測控專業(yè)單片機實驗教學(xué)模式的探索

肖艷軍+周圍+楊澤青+高楠+孫凌宇

摘要：實驗作為實踐教學(xué)中最基本且最重要的一環(huán)在當(dāng)下的教育模式下被忽略。為打破學(xué)生被傳統(tǒng)思維方式禁錮的僵局，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力以及創(chuàng)新能力，本文從測控技術(shù)與儀器專業(yè)開放性單片機實驗教學(xué)出發(fā)，對目前實驗教學(xué)模式的弊端進(jìn)行了深入分析，并進(jìn)行新的實踐教學(xué)思路的探究，闡明了開放式單片機實驗的意義，最后提出了新思路實施的有效途徑。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；創(chuàng)新型；單片機；開放式實驗

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0265-02

一、引言

對于測控專業(yè)本科生而言，專業(yè)課的實驗是培養(yǎng)綜合型人才最重要的環(huán)節(jié)[1]，但現(xiàn)在的本科教學(xué)卻忽略了這一點。在我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)的本科教學(xué)計劃中，單片機原理及應(yīng)用是重中之重，單片機控制技術(shù)作為工業(yè)現(xiàn)場的常用技術(shù)之一，是學(xué)生未來工作發(fā)展必須掌握的技術(shù)[2]。為使我校測控專業(yè)畢業(yè)生能夠真正滿足社會需求，本文就我專業(yè)的單片機實驗進(jìn)行探究，找到現(xiàn)在實驗存在的問題，探索實驗新思路，發(fā)揮單片機實驗的作用。

二、單片機實驗?zāi)Ｊ降奶攸c與弊端

目前測控專業(yè)單片機實驗?zāi)Ｊ浇^大多數(shù)為驗證性試驗，實驗要求所有學(xué)生使用同樣的設(shè)備和指導(dǎo)書。按照指導(dǎo)書進(jìn)行硬件連接，寫程序，然后看現(xiàn)象，撰寫實驗報告。

這種實驗教學(xué)特點：一是統(tǒng)一性。所有同學(xué)用的講義和設(shè)備，得到的也是雷同的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果。二是實驗教學(xué)內(nèi)容的驗證性。實驗的設(shè)計者并沒有精心考慮該為學(xué)生準(zhǔn)備什么樣的實驗任務(wù)，也沒有考慮實驗真正想要達(dá)到的目的是什么，這樣的結(jié)果就是提升不了學(xué)生的能力。三是學(xué)生學(xué)習(xí)的被動性。實驗都是驗證性的實驗，實驗手冊相當(dāng)詳盡，學(xué)生自然就被動了。

課上對120名本科生進(jìn)行了關(guān)于實驗?zāi)Ｊ降南嚓P(guān)調(diào)研，問題是：對于現(xiàn)在提供指導(dǎo)書的實驗?zāi)Ｊ胶蛯W(xué)生自己設(shè)計實驗兩種模式，學(xué)生會選擇哪一種實驗?zāi)Ｊ綄W(xué)習(xí)？結(jié)果表明，90%的學(xué)生更青睞于前者，這讓人感到意外，但也在情理之中。現(xiàn)在大多學(xué)生更加適應(yīng)灌輸性學(xué)習(xí)，他們并沒有站在更高的高度去認(rèn)識單片機實驗，沒有看到第一種模式的弊端：

第一，與學(xué)生實驗有關(guān)的都被統(tǒng)一化，學(xué)生實驗成了對知識的機械式理解和記憶，這在很大程度上限制了學(xué)生的思維空間。學(xué)生能夠在這種模式下已然沒有了探索新事物的興趣了，更不用指望有多強的創(chuàng)新力，創(chuàng)造新的事物。

第二，實驗注重結(jié)果而忽略過程。單片機原理的學(xué)習(xí)是很注重實際操作的，單是課本的內(nèi)容無法學(xué)到該課的精髓。既然是實驗，其結(jié)果固然是比較重要的，但學(xué)生在實驗過程中的洞察力，從發(fā)現(xiàn)問題，到確定解決方案，最后問題被解決的能力，以及對考察知識的掌握以及拓展能力是否在整個過程中得到了真正的鍛煉和提升，則往往被忽視。

三、開放式單片機實驗的新思路摸索

實驗的目的是為了給學(xué)生提供更多的實踐機會，與課上理論更好結(jié)合，進(jìn)一步與實際工程應(yīng)用接軌。開放性實驗是一個可行的舉措，它能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)生能力的全方位培養(yǎng)，這是符合當(dāng)代社會對人才需求要求的。

1.開放式單片機實驗的特點。開放式單片機實驗教學(xué)是以社會需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)綜合型人才為目標(biāo)。開放式單片機實驗從現(xiàn)有的“現(xiàn)象驗證”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳芰Α⑺季S、素質(zhì)”的綜合素質(zhì)培養(yǎng)，以實驗者為中心，充分發(fā)揮實驗者的主動性、積極性和創(chuàng)造性。其特點有：

第一，以實驗者為中心，注重學(xué)生的探究性。開放性單片機實驗沒有機械式東西，實驗的內(nèi)容完全是由學(xué)生自己確定的，實驗室提供給學(xué)生需要的設(shè)備。這樣的實驗要求學(xué)生要對基礎(chǔ)知識掌握扎實，其次要清楚哪些知識不理解，需要通過實驗解決，哪些知識是需要通過實驗進(jìn)一步驗證，還有自己有什么新的想法需要實驗表達(dá)出來。這就要求學(xué)生在研究過程中不斷探索和學(xué)習(xí)，使教學(xué)從“要你學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和探究性。

第二，對學(xué)生的整體水平要求提高，允許學(xué)習(xí)步調(diào)不一致。開放式單片機實驗以學(xué)生為中心，學(xué)生自己動手做自己想做的，對知識接受較慢的學(xué)生可能不一定能適應(yīng)這種學(xué)習(xí)節(jié)奏。站在老師的角度希望是每位學(xué)生都能有很強的能力，但是都知道這是不可能的。不論采取什么樣的教學(xué)方式，都會存在同樣的問題。

第三，知識來源的多渠道和全面性。在開放性單片機實驗課堂，老師只是指導(dǎo)，沒有講解，這樣使得學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題時自己通過各種渠道以及全方位去找到問題的答案，或者是帶著問題去和老師進(jìn)行探討

2.開放式單片機實驗與現(xiàn)有實驗?zāi)Ｊ降膮^(qū)別及優(yōu)勢。指導(dǎo)老師為中心向?qū)W生為中心的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)在我專業(yè)的實驗教學(xué)還是以教為主，也就是說老師是實驗課的中心，學(xué)生相當(dāng)于實驗的旁觀者。以學(xué)生為中心，學(xué)生完全成為主體，有更多的實驗主動權(quán)，充分發(fā)揮學(xué)生的能動性和創(chuàng)造性。

簡單驗證到綜合素質(zhì)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。開放式單片機實驗教學(xué)的目標(biāo)更加明確，就是對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。開放式單片機實驗在夯實基礎(chǔ)的同時更加注重學(xué)生對系統(tǒng)的理解，要求學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，從了解總結(jié)功能，到提出方案，并進(jìn)行方案驗證，最后系統(tǒng)設(shè)計，分析及實驗。這是當(dāng)前實驗?zāi)Ｊ较聦W(xué)生不可能經(jīng)歷的過程。其中一定會遇到各種各樣的問題，包括技術(shù)問題和人文問題。從遇到問題到解決問題的全過程慢慢地就培養(yǎng)出學(xué)生的解決實際問題的能力。

固定實驗到多樣化項目的轉(zhuǎn)變。原來的單片機實驗主要包括地址操作、IO接口操作、繼電器控制、電機控制等，這些實驗都是單一的知識點，開放性實驗給了學(xué)生很大的空間，他們可以做一個小系統(tǒng)，從確定系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能，進(jìn)行方案設(shè)計，再到系統(tǒng)設(shè)計，最后調(diào)試演示。學(xué)生會經(jīng)歷做一個單片機系統(tǒng)的全過程。由淺入深、由易到難、從簡單到綜合，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

四、開放式單片機實驗的有效途徑

1.開放管理。給學(xué)生提供開放的實驗室、必要的實驗設(shè)備和元件，讓學(xué)生一進(jìn)實驗室就走進(jìn)電子知識海洋。利用實驗室的資源，學(xué)生可以隨心所欲搭建系統(tǒng)，這樣學(xué)生幾乎零成本就可以做自己想做的事情。培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，開放性實驗教學(xué)就成功了一大半。

2.加設(shè)實驗課程。現(xiàn)有的實驗課時是包含在基礎(chǔ)教學(xué)里面的，這些學(xué)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與培養(yǎng)學(xué)生能力相對應(yīng)，學(xué)生之間的能力差異導(dǎo)致步伐不一致，這是現(xiàn)在開放性單片機實驗的矛盾所在。為解決上述問題，增設(shè)實驗選修課是一個很有效方法，給有想法的學(xué)生更多時間和空間，也給慢熱的學(xué)生創(chuàng)造深入學(xué)習(xí)的平臺，不至于差距越來越大，最終迫使他們放棄。

3.開放性實驗與實際課題相結(jié)合。通過開放性實驗教學(xué)，發(fā)掘?qū)W生的潛力，為有潛質(zhì)的本科生配備研究生進(jìn)行指導(dǎo)，讓本科生參與實際課題。真正做到學(xué)以致用。

五、總結(jié)

社會對綜合型人才的需求日益增加，根據(jù)市場需求，對測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生進(jìn)行針對性培養(yǎng)。從專業(yè)技能的培養(yǎng)模式出發(fā)，現(xiàn)有的單片機技術(shù)培養(yǎng)模式必須做出改變，開放性實驗教學(xué)是一個獨到得并且適應(yīng)專業(yè)特色的新思路。開放性單片機實驗教學(xué)相對于現(xiàn)有模式有明顯的優(yōu)勢，進(jìn)行這種實驗教學(xué)模式的調(diào)整，對培養(yǎng)創(chuàng)新型綜合素質(zhì)人才具有極為重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖艷軍，楊澤青，周圍，等.測控專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及培養(yǎng)模式創(chuàng)新性研究[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（3）：20-22.

[2]李文濤，李忠虎，左鴻飛.測控技術(shù)與儀器專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革[J].中國冶金教育，2014，（2）：8-10.