随身实验室在电子信息工程专业的应用

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【摘要】培养应用型、创新型本科人才，不断创新实验教学环节并注重实验与理论的结合，一直是电子信息工程专业教学研究的重点。针对电子信息工程专业实用型本科人才的培养，分析了现有的实验教学体系的现状以及不足之处，在此基础上本文提出了将随身实验室引入专业课理论与实验教学环节中，利用面包板便于携带且有利于实践创新的特点，实现了不受限于时间场所的创新实验教学体系。

【关键词】随身实验室；实验教学；创新能力；实践能力

1研究背景

1.1宏观科学背景分析。电子信息工程专业是一个电子和信息工程方面的较宽口径专业，也是一门将信息处理、通信、电子信息控制等融为一体的交叉学科专业。本专业学生主要学习信号的获取与处理、电子设备信息系统等方面的专业知识，受到电子与信息工程实践的基本训练，毕业生应具备设计、开发、应用集成电子设备和信息系统的基本能力。我校旨在培养较高综合素质的实践型、应用型人才。电子信息工程专业的专业特征和行业需求决定了工程性和实践性是本专业的最重要特点，而实践教学正是培养学生实践能力和创新精神的重要的教学环节。所以，不断提高实验教学环节与理论教学之间联系的紧密度，通过创新性实验不断强化学生创新思维与实践能力，是培养创新型、应用型人才的唯一途径，具有重要的现实意义。1.2实验教学现状分析。近几年来，我校电子信息工程专业以国家高等教学质量工程精神为导向，不断开展教育教学方面的改革与创新，尤其是在培养学生综合能力与创新能力方面不断研究与实践，编写针对培养应用型实践性人才的实验教材，建设实验教学示范中心，引进先进实验教学仪器设备，依托实验中心的“基地”、“平台”、“试点”的建设，不断研究改革，将理论教学与实践教学相结合。

2构建随身实验课程新体系，改进实验教学方法

针对目前实验教学环节所存在的问题，面向就业环境培养高素质人才，电子信息工程专业实验教学必须跳脱原有模式，改进教学方法，优化实验内容，注重实验内容的实用性，利用小巧便携的面包板与各类电路器件，实现“随身实验室”，从根本上改变教学方法，“随身实验室”是由面包板及各类电路元件组成的便携式实验套组，有适合专业基础课教学的基础版和适用专业课教学的高级版，以及为培养创新能力进行实物创新制作的各类其他电路元件，都可以通过面包板进行电路连接，无需固定电源、固定场所，甚至不用焊接，以插孔和小探针的形式直接连接。为实现创新性教学，从以下三个方面进行改进：2.1教学方面。充分利用面包板与配套元器件体积小便于携带的特点，在课堂教学中就可以结合理论随时进行实践操作。第一阶段先从大一学生的专业基础课开始，通过将“随身实验室”带入专业基础课，应用面包板基础套件就可以直观的认识所学器件，并且可以随堂进行简单的实物连接，通过动手操作，得到结论，而在实验教学环节，在经过对元件的认知和对性质原理掌握的基础上，有一定的动手能力之后再进行实验传统教学，可以使学生更快地融入到实验中。这一阶段的学习与动手会使学生得到初步感知认识和亲手制作的乐趣。第二阶段针对高年级学生具备了对电子电路原理的认知与基本的分析能力，开始以EDA开发工具、单片机、DSP的开发应用等专业课内容，例如单片机是应用较广的一门专业课，传统实验教学是在实验室，利用单片机实验箱，通过编程控制晶体管实现流水灯，或者控制数码管实现数字系显示等封闭式实验教学，而利用“随身实验室”，通过升级面包板与配件，加入单片机等硬件，在课堂学习中就可以随时进行管脚的认识，电路的连接，达到在实验教学环节之前对硬件电路有一个直观、系统的认识。2.2创新方面。在实验教学环节，针对“随身实验室”增多综合性、设计性的自选实验题目，甚至可以由学生自己设计实验题目与内容，充分利用其元器件种类多、操作简单等优势，在掌握基本理论和具备一定动手能力的基础上，通过不断动手实践，激发学生对专业课学习的兴趣，培养学生的创新能力和综合素质。在此基础上，创新能力和都收能力较为突出的学生还可以通过购买其他配套元件和器材，进行高端实物的设计，比如说电子表、多级调节设置的时钟、LED音乐显示器等复杂但贴近生活的产品类设计。实现大学四年循序渐进、由浅入深，通过不断地填充基础面包板和配套元器件，在一次次的动手操作中，由学生自己建立课程之前的联系，培养学生创新能力和综合素质。2.3科研方面。通过“随身实验室”不断培养学生动手能力和创新意识，让“创新”不再是一句口号而是渗透在每一门学科，鼓励学生在教师的指导下积极参加科技活动，申报科研项目、大学生创业创新项目等，让学生通过参与项目和课题研究，通过不断累积的创新思维和动手能力，获得成果。由教师带领学生积极参与省级、国家级创新类大赛，如电子设计竞赛、飞思卡尔竞赛等，学生获得高质量高水平的科研项目奖项，还可以继续承接科研课题作为学生的毕业设计，真正实现大学四年由理论到实践，再由实践到创新的学习路线。教师应支持学生参与创新项目，组织学生形成项目组，由教师指导参与项目的具体实施，提供理论支持和实际指导，确保课题具有先进性和扩展空间，激发学生主观能动性，突破难点，在研究中不断发现新的研究方向，在实际研究过程中明确项目组成员分工，实现合理有效的学习与创新过程。

3实践应用效果分析

3.1课堂教学气氛。目前我校电子信息工程专业2016级学生已经开始在专业基础课的教学中开始应用“随身实验室”，在学习模拟电子技术课程中，充分利用了开发板和各类电路元件的特点，在讲授知识的过程中穿插进行小实验，先认识器件，明确原理，再按老师的要求连接相应电路，最后再在此基础上进行创新。例如在学习三极管原理和性能的阶段，指导学生用“随身实验室”连接由纽扣电池、发光二极管、三极管、电阻组成的基本电路，电路连接正确之后，由学生自己改变电路元件，实现开关控制、温度控制、光控制，还可以在此基础上增加三极管的数量，根据学生创新能力、实验现象和对结论的总结能力，评估分数。实验过程中学生反应热烈，课堂气氛生动，学生都能积极思考，寻找创新点，再动手去验证自己的设想，在失败中总结经验。在整个教学过程中，充分地锻炼了学生的动手能力，培养了学生的创新能力，实现了预期的阶段性教学效果，3.2学生反馈。通过与2016级电子信息工程专业的学生开展学生座谈会活动，从学生方面反馈真实的想法。学生认为，“随身实验室”是新型的实验教学方法，比起传统实验教学环节只是在实验台上插线、读数，更能引起学生学习和操作的兴趣。并且在自习时可以随身携带，学习理论只是的同时可以打开实验盒，查看原件，连接电路。而对动手操作焊接实物感兴趣的同学，更将“随身实验室”当做趣味性的工具，随时随地连接电路验证自己的各种想法，同学之间互相讨论学习。模拟电子技术课程出勤率达到100%。

4结语

培养应用型与创新性人才一直是我校教育教学工作的重点，而这一工作是一项系统而复杂的工程。将“随身实验室”引入大学四年的教学过程中，能够显著地提升学生对实践环节的兴趣，增强学生创新能力和主观能动性，将被动地完成实验，变成主动地参与实验、设计实验，将创新的理念从大一开始灌输，并且提高学生在工程实践中的动手能力以及解决问题的能力。课题项目：2018年高等教育教学研究课题“基于随身实验的大学生创新能力培养研究与实践”。

参考文献

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作者:白辰骄 韩金历 单位:吉林建筑科技学院