自主研制實訓設備在教學中的應用

陳宜建

(常州信息職業(yè)技術學院 電子信息工程系, 江蘇 常州　213164)

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自主研制實訓設備在教學中的應用

陳宜建

(常州信息職業(yè)技術學院 電子信息工程系, 江蘇 常州213164)

對高校教師自主研制的實訓設備在教學中的應用,以及對實驗室建設的作用進行了探討,分析了開展自主研制實訓設備的必要性,并以“智能小產品實訓平臺”為例,介紹了自主研制實訓設備對教學改革的促進作用,總結了應用的成效。

實訓設備； 實踐教學質量； 科研水平

隨著科學技術快速發(fā)展及高新技術的開發(fā)和應用,使得產業(yè)結構和崗位需求不斷調整變化,社會對應用創(chuàng)新型人才的需求不斷增加[1]。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力,培養(yǎng)高素質、高技能型人才,專業(yè)實踐教學是最重要手段之一[2-5]。

由于學科發(fā)展和專業(yè)調整,專業(yè)知識更新較快、專業(yè)教學內容變化較多,各高校和各專業(yè)的專業(yè)實踐教學各有特色，因此實訓設備生產企業(yè)很難把控功能相同、規(guī)模較大和相對穩(wěn)定的需求。由于研發(fā)實訓設備產生的效益難以保證,所以企業(yè)基本上不會在這方面投入大量的資金進行研發(fā)和生產，或者企業(yè)開發(fā)出的產品由于技術較先進投資相對較大、專用性強、社會需求量小、價格較貴,高校則因資金不足無法購買。多種因素造成高校所需專業(yè)實訓設備大多無法從市場直接購買到,即使能購買到,這些專業(yè)實訓設備在使用和功能上也不能完全滿足專業(yè)實訓教學需求,往往與教學內容存在某些不一致[6-9]。

有效解決實訓設備問題的方法是自主研制。自主研制實訓設備通常是專業(yè)教師根據(jù)本校專業(yè)技能教學的特色和產業(yè)需求量身訂制的,具有很強的實用性、先進性,并且低成本、易維護,能很好地與專業(yè)實訓教學有機結合,滿足專業(yè)實訓教學要求。

1　自制實訓設備

根據(jù)我校應用電子技術人才培養(yǎng)方案和電子行業(yè)對人才的需求,教學團隊自主研制了一款“智能小產品實訓平臺”,硬件主要包括電源電路、單片機電路、蜂鳴器電路、按鍵電路、LED指示電路、串口電路、LCD顯示電路、溫度傳感器電路、實時時鐘電路等。實訓平臺以常用的單片機STC89C52作為核心,外圍功能模塊可根據(jù)需要進行選擇。原理圖如圖1所示。

將電路原理圖轉換成PCB板圖,由外協(xié)企業(yè)加工成單面板,電子元器件采用直插式。學校組織學生進行焊接、制作和測試。實訓設備實物如圖2所示。

圖1　實訓平臺原理圖

圖2　實訓平臺實物圖

2　自制實訓設備的應用

本實訓設備可用作電子類多門課程的實踐教學平臺,比如單片機原理與應用、電子產品設計實訓、智能小產品設計實訓、接口技術、電子制作與工藝等。下面以本實訓設備在單片機原理與應用課程中的運用為實例進行說明。

傳統(tǒng)的單片機原理與應用課程教學體系和方法是先原理后實驗,其授課順序多數(shù)為單片機硬件結構、尋址方式與指令系統(tǒng)、匯編語言、系統(tǒng)構成、外圍接口芯片原理與應用、綜合系統(tǒng)設計等。實驗教學環(huán)節(jié)多數(shù)在匯編語言程序設計之后才開始,軟件設計和硬件設計教學很難融合。這樣將導致該課程入門困難,學生對所學理論知識也不知有何用途和怎樣用,從而感到課程學習非?？菰锖头ξ?失去學習興趣和熱情。其次,理論講解過多會使得課程安排頭重腳輕、實踐課程比例縮小,學生實踐技能很難得到鍛煉,并且先理論后實踐容易造成實踐和理論脫節(jié),理論融入實踐的程度很難提升[10]。

要解決以上問題,應在理論講解的過程中不斷融入實踐環(huán)節(jié)。在學校教學過程中使用自主研制的實訓設備,首先演示智能測溫系統(tǒng),邊演示邊講解工作原理,學生對于這種直觀的教學方式很容易接受。將課程分成5個學習單元,分別是單片機并行I/O口應用、顯示接口與應用、串行通信接口與應用、常用傳感器接口與應用、綜合項目應用。每個單元又分為若干項目,每個項目都包含軟件和硬件。所有的項目都是在自主研制的實訓設備上進行，學生先進行模仿,實現(xiàn)典型功能，對于學有余力的學生,還可以在實訓平臺上進行創(chuàng)新實驗。這樣學生的學習興趣很高。

自制實訓設備在使用過程中如果出現(xiàn)故障也能夠及時維修，而傳統(tǒng)購買的實驗箱價格昂貴、功能固定,由于學生多數(shù)是首次學習該課程,對實驗箱的操作流程不熟練,經(jīng)常會誤操作,從而對實驗箱造成一定損壞,因此學生會畏首畏尾,不敢大膽嘗試,從而挫傷學生的積極性。

自制實訓設備體積小、便攜、使用方便,只需在個人電腦上安裝相應集成開發(fā)環(huán)境和下載工具軟件即可,學生可以把實訓設備帶到宿舍,利用課余時間進行開放實驗和創(chuàng)新研究。

3　自制實訓設備的應用成效

在實踐教學過程充分使用自制實驗設備,節(jié)約經(jīng)費,不僅提高了教師的科研水平,還提高了教學質量,為學生提供了開放實驗平臺,取得了良好效果。

(1) 增加了實訓設備,完善實訓室建設。通過教師自制研發(fā)實訓設備,實訓室的規(guī)模擴大了,實訓條件得到改善,提高了實訓室利用率和實力。

(2) 豐富了實踐教學內容,促進了實踐教學改革,提高了實驗教學效果。由于自主研制實訓設備與教學內容結合緊密、針對性強,能凸顯本校專業(yè)特色,實訓設備功能較多,能滿足不同層次學生的實驗需求,既可以開出滿足教學大綱的基礎實驗,也可以開出綜合型、設計型、創(chuàng)新型實驗。實訓設備的應用也改變了實踐教學模式,增添了很多實踐環(huán)節(jié)和過程,有效提高了學生的實踐技能。

(3) 鍛煉了實踐教學隊伍,提高了專業(yè)教師的科研能力[11-12]。教師科研能力是高校評價教師水平的一項重要指標。教師通過研制和使用實訓設備,可提高科研水平。在自行研制實訓設備中,研究人員需要調研、查閱大量文獻資料；設計方案的制訂更是復雜,不僅理論原理要正確,還要有可行性、可操作性,并能順利實施。制作與調試過程要用到理論知識,同時也要掌握許多解決工程實際問題的方法和思路。由于實訓教師對自己研制的實訓設備各部件都比較熟悉,掌握設備的結構、性能和特點,有利于對設備的操作和維修。

(4) 促進學生個性化發(fā)展,培養(yǎng)了綜合素質。自主研制實訓設備的應用提供了一種開放式實訓教學,極大地提高、激發(fā)了學生學習專業(yè)知識的興趣和學習熱情。學生非常喜歡這種個性化的學習方式,動手能力得到加強,專業(yè)技能得到提高。近幾年,我系學生利用自主研制的實訓設備進行畢業(yè)設計、開展江蘇省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目研究、參加各類大學生電子競賽,多次獲獎。

4　結語

自主研制實訓設備是對當前商用教學設備的有效補充,成本低、使用靈活方便、針對性強,非常適合高等學校實踐教學，對實踐教學的促進作用明顯,不但引進了新的技術,還有利于完善實訓室建設。教師的業(yè)務能力得到鍛煉,提高了科研水平,同時使理論與實踐有機結合,在一定程度上提高了教師的教學和科研水平,解決了教學與工程中的一些實際問題。高校自制實訓設備,也促進了實踐教學改革,為產業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應用型人才奠定基礎。

References)

[1] 曾垂省,梁亦龍,舒坤賢,等.自主研制實驗教學儀器設備的作用與意義[J].實驗科學與技術,2010,8(4):178-180.

[2] 王江華,趙燕.自制實驗設備在大學生科技創(chuàng)新中的作用研究[J].學園,2015(25):36-37.

[3] 張莉英,王懷明,韓文仲,等.自己研制實驗設備提高師生實踐能力[J].實驗技術與管理,2015,32(5):98-100.

[4] 湯宏群,蘇廣才,陸際春,等.自制實驗設備對提升原始創(chuàng)新能力的作用[J].教育教學論壇,2014(7):281-282.

[5] 姚彤煒,曾蘇,蔣惠娣.研究性自主實驗和設計性實驗的開設與嘗試[J].中國高等醫(yī)學教育,2006(8):1-2.

[6] 樓建明,傅越千,安鵬,等.基于能力培養(yǎng)自制實驗儀器設備[J].實驗技術與管理,2014,31(9):81-86.

[7] 粟盈.淺談高職院校教師應如何自制實訓設備[J].輕工科技,2012(10):129-130,140.

[8] 單永明.學生自制設備的實踐與探索[J].實驗技術與管理,2012,29(10):28-32.

[9] 陳冬鶴,趙鶴群,吳克威.自制實訓設備對教學實踐的影響[J].大眾科技,2012(14):119-120.

[10] 朱敏玲,張偉,侯凌燕.基于Proteus 的微機原理與接口技術教學改革[J].實驗室研究與探,2016,35(1):155-160.

[11] 湯宏群,蘇廣才,陸際,等.自制實驗設備對提升原始創(chuàng)新能力的作用[J].教育教學論壇,2014(7):281-282.

[12] 王春英,張宏國,楊慧.自制設備在軟件學院實驗教學中的探索與實踐[J].科技與管理,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

高等職業(yè)學校提升專業(yè)服務產業(yè)發(fā)展能力項目(1-1-2012-2)；江蘇高校品牌專業(yè)建設工程項目(PPZY2015C237)

陳宜建(1979—),男,安徽阜陽，碩士,高級工程師,主要研究方向為信號處理、嵌入式系統(tǒng).E-mail：cyjscama@163.com

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1002-4956(2016)10-0220-03