增量式專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

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1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，通過(guò)對(duì)相關(guān)專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行梳理和采用平臺(tái)化思想，設(shè)計(jì)了一組具有層次性的實(shí)驗(yàn)，其中包括5個(gè)基本實(shí)驗(yàn)和1個(gè)開(kāi)放式綜合實(shí)驗(yàn)。6個(gè)子實(shí)驗(yàn)是層次遞進(jìn)的關(guān)系，學(xué)生完成當(dāng)次實(shí)驗(yàn)后通過(guò)預(yù)習(xí)下次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備內(nèi)容，可以很好地將前一次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)掌握的內(nèi)容與新的內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，并通過(guò)可觀可感的現(xiàn)象提高學(xué)生參與及交互的興趣?；緦?shí)驗(yàn)有I／O控制、外部按鍵中斷、定時(shí)器、LCD顯示、多任務(wù)調(diào)度。綜合實(shí)驗(yàn)是一個(gè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生預(yù)習(xí)ADC及其他相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合前5個(gè)實(shí)驗(yàn)，依靠提供的資源完成具有一定功能和趣味性的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，如俄羅斯方塊游戲、彈球游戲、電壓表等。基本實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放式綜合實(shí)驗(yàn)將增量式專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分為2個(gè)層次：第一個(gè)層次是通過(guò)一系列依次遞進(jìn)的子實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的實(shí)踐工程應(yīng)用有感性認(rèn)識(shí)；第二個(gè)層次是在第一個(gè)層次基礎(chǔ)上專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用，包括方案設(shè)計(jì)與論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、功能測(cè)試與設(shè)計(jì)總結(jié)等過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容推進(jìn)上需要重視實(shí)驗(yàn)前講課內(nèi)容（包括知識(shí)講解、方法引導(dǎo)、背景解釋等）、實(shí)驗(yàn)中的引導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)。實(shí)驗(yàn)前的講課內(nèi)容主要在于梳理專業(yè)知識(shí)，為學(xué)生利用理論知識(shí)開(kāi)展工程實(shí)踐建立一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的展開(kāi)奠定良好基礎(chǔ)；實(shí)驗(yàn)中需要根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的情況及時(shí)加以指導(dǎo)，并在一些開(kāi)放性環(huán)節(jié)進(jìn)行必要引導(dǎo)，從而做到“開(kāi)放”而不“放任”；實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)不僅是一份報(bào)告，一個(gè)成績(jī)，而且是通過(guò)演講交流等形式讓學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)流動(dòng)起來(lái)；不局限實(shí)驗(yàn)本身，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行拓展，在其他領(lǐng)域運(yùn)用實(shí)驗(yàn)中學(xué)到方法與技能。

（1）從學(xué)生的興趣點(diǎn)切入。以介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，通過(guò)手機(jī)這一常見(jiàn)并與學(xué)生生活息息相關(guān)的嵌入式設(shè)備切入，通過(guò)分析其組成部分得到嵌入式系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)，從而通過(guò)學(xué)生興趣點(diǎn)引入實(shí)驗(yàn)前的講課內(nèi)容。

（2）通過(guò)對(duì)比分析強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)知識(shí)。以器件選型為例，通過(guò)嵌入式微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)與嵌入式微控制器的對(duì)比，得出2種系統(tǒng)在應(yīng)用中各自的優(yōu)勢(shì)與不足，從而強(qiáng)化學(xué)生相關(guān)概念、定義以及系統(tǒng)構(gòu)成等專業(yè)知識(shí)。213譚大為，等：增量式專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（3）對(duì)一些關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及時(shí)加以形象化說(shuō)明解釋。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)遇到一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在書本中已有解釋，但這些解釋可能比較抽象而難以讓學(xué)生形成直觀認(rèn)識(shí)，因此，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)進(jìn)度進(jìn)行形象化說(shuō)明解釋。以電源為例，在課前講解嵌入式微處理器構(gòu)成系統(tǒng)與嵌入式微控制器的對(duì)比時(shí)均有涉及（分別表述為“電源模塊”和“電源管理”），但并沒(méi)有就此展開(kāi)，因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中結(jié)合開(kāi)關(guān)電源和線性電源電路組成進(jìn)行形象化解釋，促進(jìn)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理的理解。

（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生在專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中已經(jīng)了解“開(kāi)關(guān)電源效率高，但輸出紋波大；線性電源效率低，但輸出紋波小”這樣一個(gè)定性的結(jié)論，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以讓學(xué)生通過(guò)用手指觸摸開(kāi)關(guān)電源芯片和線性電源芯片的非金屬部分（注意安全），根據(jù)手指的溫度感受對(duì)開(kāi)關(guān)電源和線性電源的不同工作原理產(chǎn)生的實(shí)際現(xiàn)象（熱的程度）有感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考如何在工程實(shí)踐中結(jié)合開(kāi)關(guān)電源和線性電源的優(yōu)勢(shì)構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理的二次電源。

2實(shí)施效果

增量式專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)2012年秋季學(xué)期在我校電子信息工程、通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)3個(gè)本科專業(yè)開(kāi)始實(shí)施，目前已運(yùn)行2屆，每屆160人。自實(shí)施以來(lái)，取得了良好的效果，學(xué)生在專業(yè)知識(shí)的理解、獨(dú)立思考與分析、獨(dú)立解決問(wèn)題、知識(shí)自主獲取、嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)術(shù)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度等方面都得到了很好的培養(yǎng)與鍛煉，同時(shí)有的學(xué)生將專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中內(nèi)容加以拓展和延伸，結(jié)合自身的理解與靈感進(jìn)行創(chuàng)新，在全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽、全國(guó)信息安全競(jìng)賽、全國(guó)嵌入式專題邀請(qǐng)賽、北航馮如杯等各級(jí)競(jìng)賽中取得優(yōu)異的成績(jī)。實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題也不斷得到優(yōu)化和解決，從而形成實(shí)施與反饋的良性循環(huán)與互動(dòng)。

3結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)增量式專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了闡述，就實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)施、實(shí)驗(yàn)效果與反饋等問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明，探討專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)“興趣牽引，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)象啟發(fā)引導(dǎo)”指導(dǎo)原則，學(xué)生實(shí)現(xiàn)“被教學(xué)”到“主動(dòng)學(xué)”，教師實(shí)現(xiàn)“少講少做”、“少指導(dǎo)多引導(dǎo)”、“少講授多啟發(fā)”的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)互動(dòng)關(guān)系的形成，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)的理解領(lǐng)悟，為學(xué)生未來(lái)研究性、探究性學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

作者：譚大為 孫超 王俊 馮文全 單位：北京航空航天大學(xué)