陳曉范 田新志 申海杰

摘要：該文以西安思源學院電子信息工程省級實驗教學示范中心建設與改革為例，通過對實驗教學中實施理念、講授體系、講授內容和授課方法的模式創(chuàng)新，依托實驗教學中心的平臺，摸索如何形成新型應用型人才培養(yǎng)模式。

關鍵詞：實驗教學示范中心；教學改革；應用型人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）14-0113-02

教育部在全國范圍內開展了“十三五”高等學校實驗教學示范中心建設工作，探索滿足新時期人才培養(yǎng)需要的實驗中心建設和教學改革方向，建立創(chuàng)新人才成長環(huán)境，支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)，服務國家科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略[1]。我院創(chuàng)新實驗教學理念，以培養(yǎng)應用型人才為目的，通過改革實驗教學內容和方法，邁入了省級實驗教學示范中心的行列。

1實驗教學理念的創(chuàng)新

實驗講授理念是實驗講授的指導思想，是在社會發(fā)展和學科發(fā)展不斷變化的基礎上不斷更新。人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新首先是理念的更新，先進理念的指導決定了教學體系、教學內容、教學方法的創(chuàng)新，并決定了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的方向[2]。

我國高等教育以“基本理論”、“基本知識”、“基本技能”的三基教育理念指導下，實驗教學依附于理論教學，主要以驗證性實驗為主，學生處于被動接受狀態(tài)，難以滿足培養(yǎng)新時期應用型人才的要求。在此，培養(yǎng)學生應用能力為核心教學理念 ，實踐教學以創(chuàng)新型、綜合型實驗為主體，鼓勵學生自主創(chuàng)造實驗，允許學生更多的質疑和思考，轉變傳統(tǒng)的教學觀念。

我院人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的主要思路如圖所示：

電子信息工程培養(yǎng)計劃是在三電、信號系統(tǒng)、計算機網絡等專業(yè)基礎課上開設單片機原理與應用、單片機接口技術、嵌入式系統(tǒng)及應用、傳感器技術與應用、EDA技術、電子測量技術等專業(yè)課程，增設移動互聯(lián)網、無線傳感器網絡等拓展性選修課程，以及學時數(shù)占60%左右的實踐性課程，構成適應培養(yǎng)目標的相對穩(wěn)定有效的課程體系。從而使學生具有：

1）掌握C語言進行單片機、嵌入式系統(tǒng)程序設計的能力。

2）使用單片機、DSP、嵌入式系統(tǒng)程進行小型產品設計、開發(fā)的能力。

3）掌握電子設計自動化的能力。

4）掌握基于單片機、嵌入式系統(tǒng)的自動控制技術，能構建、調試、檢測、維護小型自控系統(tǒng)的能力。

2 實驗教學體系的創(chuàng)新

在實踐教學體系的建設上，將基礎實驗、專業(yè)實驗、課程設計、綜合設計、學年論文、生產實習、畢業(yè)設計（論文）等合理地安排到培養(yǎng)方案中，形成四年實踐講授不斷線的特點。該體系按知識結構劃分為以下模塊：

1）電路設計模塊：通過電子工藝技能訓練、模擬電子線路基礎實驗、數(shù)字電子線路基礎實驗、EDA實驗以及電子線路課程設計等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的基本電路實驗技能、設計方法。

2）計算機應用模塊：通過計算機語言上機實習、微機原理與接口技術實驗、單片機應用實驗、計算機自動控制實驗以及計算機應用課程設計等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的計算機應用能力。

3）專業(yè)實踐模塊：主要包括專業(yè)實驗、生產實習、專業(yè)課課內實驗等內容，目的是強化專業(yè)技能、夯實專業(yè)知識、強化實際操作能力。

4）綜合訓練模塊：主要包括綜合課程設計、綜合設計、學年論文、畢業(yè)設計（論文）等內容，學生在導師指導下，有明確選題，其中畢業(yè)設計需經過開題報告、中期檢查、論文答辯過程。

5）社會實踐模塊：主要包括社會調研、科技服務、勞動教育、國防教育等，目的是培養(yǎng)學生的社會適應能力和綜合素質。

模塊中的實驗內容分為多個層次，有基礎型實驗、綜合設計型實驗和創(chuàng)新型實驗，體現(xiàn)驗證性、設計性、綜合性實驗相結合。同時根據(jù)學生知識與能力的積累，在不同階段實施不同的實驗教學內容和方法。從而構成縱橫交錯的金字塔式的“立體化”實驗教學體系。

3 實驗教學內容的創(chuàng)新

我院實驗課程改革的基本思路是落實校企合作、產學研相結合的人才培養(yǎng)模式，建立人才培養(yǎng)計劃中所規(guī)定的實驗教學體系[3]。實驗教學內容的創(chuàng)新可以體現(xiàn)為：

3.1 實驗課程的改革

在實踐教學環(huán)節(jié)上，強調“綜合化實驗，工程化訓練”，加大綜合性、設計型、創(chuàng)新型實驗的比例；建立開放實驗室，滿足學生多層次、開放性、綜合設計和創(chuàng)新性實驗的需求。實驗過程由“被動驗證”向“主動研究”轉變，倡導實驗的“千人千面”，改變傳統(tǒng)的課堂講授指導為主的授課模式。

1）基礎實驗技能訓練：培養(yǎng)學生觀察、分析問題的能力。包括電子元器件的識別和使用、常規(guī)儀器設備（示波器、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源、萬用表）的原理及使用等基礎技能訓練，使學生能獨立完成實驗的設計、操作、實驗數(shù)據(jù)的獲取和處理、撰寫完整科學的實驗報告等實踐環(huán)節(jié)，樹立學生的工程實踐思想。

2）綜合設計實驗能力訓練：目前中心開出實驗課程75門，共計實驗項目409項，其中基本實驗為130項，占32%，綜合設計性實驗279項，占68%。絕大部分是以虛擬化仿真平臺為基礎的綜合性實驗，方便學生運用虛擬化手段來自主設計實驗，并從中迸發(fā)出新的設計靈感和思路。

3）創(chuàng)新能力訓練：為啟發(fā)學生主動性和創(chuàng)新性，同時培養(yǎng)學生協(xié)作能力和團隊精神，組織學生成立各類課程的專業(yè)社團，自由選題及課程設計等全開放式實驗。提供開放實驗室開展自主實驗。讓學生可根據(jù)一個具體工程實際情況及要求，設計一個系統(tǒng)，通過上機仿真，運行、調試，將具體工程實際情況模擬演示出來。

3.2 實驗教學團隊建設

教學團隊結合新增設備組織討論班、開發(fā)教學實驗、撰寫實驗手冊或實驗指導用書、制作上網電子教學資源，至少完成3門實踐教學課程的音視頻教材，同時進行科研，積極摸索自行設計、協(xié)同制作實驗設備的經驗，至少完成3項自制實驗設備任務。把重點放在實驗內容開發(fā)和實驗教學方法改革上，建立模擬與仿真相結合的實驗內容。

3.3 實驗教材與實驗大綱建設

進一步完善和編寫完整的實習指導書和配套于教學的實驗、實訓大綱、電子教材、視頻教材，方便學生網上自主學習，探索以課題研究帶動教學的模式，。任課教師將科研成果和學科前沿融入課堂教學，在實踐環(huán)節(jié)同樣將工程項目中典型案例直接引入實驗的具體內容，特別是專業(yè)課程實驗、課程設計和專業(yè)實習與畢業(yè)設計，有90%的案例或選題與科研成果和社會實際應用緊密結合。

3.4 校內外實訓實習基地建設

聘請企業(yè)技術人員加強實訓基地的技術指導工作，提高教師的技術能力和實踐能力，在單片機應用系統(tǒng)、CPLD、以及LED技術方面，做出自己的作品，或開發(fā)出相關的教學實驗板卡與設備，推動學生的創(chuàng)新性活動與能力培養(yǎng)。

建設校外實習基地，為實習學生提供獎學金和助學金，同時每年為學生提供創(chuàng)業(yè)基金。堅持生產實習的培養(yǎng)模式，開展實習和社會實踐活動，努力保證實踐教學的累計時間不少于半年，增加大學生接觸社會的機會，強化實踐教學環(huán)節(jié)。

4 實驗教學方法的創(chuàng)新

實驗教學不同于理論教學，后者是基于知識點的教學方法，是重視知識的完整性、系統(tǒng)性，一項工作的完成，只要具備一項完成該工作的能力即可[4]。在學習過程中完全可以在掌握完成該工作的技能后再拓展相應的知識，而不需要將能力作為知識的一個特例。實驗教學方法與手段的改革就變得極為重要。

4.1 面向任務的教學方法

面向任務的教學方式，建立目標明確、結構完整、內容系統(tǒng)的“教、學、做”過程，突破“理論教學+實驗箱”的教學方法，建立“基礎實驗+開發(fā)應用系統(tǒng)”的教學方法[5]。為學生建立一條從應用問題出發(fā)，經過原理分析、電路設計、制作裝焊、調試運行、故障檢測的工作過程。在校企結合的辦學過程中，讓學生了解企業(yè)對人才的要求，使學生對電子工藝、計劃管理、過程管理、質量管理、成本控制有實際的認識。

4.2 面向工作過程的教學方法

根據(jù)《單片機原理與應用》等精品課程建設的經驗，在三電課、單片機技術課程中，課程設計的序化過程是基于工作過程的，其步驟描述如圖所示：

4.3 面向情景的教學方法

采用情景教學法來組織相關技術性課程的教學。以《單片機接口技術與應用》課程為例，共設計了5個學習情境，如下表所示：

4.4 依托信息技術、完善教學手段

加強仿真教學技術的應用，在教學中引入Proteus仿真軟件對單片機進行仿真。借助Proteus對MCU和外圍電路強大的仿真能力進行先期的軟硬件調試，在仿真結果基本理想時再進行實際的硬件調試，其開發(fā)過程不僅高效，而且可以積累實用的硬件開發(fā)經驗。同時，利用Proteus與 Keil c軟件相結合進行實驗仿真，幫助學生加深對概念、原理的理解。學生通過仿真實驗，可以熟悉單片機系統(tǒng)的開發(fā)方法，提高學習興趣，進一步培養(yǎng)學生的綜合分析能力、排除故障能力和開發(fā)創(chuàng)新能力。

4.5 加強學生的主動學習與自主學習

建立各類專業(yè)社團，鼓勵學生參加學科競賽活動是增強學生自主學習的有力抓手。單片機設計開發(fā)技術的掌握，不僅需要扎實的理論功底，更需要堅持不懈的實踐探索。我院學生多次在省級大賽中獲獎。其中多次在陜西省“互聯(lián)網+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得金、銀、銅獎。省級、國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目35項，實用新型專利8項，近三年學生初次就業(yè)率均超過90%，不少學生得到用人單位的好評。

5小結

依托實驗教學示范中心建設，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。不僅需要增加實踐教學課時比例，更重要的是對多個實踐教學環(huán)節(jié)的內容、方法、要求等進行認真的設計，促使學生在實踐環(huán)節(jié)中取得以下積極效應：

1）對理論知識的理解效應

通過對實驗現(xiàn)象的分析，進一步驗證理論，尤其對影響實驗結果的因素要進行分析研究，進一步加深了學生對理論知識的理解和靈活運用能力。

2）對創(chuàng)新精神的引導效應

學生在實踐過程中，重要的是發(fā)現(xiàn)問題。從某個角度發(fā)現(xiàn)實驗與理論、經驗與假設不一致。正是這些問題的發(fā)現(xiàn)，可能成為學生今后參與科學研究、追求科學真理的原動力。

3）對學習興趣的激發(fā)效應

由于開放型實驗室的支持，學生通過設計性、綜合性的實驗，自主進行實驗方法與實驗內容的設計，有什么想法可以隨時得到實驗老師的指導，并在實驗室進行設計驗證，大大激發(fā)了學生主動學習的能動性。

參考文獻：

[1] 教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見[Z].教高[2011]6號，2011.

[2] 楊菊仙.人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)的建設路徑與發(fā)展策略[J].國家教育行政學院學報，2010（3）：37-41.

[3] 張姿炎.注重實用型人才的培養(yǎng)，提高畢業(yè)生社會競爭力[J].沈陽教育學院學報，2011（3）：63-65.

[4] 郭新順.基于互動的數(shù)據(jù)庫模塊化案例教學設計與實踐[J].大學教育，2012（7）：79-80.

[5] 艾尼瓦爾·阿不都肉夫.面向任務的Java教學模式研究[J].計算機光盤軟件與應用，2012（22）：278.