程的思政建設體系和思政教學元素將對計算機專業的其他核心課程具有一定的借鑒作用。

3課程思政教學設計與實踐探索

為加強操作系統課程思政建設，有必要對教學內容進行系統化的設計，并且闡述具體的教學實踐方法。

3.1規范教學過程，開展學術道德和學術規范教育

高校是為國家和社會培養高層次人才的搖籃，學術道德建設是開展一切學術活動的基本要求和關鍵環節[4]，良好的學術規范和學術道德是每一位高校學生和科研人員應該具備的基本素質。因此，為了讓學生進一步了解遵守學術道德和學術規范的重要性和必要性，可在操作系統課程的介紹部分加入學術道德和學術規范教育內容。在正式上課之前，采取分組討論的形式，讓學生充分表達自己對于學術道德和學術規范的理解，激發學生的思考。隨后，教師進行總結和點評，強調對違規抄襲和規范引用的界定標準，鼓勵學生規范引用，嚴懲學生違規抄襲。在此基礎上，通過案例分析讓學生更直觀地理解和區分抄襲和引用，引導學生樹立正確的學術道德觀和價值觀。經過教學嘗試和努力，學生在平時作業和課程報告中已做到規范引用，為日后的畢業設計和學術規范教育奠定了基礎。

3.2樹立報國決心，加強愛國主義教育和科技強國教育

愛國主義是中華民族維護民族獨立和民族尊嚴的強大精神動力[5]。只有大力弘揚踐行愛國奮斗精神，激勵新時代學生把個人愛國之情、報國之志融入祖國發展的偉大事業之中，更加努力地學習，把國家需要放在第一位，將個人的命運與國家發展結合起來，才能使青年學生的人生有價值、有意義。在介紹操作系統的發展歷史和核心技術的過程中，須強調自主知識產權對國家主權完整和國家保持競爭力的重要意義。可介紹我國在載人航天、智能制造、物聯網等技術領域的突破和趕超，以及華為等企業的發展狀況及在國際競爭中面臨的挑戰（見圖1），同時結合操作系統專業知識進行講解，設置討論交流環節，寓教于樂，在吸引學生注意力、提升學生課堂參與度的同時，加強對學生的愛國主義教育和科技強國教育，引導學生通過交流討論更加深刻地認識科技對于國家的重要性，充分激發學生的愛國主義情懷，鼓勵學生立志投身于計算機核心關鍵技術的研究和應用，為國家發展做出貢獻。

3.3結合專業知識，融入唯物辯證法教育

具體來說，思政教學內容包括：（1）在對進程調度算法的教學過程中，引入唯物辯證觀。操作系統包括多種調度算法，如FCFS、SJF、SRTF、RR、優先級調度等，各種算法各有利弊，在實際環境中往往根據不同的用戶需求和作業類型選擇不同的調度算法。對于強調性能（運行時間）的系統，往往選擇SJF或SRTF算法；對于強調用戶交互的系統，往往選擇RR算法；對于作業類型較多、需要多方面考慮的系統，還會選擇多級隊列或多級反饋隊列等組合調度算法，需要根據主要矛盾綜合辯證考量和選擇。同時，算法之間可以相互轉化，如優先級調度可以轉化為FCFS、SJF和SRTF算法。此部分教學要求學生綜合掌握調度算法的基本知識并且能夠進行具體的分析和運用，學生需要具備唯物辯證思想。對此，授課過程可采用線上線下混合模式，利用雨課堂或騰訊課堂設置實時投票題目，引發學生全員參與思考；利用超星學習通進行隨機點名，加強互動討論；組織學生對所學方法進行比較和討論，充分參與教學過程，加深對專業知識的理解，激發學生的學習熱情。在討論過程中引導學生進行辯證思考，使學生在潛移默化中接受思政教育。（2）在學習死鎖內容時，引入矛盾觀和發展觀。死鎖是操作系統課程的重要內容，其原理和機制均較為復雜，具有一定的學習難度。雖然課程內容包括大量死鎖的檢測和處理方法，但實際操作系統并不對死鎖進行處理，原因在于死鎖的檢測和處理開銷過大，且死鎖較為罕見，死鎖并非操作系統設計和運行中的主要矛盾，經過綜合權衡分析，得到的最優策略是交給開發人員根據需求自行處理。此部分教學內容體現了課本知識和現實實例的沖突，正是吸引學生注意、引發學生討論的切入點。死鎖內容的教學主要采用小組討論的形式，教師引導學生思考實際操作系統對死鎖問題處理的本因，并進行點評和分析，引發學生的辯證思考，重點培養學生的哲學思想，同時以現實生活中的實例加深學生的理解，提高學生的綜合分析能力，使學生既能完成專業課程的學習，又能接受思政教育。（3）內存管理機制教學中的對立統一和矛盾統一規律。段式內存管理和頁式內存管理是內存管理的兩種核心機制，是內存管理章節的教學重點。兩種機制各有利弊，需要根據具體問題（具體需求）選擇最佳的內存管理方法；同時，二者又可以相互結合，形成段頁式內存管理機制。這體現了對立統一和矛盾統一規律。此部分教學可結合例題進行，采用分組討論的形式引導學生對兩種內存管理機制的利弊進行綜合分析。課堂上可采用內存管理方法開展投票計分趣味活動，鼓勵學生在團隊合作中發揮能動性，鍛煉學生的團隊協作能力。教師對分析結果進行點評，引導學生進行辯證思考，加強隱性課程思政教育。（4）磁盤調度算法講授中的對立統一和矛盾統一規律。磁盤調度算法是外存章節中的教學重點和難點。在多道程序設計的計算機系統中，進程會對磁盤不斷提出操作請求，操作系統需要根據不同的請求和目標采取相應的磁盤調度算法。不同調度算法在性能上存在差異，在不同場景下具有不同的特性。此部分教學內容為磁盤調度算法的綜合運用，教學方法為結合常見的機械硬盤、固態硬盤等實例進行教學。教師與學生探討硬盤購買、使用和維護等現實問題，寓教于樂，從而激發學生的學習興趣。在此基礎上，與學生探討磁盤調度算法設計和選擇中的對立統一和矛盾統一規律，以潤物細無聲的方式開展課程思政教育。

4取得的成效

經過不懈的努力，操作系統課程思政教學改革取得了如下成果：（1）“計算機專業核心課操作系統課程思政建設研究”項目獲得我校2020年教育教學改革立項資助。（2）“實時CPU調度”示范課獲得2021年北京市高等教育學會計算機教育研究分會教學精彩片斷交流二等獎。（3）計算機專業操作系統課程思政教學案例作為我校課程思政教學案例系列首篇稿件，在教務處官方公眾號“石大教務”上進行展示與宣傳。（4）操作系統課程順利通過我校2020合格課程評估，學生評教滿意度居全校前三。

5結語

操作系統是計算機專業的核心課程，全面推進操作系統課程思政建設的意義重大。本文首先介紹了操作系統課程思政改革的設計和實踐，嘗試探索計算機專業知識和課程思政的結合方式，利用操作系統課程的系統性、綜合性優勢，梳理辯證法、唯物觀、科學觀等思政元素在計算機專業課程中的體現；其次，深入挖掘操作系統課程思政元素，制訂操作系統課程思政建設方案并加以實施，強化顯性思政，細化隱形思政；最后，完成思政課程建設任務，探索計算機專業課程思政教育新思路，從而促進立德樹人根本任務的落實。

第五篇：電機學課程教學改革的探索與實踐

電機學精品課程教學改革的探索與實踐

摘要“電機學”是電氣工程及自動化專業的一門專業基礎課,其教學質量的好壞直接影響著后續課程的學習。本文以“電機學”教學的實際體會，從實驗和考核角度，介紹“電機學”實驗教學改革的具體實現——實驗教學方法實現“三個轉變”、加強實驗室建設、改編實驗教材，探討考核方式改革即“分組考試”的積極作用。關鍵詞電機學;教學改革；實驗教學；考核方式

電機學是電氣工程及其自動化專業的主干專業基礎課，主要講授電機的基本原理、分析方法和基本特性，具有較強的理論性和實踐性，強調知識、能力、素質的協調發展，注重培養學生分析能力、實驗能力，鍛煉動手能力，對后續專業課的學習極為關鍵。

本文以“電機學”教學的實際體會，從實驗和考核角度，介紹了電機學精品課程實驗教學改革的具體實現，探討考核方式改革的積極作用。

一、實驗教學改革

1.實驗教學方法實現“三個轉變”

實驗教學方法上的“三個轉變”，即轉

變歸一化實驗管理為因人而異；轉變實驗指導為實驗引導；轉變靜態實驗內容為動態實驗內容。

第一 轉變歸一化實驗管理為因人而異 傳統的《電機學》實驗采用歸一化管理，即統一的實驗課時、統一的實驗項目、統一的評分標準。實驗課時全班均為12學時；實驗項目共6個：并勵直流電動機工作與調速特性、單相變壓器短路與負載特性、三相變壓器極性和聯結組、三相異步電動機的起動和調速、同步發電機的運行特性、同步發電機的并聯運行；評分時實驗成績占課程總成績的15%，實驗成績中實驗操作占50%，實驗報告占50%。實驗教學執行過程也完全聽從教師的安排，全班統一進度和要求。這種歸一化管理方式極不利于學生的個性化發展，抑制了創新能力的培養。

筆者認為，學生學習《電機學》課程時，可根據學生的特長和興趣對他們進行分流：一部分進入實驗培養，一部分進入理論培

養。進入實驗培養并非不要上理論課，他們與其他同學一樣要進行理論知識的學習，但因他們具備動手能力強、對實驗有濃厚的興趣等條件，教師課外可適當指導他們進行一些綜合性強、難度大的電機及其控制實驗項目，同時增加實驗成績占課程總成績的比例，最高可達30%。進入理論培養的學生則可參考歸一化實驗管理方法進行實驗教學。第二 轉變實驗指導為實驗引導傳統的《電機學》實驗教學中,教師指導學生實驗,根據教學計劃和教學要求擬定內容，實驗內容的選擇、步驟的制定、設備的準備等概由老師進行，實驗時學生只需要按規定的步驟機械地操作即可。實驗教師是實驗的主體，學生則是被動的接受實驗技能。轉變實驗指導為實驗引導，學生在教師的引導下可自行選擇實驗內容、制定方案，經教師同意后進行實驗，實驗時讓學生自己檢查線路，出了問題自己分析、解決。譬如在教師布置要進行《同步發電機的并聯運行》實驗時，學生可通過預習，自選同步發電機投入電網是采用準確同步法還是自同步法，采用準確同步法后仍可自定是采用交叉接法還是直接接法，不同的并網方法實驗線路、實驗設備、操作、實驗現象均不相同，實驗過程中教師可針對學生的不同實驗方法、現象提問，實驗后學生還需對各類實驗方法的特點進行比較。

第三 轉變靜態實驗內容為動態實驗內容

傳統教學中靜態實驗內容主要是驗證性實驗，實驗內容單調，過于偏向技能性基礎訓練，主要以“模仿”為主。通過教師詳細講解、操作示范，學生不需主動思維和創新，只需“依葫蘆畫瓢”，通過反復訓練學

生硬件接線來提高學生的基本技能。

動態實驗內容一方面減少了驗證性實驗，增加了設計性、綜合性、研究性實驗；另一方面隨時動態地更新實驗內容，開設的實驗項目注重專業之間的滲透，學科之間的交叉，緊跟專業的最新發展態勢。學生可自選實驗項目，自行進行實驗線路設計、元器件購置、設備選定、實驗操作，有利于培養他們的創新精神和創新能力。

我們正規劃在《電機學》課程結束后安排學生進行電機綜合訓練。該實踐環節,可鞏固和加強電氣工程及其自動化專業學生的電機基礎理論知識和增強綜合使用電機的能力，讓學生設計一個多種電機協同工作，具有可操作性的以電機、變壓器并網反饋為核心的系統，并進行安裝調試。整個訓練包含設計與繪制系統原理圖、選擇電氣器件、系統的安裝配線及調試、編制設計說明及小結等。通過這樣的綜合訓練，可以使學生熟練、靈活使用電機，提高綜合使用電機的能力。

果。

第二 進行實驗設備研制與開發

我們也重視電機實驗儀器的研究和開發。現正組織學生進行電機智能控制平臺的研發，以此為基礎開出電機實驗教學項目2項，即“異步電動機變頻調速實驗”、“異步電機矢量控制系統研究”，對學生創新能力培養產生了較好的作用。完成這套綜合實驗設備將為把電機實驗室建設為特色實驗室打下基礎。

3.改編實驗教材

實驗教材在實驗教學中起重要的作用。除了對教材的基本要求外，一本好的實驗教材應該有以下一些特點:

第一 能自成體系，能系統、全面地介紹實驗原理、實驗方法。當學生遇到有關實際問題時，能從實驗教材上找到分析問題、解決問題的方法。

第二 應與實驗設備緊密結合。第三 能給出較多思考題，學生實驗前能根據問題進行預習；實驗中帶著問題進行操作；實驗后能在實驗結果中找問題的答案。

我們以“DDSZ-1型電機及電氣技術實驗裝置”為主線,與湖南大學一起編寫了《電機及拖動基礎實驗指導書》相應的實驗指導,該教材系統介紹了電機學課程中的實驗原理、實驗方法。教材自成體系，在理論和實際結合的內容方面留給學生充分的思考余度，以利培養和提高學生的實驗動手能力和獨立分析、解決問題的能力。該實驗教材在實驗教學中取得了良好的效果。

2.加強實驗室建設

為全面提高教學質量，深化學生對理論知識的理解和認識，為今后工程能力的進一步培養打下基礎，在電機學課程實驗教學改革中，我們注重加強實驗室的建設。

第一 添置新實驗設備

近年來我校電機實驗室在原有設備基礎上，大幅度改善了實驗教學條件，投資百余萬購進多臺浙江天煌科技實業有限公司研制的“DDSZ-1型電機及電氣技術實驗裝置”。該裝置是一種功能齊全的新型綜合性實驗裝置，具有配置齊全、功能齊全、結構緊湊、使用方便、體積小而適應面廣、且有擴展能力等特點，能開設出20余個電機類的教學實驗。

實驗條件為電機學實驗教學改革提供了有力的物質保證。因設備臺數增加，實驗小組人數減少，一般以2人一組比較合適，合理的分組使得每個學生都能認真進行實驗，避免了以往實驗時出現的有人操作，有人旁觀的現象，增加了學生的動手機會，有利于學生能力培養，取得了明顯的教學效

二、考核方式改革

考核方式改革是實施考試改革的核心。按傳統考試方式，絕大多數考試課程要求全體學生統一參加期終閉卷考試，為改變這種現狀，筆者認為《電機學》可采用“分組考試”的考核方式。

1.考核方式改革----“分組考試”

“分組考試”即教師根據學生的特長及每門課程的具體要求，制定相應的分組原則，把全體學生分成多組，不同組參加不同方式的考核，不同組平時成績、期終考試所

占比例不同，每組平時成績分別由不同內容的考核組成，期終考試考題一樣，可根據實際情況實行開卷與閉卷相結合方式。

“分組考試”可把學生平時到課率、作業、實驗、課程相關的工廠短期實習、自行設計課程有關控制系統等全部記入總成績。

進行分組考試，首先教師根據每門課程的具體特點及學生的特長制定分組考試原則。原則制定一方面要在兼顧學生個性的同時明確規定參加每組考試的考生資格（平時表現為主），平時表現差的學生不允許參加期終考試在總成績中所占比例小的分組；另一方面要規定每組考生的具體考試方式。

2.《電機學》分組考試原則

筆者幾年來一直從事電氣工程及其自動化專業《電機學》教學工作，現將該課程的分組考試原則提出來與各位專家共同探討，希望大家提出寶貴意見。

其具體分組及考核方式如下：

第一組：平時成績50%；期終考試50%。平時成績由四部分組成，即到課率（6%）；作業（6%）；實驗（13%）；電機廠實習（25%）。前三部分與其他兩組一樣，新增了第四部分--電機廠實習。按原教學計劃，電氣工程及其自動化專業只到電廠或變電站實習，但部分學生學習電機學時，希望能有機會看一看電機的具體結構，了解電機生產工藝、生產過程及其具體應用，通過教學內容實踐化來提高學習興趣。為此學校應與一些電機相關廠家建立實習合作關系。由于學校不統一安排實習時間，學生只有利用周末去廠里學習，這就要求實習廠與學校很近（在同一城市為佳，我校選衡陽市湘南電機廠較好）。學生實習次數只需兩次（2天/次），實習完后交一份實習報告，該項占課程總成績的25%。這組考生每班大概5-8人，他們必須滿足三個條件：A.平時到課率100%；B.不缺交作業；C.前兩年基礎課總成績在班上位于后25名（因他們的學習積極性不及其他同學，這種考核方式可提高他們的學習興趣）。開學初學生自愿報名，教師嚴把平時關，確定該組學生名單，若人數太多，可把條件C范圍縮小，必要時進行口試，把比例控制在預計范圍內。學生外出實習需

一定的實習經費，而教學計劃中無此經費支

出，可通過教研室協商，從全班實習經費里給每人提取50元，不足部分學生自己負擔。該考核方式是面向班上成績不太理想的學生而設計，通過A.B.C.三個約束條件督促他們平時從嚴要求自己，將學校教育與生產實踐的緊密結合，有利于創新能力的培養。

第二組：平時成績55%；期終考試45%。平時成績由四部分組成，即到課率（6%）；作業（6%）；實驗（13%）；自行設計一個計算機對交流機的實驗控制系統（30%）。前三部分要求與其他兩組一樣，新增自行設計計算機控制實驗部分。增加第四部分考核內容，可實現強電與弱電的結合、軟件與硬件的結合，更有利于“復合型”人才的培養。這組考生比例可達全班15-25%，他們須滿足四個條件： A、B兩項同前； C.前兩年基礎課總成績在班上位于前25名；D.通過國家計算機二級以上等級考試（具備這四個條件的學生才有能力設計出理想的系統）。該組考生最初也是自愿報名，由教師最終確定學生名單。學生做好設計后，交設計論文一篇，并上機演示設計運行結果。這種考核方法培養了學生的實踐創新能力和知識綜合應用能力。

第三組：平時成績25%；期終考試75%。平時成績由三部分組成，即到課率（6%）；作業（6%）；實驗（13%）。不參加前兩組考核的學生均為該組考生。

三、教學效果

通過對《電機學》實驗和考核教學改革的不斷探索與研究，并逐步應用于教學過程，取得了如下教學效果：

第一 實驗環節效果明顯改善。電機實驗室條件明顯改善，成套系統實驗平臺的使用為《電機學》課程開設各類設計性、綜合性、研究性實驗提供了可能，也一改過去粗笨電機、高噪聲危害等實驗環境，使電機綜合訓練開發和設計具備了完備的物質基礎。

第二 考核方式改革的實施仍需時間對它的可行性進行檢驗。現我已就該問題對在校學生進行了問卷調查，86%的學生認為若能真實施考核方式改革，他們平時能通過多

種形式的實踐及研究訓練，學到許多書本上學不到的知識，他們認為改革后，考試可促

進個性特長發揮，可提高其應用和解決實際問題的能力，激發他們的創新能力。

參考文獻：

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