賈博軒 徐輝 宮兵

摘要：實驗教學(xué)是應(yīng)用型本科高校提升辦學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生就業(yè)競爭力的有效教學(xué)模式，是培養(yǎng)學(xué)生實驗素養(yǎng)以及科學(xué)思維等應(yīng)用能力的核心。為了更好地發(fā)揮實驗教學(xué)的作用，針對教學(xué)實踐中遇到的困難，作者結(jié)合多年實驗室管理和實驗教學(xué)的經(jīng)驗，在滿足對工科學(xué)生能力培養(yǎng)目標以及有效提升學(xué)生實踐能力的前提下，推行了一系列具有針對性和可行性的改革措施，對實驗教學(xué)實施方法進行了探索并取得了顯著成效。文章以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”這門課為例，對該實驗方法模式進行了系統(tǒng)的介紹。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué);模式改革;物聯(lián)網(wǎng)工程

培養(yǎng)社會需要的實踐型、創(chuàng)新型人才是各高校應(yīng)承擔(dān)的重要義務(wù)和使命。我院自2011年起開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，以學(xué)生發(fā)展為本、以實驗教學(xué)為術(shù)、以工程應(yīng)用為主，重點培養(yǎng)學(xué)生嚴謹周密的工作作風(fēng)、敢于創(chuàng)新的思維方式、團結(jié)協(xié)作的互助精神。實踐證明，為了培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型專業(yè)人才，實驗教學(xué)就是教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要組成部分，是引導(dǎo)學(xué)生自覺進入知識探索和能力培養(yǎng)的重要方式。

現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式已經(jīng)有所改良，在改變傳統(tǒng)性實驗內(nèi)容的同時，減少了驗證性實驗和重復(fù)性實驗，但仍然存在著一些不足。本文針對我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”這門實驗課中存在的一些問題，結(jié)合我院現(xiàn)有的實際情況，圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力這一目標，推出了一系列的改革方法，并將其運用在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過幾個學(xué)期的嘗試，取得了顯著的效果。這為學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)以及實踐能力的提高奠定了基礎(chǔ)，同時也為其他專業(yè)和課程的實驗教學(xué)改革提供了有效參考。

一、我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”現(xiàn)有實驗教學(xué)方法的不足

（一）教師與學(xué)生之間缺少溝通

學(xué)生通常只有在上課期間才能與教師見面，而課后缺少交流的時間和機會，這使學(xué)生的一些問題得不到當場解決，從而使這些問題變?yōu)檫z留性問題。同時，由于缺乏交流，教師難以具體了解學(xué)生對實驗原理、方法、現(xiàn)象的掌握情況，難以規(guī)范實驗操作，難以及時糾正錯誤，不利于教師對教學(xué)過程和效果的了解。并且實驗教學(xué)的質(zhì)量難以評價，這阻礙了實驗教學(xué)水平的提高和學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，進而影響到教學(xué)質(zhì)量和效果的提高。同時，有些動手能力較強的學(xué)生往往想進行拓展創(chuàng)新性實驗，但卻因為缺少交流也只是將一切都停留于想法而無法付諸行動。

（二）學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)的機會

實驗課上，通常都是教師講學(xué)生聽，教師做學(xué)生看，而學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機會卻很少。學(xué)生常年處于被動接受教育的情況，無法培養(yǎng)主動參與、樂于探索、勤于動手的習(xí)慣，這大大影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和學(xué)習(xí)興趣。

（三）學(xué)生提問較少

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)關(guān)注學(xué)生的共性教學(xué)，使學(xué)生達到共同的教育培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)質(zhì)量，對學(xué)生的差異性不夠重視。教師在課上所講授的內(nèi)容，多多少少會存在個別學(xué)生無法理解的情況，而學(xué)生有時不敢提問，在很大程度上會影響學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握。如果學(xué)生對實驗原理和實驗方法缺少認識或有疑問，甚至?xí)绊懙綄W(xué)生的后續(xù)實驗，對教師實驗教學(xué)的開展很不利。

（四）實驗學(xué)時不足

由于實驗學(xué)時相對較少，很多學(xué)生出現(xiàn)實驗做不完的情況，特別是基于硬件平臺的綜合性實驗，例如本文所提到的“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”這門課程。而課時外給予學(xué)生上機的機會又很少，于是降低了學(xué)生的實驗質(zhì)量，影響學(xué)生實驗結(jié)果的展示和最后的實驗成績，最終無法滿足提高學(xué)生實際動手操作能力的需求。

二、改革實驗教學(xué)方法策略

基于對以上實驗教學(xué)模式不足的分析，我們改革并探索出了一些既滿足學(xué)生培養(yǎng)目標，也符合我院實際情況、具有可操作性的實驗教學(xué)方法。該方法具體如下：

（一）定期開展課下實驗研討小組會

為了增加教師與學(xué)生的交流機會，并且在不占用實驗學(xué)時的前提下，定期在實驗室開放時間開展課下實驗研討小組會，針對實驗內(nèi)容以及實驗原理掌握情況等問題進行研討，答疑學(xué)生在實驗課中出現(xiàn)的問題。其中，重點討論實驗內(nèi)容，檢查是否存在過于簡單或不明確的實驗，同時檢查學(xué)生實踐是否達標，是否突出了實驗的綜合性、創(chuàng)新性和技能性。教師可以按照本專業(yè)的教學(xué)目標和學(xué)生工程實踐能力的要求，更加合理地構(gòu)建理論與實踐相對應(yīng)的、能力與素質(zhì)相匹配的實驗教學(xué)內(nèi)容，合理地調(diào)整各個實驗的比重，對實驗內(nèi)容進行定期更新。這種課下討論形式可以引導(dǎo)學(xué)生積極思考，探索新的實驗方法。同時，學(xué)生可以借此與教師商討自主開發(fā)的創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，教師可以幫助學(xué)生分析實驗的可行性、應(yīng)用性，讓學(xué)生真正學(xué)以致用。例如：“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”實驗箱有很多拓展模塊，有些學(xué)生對繼電器模塊感興趣，而現(xiàn)有實驗課幾乎不會涉及此處，學(xué)生通過與教師的交流，了解繼電器的工作原理，明白了如何控制4412cpu管腳的高低電平，后續(xù)查閱資料編程實現(xiàn)了繼電器的自動吸合。教師在此作為引導(dǎo)者，啟發(fā)學(xué)生思考，并且與學(xué)生探討、解決實驗過程中出現(xiàn)的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。最終有學(xué)生成功開發(fā)出了諸如不停車收費模擬系統(tǒng)、智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等創(chuàng)新型項目。

（二）采用實驗課翻轉(zhuǎn)課堂

基礎(chǔ)教育課程改革中，將翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)方式引入到理論教學(xué)中，而我們將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于實驗課教學(xué)。在保證用電安全的前提下，教師將一部分任務(wù)分配給參與翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)生，以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生通過課下時間采用自主分析、探索、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方式來實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標，在實驗課上將這些成果以及任務(wù)講授給其他同學(xué)以及任課教師。如：在“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”這門課上，教師安排學(xué)生講解嵌入式傳感器節(jié)點的工作原理、傳感器節(jié)點如何與Zigbee通信等。學(xué)生從認識實驗箱和各個模塊開始，翻閱實驗指導(dǎo)手冊、動手實踐實驗、整理實驗數(shù)據(jù)到最后實驗課上通過自己的方式給大家講解，完成了一個自主學(xué)習(xí)過程。在實踐中發(fā)現(xiàn)，采用這種方式可以有效地提高學(xué)生搜集和處理信息的能力、主動獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，并且激發(fā)了學(xué)生強烈的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生愿意去學(xué)和樂于去探索。在翻轉(zhuǎn)課堂中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對實驗的講解、對程序的分析、對試驗箱的操作，都比教師一味的講、讓大家被動接受的情況掌握的要扎實的多。并且，通過這種方式，學(xué)生主體頭腦中的知識信息庫被充分地調(diào)動起來，知識系統(tǒng)被充分地組織，使學(xué)習(xí)主體的目標價值得到了充分地張揚，達到主動學(xué)習(xí)、主動鍛煉、主動發(fā)展與提高的目的。與此同時，教師要強化學(xué)法指導(dǎo)，學(xué)生暫時成為講授者，但在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中教師要當好“引路人”。

（三）開設(shè)微信“答疑群”

實驗教師以班級為單位建立微信“答疑群”。課上或是實驗室開放過程中，學(xué)生上機時遇到的問題可以通過此方式向教師提問，教師可以及時回答學(xué)生疑問。微信群的建立避免了學(xué)生在課上不敢提問或沒時間提問題的情況。同時教師可以將一些有代表性的問題在實驗課上再進行講解和對知識點再次鞏固。這種“答疑群”的建設(shè)使教師可以有效地密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，引導(dǎo)學(xué)生思考，及時解答學(xué)生的困惑，明確教學(xué)難點，對教學(xué)中的薄弱處進行深刻強化。該方法也使得教學(xué)活動不再局限于課時內(nèi)、課堂內(nèi)，實驗教學(xué)突破了時間和空間的限制，這為基礎(chǔ)實驗教學(xué)成效的改善提供了可靠支撐，使學(xué)生更加主動地去思考、去實踐驗證，進而實現(xiàn)最佳實驗教學(xué)效果。此外，學(xué)生提高了發(fā)現(xiàn)問題的思辨能力和養(yǎng)成了善于提問的習(xí)慣。

（四）有效開展實驗室開放

本著以學(xué)生為中心的原則，我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實施筆者之前提出的“多元化的實驗室開放策略”，每周至少進行6學(xué)時的實驗室開放，給予學(xué)生充分的課下實踐時間。通過實驗室開放，可以增強學(xué)生的實際動手操作能力，使學(xué)生的實踐能力得到充分的訓(xùn)練和提升。鼓勵學(xué)生在完成基本實驗任務(wù)的基礎(chǔ)上，拓展開發(fā)創(chuàng)新項目。同時，在實驗室開放期間，實驗教師也參與其中，積極與學(xué)生們討論，幫助學(xué)生做好任務(wù)規(guī)劃，一同探索前沿知識和技術(shù)，充分調(diào)動學(xué)生積極性和主動性。

三、結(jié)語

實驗教學(xué)是課程教學(xué)計劃的重要組成部分，對于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力具有理論教學(xué)無法替代的作用。為進一步提高實驗教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生實踐能力，結(jié)合我院實際課程情況以及學(xué)生的實際問題，本文對實驗教學(xué)方法進行了探索性的改革。這些改革可以有效地彌補目前諸如“嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計”實驗課上的不足，更好地轉(zhuǎn)化學(xué)生學(xué)習(xí)方式，為其他實驗教學(xué)活動的推進提供了有效參考。隨著科技的發(fā)展，實踐教學(xué)的方法也要隨著社會生態(tài)環(huán)境以及技術(shù)水平的提高而有所改變，我們要按照先進性和科學(xué)性、自主性和創(chuàng)新性相結(jié)合的原則，不斷更新實驗教學(xué)理念，勇于嘗試新的教學(xué)方法，通過改革探索更科學(xué)的實驗教學(xué)方式，以期達到更好的實驗教學(xué)效果，提高學(xué)生實驗的積極性和主觀能動性，為社會培養(yǎng)高質(zhì)量的實踐型、創(chuàng)新型人才。

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編輯/姜雯