電子專業(yè)培養(yǎng)學生實驗興趣的實踐研究

王宇飛　孫雪茹　張培新

關鍵詞：電子專業(yè)；軟件；實驗

一、加強電子專業(yè)學生對實驗環(huán)節(jié)的重視程度

如果僅僅是告訴學生關于計算機軟件和電子相關的實驗非常重要，可以鍛煉動手動腦能力，是教師教學環(huán)節(jié)的一部分，效果肯定是不明顯的。教師可以從以下幾個方面告訴不愿意做實驗的學生為什么要做實驗。

第一，大學學習和高中不一樣，需要學生自覺去學習，以教師為輔，學生自學為主，學生需要轉換學習思路和方法，養(yǎng)成自覺自律的習慣。而電子實驗環(huán)節(jié)是重要的一個環(huán)節(jié)，學生學習了很多的理論知識，如何去驗證它們的正確性，就需要實驗來檢驗理論，不做實驗，理論永遠只是理論，只有通過實驗，得出理論驗證的結果，才會對理論有更加深刻地理解，同時知道了理論的來龍去脈，還可以在以后的工作中復制實驗，繼而創(chuàng)新和提高[1]。

第二，現(xiàn)在的電子專業(yè)實驗環(huán)節(jié)有助于學生今后的工作和考研規(guī)劃，電子專業(yè)等工科生畢業(yè)后如果想要做一些技術類的工作，那么本科期間的相關計算機、程序實驗對于他們培養(yǎng)動手能力和提高工程實戰(zhàn)經驗來說是非常必要的。想象一個在本科期間從來不自己做實驗的學生走上工作崗位后如何直接進行一些開發(fā)類的工作。就測控專業(yè)來說，本科期間學習好C 語言，多做一些和編程類相關的實驗，自己研究硬件電路連線，管腳定義，自己寫代碼，讓系統(tǒng)跑起來，如果比較熟練的話，不管是以后進行一些軟件開發(fā)工作，還是研究生期間出一些成果，幫助教師做項目來說，都是實打實的實戰(zhàn)演習。如果一個從來不寫代碼的學生，沒有一定的代碼積累量，畢業(yè)之后，工作中或者研究生期間如果想從事軟件開發(fā)工作，學不學得會，有沒有時間學是一回事，至少會遇到各種各樣的困難。所以，本科期間做計算機軟件和電子相關實驗的重要意義不言而喻，是未來從事科學研究電子專業(yè)培養(yǎng)學生實驗興趣的實踐研究和工程項目的前提和基礎，學生理解到這一層后，至少一部分學生的思想會發(fā)生轉變，當然，也不排除有些學生對一些實驗確實不感興趣，甚至是排斥。教學中只要有80% 左右的學生順利完成實驗，實在不感興趣的學生搭個順風車，完成實驗環(huán)節(jié)的部分工作也是可以的。

第三，把做計算機軟件和電子相關的實驗和比賽結合到一起。教學中可以多講一些實驗中哪些是用在比賽當中，哪一些是現(xiàn)實生活中常見的環(huán)節(jié)。比如綜合實驗，Arduino 控制器的智能RFID 門禁系統(tǒng)實驗，在做實驗的過程中，就把實驗內容和現(xiàn)實生活中的場景做一個對比和分析，學生聽完，覺得目前做的實驗是可以直接應用到現(xiàn)實生活中去的，如果這些實驗做好了，畢業(yè)后可以直接從事項目開發(fā)工作，那么，他們的積極性也會提高很多。否則，為了實驗而實驗，只是觀察一個結果，連幾根線，學生是不會感興趣的。比如Arduino 控制的紅外遙控三級調速風扇實驗，教師發(fā)了專利，讓學生準備材料，掛上他們的名字，他們就覺得很好，很有用，積極性也會提高很多。而且，教師可以明確告訴他們，如果計算機軟件做得好，參加比賽就做軟件設計這一塊內容，和其他學生組隊，擅長做軟件的學生就負責軟件開發(fā)。同時教學中要進行實戰(zhàn)，不僅僅是說一說，而是帶領學生把計算機軟件和電子相關的實驗扎扎實實落到實處，說一千遍動手做實驗，不如切實做一次實驗。教師鼓勵學生們多參加計算機軟件和電子相關的比賽，而參加比賽需要很多的前期知識儲備和實戰(zhàn)經驗，就簡單的傳感器選型和原理，繼電器的接線方法，可執(zhí)行機構的供電電壓問題，都是平時一點一滴積累起來了，這就需要學生們重視實驗環(huán)節(jié)，平時多積累，在比賽中才可以游刃有余，直接拿來用。

第四，把生活和計算機軟件和電子相關的實驗結合到一起。如果實驗只是實驗，生活中哪里會遇到，可以應用到哪些場合，教師不知道或者講不清楚，那么學生們很快就覺得沒有意思。因此，教師在選擇計算機軟件和電子相關實驗的時候就可以選擇一些實用性比較強的，且是生活中會經常遇到的，讓學生感受不是使用別人設計的產品，而是自己在做這些產品的模型，這時候學生就會覺得很開心，很有意思，讓他們知道這些實驗不僅是以后工作中用得到，而是親身體驗了平時經常使用的電子產品，這不僅了解了電子原理，就連整體研發(fā)路線都知道了[2]。還有一點，計算機軟件和電子相關的實驗是一個積累的過程，學生不可能通過幾個月的實驗就掌握一門技術，教師可以引領學生做到先入門，然后長期做同樣類型的實驗，不斷強化自己的技能，增加自己的知識儲備，這樣才可以在熟練的基礎上創(chuàng)新和提高。比如Arduino 控制溫濕度顯示，Arduino 火災報警系統(tǒng)以及Arduino 大氣壓力檢測儀等，學生不僅要學會連線，還要學會寫代碼，下載，調試，得出正確的結果。而這些都是生活中經常遇到的儀器儀表，學生們不僅僅是熟悉，也會覺得以后自己畢業(yè)了進入電子公司，也可以做簡單的研發(fā)工作，那么有些學生就會打起十二分的精神，好好做實驗了。

二、電子專業(yè)的實驗教學的重要性

電子專業(yè)的實驗教學不僅僅是告訴學生計算機軟件和電子相關的實驗的重要性，教師還需要身體力行，自己做實驗，掌握實驗所需技術和文字資料，同時給學生提供一個好的實驗環(huán)境，保證實驗順利完成。

（一）教師首先要做大量的計算機軟件和電子相關的實驗，做科研，做項目，寫論文、專利和軟著、著作

只有自己實驗做得很熟練，實驗過程中需要用到哪些耗材，可能遇到哪些問題及如何解決它們，才會了若指掌，才可以更好地指導學生完成實驗。首先，實驗需要實驗資料，比如實驗指導書，那么一套正確的，完整的，高質量的實驗指導書就是必要的，而每一個實驗指導書的實驗都是要經過驗證，切實可完成的，這才是一個高質量的實驗指導書，那么，教師在指導學生完成實驗前，實驗一定要做2-3 遍，才可以熟悉整個過程，才可以順利完成學生指導工作。所以，平時教師如果講的都是自己做過的實驗，自己完成的科研任務，自己帶過的比賽，自己完成的項目，課堂應該是很生動的，因為講起來言之有物，學生聽起來也是活靈活現(xiàn)的，代入感很強，學生對于計算機軟件和電子相關的興趣一下子就激發(fā)出來了。所以，如果想讓學生做好實驗，教師首先要完成每一個實驗任務，熟悉每一個實驗環(huán)節(jié)，知道實驗注意事項和重難點，知道學生需要準備什么，需要花多長時間完成，甚至是學生通過實驗可以獲得什么。

（二）教師需要給學生提供計算機軟件和電子相關的實驗場地和設備

通過實踐經驗分析，如果告訴學生某套傳感器比較好，你們有時間買來學習一下，學生可能會遲遲不愿動手，如果給他們提供實驗的場地和設備，就會有一些學生愿意來做實驗了，同時還要給學生提供時間，平時的時間多留給學生，讓他們有時間去圖書館，有時間來實驗室，有時間做一些科學研究。比如課內實驗，如果只是做仿真實驗，有些實驗仿真不了，同時就嵌入式軟件開發(fā)來說，有條件還是需要準備硬件電路和編寫軟件，實實在在看見實物制作是最好的。于是，任課教師在資源極大利用的情況下，可以用平時做科研用的舊Arduino 開發(fā)板，和2 套傳感器套裝，每一個套裝大概35—40 個傳感器，讓學生選擇不同的傳感器做實驗，這樣課內實驗就活起來了，學生可以直接像做課程設計一樣完成每一個實驗，最后完成一個大的任務，學生可以學到更多的知識。同時可以保證每一個學生都參與實驗，而且是非常有意思的實驗，學生的實驗興趣一下子就調動起來了，這就是教師在自己條件允許的范圍內，盡可能給學生提供實驗時間、場地和設備，這樣學生做了實驗，覺得確實有用，還挺有意思的，或許自己就開始買開發(fā)板做實驗、做大創(chuàng)或者做比賽，先把學生帶入門，再讓學生按照自己的興趣走下去了。

（三）要給學生提供計算機軟件和電子相關的實驗資料，甚至是幫助學生起一個頭

學生畢竟是學生，如果教師只是布置任務，完全讓學生自己完成，難度是比較大的，學生往往因為不知道如何入手，不知道需要準備什么而選擇放棄，此時教師可給學生提供實驗所需資料。比如自己編制的實驗指導書，自己開發(fā)的代碼，這樣讓學生復制實驗，學生就會覺得已經開始了，已經有很多準備了，就會順利很多。同時，有一個思路是，做實驗也好，學習也好，科研也好，是連貫的，教師要有自己的方向，而且是幾十年做一個方向，這樣就可以出很多成果。同時科研的一部分拿出來讓學生參與，學生有了教師的前期成果作為起點，也會感覺容易很多，同時覺得可以做出一些比較好的成果，就會很樂意參與，參與度就會高很多。如果全靠學生自己想題目，買設備，自己做科研，還是非常難的。他們需要有教師的指導和帶領，如果學生覺得可以，他們選擇不同的教師也就是選擇了不同的研究方向，可以把教師研究的內容學會，從而繼承和發(fā)揚，所以，教師可以把自己研究的一部分或者想要研究的內容作為學生的課題，有些學生真的會很積極很主動，而且積極申請項目和參加計算機軟件和電子相關的比賽，這樣對于學生來說是一個極大的鍛煉，他們可以學習更多的科研技能，同時對于他們找工作和研究生培養(yǎng)來說也是非常有用的。而且，教師帶比賽，帶著學生做項目做科研也可以出很多的成果，對于學校來說，教師的成果就是學校的成果，同時為社會培養(yǎng)了有工程實戰(zhàn)經驗的工程師，這是一個共贏的局面。

（四）教師的科研和項目可以為學生介紹工作

教師與廠家的交流，可以讓具有天賦和下功夫的學生學到實際的技能。如果學生在比賽中獲獎或者完成科研任務，教師可以向企業(yè)推薦他們。這相當于為他們提供了就業(yè)機會，因為這會讓他們更加踏實地投入于科研和項目之中。其他的學生也會因為實驗帶來的好處，愿意投入更多的時間和財力購買實驗設備。教師可以無私地提供學習材料、資料和實驗設備，幫助學生成長并取得更多成果。同時，教師還可以為學生提供金錢資助，這也會促進他們參與更積極地科研活動。實際上，學生在讀書期間的需求并不高，有些資助就已經非常開心和滿足了。他們會更加感激教師和學校，并更加積極地投入到實驗中去。因此，適當的物質獎勵對于學生的成長和發(fā)展是非常必要的。當然，判斷該獎勵的程度還需要教師自己來把握。

三、電子專業(yè)教師需要獲得學校的支持

教師不僅僅是靠一腔熱情在培養(yǎng)學生和做科研，同時，教師如果可以獲得學校的支持，就可以更好地開展科研和培養(yǎng)學生。畢竟，教師自己的能力和資源是有限的，如果教師已經取得了一些成果并建立了初步的科研基礎，那么與學校談條件，爭取學校的扶持，就會容易很多。前提是科研確實具有發(fā)展前景，同時對于教師、學校和學生都是有幫助的。比方說，學?？梢蕴峁┯嬎銠C軟件和電子相關的實驗場地及相關設備的購買，幫助學生進行賽前培訓和平時實驗使用。這樣，學生就會一直處在實驗訓練的環(huán)境下，在比賽中也具有一定的優(yōu)勢。因為“臺上一分鐘，臺下十年功”，我們如果僅僅依靠學生比賽幾天時間內出成果并獲得好的名次，是非常困難甚至不可能實現(xiàn)的。所以，平時的實驗訓練就變得尤為重要了，而且需要教師的指導。

四、電子專業(yè)教師可以做到24小時在崗在線

現(xiàn)在網絡發(fā)達的同時，有好處也有不好的地方，上下班的界限變得模糊。不過同時也有好處，比如，僅僅依靠上課時間完成教學任務，是遠遠不夠的。不像以前，教師下了班就找不到了，只有上課見得到教師，現(xiàn)在學生可以跟教師互相加微信，有問題就隨時提問，教師看見后抽時間回答問題，把課堂延伸到平時時間。尤其對于比賽項目組的學生和教師溝通起來就需要大量時間和次數，教師可以通過網絡平臺和學生建立答疑連接，學生有問題就可以找到教師提問，也可以得到快速解決，這樣可以加快學生的學習速度，讓學生成長周期減少，同時有助于推進科研和項目進展。教師也可以形成一個團隊帶學生，就比如現(xiàn)在的導師制，教師直接帶本科生，其實，本科生如果充分利用時間，同時也愿意學習，愿意花時間做科研，還是有很多潛力可以發(fā)掘的。以研究生模式培養(yǎng)本科生，讓他們提前接觸科研，做一些研究生才可以接觸的科研任務，對于他們來說也是極大地激勵和鼓勵。比如，教師幫助本科生發(fā)軟著、發(fā)專利、發(fā)論文等，學生看見這些成果上有自己的名字，不僅可以加分，同時想來本科自己就發(fā)了這些材料，可以極大地提高他們的自信心和愿意從事科研的決心。

五、電子專業(yè)教師可以根據自己的特長形成團隊

小的任務可以自己完成，大的任務就需要很多教師和學生一起完成，那么團隊就是非常必要的了，教師可以根據自己的特點和合得來的教師形成團隊，每個教師帶幾個學生，學生可以選擇不同的教師，選擇教師的方向進行研究，形成一個培養(yǎng)機制，讓每一個方向都得到發(fā)展和繼承，每一塊都有教師帶著學生完成任務，形成一個科研小生態(tài)圈，這對于學生培養(yǎng)和教師出成果來說是非常有必要的。比如一個團隊里，有寫材料的教師和學生，有做軟件的人，有硬件電路搭建的人，有設計PCB 版的人，有做仿真的人，最好是可以多學科交叉，比如做網頁和App 的人，有機械設計的人和畫圖的人，大的項目還需要懂法律的人，這些都是需要人的地方。所以教師要根據自己的特長形成一個團隊，每人負責自己的任務，共同完成科研任務，也可以極大提高效率，出很多的成果，而且每個人都會感覺很放松，因為做的都是自己感興趣和擅長的領域，這樣學生也可以學會團隊合作，每個人各司其職，根據任務選擇不同的人組隊。

六、結束語

鑒于筆者經驗有限，以上就是近幾年的一些教學所思和實踐經驗，后期想針對學生適合學習哪一個方向，如何選擇自己喜歡的方向做進一步的研究。根據本人教學經驗和本人經歷來說，有些學生就是學不會一些技能，而擅長另外的技能，比如有些學生就擅長軟件，有些擅長PCB 設計，是完全不一樣的，讓做軟件的做PCB 設計，可能一個好的程序員就被埋沒了，而讓一個PCB 設計工程師去寫軟件，就損失了一個好的硬件工程師。那么，如何快速識別學生適合哪一個研究方向，幫助他們選擇研究方向，讓他們少走彎路，盡快沿著自己的科研方向一路前進，取得更多更大的成果，就是本人想要接下來研究的內容。

作者單位：王宇飛 孫雪茹 張培新 新疆理工學院