深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 提高電類專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)

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(jì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)也要求教育工作者根據(jù)實(shí)際情況，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念，通過加強(qiáng)教學(xué)模式與教學(xué)方法等多方面改革，切實(shí)提高學(xué)生綜合素質(zhì)，以滿足社會(huì)對高素質(zhì)人才的需求[1-3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)承擔(dān)著理論實(shí)踐轉(zhuǎn)換、提高學(xué)生動(dòng)手能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性等重要任務(wù)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)問題分析

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

目前我國多數(shù)院校的實(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)統(tǒng)一按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所提供的實(shí)驗(yàn)步驟完成相同實(shí)驗(yàn)[4][5]。這種教學(xué)方法嚴(yán)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(shí)驗(yàn)課不感興趣甚至產(chǎn)生抵觸情緒。實(shí)驗(yàn)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(shí)、新技術(shù)。因此，一套行之有效的教學(xué)方法將會(huì)對培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性起到積極的作用。

（二）實(shí)驗(yàn)裝置靈活性不足

實(shí)驗(yàn)裝置是完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)、達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡闹匾ぞ摺，F(xiàn)有大部分實(shí)驗(yàn)裝置均采用實(shí)驗(yàn)箱形式，一般由一個(gè)或多個(gè)固化模塊組成。這種實(shí)驗(yàn)箱雖然能夠提供豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(shí)點(diǎn)融合實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，學(xué)生難以利用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)難以與各院校實(shí)際教學(xué)側(cè)重點(diǎn)相結(jié)合，從而造成資源浪費(fèi)或欠缺等諸多弊端[6-7]。

（三）實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)安排不合理

實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)一般由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)組成。但由于以實(shí)驗(yàn)箱形式的教學(xué)儀器限制，一般院校的實(shí)驗(yàn)課程安排多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)比例較小，不利于切實(shí)提高學(xué)生動(dòng)手能力和課程知識(shí)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)室開放管理制度不合理

高校實(shí)驗(yàn)室的全面開放已成為高校實(shí)驗(yàn)室研究的熱門話題[10]。開放實(shí)驗(yàn)室為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的能力培養(yǎng)目標(biāo)起到了重要作用，為此，國家教育部也把高校實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室開放工作普遍存在著開放時(shí)間與學(xué)生課余時(shí)間相沖突的現(xiàn)象，即“實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)無學(xué)生使用，學(xué)生要使用時(shí)實(shí)驗(yàn)室又在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)”，在一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)室開放使用效率，造成了實(shí)驗(yàn)資源浪費(fèi)[11][12]。

三 電類專業(yè)實(shí)驗(yàn)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(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)、創(chuàng)新、研發(fā)能力強(qiáng)且適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展需要的高素質(zhì)人才，而要達(dá)到高素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo)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(jìn)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(qiáng)有力的保障。實(shí)驗(yàn)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為配合我校本科培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)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(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室開放管理制度等方面進(jìn)行深化改革，并取得了一定的成果。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行預(yù)習(xí)并提交預(yù)習(xí)報(bào)告，在實(shí)驗(yàn)課上通常大部分時(shí)間都是由教師對實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解，要求學(xué)生按要求完成實(shí)驗(yàn)，最后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于時(shí)間限制，留給學(xué)生動(dòng)手的時(shí)間很少，很難對實(shí)驗(yàn)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(dòng)手能力的提升。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)類型展開進(jìn)行。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理、程序編寫等實(shí)驗(yàn)相關(guān)技能。當(dāng)掌握了一定的實(shí)驗(yàn)技能后，綜合性實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生對各知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系能力，實(shí)驗(yàn)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(dòng)手時(shí)間，培養(yǎng)發(fā)散性思維以及獨(dú)立解決問題的能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生綜合知識(shí)的掌握和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力進(jìn)行的全面考察。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，教師要加強(qiáng)與學(xué)生之間的溝通與探討，鼓勵(lì)學(xué)生開展想象力，設(shè)計(jì)出合理新穎的實(shí)驗(yàn)方案，通過團(tuán)隊(duì)合作完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。教學(xué)方法的改革不僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)，同時(shí)也對激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性和提高動(dòng)手能力起著重要、積極的作用。

（二）實(shí)驗(yàn)裝置開發(fā)

根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，我院電子信息工程教研室結(jié)合《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》課程的教學(xué)重點(diǎn)，為學(xué)生量身定做了一款綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，以便更全面、系統(tǒng)地進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開發(fā)板如圖1所示。開發(fā)板以可編程單片機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)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(kuò)展需要，最小系統(tǒng)與可選模塊實(shí)物圖如圖2所示。在利用綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板進(jìn)行的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)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(jī)開發(fā)和動(dòng)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(jià)。

圖1.單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板

（三）實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)改革

通過實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)改革，合理調(diào)整各類型實(shí)驗(yàn)比例結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)少”的現(xiàn)象，我院以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)為主線，對電類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了及時(shí)、合理的調(diào)整，加強(qiáng)了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)力度，并與后續(xù)設(shè)置的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)形成一套完善的實(shí)踐教學(xué)體系。在綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、綜合分析和解決問題的能力，擴(kuò)大學(xué)生視野和知識(shí)面，拓展學(xué)生綜合應(yīng)用本學(xué)科的知識(shí)和方法進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)、開發(fā)、管理、評價(jià)等的能力和集體協(xié)作能力。從根本上改善了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)所帶來的學(xué)生動(dòng)手能力弱，綜合設(shè)計(jì)能力差等負(fù)面效果。

（四）實(shí)驗(yàn)室開放管理制度改革

圖2.實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約管理系統(tǒng)

開放實(shí)驗(yàn)室的重要目的是充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室資源優(yōu)勢，使學(xué)生利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)。為了避免學(xué)生課余時(shí)間與實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間相沖突，提高實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室，并建立了實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)。全天開放型實(shí)驗(yàn)室是面對我校所有師生特別設(shè)置的實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行全天開放，由專業(yè)實(shí)驗(yàn)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(jī)等。預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室由我院現(xiàn)有的各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，由學(xué)生登錄實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室工作安排進(jìn)度與實(shí)驗(yàn)室管理教師進(jìn)行預(yù)約。預(yù)約實(shí)驗(yàn)室配備數(shù)字示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為提高實(shí)驗(yàn)室開放效率，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放管理智能化，我院根據(jù)實(shí)際情況開發(fā)設(shè)計(jì)了一套基于B/P模式的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人對預(yù)約申請進(jìn)行審核答復(fù)，并對實(shí)驗(yàn)室開放工作進(jìn)行合理安排。實(shí)驗(yàn)室開放不僅為學(xué)生提供了科研場所與設(shè)備，同時(shí)也對提高學(xué)生動(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行深入改革，切實(shí)提高了學(xué)生動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)。在改革實(shí)施的近幾年時(shí)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(jì)競賽獲全國一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、全國二等獎(jiǎng)3項(xiàng)；2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲全國一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、全國二等獎(jiǎng)3項(xiàng)；周立功“Actel杯”FPGA設(shè)計(jì)競賽獲全國特等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

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