自主研制实训设备在教学中的应用

陈宜建

(常州信息职业技术学院 电子信息工程系, 江苏 常州　213164)



自主研制实训设备在教学中的应用

陈宜建

(常州信息职业技术学院 电子信息工程系, 江苏 常州213164)

对高校教师自主研制的实训设备在教学中的应用,以及对实验室建设的作用进行了探讨,分析了开展自主研制实训设备的必要性,并以“智能小产品实训平台”为例,介绍了自主研制实训设备对教学改革的促进作用,总结了应用的成效。

实训设备； 实践教学质量； 科研水平

随着科学技术快速发展及高新技术的开发和应用,使得产业结构和岗位需求不断调整变化,社会对应用创新型人才的需求不断增加[1]。培养学生的创新意识、创新能力,培养高素质、高技能型人才,专业实践教学是最重要手段之一[2-5]。

由于学科发展和专业调整,专业知识更新较快、专业教学内容变化较多,各高校和各专业的专业实践教学各有特色，因此实训设备生产企业很难把控功能相同、规模较大和相对稳定的需求。由于研发实训设备产生的效益难以保证,所以企业基本上不会在这方面投入大量的资金进行研发和生产，或者企业开发出的产品由于技术较先进投资相对较大、专用性强、社会需求量小、价格较贵,高校则因资金不足无法购买。多种因素造成高校所需专业实训设备大多无法从市场直接购买到,即使能购买到,这些专业实训设备在使用和功能上也不能完全满足专业实训教学需求,往往与教学内容存在某些不一致[6-9]。

有效解决实训设备问题的方法是自主研制。自主研制实训设备通常是专业教师根据本校专业技能教学的特色和产业需求量身订制的,具有很强的实用性、先进性,并且低成本、易维护,能很好地与专业实训教学有机结合,满足专业实训教学要求。

1　自制实训设备

根据我校应用电子技术人才培养方案和电子行业对人才的需求,教学团队自主研制了一款“智能小产品实训平台”,硬件主要包括电源电路、单片机电路、蜂鸣器电路、按键电路、LED指示电路、串口电路、LCD显示电路、温度传感器电路、实时时钟电路等。实训平台以常用的单片机STC89C52作为核心,外围功能模块可根据需要进行选择。原理图如图1所示。

将电路原理图转换成PCB板图,由外协企业加工成单面板,电子元器件采用直插式。学校组织学生进行焊接、制作和测试。实训设备实物如图2所示。

图1　实训平台原理图

图2　实训平台实物图

2　自制实训设备的应用

本实训设备可用作电子类多门课程的实践教学平台,比如单片机原理与应用、电子产品设计实训、智能小产品设计实训、接口技术、电子制作与工艺等。下面以本实训设备在单片机原理与应用课程中的运用为实例进行说明。

传统的单片机原理与应用课程教学体系和方法是先原理后实验,其授课顺序多数为单片机硬件结构、寻址方式与指令系统、汇编语言、系统构成、外围接口芯片原理与应用、综合系统设计等。实验教学环节多数在汇编语言程序设计之后才开始,软件设计和硬件设计教学很难融合。这样将导致该课程入门困难,学生对所学理论知识也不知有何用途和怎样用,从而感到课程学习非常枯燥和乏味,失去学习兴趣和热情。其次,理论讲解过多会使得课程安排头重脚轻、实践课程比例缩小,学生实践技能很难得到锻炼,并且先理论后实践容易造成实践和理论脱节,理论融入实践的程度很难提升[10]。

要解决以上问题,应在理论讲解的过程中不断融入实践环节。在学校教学过程中使用自主研制的实训设备,首先演示智能测温系统,边演示边讲解工作原理,学生对于这种直观的教学方式很容易接受。将课程分成5个学习单元,分别是单片机并行I/O口应用、显示接口与应用、串行通信接口与应用、常用传感器接口与应用、综合项目应用。每个单元又分为若干项目,每个项目都包含软件和硬件。所有的项目都是在自主研制的实训设备上进行，学生先进行模仿,实现典型功能，对于学有余力的学生,还可以在实训平台上进行创新实验。这样学生的学习兴趣很高。

自制实训设备在使用过程中如果出现故障也能够及时维修，而传统购买的实验箱价格昂贵、功能固定,由于学生多数是首次学习该课程,对实验箱的操作流程不熟练,经常会误操作,从而对实验箱造成一定损坏,因此学生会畏首畏尾,不敢大胆尝试,从而挫伤学生的积极性。

自制实训设备体积小、便携、使用方便,只需在个人电脑上安装相应集成开发环境和下载工具软件即可,学生可以把实训设备带到宿舍,利用课余时间进行开放实验和创新研究。

3　自制实训设备的应用成效

在实践教学过程充分使用自制实验设备,节约经费,不仅提高了教师的科研水平,还提高了教学质量,为学生提供了开放实验平台,取得了良好效果。

(1) 增加了实训设备,完善实训室建设。通过教师自制研发实训设备,实训室的规模扩大了,实训条件得到改善,提高了实训室利用率和实力。

(2) 丰富了实践教学内容,促进了实践教学改革,提高了实验教学效果。由于自主研制实训设备与教学内容结合紧密、针对性强,能凸显本校专业特色,实训设备功能较多,能满足不同层次学生的实验需求,既可以开出满足教学大纲的基础实验,也可以开出综合型、设计型、创新型实验。实训设备的应用也改变了实践教学模式,增添了很多实践环节和过程,有效提高了学生的实践技能。

(3) 锻炼了实践教学队伍,提高了专业教师的科研能力[11-12]。教师科研能力是高校评价教师水平的一项重要指标。教师通过研制和使用实训设备,可提高科研水平。在自行研制实训设备中,研究人员需要调研、查阅大量文献资料；设计方案的制订更是复杂,不仅理论原理要正确,还要有可行性、可操作性,并能顺利实施。制作与调试过程要用到理论知识,同时也要掌握许多解决工程实际问题的方法和思路。由于实训教师对自己研制的实训设备各部件都比较熟悉,掌握设备的结构、性能和特点,有利于对设备的操作和维修。

(4) 促进学生个性化发展,培养了综合素质。自主研制实训设备的应用提供了一种开放式实训教学,极大地提高、激发了学生学习专业知识的兴趣和学习热情。学生非常喜欢这种个性化的学习方式,动手能力得到加强,专业技能得到提高。近几年,我系学生利用自主研制的实训设备进行毕业设计、开展江苏省大学生创新创业实践项目研究、参加各类大学生电子竞赛,多次获奖。

4　结语

自主研制实训设备是对当前商用教学设备的有效补充,成本低、使用灵活方便、针对性强,非常适合高等学校实践教学，对实践教学的促进作用明显,不但引进了新的技术,还有利于完善实训室建设。教师的业务能力得到锻炼,提高了科研水平,同时使理论与实践有机结合,在一定程度上提高了教师的教学和科研水平,解决了教学与工程中的一些实际问题。高校自制实训设备,也促进了实践教学改革,为产业培养具有创新能力的应用型人才奠定基础。

References)

[1] 曾垂省,梁亦龙,舒坤贤,等.自主研制实验教学仪器设备的作用与意义[J].实验科学与技术,2010,8(4):178-180.

[2] 王江华,赵燕.自制实验设备在大学生科技创新中的作用研究[J].学园,2015(25):36-37.

[3] 张莉英,王怀明,韩文仲,等.自己研制实验设备提高师生实践能力[J].实验技术与管理,2015,32(5):98-100.

[4] 汤宏群,苏广才,陆际春,等.自制实验设备对提升原始创新能力的作用[J].教育教学论坛,2014(7):281-282.

[5] 姚彤炜,曾苏,蒋惠娣.研究性自主实验和设计性实验的开设与尝试[J].中国高等医学教育,2006(8):1-2.

[6] 楼建明,傅越千,安鹏,等.基于能力培养自制实验仪器设备[J].实验技术与管理,2014,31(9):81-86.

[7] 粟盈.浅谈高职院校教师应如何自制实训设备[J].轻工科技,2012(10):129-130,140.

[8] 单永明.学生自制设备的实践与探索[J].实验技术与管理,2012,29(10):28-32.

[9] 陈冬鹤,赵鹤群,吴克威.自制实训设备对教学实践的影响[J].大众科技,2012(14):119-120.

[10] 朱敏玲,张伟,侯凌燕.基于Proteus 的微机原理与接口技术教学改革[J].实验室研究与探,2016,35(1):155-160.

[11] 汤宏群,苏广才,陆际,等.自制实验设备对提升原始创新能力的作用[J].教育教学论坛,2014(7):281-282.

[12] 王春英,张宏国,杨慧.自制设备在软件学院实验教学中的探索与实践[J].科技与管理,2015(2):65-69.

Application of self-made practical training equipment in teaching

Chen Yijian

(Department of Electronical Engineering, Changzhou College of Information Technology,Changzhou 213164, China)

The application of the practical training equipment developed by university teachersin teaching and its effect on the laboratory construction are discussed, and the necessity of developing the self-made training equipment is analyzed. Taking the self-made training equipment of “Intelligent product training platform” as an example, this paper introduces the promotion of the self-made training equipment in the teaching reform and summarizes the application effect.

practical training equipment; quality of practical teaching; scientific research level

10.16791/j.cnki.sjg.2016.10.055

2016-04-28修改日期：2016-05-25

高等职业学校提升专业服务产业发展能力项目(1-1-2012-2)；江苏高校品牌专业建设工程项目(PPZY2015C237)

陈宜建(1979—),男,安徽阜阳，硕士,高级工程师,主要研究方向为信号处理、嵌入式系统.E-mail：cyjscama@163.com

G484

A

1002-4956(2016)10-0220-03