強化學生工程能力培養(yǎng)的實驗教學研究與實踐

盛文利

摘要：文中就“單片機原理及應用”的本科實驗課，討論了具有工程實踐背景的課程，對學生實踐能力的和工程能力的培養(yǎng)的改革實踐。對單片機原理及應用的實驗課，以學生為中心，聚焦學生工程能力的培養(yǎng)。結合對電子工藝實現的改革，提高了學生的解決工程問題的能力，培養(yǎng)了學生對單片機課程的認識和興趣。

關鍵詞：單片機原理及應用;工程能力培養(yǎng);實驗教學

單片機原理及應用是國內高等學校電類專業(yè)的基礎核心課程，也是這些專業(yè)學生的必修課同時是一門應用很廣泛的課程。由于具有較強的實踐性和工程性，所以對培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力、打造一批適應國際分工與合作的中國工程師有著十分重要的作用。

目前國內各高校對“單片機原理及應用”的實驗教學的研究多從提高學生動手實踐能力，提高學生自主學習興趣角度入手，取得了一些理論和實踐研究成果，對“單片機原理”課程的實踐教學起到了很大的推動和促進作用。但是，在學校工程教育認證的背景下，單純強調動手能力和學習自主性并不能夠完全滿足工程教育認證要求。

單片機的理論在架構原理和軟件的操作系統(tǒng)等理論。對于其他專業(yè)的學生，主要是使用方法，怎么用單片機解決實際問題。也就是這門課有著很強的實踐屬性，要求有足夠的實踐過程，才能很好的理解和消化課程內容。現在雖然單片機實驗室的大門常開，極少有課后跑來做實驗、驗證問題的。

目前我們仍然采用理論教學在實驗室外講授的辦法，使學生對具體內容是通過抽象思維來想象的，這樣簡單問題看上去就非常復雜。也由此單片機這樣一門相對簡單的課程，也榮登學生的幾大難課之首。近兩三年學院也積極改革教學方法，重視實踐內容，增加了實踐考試，收到了一定效果，但難從根本上去除學生沒有學習興趣和考試前背題目和死背操作步驟的局面。

另一方面，2018年電氣工程學院對“電子工藝實習”進行了改革，面向工程教育認證，提高了對學生的工程能力要求，其實際內容中對單片機的操作和編程提出了更高的要求。目前，雖然“單片機原理”課程的理論教學和實驗教學、以及“電子工藝實習”都在同一學期，但并沒有形成良性的互動，“單片機原理”的理論和實踐教學無法為“電子工藝實習”提供足夠的支撐，嚴重影響了“電子工藝實習”的教學效果。

工程教育專業(yè)認證以學生為中心，聚焦學生工程能力培養(yǎng)，對高校實驗課程實驗教學的指導意義主要體現在兩方面：一是從課程內容的設置看，實驗教學內容的選擇盡量面向生產、生活實際的科學實踐活動，旨在培養(yǎng)學生的科學素質，特別是解決實際問題的能力，從而奠定今后解決復雜工程問題所需的創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力;二是從教與學的角度，教師能否通過實驗教學的設置，激發(fā)學生的學習興趣和熱情，激勵學生在解決工程問題的過程中，不斷積累和鞏固已有知識體系，挖掘主動探究問題的能力，培養(yǎng)學生的科學精神和人文情懷。

在此背景下，以學校工程教育專業(yè)認證為契機，研究圍繞學生工程能力培養(yǎng)，配合理論教學，以“電子工藝實習”和“單片機原理”實驗課程教學為支點，引導學生關注生產、生活實際，以工程實現為目標，將學生實踐能力培養(yǎng)與課程知識并重、難點融合對接，突出實踐創(chuàng)新教學，激發(fā)學生學習興趣，發(fā)掘學生實驗探究能力，提升課程建設和人才培養(yǎng)質量。

我們以這一目標為課題，提出能夠有效提高學生工程能力的單片機課程實驗教學方法，實現單片機理論教學、實驗教學和電子工藝實習的有機結合。面向工程教育認證，以工程能力培養(yǎng)為核心，在一個學期整合理論、實驗教學和實習，使實驗內容和實習內容相互促進。

以面向學生工程能力培養(yǎng)的單片機課程與實驗內容設計，面向電子工藝實習的單片機實驗教學為內容，開展研究和探討。

研究思路：1、通過教學內容設計，以解決生產、生活中的工程實際問題為導向，促進學生形成主動思考、自我創(chuàng)新的意識。改變目前單片機實驗課中，只驗證課上內容的做法，而以工程實景為基礎，把實驗課作為局部工程模板，促使學生課下繼續(xù)開展研究，完善認識工程實踐。2、通過實踐教學方法的改革，培養(yǎng)學生自我管理、團結協作能力。這里從電子課程設計入手，以課程設計作為工程目標，學生以小組為單位，設置激勵機制，鼓勵學生將實驗課內容與設計內容相聯系，使學生能夠不斷的學習、實踐，收獲成功，提升自信心和創(chuàng)造力，同時不斷深化對自身和社會的認識，完善知識和人格體系。

研究方法：理論和實踐教學互動結合，從課程體系高度對實驗教學進行整合，相互促進。

技術路線：首先面向工程認證，調整理論和實驗教學內容，突出工程能力培養(yǎng);在此基礎上，整合單片機實驗教學和電子工藝實習，進一步提升教學效果。

實施步驟：1、面向工程能力培養(yǎng)進行理論教學和實驗教學內容的研究;2、從配合“電子工藝實習”的角度設計教學方法，進一步完善實驗內容。

因為實驗課是基礎，也會有與實驗課相關聯的內容，是實驗課的綜合和內容上的提高。在電子課程設計的內容上，注意與實驗課內容相關聯的課程設計內容，及時同步的指導課程設計，使課程設計真正成為加深實驗的應用的內容。課程設計在其自身內容上，以分散的知識內容逐漸集成，有層次，引發(fā)學生的探索興趣，達到培養(yǎng)學生自主學習的目的。

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