自制實驗設備在實踐教學中的作用研究

摘 要：對于高等院校來講，自制實驗設備對提高教師自身的業務水平、提高學生的實踐創新能力以及增強實驗室建設水平都有重要的意義。同時自制實驗設備是對當前商用儀器設備的很好補充，成本投入低，設計使用靈活方便，更加適合院校在某些特定場合的應用。通過自制實驗設備的開發，提高教師的實踐能力，為教學中理論和實踐環節的更好結合提供必要的條件。設備中設計和引用的較多前沿技術，也為教師科研水平、學生的科技創新活動，提供了良好的開發平臺，為社會培養更多創新型應用型人才奠定基礎。

關鍵詞：自制實驗設備 實踐創新能力 科研水平 實踐教學

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

實驗室是當前各個高校和科研單位的實習實踐、科技創新的重要基地，是重要的人才培養的實踐課堂，同時也是各種前沿科技技術的孵化園。目前高校實驗室的設備大多以招標采購為主，這些設備集成度很高，尤其是專業實驗設備，學生做實驗時根本不需要連線，直接用示波器就可以看實驗結果，或直接和電腦相連，編程下載就可以看結果，用起來看似很方便，但使用靈活性、擴展性、可開發性卻大打折扣，這樣的實驗設備培養的學生具有很大的惰性，教學效果差，不能達到高校培養應用型、創新性人才的目標，致使實驗教學在高校中的地位不突出，也不被重視。近年來，國家對高校應用型人才的培養提出了更明確的要求，各高校也加大了對實驗室建設的投入，考慮采購設備存在一定的弊端，各高校逐漸加大院校內自制設備的經費投入，通過設備的自行研制，便于高校使用適合自己院校的實驗設備，也提高了教師自身的業務水平，對提高學生的實踐創新能力以及增強實驗室建設水平都有重要的意義。

1 近幾年我院自制實驗設備的研制情況

華北科技學院電子信息工程學院自1999年開始，在學院領導的積極鼓勵支持下，成立了自制實驗設備研發團隊，團隊由一名教授、兩名副教授和若干名講師構成，團隊根據學院的教學要求，結合當時企業的發展需求，陸續進行了一些專業實驗教學設備的研制。從最初的“模擬電子教學實驗箱”，“自制多功能教學電源”等基礎教學設備，到后來的“十六位單片機開發平臺”、“PLC綜合實驗平臺”、“汽車生產線模擬裝置”、“太陽能光伏發電教學平臺”、“多功能創新實驗平臺”以及“兩輪自平衡教學平臺”等等，先后進行了多種專業實驗教學裝置的設計開發，并陸續應用在理論教學一線，為理論課的項目教學提供隨堂演示的硬件平臺。其中“十六位單片機開發平臺”一改廠家生產設備的一體化、連線的固定化模式，設計中各模塊相互獨立，且都具有獨立電源，其中一個模塊出現故障，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，可以通過撥碼開關設置與單片機核心板連接或者獨立開放使用；平臺內置可充電聚合物鋰離子充電電池，可以采用市電和內置電池雙重供電，滿足一些特殊場合的需要，該平臺不僅多次應用于單片機的理論和實踐教學，還為大學生的電子設計競賽提供平臺，為其他教師的科研提供服務，為高校培養應用型人才奠定了基礎。

2 自制實驗設備的作用

2.1 在實驗室建設中的作用

在高校的實驗室建設中，招標采購實驗設備需要大量的經費支持，而對于設備采購資金相對緊缺的院校，尤其是沒有國家經費支持的高校，通過自制實驗設備來提高實驗室的實踐教學環境，不失為這類高校增強實驗室建設的一種首選方式。外購的實驗設備往往因為設計通用性原因，個別功能不一定能夠滿足某個學校的實踐教學需要，或者因為照顧通用性原則，實驗裝置功能復雜，提高了采購成本且故障率也隨之大大增加。自制實驗設備對比招標采購的實驗設備來說，資金花費低，設備使用靈活，可以結合當下企業發展的動態，根據當前實踐教學和理論教學的需要，自行設計開發對應的實驗裝置，成本低，且設計功能豐富、比較適應自己院校的教學水平和教學任務需要，同時也使高校的教學內容與企業的生產過程相融合，充分發揮高校培養應用型人才的作用，使高校服務社會的作用更加突顯。[1]

2.2 在畢業設計、課程設計等實踐教學環節中的作用

自制實驗設備在高校的畢業設計、課程設計及工程實訓等實踐教學環節中具有非常重要的作用。院校自制的實驗設備，一般都是為了解決或者填補本校現有實驗設備某些功能的不足，自行設計研發改進而成的，因此在高校的實踐教學環節中相對采購的實驗設備更具實用性。我院自行設計的“十六位單片機開發平臺”便是針對當前院校采購的單片機類實驗箱大多都是傳統8位機，在我院安排的某些實踐教學環節中不能滿足教學需要而設計開發的。該平臺在設計中較采購的實驗箱增加了一些學生競賽常用的模塊，例如紅外發射接收模塊、數據傳輸模塊、WIFI模塊、藍牙模塊等等，學生可對平臺的各功能模塊進行組合，設計綜合性實訓項目，真正為學生提供了一個自我開發創新的平臺，突顯了實踐教學的重要作用。在之后幾年的各類教學實踐活動中取得較為廣泛的應用，較好的解決了現有實驗設備功能不適的問題。[2]

2.3 在教師科研中的作用

自制實驗設備在教師科研中也有較好的應用。高校教師的科研水平是評價高校教師的一項重要指標，通過自制實驗設備來提升教師的科研水平，并將科研成果應用于理論和實驗教學，不僅能提高理論和實驗教學的質量，還能提升學校科研教研水平。由于自制實驗設備開發目的性較強，一般都是解決現有設備的某些短板問題而設計開發的，因此在院校的教師科研項目運行中也有較廣泛的使用。我院2007年設計開發的“太陽能光伏發電模擬裝置”，就是一個科研項目的附屬研究成果。由于該項目為近些年來新興項目，市面難以購置到相關的實驗設備，項目組負責教師便組織課題組成員自行設計研發了基于太陽能的光伏發電并網設備，科研項目才得以順利進行。之后，該設備被改進成學院的自制實驗設備，應用于自動化、電子信息工程等相關專業對應課程的理論及實驗教學，達到了很好的效果。目前我院的自制實驗設備正在被廣泛的應用在各個教師的科研項目中，自制設備功能較為新穎和貼近前沿，且具有各種專業實驗儀器所具備的各個功能模塊，便于對科研中的各個設計研究內容進行實踐實驗驗證。

2.4 在學生科技創新中的作用

我院十分重視大學生的科技創新活動，在近些年連續制作了很多國家級、省部級的學生科技創新作品，并且在各類的電子設計競賽中均獲得較好的成績。這其中，我院開發的一些針對科技創新的實驗設備也為學生成績的取得提供了較好的開發平臺。在之前“十六位單片機開發平臺”已有討論，該平臺基于凌陽十六位單片機和MSP十六位單片機雙核心，為大學生科技創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平臺；前年開發的“多功能創新實驗平臺”功能更為強大，幾乎囊括了科技創新活動中所有使用到的功能模塊，學生基于該平臺設計和開發了近二十種科技作品，大多數作品在院內科技文化節以及各類的科技創新比賽中均獲得了優異的成績。由此可見，由于自制的實踐教學設備的實用性、實時性、功能性能特點，深受廣大師生的一致認可。

3 結語

自制實驗設備是對當前商用儀器設備的很好補充，成本投入低，設計使用靈活方便，更加適合院校在某些特定場合的應用。通過自制實驗設備的開發，很好的提高了教師自身業務水平，為教學中理論和實踐環節的更好結合提供必要的條件。通過設計開發相關的自制實驗設備，不但提高教師的專業技能，而且由于實驗教師對自行設計研制的教學設備各個環節、性能特點比較熟悉，更容易調動其教學的主動性，可在一定程度上提升教師的教學質量，有助于將所學理論知識和實踐進行有機結合，進而解決工程中所存在的一些實際問題。設備中設計和引用的較多前沿技術，也為教師科研水平、學生的科技創新活動，提供了良好的開發平臺，為社會培養更多創新型應用型人才奠定基礎。[3]

參考文獻

[1]張培華，祖林，蘇麗萍等.提倡自制設備 改善實驗教學條件[J].實驗技術與管理，1996，13（4）：71-73、75.

[2]賈志濤.深化自制實驗設備工作 提升實踐教學質量[J].價值工程，2010，（33）：229-230.

[3]汪雪琴，朱群雄.開展實驗設備自制 提高師生創新能力[J].高等理科教育，2008，（4）：117-119.