自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在實(shí)踐教學(xué)中的作用研究

摘 要：對于高等院校來講，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備對提高教師自身的業(yè)務(wù)水平、提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力以及增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平都有重要的意義。同時自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備是對當(dāng)前商用儀器設(shè)備的很好補(bǔ)充，成本投入低，設(shè)計(jì)使用靈活方便，更加適合院校在某些特定場合的應(yīng)用。通過自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)，提高教師的實(shí)踐能力，為教學(xué)中理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)的更好結(jié)合提供必要的條件。設(shè)備中設(shè)計(jì)和引用的較多前沿技術(shù)，也為教師科研水平、學(xué)生的科技創(chuàng)新活動，提供了良好的開發(fā)平臺，為社會培養(yǎng)更多創(chuàng)新型應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)踐創(chuàng)新能力 科研水平 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

實(shí)驗(yàn)室是當(dāng)前各個高校和科研單位的實(shí)習(xí)實(shí)踐、科技創(chuàng)新的重要基地，是重要的人才培養(yǎng)的實(shí)踐課堂，同時也是各種前沿科技技術(shù)的孵化園。目前高校實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備大多以招標(biāo)采購為主，這些設(shè)備集成度很高，尤其是專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時根本不需要連線，直接用示波器就可以看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，或直接和電腦相連，編程下載就可以看結(jié)果，用起來看似很方便，但使用靈活性、擴(kuò)展性、可開發(fā)性卻大打折扣，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備培養(yǎng)的學(xué)生具有很大的惰性，教學(xué)效果差，不能達(dá)到高校培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的目標(biāo)，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校中的地位不突出，也不被重視。近年來，國家對高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提出了更明確的要求，各高校也加大了對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入，考慮采購設(shè)備存在一定的弊端，各高校逐漸加大院校內(nèi)自制設(shè)備的經(jīng)費(fèi)投入，通過設(shè)備的自行研制，便于高校使用適合自己院校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也提高了教師自身的業(yè)務(wù)水平，對提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力以及增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平都有重要的意義。

1 近幾年我院自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制情況

華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院自1999年開始，在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的積極鼓勵支持下，成立了自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)由一名教授、兩名副教授和若干名講師構(gòu)成，團(tuán)隊(duì)根據(jù)學(xué)院的教學(xué)要求，結(jié)合當(dāng)時企業(yè)的發(fā)展需求，陸續(xù)進(jìn)行了一些專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的研制。從最初的“模擬電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱”，“自制多功能教學(xué)電源”等基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備，到后來的“十六位單片機(jī)開發(fā)平臺”、“PLC綜合實(shí)驗(yàn)平臺”、“汽車生產(chǎn)線模擬裝置”、“太陽能光伏發(fā)電教學(xué)平臺”、“多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺”以及“兩輪自平衡教學(xué)平臺”等等，先后進(jìn)行了多種專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的設(shè)計(jì)開發(fā)，并陸續(xù)應(yīng)用在理論教學(xué)一線，為理論課的項(xiàng)目教學(xué)提供隨堂演示的硬件平臺。其中“十六位單片機(jī)開發(fā)平臺”一改廠家生產(chǎn)設(shè)備的一體化、連線的固定化模式，設(shè)計(jì)中各模塊相互獨(dú)立，且都具有獨(dú)立電源，其中一個模塊出現(xiàn)故障，不會影響其它模塊的使用；平臺各個功能模塊均采用開放式連接，可以通過撥碼開關(guān)設(shè)置與單片機(jī)核心板連接或者獨(dú)立開放使用；平臺內(nèi)置可充電聚合物鋰離子充電電池，可以采用市電和內(nèi)置電池雙重供電，滿足一些特殊場合的需要，該平臺不僅多次應(yīng)用于單片機(jī)的理論和實(shí)踐教學(xué)，還為大學(xué)生的電子設(shè)計(jì)競賽提供平臺，為其他教師的科研提供服務(wù)，為高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才奠定了基礎(chǔ)。

2 自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用

2.1 在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的作用

在高校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，招標(biāo)采購實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要大量的經(jīng)費(fèi)支持，而對于設(shè)備采購資金相對緊缺的院校，尤其是沒有國家經(jīng)費(fèi)支持的高校，通過自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備來提高實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，不失為這類高校增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一種首選方式。外購的實(shí)驗(yàn)設(shè)備往往因?yàn)樵O(shè)計(jì)通用性原因，個別功能不一定能夠滿足某個學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)需要，或者因?yàn)檎疹櫷ㄓ眯栽瓌t，實(shí)驗(yàn)裝置功能復(fù)雜，提高了采購成本且故障率也隨之大大增加。自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備對比招標(biāo)采購的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來說，資金花費(fèi)低，設(shè)備使用靈活，可以結(jié)合當(dāng)下企業(yè)發(fā)展的動態(tài)，根據(jù)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)的需要，自行設(shè)計(jì)開發(fā)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，成本低，且設(shè)計(jì)功能豐富、比較適應(yīng)自己院校的教學(xué)水平和教學(xué)任務(wù)需要，同時也使高校的教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)的生產(chǎn)過程相融合，充分發(fā)揮高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的作用，使高校服務(wù)社會的作用更加突顯。[1]

2.2 在畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的作用

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在高校的畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)及工程實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中具有非常重要的作用。院校自制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一般都是為了解決或者填補(bǔ)本?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備某些功能的不足，自行設(shè)計(jì)研發(fā)改進(jìn)而成的，因此在高校的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中相對采購的實(shí)驗(yàn)設(shè)備更具實(shí)用性。我院自行設(shè)計(jì)的“十六位單片機(jī)開發(fā)平臺”便是針對當(dāng)前院校采購的單片機(jī)類實(shí)驗(yàn)箱大多都是傳統(tǒng)8位機(jī)，在我院安排的某些實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中不能滿足教學(xué)需要而設(shè)計(jì)開發(fā)的。該平臺在設(shè)計(jì)中較采購的實(shí)驗(yàn)箱增加了一些學(xué)生競賽常用的模塊，例如紅外發(fā)射接收模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、WIFI模塊、藍(lán)牙模塊等等，學(xué)生可對平臺的各功能模塊進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，真正為學(xué)生提供了一個自我開發(fā)創(chuàng)新的平臺，突顯了實(shí)踐教學(xué)的重要作用。在之后幾年的各類教學(xué)實(shí)踐活動中取得較為廣泛的應(yīng)用，較好的解決了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能不適的問題。[2]

2.3 在教師科研中的作用

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在教師科研中也有較好的應(yīng)用。高校教師的科研水平是評價高校教師的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通過自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備來提升教師的科研水平，并將科研成果應(yīng)用于理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能提高理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，還能提升學(xué)?？蒲薪萄兴?。由于自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備開發(fā)目的性較強(qiáng)，一般都是解決現(xiàn)有設(shè)備的某些短板問題而設(shè)計(jì)開發(fā)的，因此在院校的教師科研項(xiàng)目運(yùn)行中也有較廣泛的使用。我院2007年設(shè)計(jì)開發(fā)的“太陽能光伏發(fā)電模擬裝置”，就是一個科研項(xiàng)目的附屬研究成果。由于該項(xiàng)目為近些年來新興項(xiàng)目，市面難以購置到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，項(xiàng)目組負(fù)責(zé)教師便組織課題組成員自行設(shè)計(jì)研發(fā)了基于太陽能的光伏發(fā)電并網(wǎng)設(shè)備，科研項(xiàng)目才得以順利進(jìn)行。之后，該設(shè)備被改進(jìn)成學(xué)院的自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，應(yīng)用于自動化、電子信息工程等相關(guān)專業(yè)對應(yīng)課程的理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)，達(dá)到了很好的效果。目前我院的自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備正在被廣泛的應(yīng)用在各個教師的科研項(xiàng)目中，自制設(shè)備功能較為新穎和貼近前沿，且具有各種專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器所具備的各個功能模塊，便于對科研中的各個設(shè)計(jì)研究內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2.4 在學(xué)生科技創(chuàng)新中的作用

我院十分重視大學(xué)生的科技創(chuàng)新活動，在近些年連續(xù)制作了很多國家級、省部級的學(xué)生科技創(chuàng)新作品，并且在各類的電子設(shè)計(jì)競賽中均獲得較好的成績。這其中，我院開發(fā)的一些針對科技創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也為學(xué)生成績的取得提供了較好的開發(fā)平臺。在之前“十六位單片機(jī)開發(fā)平臺”已有討論，該平臺基于凌陽十六位單片機(jī)和MSP十六位單片機(jī)雙核心，為大學(xué)生科技創(chuàng)新活動中各類功能模塊的測試和功能演示提供了較好的開發(fā)平臺；前年開發(fā)的“多功能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺”功能更為強(qiáng)大，幾乎囊括了科技創(chuàng)新活動中所有使用到的功能模塊，學(xué)生基于該平臺設(shè)計(jì)和開發(fā)了近二十種科技作品，大多數(shù)作品在院內(nèi)科技文化節(jié)以及各類的科技創(chuàng)新比賽中均獲得了優(yōu)異的成績。由此可見，由于自制的實(shí)踐教學(xué)設(shè)備的實(shí)用性、實(shí)時性、功能性能特點(diǎn)，深受廣大師生的一致認(rèn)可。

3 結(jié)語

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備是對當(dāng)前商用儀器設(shè)備的很好補(bǔ)充，成本投入低，設(shè)計(jì)使用靈活方便，更加適合院校在某些特定場合的應(yīng)用。通過自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)，很好的提高了教師自身業(yè)務(wù)水平，為教學(xué)中理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)的更好結(jié)合提供必要的條件。通過設(shè)計(jì)開發(fā)相關(guān)的自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不但提高教師的專業(yè)技能，而且由于實(shí)驗(yàn)教師對自行設(shè)計(jì)研制的教學(xué)設(shè)備各個環(huán)節(jié)、性能特點(diǎn)比較熟悉，更容易調(diào)動其教學(xué)的主動性，可在一定程度上提升教師的教學(xué)質(zhì)量，有助于將所學(xué)理論知識和實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而解決工程中所存在的一些實(shí)際問題。設(shè)備中設(shè)計(jì)和引用的較多前沿技術(shù)，也為教師科研水平、學(xué)生的科技創(chuàng)新活動，提供了良好的開發(fā)平臺，為社會培養(yǎng)更多創(chuàng)新型應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。[3]

參考文獻(xiàn)

[1]張培華，祖林，蘇麗萍等.提倡自制設(shè)備 改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，1996，13（4）：71-73、75.

[2]賈志濤.深化自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備工作 提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量[J].價值工程，2010，（33）：229-230.

[3]汪雪琴，朱群雄.開展實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制 提高師生創(chuàng)新能力[J].高等理科教育，2008，（4）：117-119.