測控專業(yè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索

肖艷軍+周圍+楊澤青+高楠+孫凌宇

摘要：實(shí)驗(yàn)作為實(shí)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(shí)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(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)出發(fā)，對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端進(jìn)行了深入分析，并進(jìn)行新的實(shí)踐教學(xué)思路的探究，闡明了開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的意義，最后提出了新思路實(shí)施的有效途徑。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新型；單片機(jī)；開放式實(shí)驗(yàn)

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

一、引言

對(duì)于測控專業(yè)本科生而言，專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)。在我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)的本科教學(xué)計(jì)劃中，單片機(jī)原理及應(yīng)用是重中之重，單片機(jī)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(huì)需求，本文就我專業(yè)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，找到現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)存在的問題，探索實(shí)驗(yàn)新思路，發(fā)揮單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的作用。

二、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降奶攸c(diǎn)與弊端

目前測控專業(yè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ浇^大多數(shù)為驗(yàn)證性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)報(bào)告。

這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)：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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果。二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證性。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者并沒有精心考慮該為學(xué)生準(zhǔn)備什么樣的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，也沒有考慮實(shí)驗(yàn)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(dòng)性。實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)手冊相當(dāng)詳盡，學(xué)生自然就被動(dòng)了。

課上對(duì)120名本科生進(jìn)行了關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降南嚓P(guān)調(diào)研，問題是：對(duì)于現(xiàn)在提供指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蛯W(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩種模式，學(xué)生會(huì)選擇哪一種實(shí)驗(yàn)?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(shí)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，沒有看到第一種模式的弊端：

第一，與學(xué)生實(shí)驗(yàn)有關(guān)的都被統(tǒng)一化，學(xué)生實(shí)驗(yàn)成了對(duì)知識(shí)的機(jī)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(qiáng)的創(chuàng)新力，創(chuàng)造新的事物。

第二，實(shí)驗(yàn)注重結(jié)果而忽略過程。單片機(jī)原理的學(xué)習(xí)是很注重實(shí)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(shí)驗(yàn)，其結(jié)果固然是比較重要的，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)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(duì)考察知識(shí)的掌握以及拓展能力是否在整個(gè)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(jī)實(shí)驗(yàn)的新思路摸索

實(shí)驗(yàn)的目的是為了給學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，與課上理論更好結(jié)合，進(jìn)一步與實(shí)際工程應(yīng)用接軌。開放性實(shí)驗(yàn)是一個(gè)可行的舉措，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的全方位培養(yǎng)，這是符合當(dāng)代社會(huì)對(duì)人才需求要求的。

1.開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以社會(huì)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)綜合型人才為目標(biāo)。開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)從現(xiàn)有的“現(xiàn)象驗(yàn)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(shí)驗(yàn)者為中心，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)者的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。其特點(diǎn)有：

第一，以實(shí)驗(yàn)者為中心，注重學(xué)生的探究性。開放性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)沒有機(jī)械式東西，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容完全是由學(xué)生自己確定的，實(shí)驗(yàn)室提供給學(xué)生需要的設(shè)備。這樣的實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生要對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握扎實(shí)，其次要清楚哪些知識(shí)不理解，需要通過實(shí)驗(yàn)解決，哪些知識(shí)是需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，還有自己有什么新的想法需要實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jī)實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為中心，學(xué)生自己動(dòng)手做自己想做的，對(duì)知識(shí)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(qiáng)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(huì)存在同樣的問題。

第三，知識(shí)來源的多渠道和全面性。在開放性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jī)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)教學(xué)還是以教為主，也就是說老師是實(shí)驗(yàn)課的中心，學(xué)生相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)主動(dòng)權(quán)，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。

簡單驗(yàn)證到綜合素質(zhì)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)更加明確，就是對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)更加注重學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的理解，要求學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從了解總結(jié)功能，到提出方案，并進(jìn)行方案驗(yàn)證，最后系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析及實(shí)驗(yàn)。這是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较聦W(xué)生不可能經(jīng)歷的過程。其中一定會(huì)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(shí)際問題的能力。

固定實(shí)驗(yàn)到多樣化項(xiàng)目的轉(zhuǎn)變。原來的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)主要包括地址操作、IO接口操作、繼電器控制、電機(jī)控制等，這些實(shí)驗(yàn)都是單一的知識(shí)點(diǎn)，開放性實(shí)驗(yàn)給了學(xué)生很大的空間，他們可以做一個(gè)小系統(tǒng)，從確定系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，再到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后調(diào)試演示。學(xué)生會(huì)經(jīng)歷做一個(gè)單片機(jī)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(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

四、開放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的有效途徑

1.開放管理。給學(xué)生提供開放的實(shí)驗(yàn)室、必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和元件，讓學(xué)生一進(jìn)實(shí)驗(yàn)室就走進(jìn)電子知識(shí)海洋。利用實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)就成功了一大半。

2.加設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課時(shí)是包含在基礎(chǔ)教學(xué)里面的，這些學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與培養(yǎng)學(xué)生能力相對(duì)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(jī)實(shí)驗(yàn)的矛盾所在。為解決上述問題，增設(shè)實(shí)驗(yàn)選修課是一個(gè)很有效方法，給有想法的學(xué)生更多時(shí)間和空間，也給慢熱的學(xué)生創(chuàng)造深入學(xué)習(xí)的平臺(tái)，不至于差距越來越大，最終迫使他們放棄。

3.開放性實(shí)驗(yàn)與實(shí)際課題相結(jié)合。通過開放性實(shí)驗(yàn)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(shí)際課題。真正做到學(xué)以致用。

五、總結(jié)

社會(huì)對(duì)綜合型人才的需求日益增加，根據(jù)市場需求，對(duì)測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)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(jī)技術(shù)培養(yǎng)模式必須做出改變，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)獨(dú)到得并且適應(yīng)專業(yè)特色的新思路。開放性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)于現(xiàn)有模式有明顯的優(yōu)勢，進(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的調(diào)整，對(duì)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(shí)驗(yàn)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.