基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

張同華 （蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院電子信息系，安徽 蕪湖241003）

李曉輝 （安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院，安徽 合肥230039）

韓名君 （蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院電子信息系，安徽 蕪湖241003）安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院，安徽 合肥230039

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展階段，然而大學(xué)畢業(yè)生的整體素質(zhì)卻遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)需求，因而強(qiáng)化大學(xué)生創(chuàng)新能力與素質(zhì)的培養(yǎng)成為高校的迫切任務(wù)。為了做好培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力工作，應(yīng)以創(chuàng)新能力的認(rèn)知論為導(dǎo)向，根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，并采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，以達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的［1］。高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要平臺(tái)。在目前高校電子信息類(lèi)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師習(xí)慣于固定的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)室軟件硬件條件均不足，上述情況制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，筆者結(jié)合省級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)情況，進(jìn)行了基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)著重在如下幾方面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力與素質(zhì)［2］：①多樣性思維。創(chuàng)新人才的思維特征具有多樣性和發(fā)散性，通過(guò)讓學(xué)生設(shè)想多種實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案和操作步驟的方法，可以訓(xùn)練多樣性的思維能力。②獨(dú)立性意識(shí)。創(chuàng)新人才的人格特征是勇于在未知領(lǐng)域中探索，因而在可能的情況下，指導(dǎo)教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立自主地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。③批判性觀(guān)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)讓大學(xué)生評(píng)價(jià)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案來(lái)強(qiáng)化大學(xué)生對(duì)事物持有批判性觀(guān)點(diǎn)的能力。

鑒于目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中師資現(xiàn)狀以及教學(xué)要求，在大學(xué)基礎(chǔ)規(guī)范型和綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)階段中強(qiáng)化培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的當(dāng)務(wù)之急。就高校電子信息專(zhuān)業(yè)而言，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通過(guò)增設(shè)相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)，可以達(dá)到培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

2 基礎(chǔ)規(guī)范型實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計(jì)

電子信息專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)規(guī)范型實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法和規(guī)范操作技能。在該類(lèi)實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)增設(shè)讓學(xué)生設(shè)想各種實(shí)驗(yàn)方案和讓學(xué)生評(píng)價(jià)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案2個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

1）讓學(xué)生設(shè)想各種實(shí)驗(yàn)方案 在學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義所提供的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方案后，要求學(xué)生設(shè)想不同的實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)增設(shè)該教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行多樣性思維的訓(xùn)練。對(duì)該教學(xué)環(huán)節(jié)的考核以學(xué)生設(shè)想方案的可能性和新穎性為標(biāo)準(zhǔn)，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生提出的設(shè)想方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)來(lái)拓寬學(xué)生的視野。

2）讓學(xué)生評(píng)價(jià)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案 在學(xué)生按講義做完實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有感性認(rèn)識(shí)后，可要求學(xué)生找出現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案存在的問(wèn)題。教師對(duì)該教學(xué)環(huán)節(jié)的考核以找出實(shí)驗(yàn)方案的不足為標(biāo)準(zhǔn)，若學(xué)生能對(duì)實(shí)驗(yàn)方案提出改進(jìn)意見(jiàn)，教師應(yīng)予以充分肯定，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3）教學(xué)實(shí)例 以單片機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光管模擬霓虹燈控制裝置的實(shí)驗(yàn)為例，說(shuō)明基礎(chǔ)規(guī)范型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實(shí)施過(guò)程。該實(shí)驗(yàn)是在外圍電路硬件結(jié)構(gòu)確定的情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)驗(yàn)證單片機(jī)內(nèi)置程序執(zhí)行時(shí)對(duì)輸出端口的控制效果。實(shí)驗(yàn)講義已給出標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)程序，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)程序是以循環(huán)結(jié)構(gòu)并通過(guò)字節(jié)移位方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。首先讓學(xué)生設(shè)想各種實(shí)驗(yàn)方案。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前針對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的程序，另行編寫(xiě)各種可能的程序并實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出端的控制。從學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中發(fā)現(xiàn)其設(shè)想的實(shí)驗(yàn)方案包括有以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)表的方式的實(shí)現(xiàn)控制、以多分支結(jié)構(gòu)位操作方式實(shí)現(xiàn)控制和以定時(shí)器代替多重空循環(huán)實(shí)現(xiàn)控制等。指導(dǎo)老師對(duì)典型的方案作適當(dāng)點(diǎn)評(píng)并建立方案檔案庫(kù)。然后讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。在完成實(shí)驗(yàn)后，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對(duì)現(xiàn)有 “標(biāo)準(zhǔn)”實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、原理、裝置和步驟等方面進(jìn)行書(shū)面評(píng)價(jià)，提出不足之處并提出改進(jìn)意見(jiàn)。從學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中發(fā)現(xiàn)其提出的改進(jìn)意見(jiàn)包括有用單片機(jī)模擬軟件直接在電腦上對(duì)電路及程序進(jìn)行模擬、用電腦進(jìn)行程序的編譯輸入和改用AT系列的芯片以簡(jiǎn)化外圍電路等。教師對(duì)學(xué)生提出的改進(jìn)意見(jiàn)應(yīng)進(jìn)行充分鼓勵(lì)。

3 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計(jì)

電子信息專(zhuān)業(yè)的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)大學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，綜合運(yùn)用其所掌握的知識(shí)與技能來(lái)解決應(yīng)用性問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，可增設(shè)讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中有關(guān)創(chuàng)新部分的歷史和讓學(xué)生獨(dú)立完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程的教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

1）讓學(xué)生充分了解經(jīng)典綜合性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新內(nèi)容 教師通過(guò)介紹經(jīng)典的綜合性實(shí)驗(yàn)的歷史，讓學(xué)生了解其創(chuàng)新的發(fā)展過(guò)程。具體實(shí)施方式是教師在講義中增設(shè)該類(lèi)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新要點(diǎn)，并在介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)進(jìn)行具體介紹。對(duì)該教學(xué)環(huán)節(jié)的考核是要求學(xué)生掌握經(jīng)典的綜合性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新要點(diǎn)是什么。

2）讓學(xué)生獨(dú)立完善實(shí)驗(yàn)方案 教師選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容，在講義中不提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)步驟的指導(dǎo)方案，要求學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)或制定實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立完善實(shí)驗(yàn)方案。對(duì)該教學(xué)環(huán)節(jié)的考核以學(xué)生是否能完善實(shí)驗(yàn)方案為標(biāo)準(zhǔn)，以此培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)獨(dú)立工作來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3）教學(xué)實(shí)例 以嵌入式電路控制保溫水箱實(shí)驗(yàn)為例，說(shuō)明綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增設(shè)培養(yǎng)創(chuàng)新能力教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施過(guò)程。該實(shí)驗(yàn)為課程設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括設(shè)計(jì)嵌入式可編程電路，編寫(xiě)控制軟件、繪制PCB圖、制作電路板和調(diào)試系統(tǒng)等。教師在了解實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新歷史的教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)介紹電子的溫控技術(shù)發(fā)展史，包括有芯片技術(shù)的發(fā)展而引起的控制電路革新過(guò)程以及由模擬電路到數(shù)字電路再到可編程電路的革新過(guò)程等。在進(jìn)行學(xué)生獨(dú)立完善實(shí)驗(yàn)方案的教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，教師在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)講義中可將嵌入式芯片的型號(hào)、溫度傳感器的類(lèi)型和電加熱的控制方式等因素確定下來(lái)，使實(shí)驗(yàn)具有可控性與可操作性，再要求學(xué)生獨(dú)立完成相關(guān)程序的編寫(xiě)、PCB圖的繪制、電路板的制作和系統(tǒng)的調(diào)試等工作。

4 結(jié) 語(yǔ)

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)著重加強(qiáng)以多樣性思維、獨(dú)立性意識(shí)及批判性觀(guān)點(diǎn)為主的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。筆者結(jié)合省級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)情況，根據(jù)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，在現(xiàn)有師資水平條件下，探索出可以有效強(qiáng)化培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方法。教學(xué)實(shí)踐表明，上述改革提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量并受到學(xué)生歡迎，因而具有可行性。

［1］［美］A·J·斯塔科 ．創(chuàng)造能力教與學(xué) ［M］．劉曉陵，曾守錘 譯 ．上海：華東師范大學(xué)出版社，2003．

［2］孫進(jìn) ．德國(guó)大學(xué)教育的日常文化與創(chuàng)造力培養(yǎng) ［J］．比較教育研究，2009（12）：60-64．