中国现代教育装备
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 实验室建设  
便携式口袋实验装置的开发
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2022-8-21 9:45:58
  [导读]高校实验室是培养创新人才的实践平台。实验教学的目的在于促进学生自主学习,提高动手能力,培养创新思维。以南京航空航天大学自动化学院单片微控制器原理及应用实验课程为研究对象,利用便携式口袋实验装置,通过开展硬件电路设计调试实验、软件编程实验和上下位机联调实验,使学生掌握电子调试技能和焊接技能,从而能够独立地解决一个工程问题,全面培养了学生动手操作能力、硬件原理分析能力和软件编程能力,取得了显著的教学效果。

  实验教学作为本科课程教学体系的重要组成部分,是创新型人才培养不可缺少的重要途径[1]。高校实验课程是学生接触工程实践教育最初期、最基础的实践平台,实验教师必须主动思考实验教学应采取哪些可持续的、必要的改革举措,才能适应工程实践人才培养的需要[2-3]。

  南京航空航天大学立足于培养理论基础扎实、动手实践能力强的创新型人才,以紫外线这种非可见光物理现象的观测为例,融合本科课程教学大纲,自主研发并投入使用便携式口袋实验装置(简称实验装置)。

  1 当前实验教学存在问题

  目前大部分课程以理论教学为主,以实验教学为辅。按照教学大纲,通常一门理论课结束,紧接着进行实验课程。一方面,实验课程受教学管理、设备管理、实验室管理多方面的限制,不可能同时进行多门课程的全面考察[4];另一方面,所有的实验平台互相独立,各自有不同的实验指导书、由不同的任课教师教学。学生完成同一门课程的实验学习通常需要2~3种实验装置,很难对专业知识体系形成比较系统的认识。此外,由于购置的成品开发板开放性较差,学生只能基于开发板现有的例程进行阅读学习,没有机会针对实际应用,根据硬件电路的功能进行二次开发。

  基于以上问题,开发一种便携的开放性实验装置并运用于实验教学,是实验教学改革的当务之急。

  2 实验装置设计方案

  3 实验装置应用分析

  4 实验装置特点

  5 结语

  本文基于对紫外线数据的采集开发了便携式口袋实验装置,充分考虑了当代大学生的成长特点和知识需求,采用从原理图学习到焊接电路板,再到测量校准,下位机编程、上位机编程,上下位机联调这种完整的工程模式,加强学生的理论学习、激发学习热情、锻炼动手能力,使学生初步掌握解决实际工程问题的方法。

  该实验装置可直接运用于电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器等专业本科生及其专业课程的实验教学、课程实践,也可用于电气工程、控制科学与工程、仪器科学与技术等学科研究生相关实验课程教学,为高校培养专业基础扎实、知识结构全面、实践经验丰富的创新型人才起到积极的推动作用。

  参考文献

  [1] 冯洁.创新型人才培养中实验教学的问题与对策[J].实验室研究与探索,2008,27(4):102-105.

  [2] 欧阳宏伟.实施综合改革,优化创新人才培养体系[J].中国高等教育,2013(19):19-22.

  [3] 鲍艳,李鸿儒,张羽,等.“新工科”背景下以自制教仪服务于实验教学的探讨与实践[J].实验技术与管理,35(9):239-242.

  [4] 姚睿,崔江,周翟和,等.云桌面下嵌入式技术课程实验环境建设与教学模式探索[J].实验技术与管理,2019,36(7):50-53.

  [5] 马春燕,郑剑海,王淑红,等.基于“口袋机”的“单片机原理与接口技术”课程开放式教学探索[J].实验技术与管理,2020,37(4):16-19,27.

  [6] 金燕,陈强.电子技术“口袋实验室”开发及实验项目设计[J].实验技术与管理,2019,36(6):94-99.

  [7] 苗曙光,李峥,方振国,等.基于口袋实验室的单片机实验教学改革研究[J].赤峰学院学报(自然科学版),2020,36(8):101-104.

林雅洁1 曾庆喜1,3 邹望蠡2 王晓琳1 修巧艳3

1.南京航空航天大学自动化学院 2.南京航空航天大学国资处 3.南京航空航天大学高等教育研究所


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