测控专业单片机实验教学模式的探索

肖艳军+周围+杨泽青+高楠+孙凌宇

摘要：实验作为实践教学中最基本且最重要的一环在当下的教育模式下被忽略。为打破学生被传统思维方式禁锢的僵局，培养学生的实践能力以及创新能力，本文从测控技术与仪器专业开放性单片机实验教学出发，对目前实验教学模式的弊端进行了深入分析，并进行新的实践教学思路的探究，阐明了开放式单片机实验的意义，最后提出了新思路实施的有效途径。

关键词：实验教学；创新型；单片机；开放式实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0265-02

一、引言

对于测控专业本科生而言，专业课的实验是培养综合型人才最重要的环节[1]，但现在的本科教学却忽略了这一点。在我校测控技术与仪器专业的本科教学计划中，单片机原理及应用是重中之重，单片机控制技术作为工业现场的常用技术之一，是学生未来工作发展必须掌握的技术[2]。为使我校测控专业毕业生能够真正满足社会需求，本文就我专业的单片机实验进行探究，找到现在实验存在的问题，探索实验新思路，发挥单片机实验的作用。

二、单片机实验模式的特点与弊端

目前测控专业单片机实验模式绝大多数为验证性试验，实验要求所有学生使用同样的设备和指导书。按照指导书进行硬件连接，写程序，然后看现象，撰写实验报告。

这种实验教学特点：一是统一性。所有同学用的讲义和设备，得到的也是雷同的实验数据和结果。二是实验教学内容的验证性。实验的设计者并没有精心考虑该为学生准备什么样的实验任务，也没有考虑实验真正想要达到的目的是什么，这样的结果就是提升不了学生的能力。三是学生学习的被动性。实验都是验证性的实验，实验手册相当详尽，学生自然就被动了。

课上对120名本科生进行了关于实验模式的相关调研，问题是：对于现在提供指导书的实验模式和学生自己设计实验两种模式，学生会选择哪一种实验模式学习？结果表明，90%的学生更青睐于前者，这让人感到意外，但也在情理之中。现在大多学生更加适应灌输性学习，他们并没有站在更高的高度去认识单片机实验，没有看到第一种模式的弊端：

第一，与学生实验有关的都被统一化，学生实验成了对知识的机械式理解和记忆，这在很大程度上限制了学生的思维空间。学生能够在这种模式下已然没有了探索新事物的兴趣了，更不用指望有多强的创新力，创造新的事物。

第二，实验注重结果而忽略过程。单片机原理的学习是很注重实际操作的，单是课本的内容无法学到该课的精髓。既然是实验，其结果固然是比较重要的，但学生在实验过程中的洞察力，从发现问题，到确定解决方案，最后问题被解决的能力，以及对考察知识的掌握以及拓展能力是否在整个过程中得到了真正的锻炼和提升，则往往被忽视。

三、开放式单片机实验的新思路摸索

实验的目的是为了给学生提供更多的实践机会，与课上理论更好结合，进一步与实际工程应用接轨。开放性实验是一个可行的举措，它能够实现对学生能力的全方位培养，这是符合当代社会对人才需求要求的。

1.开放式单片机实验的特点。开放式单片机实验教学是以社会需求为导向，培养综合型人才为目标。开放式单片机实验从现有的“现象验证”转变为“能力、思维、素质”的综合素质培养，以实验者为中心，充分发挥实验者的主动性、积极性和创造性。其特点有：

第一，以实验者为中心，注重学生的探究性。开放性单片机实验没有机械式东西，实验的内容完全是由学生自己确定的，实验室提供给学生需要的设备。这样的实验要求学生要对基础知识掌握扎实，其次要清楚哪些知识不理解，需要通过实验解决，哪些知识是需要通过实验进一步验证，还有自己有什么新的想法需要实验表达出来。这就要求学生在研究过程中不断探索和学习，使教学从“要你学”变为“我要学”，充分发挥学生的积极性和探究性。

第二，对学生的整体水平要求提高，允许学习步调不一致。开放式单片机实验以学生为中心，学生自己动手做自己想做的，对知识接受较慢的学生可能不一定能适应这种学习节奏。站在老师的角度希望是每位学生都能有很强的能力，但是都知道这是不可能的。不论采取什么样的教学方式，都会存在同样的问题。

第三，知识来源的多渠道和全面性。在开放性单片机实验课堂，老师只是指导，没有讲解，这样使得学生发现问题时自己通过各种渠道以及全方位去找到问题的答案，或者是带着问题去和老师进行探讨

2.开放式单片机实验与现有实验模式的区别及优势。指导老师为中心向学生为中心的转变。现在我专业的实验教学还是以教为主，也就是说老师是实验课的中心，学生相当于实验的旁观者。以学生为中心，学生完全成为主体，有更多的实验主动权，充分发挥学生的能动性和创造性。

简单验证到综合素质培养的转变。开放式单片机实验教学的目标更加明确，就是对学生综合素质的培养。开放式单片机实验在夯实基础的同时更加注重学生对系统的理解，要求学生进行系统设计，从了解总结功能，到提出方案，并进行方案验证，最后系统设计，分析及实验。这是当前实验模式下学生不可能经历的过程。其中一定会遇到各种各样的问题，包括技术问题和人文问题。从遇到问题到解决问题的全过程慢慢地就培养出学生的解决实际问题的能力。

固定实验到多样化项目的转变。原来的单片机实验主要包括地址操作、IO接口操作、继电器控制、电机控制等，这些实验都是单一的知识点，开放性实验给了学生很大的空间，他们可以做一个小系统，从确定系统所需要实现的功能，进行方案设计，再到系统设计，最后调试演示。学生会经历做一个单片机系统的全过程。由浅入深、由易到难、从简单到综合，逐步培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。

四、开放式单片机实验的有效途径

1.开放管理。给学生提供开放的实验室、必要的实验设备和元件，让学生一进实验室就走进电子知识海洋。利用实验室的资源，学生可以随心所欲搭建系统，这样学生几乎零成本就可以做自己想做的事情。培养了学生的兴趣，开放性实验教学就成功了一大半。

2.加设实验课程。现有的实验课时是包含在基础教学里面的，这些学时远远不能与培养学生能力相对应，学生之间的能力差异导致步伐不一致，这是现在开放性单片机实验的矛盾所在。为解决上述问题，增设实验选修课是一个很有效方法，给有想法的学生更多时间和空间，也给慢热的学生创造深入学习的平台，不至于差距越来越大，最终迫使他们放弃。

3.开放性实验与实际课题相结合。通过开放性实验教学，发掘学生的潜力，为有潜质的本科生配备研究生进行指导，让本科生参与实际课题。真正做到学以致用。

五、总结

社会对综合型人才的需求日益增加，根据市场需求，对测控技术与仪器专业学生进行针对性培养。从专业技能的培养模式出发，现有的单片机技术培养模式必须做出改变，开放性实验教学是一个独到得并且适应专业特色的新思路。开放性单片机实验教学相对于现有模式有明显的优势，进行这种实验教学模式的调整，对培养创新型综合素质人才具有极为重要的意义。

参考文献：

[1]肖艳军，杨泽青，周围，等.测控专业人才培养目标及培养模式创新性研究[J].实验技术与管理，2016，33（3）：20-22.

[2]李文涛，李忠虎，左鸿飞.测控技术与仪器专业工程应用型人才培养模式改革[J].中国冶金教育，2014，（2）：8-10.