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        深化實驗教學(xué)改革 提高電類專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)

        2014-10-25 05:48:40王衛(wèi)星孫道宗
        湖南科技學(xué)院學(xué)報 2014年2期
        關(guān)鍵詞:開發(fā)板動手實驗室

        姜 晟 王衛(wèi)星 李 震 孫道宗

        (華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院,廣東 廣州 510640)

        一 引 言

        在我國現(xiàn)代高等教育工作中,“注重提高學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力”已成為我國新世紀人才的培養(yǎng)目標,同時也要求教育工作者根據(jù)實際情況,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念,通過加強教學(xué)模式與教學(xué)方法等多方面改革,切實提高學(xué)生綜合素質(zhì),以滿足社會對高素質(zhì)人才的需求[1-3]。實驗教學(xué)承擔(dān)著理論實踐轉(zhuǎn)換、提高學(xué)生動手能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性等重要任務(wù),同時實驗教學(xué)改革也成為了高等教育改革中的重要環(huán)節(jié)之一。

        二 傳統(tǒng)實驗教學(xué)問題分析

        (一)實驗教學(xué)方法單一

        目前我國多數(shù)院校的實驗教學(xué)仍然沿襲傳統(tǒng)教學(xué)方法:以教師為主,學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)統(tǒng)一按實驗指導(dǎo)書所提供的實驗步驟完成相同實驗[4][5]。這種教學(xué)方法嚴重挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性,使學(xué)生對實驗課不感興趣甚至產(chǎn)生抵觸情緒。實驗技術(shù)、手段的落后更加不利于學(xué)生緊跟科技發(fā)展前沿,并從中學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)。因此,一套行之有效的教學(xué)方法將會對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和激發(fā)學(xué)生主觀能動性起到積極的作用。

        (二)實驗裝置靈活性不足

        實驗裝置是完成實驗任務(wù)、達到實驗?zāi)康牡闹匾ぞ摺,F(xiàn)有大部分實驗裝置均采用實驗箱形式,一般由一個或多個固化模塊組成。這種實驗箱雖然能夠提供豐富的實驗項目,但仍存在由于模塊固化、接口電路不豐富,難以開展多知識點融合實驗;驗證性實驗居多,學(xué)生難以利用實驗箱進行綜合性、設(shè)計性實驗;實驗箱的設(shè)計難以與各院校實際教學(xué)側(cè)重點相結(jié)合,從而造成資源浪費或欠缺等諸多弊端[6-7]。

        (三)實驗課程結(jié)構(gòu)安排不合理

        實驗課程結(jié)構(gòu)一般由驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗組成。但由于以實驗箱形式的教學(xué)儀器限制,一般院校的實驗課程安排多以驗證性實驗為主,而綜合性、設(shè)計性實驗課程開設(shè)比例較小,不利于切實提高學(xué)生動手能力和課程知識點的深入理解,限制了學(xué)生解決技術(shù)問題的思維方式[8][9]。

        (四)實驗室開放管理制度不合理

        高校實驗室的全面開放已成為高校實驗室研究的熱門話題[10]。開放實驗室為實現(xiàn)學(xué)生的能力培養(yǎng)目標起到了重要作用,為此,國家教育部也把高校實驗室開放工作作為高校教學(xué)水平考核和評估的重要組成部分。由于缺乏合理的開放管理制度,目前大多數(shù)高校實驗室開放工作普遍存在著開放時間與學(xué)生課余時間相沖突的現(xiàn)象,即“實驗室開放時無學(xué)生使用,學(xué)生要使用時實驗室又在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)”,在一定程度上影響了實驗室開放使用效率,造成了實驗資源浪費[11][12]。

        三 電類專業(yè)實驗教學(xué)改革措施

        電類專業(yè)的開設(shè)旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、動手能力強、創(chuàng)新、研發(fā)能力強且適應(yīng)我國經(jīng)濟社會和科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展需要的高素質(zhì)人才,而要達到高素質(zhì)的培養(yǎng)目標就要求我們對舊的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)觀念進行改革,只有不斷的改革和完善才能夠?qū)﹄婎悓I(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的保障。實驗教學(xué)作為大學(xué)本科教學(xué)的重要組成部分,應(yīng)當(dāng)走在改革的前沿,為提高學(xué)生綜合素質(zhì)打下堅實的基礎(chǔ)。為配合我校本科培養(yǎng)計劃的實施,適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要,我院針對電類專業(yè)學(xué)生通過實驗方法、實驗課程結(jié)構(gòu)、實驗室開放管理制度等方面進行深化改革,并取得了一定的成果。

        (一)實驗教學(xué)方法改革

        傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法是學(xué)生按實驗指導(dǎo)書進行預(yù)習(xí)并提交預(yù)習(xí)報告,在實驗課上通常大部分時間都是由教師對實驗?zāi)康?,實驗儀器,實驗內(nèi)容進行講解,要求學(xué)生按要求完成實驗,最后提交實驗報告。由于時間限制,留給學(xué)生動手的時間很少,很難對實驗原理得到直觀的理解。顯然,這種教學(xué)方法在很大程度上限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)思維和動手能力的提升。因此,實驗教學(xué)要結(jié)合不同的實驗類型展開進行。在驗證性實驗教學(xué)中教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗操作習(xí)慣,增強學(xué)生數(shù)據(jù)處理、程序編寫等實驗相關(guān)技能。當(dāng)掌握了一定的實驗技能后,綜合性實驗可以提高學(xué)生對各知識點的聯(lián)系能力,實驗過程中要求教師對學(xué)生加以引導(dǎo),留給學(xué)生充足的動手時間,培養(yǎng)發(fā)散性思維以及獨立解決問題的能力。設(shè)計性實驗是對學(xué)生綜合知識的掌握和實驗設(shè)計能力進行的全面考察。在實驗設(shè)計過程中,教師要加強與學(xué)生之間的溝通與探討,鼓勵學(xué)生開展想象力,設(shè)計出合理新穎的實驗方案,通過團隊合作完成實驗內(nèi)容并達到實驗?zāi)康?。教學(xué)方法的改革不僅是實驗教學(xué)改革的基礎(chǔ),同時也對激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性和提高動手能力起著重要、積極的作用。

        (二)實驗裝置開發(fā)

        根據(jù)實際情況進行實驗裝置開發(fā)可以實現(xiàn)實驗教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。為了進一步提高學(xué)生的動手能力,深化實驗教學(xué)改革,我院電子信息工程教研室結(jié)合《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)》課程的教學(xué)重點,為學(xué)生量身定做了一款綜合實驗開發(fā)板,以便更全面、系統(tǒng)地進行單片機實驗教學(xué),開發(fā)板如圖1所示。開發(fā)板以可編程單片機芯片AT89S52為核心,集成了RS-232串口轉(zhuǎn)換電路、LCD接口電路、AD /DA 轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感電路、以及蜂鳴電路,系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。開發(fā)了LED 顯示、8鍵按鍵、GPS模塊和電機驅(qū)動等模塊,并在開發(fā)板上預(yù)留了豐富的接口電路與I/O口資源以滿足系統(tǒng)擴展需要,最小系統(tǒng)與可選模塊實物圖如圖2所示。在利用綜合實驗開發(fā)板進行的單片機課程設(shè)計中,多數(shù)同學(xué)和老師對于該開發(fā)板的使用效果給出了“易學(xué)易懂,有助于系統(tǒng)掌握單片機開發(fā)和動手能力的提高,并有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性”的高度評價。

        圖1.單片機綜合實驗開發(fā)板

        (三)實驗課程結(jié)構(gòu)改革

        通過實驗課程結(jié)構(gòu)改革,合理調(diào)整各類型實驗比例結(jié)構(gòu),加強學(xué)生動手能力培養(yǎng)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要手段之一。針對以往實驗教學(xué)中“驗證性實驗多、綜合設(shè)計實驗少”的現(xiàn)象,我院以培養(yǎng)學(xué)生動手能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)為主線,對電類專業(yè)的實驗課程結(jié)構(gòu)進行了及時、合理的調(diào)整,加強了綜合性、設(shè)計性實驗的開設(shè)力度,并與后續(xù)設(shè)置的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計形成一套完善的實踐教學(xué)體系。在綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)中,注重培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、綜合分析和解決問題的能力,擴大學(xué)生視野和知識面,拓展學(xué)生綜合應(yīng)用本學(xué)科的知識和方法進行專業(yè)領(lǐng)域設(shè)計、開發(fā)、管理、評價等的能力和集體協(xié)作能力。從根本上改善了傳統(tǒng)實驗課程結(jié)構(gòu)所帶來的學(xué)生動手能力弱,綜合設(shè)計能力差等負面效果。

        (四)實驗室開放管理制度改革

        圖2.實驗室開放預(yù)約管理系統(tǒng)

        開放實驗室的重要目的是充分發(fā)揮實驗室資源優(yōu)勢,使學(xué)生利用課余時間到實驗室中進行科學(xué)研究實驗。為了避免學(xué)生課余時間與實驗室開放時間相沖突,提高實驗室開放使用率,我院設(shè)置了全天開放以及預(yù)約開放兩種類型的開放實驗室,并建立了實驗室開放管理系統(tǒng)。全天開放型實驗室是面對我校所有師生特別設(shè)置的實驗室,進行全天開放,由專業(yè)實驗人員管理,并且配備多種高端、貴重儀器設(shè)備,如美國泰克公司的函數(shù)任意波形發(fā)生器AFG-320、邏輯分析儀TLA5203、雙頻GPS接收機等。預(yù)約開放實驗室由我院現(xiàn)有的各專業(yè)實驗室承擔(dān),由學(xué)生登錄實驗室開放管理系統(tǒng),根據(jù)實驗室工作安排進度與實驗室管理教師進行預(yù)約。預(yù)約實驗室配備數(shù)字示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源等基礎(chǔ)實驗設(shè)備。為提高實驗室開放效率,實現(xiàn)實驗室開放管理智能化,我院根據(jù)實際情況開發(fā)設(shè)計了一套基于B/P模式的實驗室開放管理系統(tǒng),系統(tǒng)界面如圖2所示。學(xué)生登錄系統(tǒng)后輸入研究內(nèi)容、所需設(shè)備與耗材以及預(yù)約人員等相關(guān)信息后,由相關(guān)實驗室負責(zé)人對預(yù)約申請進行審核答復(fù),并對實驗室開放工作進行合理安排。實驗室開放不僅為學(xué)生提供了科研場所與設(shè)備,同時也對提高學(xué)生動手能力與綜合素質(zhì)起到了積極有效的作用。

        四 結(jié)束語

        通過對實驗教學(xué)進行深入改革,切實提高了學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)。在改革實施的近幾年時間里,我院電類專業(yè)學(xué)生科技創(chuàng)新佳績不斷。2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲全國一等獎2項、全國二等獎3項;2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲全國一等獎1項、全國二等獎3項;周立功“Actel杯”FPGA設(shè)計競賽獲全國特等獎1項。

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