測控專業單片機實驗教學模式的探索

肖艷軍+周圍+楊澤青+高楠+孫凌宇

摘要：實驗作為實踐教學中最基本且最重要的一環在當下的教育模式下被忽略。為打破學生被傳統思維方式禁錮的僵局，培養學生的實踐能力以及創新能力，本文從測控技術與儀器專業開放性單片機實驗教學出發，對目前實驗教學模式的弊端進行了深入分析，并進行新的實踐教學思路的探究，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。

關鍵詞：實驗教學；創新型；單片機；開放式實驗

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

一、引言

對于測控專業本科生而言，專業課的實驗是培養綜合型人才最重要的環節[1]，但現在的本科教學卻忽略了這一點。在我校測控技術與儀器專業的本科教學計劃中，單片機原理及應用是重中之重，單片機控制技術作為工業現場的常用技術之一，是學生未來工作發展必須掌握的技術[2]。為使我校測控專業畢業生能夠真正滿足社會需求，本文就我專業的單片機實驗進行探究，找到現在實驗存在的問題，探索實驗新思路，發揮單片機實驗的作用。

二、單片機實驗模式的特點與弊端

目前測控專業單片機實驗模式絕大多數為驗證性試驗，實驗要求所有學生使用同樣的設備和指導書。按照指導書進行硬件連接，寫程序，然后看現象，撰寫實驗報告。

這種實驗教學特點：一是統一性。所有同學用的講義和設備，得到的也是雷同的實驗數據和結果。二是實驗教學內容的驗證性。實驗的設計者并沒有精心考慮該為學生準備什么樣的實驗任務，也沒有考慮實驗真正想要達到的目的是什么，這樣的結果就是提升不了學生的能力。三是學生學習的被動性。實驗都是驗證性的實驗，實驗手冊相當詳盡，學生自然就被動了。

課上對120名本科生進行了關于實驗模式的相關調研，問題是：對于現在提供指導書的實驗模式和學生自己設計實驗兩種模式，學生會選擇哪一種實驗模式學習？結果表明，90%的學生更青睞于前者，這讓人感到意外，但也在情理之中。現在大多學生更加適應灌輸性學習，他們并沒有站在更高的高度去認識單片機實驗，沒有看到第一種模式的弊端：

第一，與學生實驗有關的都被統一化，學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生的思維空間。學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新力，創造新的事物。

第二，實驗注重結果而忽略過程。單片機原理的學習是很注重實際操作的，單是課本的內容無法學到該課的精髓。既然是實驗，其結果固然是比較重要的，但學生在實驗過程中的洞察力，從發現問題，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生提供更多的實踐機會，與課上理論更好結合，進一步與實際工程應用接軌。開放性實驗是一個可行的舉措，它能夠實現對學生能力的全方位培養，這是符合當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是以社會需求為導向，培養綜合型人才為目標。開放式單片機實驗從現有的“現象驗證”轉變為“能力、思維、素質”的綜合素質培養，以實驗者為中心，充分發揮實驗者的主動性、積極性和創造性。其特點有：

第一，以實驗者為中心，注重學生的探究性。開放性單片機實驗沒有機械式東西，實驗的內容完全是由學生自己確定的，實驗室提供給學生需要的設備。這樣的實驗要求學生要對基礎知識掌握扎實，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一步驗證，還有自己有什么新的想法需要實驗表達出來。這就要求學生在研究過程中不斷探索和學習，使教學從“要你學”變為“我要學”，充分發揮學生的積極性和探究性。

第二，對學生的整體水平要求提高，允許學習步調不一致。開放式單片機實驗以學生為中心，學生自己動手做自己想做的，對知識接受較慢的學生可能不一定能適應這種學習節奏。站在老師的角度希望是每位學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，沒有講解，這樣使得學生發現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行探討

2.開放式單片機實驗與現有實驗模式的區別及優勢。指導老師為中心向學生為中心的轉變。現在我專業的實驗教學還是以教為主，也就是說老師是實驗課的中心，學生相當于實驗的旁觀者。以學生為中心，學生完全成為主體，有更多的實驗主動權，充分發揮學生的能動性和創造性。

簡單驗證到綜合素質培養的轉變。開放式單片機實驗教學的目標更加明確，就是對學生綜合素質的培養。開放式單片機實驗在夯實基礎的同時更加注重學生對系統的理解，要求學生進行系統設計，從了解總結功能，到提出方案，并進行方案驗證，最后系統設計，分析及實驗。這是當前實驗模式下學生不可能經歷的過程。其中一定會遇到各種各樣的問題，包括技術問題和人文問題。從遇到問題到解決問題的全過程慢慢地就培養出學生的解決實際問題的能力。

固定實驗到多樣化項目的轉變。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，開放性實驗給了學生很大的空間，他們可以做一個小系統，從確定系統所需要實現的功能，進行方案設計，再到系統設計，最后調試演示。學生會經歷做一個單片機系統的全過程。由淺入深、由易到難、從簡單到綜合，逐步培養學生的創新意識、創新精神和創新能力。

四、開放式單片機實驗的有效途徑

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

2.加設實驗課程。現有的實驗課時是包含在基礎教學里面的，這些學時遠遠不能與培養學生能力相對應，學生之間的能力差異導致步伐不一致，這是現在開放性單片機實驗的矛盾所在。為解決上述問題，增設實驗選修課是一個很有效方法，給有想法的學生更多時間和空間，也給慢熱的學生創造深入學習的平臺，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合。通過開放性實驗教學，發掘學生的潛力，為有潛質的本科生配備研究生進行指導，讓本科生參與實際課題。真正做到學以致用。

五、總結

社會對綜合型人才的需求日益增加，根據市場需求，對測控技術與儀器專業學生進行針對性培養。從專業技能的培養模式出發，現有的單片機技術培養模式必須做出改變，開放性實驗教學是一個獨到得并且適應專業特色的新思路。開放性單片機實驗教學相對于現有模式有明顯的優勢，進行這種實驗教學模式的調整，對培養創新型綜合素質人才具有極為重要的意義。

參考文獻：

[1]肖艷軍，楊澤青，周圍，等.測控專業人才培養目標及培養模式創新性研究[J].實驗技術與管理，2016，33（3）：20-22.

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