第164章 教学方法与教学手段改革（）(29)

第二阶段：案例教学

案例教学既是针对这门课程内在实践性需求而开设的必要环节，又是让学生参与开发、联系实际、提升应用能力的有效补充。在案例教学中，教师应该是模拟系统中的指导者和推动者，要领导案例教学的全过程，引导学生在系统开发的各个阶段灵活应用所学知识，从案例中获得某种经历和感悟。通过教师在课堂分析科研实践中的案例，使学生从理性认识到感性认识，利用系统平台的小组讨论功能，提高学生学习的主动性。

第三阶段：演示教学

演示教学结合开发方法和软件平台，设计模拟系统，演示从调研到实施的整体过程。从案例教学的纯讲解到结合开发技术的完整系统演示，在该阶段中，要求学生参与系统调研和设计，针对常见的系统能够做好详尽的调研工作和功能模块设计。

第四阶段：实践教学

实践教学阶段以课程设计为目标，充分体现“在教师指导下以学生为中心”的教学模式。通常以46个学生为一组，每组提交一份完整的系统调研、可行性分析、设计、开发、测试报告和程序代码，每个学生完成开发过程中的局部工作，完整地体验一个系统的开发全过程，培养学生的团队合作精神、综合思考能力及实践能力，提高基础理论教学的效果。

（二）课程评价与教学评价

目前高校对学生学习效果的评价，一般采取考试或考查方式，实行百分制。管理信息系统课程的实践性决定了该课程不适于单纯以考试成绩的高低来对学生的学习进行评价。因此，在教学改革中，我们建立了以理论测试与综合素质评价相辅相成的评价制度，提高了实践性教学环节的综合评分比例，采取如下的加权办法对学生的学习成绩进行评价。

Σ（期末考试成绩×60% ＋课程设计成绩×30% ＋实践性设计×5% ＋课堂讨论×5%）其中，期末考试成绩根据试卷成绩折算，课程设计成绩依据设计报告和代码完成的质量进行评价，实践性设计主要依据演示教学环节中随堂提交的系统调研报告和功能设计报告进行评价，课堂讨论的成绩根据学生参与互动环节的情况评价。其中，课程设计成绩由教师评价、小组自我评价和评审小组评价共同组成，评审小组由学生选举产生，在听取各组的设计汇报后形成评审成绩并在教学系统上予以公布。

网络环境下对某一特定课程的教学评价应该注重评价的过程性，而目前学校本科生教学系统中的评价产生于课程结束之后，其效果仅能为教学管理部门提供一个总结性评价，对整个课程的教学方法、模式、内容的改进作用不明显。在本教学系统平台的开发中，我们引入了过程性评价方式，强调对教学过程的实时监控，教学评价系统与教学支撑系统无缝结合，利用教学平台记录功能搜集评价信息、缩短评价周期，实现对教学的动态评价和动态调整。

（三）开发适合教学的网络演示及评价系统

目前已经投入使用的系统的主要模块包括首页教学信息发布和信息反馈、网上教学模块（包括理论学习、理论测试、教学案例等）、互动论坛模块、教学评价模块、在线考试模块、合作小组讨论模块，系统提供在线教学、意见反馈、教学评价、MIS 开发阶段模版、课程设计文档和程序上载等基本教学功能。

四、教学系统创新点

（1）充分利用网络实施教学。在课堂中充分利用现代IT 技术和学生建立教与学的互动关系。充分弥补了目前电子学院学生软件基础的不足，通过课程设计引导学生掌握编程方法和数据库操作，节省学生在程序设计过程中的学习时间，弥补了在学生实践中系统集成知识的欠缺。通过演示系统提供一整套完整的多媒体教学课件，演示了管理信息系统开发的全过程。

（2）课程体系先进科学。紧跟国际上管理信息系统课程内容和科学研究的发展趋势，立足国情校情，充分吸收国外的优秀教材和案例的优点，在演示系统中不断补充大量国内外企业的实际案例并动态更新，通过网上案例研讨的方式，节省课堂教学时间，启发学生以组为单位进行案例讨论，培养其合作开发能力。课程体系先进完整，内容丰富多样，符合现代管理信息系统的发展潮流。

（3）创新的教学评价体系。改革传统考试方法，加大学生在案例教学中实践技能和表达能力、组织能力、合作能力等综合素质在学习成绩评定中的比重。根据北京交通大学本科生教学评价的基本标准，摸索出了更合理的专业课程评估指标体系，区分学生评价、教师评价和专家组评价的标准，以利于创新性人才培养。

（4）加强国内大学专业课教学与国外的接轨。在教学改革过程中，我们与美国密西根大学第尔博恩分校建立了交流合作关系，共同对国内外的“管理信息系统”教学模式展开研讨，并共同制订了相关调查问卷，在国外和本校各学院各专业范围内的各年级大学生中广泛搜集基础资料信息，为进一步改进“管理信息系统”的教学提供了宝贵资源。

五、结束语

该网上教学演示与评价系统目前已经在3届学生近800人中使用，该平台与课程讲授式教学相辅相成，彻底改变了传统的“一言堂”教学模式，达到了使学生自主思考和设计的教学目的，教学效果良好。通过该平台及时发布教学信息、教学资料、获取学生教学反馈、实施教学评价，目前该系统的访问人次已达近万次。通过网络的庞大信息量和快捷的信息传递，拓宽学生视野，延长有效学习时间，将“管理信息系统”专业课程建设成符合教育规律、紧跟信息社会发展，具有科学性、先进性，并体现本学科特色的专业课程。

“机器人构建与运用创新训练”研究性教学实践与思考

张若达，邢书明

（北京交通大学工程素质培训中心，100044）

摘要：“机器人构建与运用创新训练”是一门校企共建的工程训练型选修课，旨在为全校的机械电子工程、信息工程、自动化工程、电气工程和系统工程等主要工程专业及非工程专业的学生提供一个以机器人为对象的机电系统创新实践平台。本课程采用了研究性教学方法，取得了良好的效果。

关键词：课程建设 研究型实验教学 工程训练

一、前言

课程建设始终是实验教学示范中心建设的重要内容之一。机器人是一个典型的机电一体化系统，是目前世界各国进行工程训练和教学研究的最为理想的平台。早在2005年12月，我们就与深圳市德普施科技有限公司合作，建立了北京交通大学－德普施科技基础创新教育机器人训练基地。由德普施科技公司免费提供10套基础创新教育机器人，与我校合作建立“机器人构建与运用创新训练”课程。该课程是为全校的机械电子工程、信息工程、自动化工程、电气工程和系统工程等主要工程专业及非工程专业的学生提供的以机器人为对象的实践课程。学生根据实验指导书的要求，组装各种机器人训练对象，然后根据机器人的控制要求，设计机器人功能、编写机器人控制程序、控制机器人的各种行为，实现设定的机器人功能。使学生能够将电路、信号、传感、控制、软件与系统等学科领域的基本内容融会贯通，理论联系实际，树立科学主导工程意识，建立工程自动化机器与自动化系统的基本概念，领会信息、控制与系统的基本内涵，激发学生对工程科学与技术的热情，锻炼其创新思维和创新能力。

“机器人构建与运用创新训练”是面向全校各年级、各专业的基础选修课，是由6个实验组成的系列实验课，由于是全校任选课，同时面对不同专业、不同年级的学生，如何满足学生的需要是我们必须思考的问题。选修课不是必修课，学生是否感兴趣、是否选修本门课是该课程能否开设的关键。在课程建设的初期，我们就组成了一个比较强大的课程组，工程素质培训中心主任邢书明教授任组长，德普施科技公司总经理秦志强博士为顾问，另外还包括工程素质培训中心两位教师和德普施科技公司两位工程技术人员。提倡参与式教学、体验式学习，使学生能在“做中学、学中做”，提高学生的自主训练能力。同时选用中英文教材，可提高学生阅读英文教材的能力。训练与比赛相结合，提高学生参与的兴趣。

二、研究性教学过程

研究性教学改变了传统教学中以知识为本位和学生学习知识的方式，采用一种开放的教学模式，其核心是要求教师和学生在教学活动中进行角色的转变：教师从知识的传授者变为指导者，学生从知识的被动接受者变为知识的主动建构者。本课程的教学过程充分体现了这一特点。

本课程的教学过程分为如下5步：熟悉教学资源、功能设计、机器人构建、功能实现、竞赛验收。

学生首先对本课程的教学资源进行深入细致的了解，熟悉机器人的软、硬件，包括可用的组件及各组件的规格、功能和技术特性，控制软件的特点与使用方法；学习计算机中的帮助文件。

学生根据对教学资源的了解，设计拟完成的机器人功能要求，并进行必要的技术设计。

具体工作包括机器人的结构设计与功能设计、控制模式和方法的选择、控制系统设计、控制精度设计等。设计完成后，与教师进行讨论并修改，最终形成一个机器人的设计。

在机器人构建阶段，学生根据功能设计，在帮助文件和指导教师的现场指导下利用可用组件进行机器人结构和控制系统的构建，最终形成一个结构与功能一体化的机器人。

在功能实现阶段，学生对自己构建的机器人进行功能实验，考核其功能是否达到设计要求，不断发现问题，反复进行调整。

在竞赛验收阶段，指导教师对已经调试完成的机器人根据功能进行分类，每类一组进行机器人竞赛。根据竞赛中机器人的表现，依据竞赛规则评定竞赛成绩。学生根据自己完成的机器人的表现和平时体会，撰写总结报告。最后，教师按照实际操作（平时表现＋竞赛）成绩占80%、实验报告占20%的比例，给出课程的最终成绩。

三、教学方法

典型的研究性教学方法有案例教学法（Case Methods of Teaching）、基于问题解决的学习（Problem-solving Studying）、基于问题的学习（Problem-based Learning）等。而我们采用的教学方法是基于问题解决的学习方法，具有如下特点。

1.小班教学，自学为主

研究性教学的本质特点是在教师引导下，学生自主发现问题并自主解决问题。为此，我们将学生分成不超过10人的若干个小班，每2人为一小组。这种小班教学和两人一组的教学方法，可以有效实现师生互动及学生间的讨论探究。

2.自选时段，开放运行

学生选课时并不规定具体的上课时间，教师将一周时间分为若干时间段，每个时间段的容纳量为10人。实验室全天候开放。学生可以根据自己的时间情况，进行两次选课，确定上课时段。学生采取课内课外相结合的方式完成要求的任务。这样既便于学生自由安排时间，同时也提高了学生选课成功的概率。

3.使用中英文结合的电子版教材，自主学习

为了锻炼学生的自学能力，同时也减轻学生的经济负担，将教材制作成中英文的双语电子版，同时还编写了电子版实验指导书和思考题。上课时，每人一台计算机，计算机里面有电子版教材、电子版实验指导书和相关的参考资料，学生可以随时查看。在课堂上，学生有充分的相互交流的自由，包括与老师讨论，与同组同学讨论、甚至争论，只要是有关本课程的，我们都鼓励。发现共性问题时，指导老师则进行有意的引导，直到问题解决。

4.任务分解，循序渐进

本课程为系列实验课，由6个实验组成，为便于学生操作，又将每个实验细分操作任务，共分解成31个实验任务。各个实验任务要求明确、可操作性强，而且循序渐进，由简单到复杂，逐步提高。这样一来，不管学生是否有相关学科基础，都可以很快进入状态，神秘的机器人在他们的眼中不再神秘，变得可操作起来，提高了学生学习的兴趣。

5.快慢有别，因材施教

针对个别优秀学生，对他们做出特别安排，以满足他们的需求。对个别进度慢的学生，也不要求他们赶进度，只是指导教师多付出一些时间，帮助他们完成自己的任务。而绝大部分学生都可以在规定时间内圆满完成自己的任务。

6.严格要求

虽然是选修课，但对学生的要求一点儿也不降低。学生想混学分的想法只能在此碰壁，但我们对学生充满信心，因为我们对课程内容充满信心，对课程安排充满信心。结果如我们所料，学生感到收获非常大。