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1、教/改/纵/横|计算机教育计算机教育 2007.7|45单片机实验实训教学模式改革的探索 刘 健 罗三强(宜春学院 数计学院，江西 宜春 336000)摘 要：本文分析了 2000 年以后一批新升格为本科院校的高校理工科相关专业在单片机的实践技能培养模式上存在的弊端，并结合自身实践阐述了建立“应用型开放实验室”的必要性、优越性，探讨了实施“单片机应用型开放实验室”的途径与方法。关键词：单片机；培养方式；应用设计；实践教学 中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1672-5913 (2007)14-0045-03 目前我国高等教育正处在高速发展的时期，各类院校基础设施的建设发展
2、很快，招生规模逐年增加，万人高校比比皆是，办学思想日益趋于成熟。而大学生就业难的问题却已经演化为一个严重的社会问题，也是当今教育体系问题的集中体现。透过大学生就业问题的表面，深究造成如此现象的原因，我们才能更好的把握方向。从学生的角度来看，普遍存在的问题是：知识结构不够健全，专业知识不系统，综合技能水平不高(缺乏动手能力、创新能力)，缺乏一专多能的水平等多方面，北京某大学一学生读完大学又读中专，就是一典型例证。在如何提高学生的专业技术能力问题上仍然跟不上市场对人才能力的要求。培养模式的一成不变是主因。本文着重讨论现行的单片机实践性教学环节存在的弊端，提出一种能更好地适应学生需求的实践性教学环节
3、的新思路、新方法。1 目前教学体制中实践性教学环节存在的弊端 1.1 培养方案的先天不足 具体地说各高校在培养方案设置上仍然是基础课、专业基础课和专业课，实践性教学环节的模式，即实验、课程设计和毕业设计。现行的实践性教学体系，基本上是先理论教学，再到实验室去做实验来验证理论的正确性。现在的教学计划一般是为一门课程安排几个实验，每个实验结合课堂的理论教学内容适时地穿插进行。表面上看，实验与理论教学有机的融合在一起，能做到学生的动手能力与理论知识相长。但从多年的教学实践中，不难发现，单纯的实验室方式不能满足技术人才的培养。首先，实验时数不能满足现代的教学要求。一般一个实验安排 24 课时之间，单片
4、机原理及应用、DSP、嵌入式系统等课程，稍微复杂一点的实验项目就难以在一次实验或上机调试中完成，结果只能降低难度，从而牺牲了技术应用能力的要求去适应教学模式。而学生很多课程的实验实践部分，不能在这种实验方式中得到提高的主要原因：首先是总课时的限制，其所导出的一个利益悠关问题，即实验室的相关人员的课时利益；其次是教师的敬业精神，这里的精神可能更多的是一种奉献精神(包含专业指导、超时工作的待遇、师生之间专业上的一种心灵沟通、淡泊论文和课题等)。三是实验设备的“傻瓜”化问题，一个实验箱，一本指导书。按照实验项目要求设定初始条件，然后观察结果，根本不关心过程中的原理设计。1.2 理论与实践的无奈脱节
5、上述方式的一个必然结果是，从表现上看好象理论教学与实践教学紧密结合，该做的实验都做了(效果如何不管)。实质上理论与实践脱节的现象突出表现在验证性实验能做，而设计性、创造性、综合性及开放性的实验就根本无从下手。甚至很多知名高校，也同样面临这样的问题，这也是导致就业率上不去的学生个人内在原因之一。理论与实践的密切结合是衡量一个合格学生的根本标准，也是提升学生面向就业市场竞争力的一柄利剑。这一点对于“发展中的新建本科院校”尤为重要。要想学生在严峻的就业形势下有立足之地，一个积极的办法就是加强学生实际动手能力的培养。教/改/纵/横|计算机教育计算机教育 2007.7|46 各院校学生所学的理论知识，从
6、所使用的教材要求上来看与全国其他高校的学生所用大多相同。很多“优秀”的毕业生拥有扎实的理论基础，成绩是大学校园里的佼佼者，各类奖学金获得者，或当过学生干部，在应聘工作时被用人单位拒之门外，除个人性格因素外，其主因就是缺乏实践经验和实践能力。企业是以盈利为目的的，试想有谁愿意花钱请一个除了理论什么都不会的新手？学以致用，用才是学的灵魂。若学生在校期间便参加过一些相关实践锻炼，对自己所要从事的专业在实践上有过深入的涉猎，如果在校期间参加过一些具体单片机产品的研发，亲身经历过一些由“原理设计程序设计手工产品开模集成产品”的整个过程，或者说前三个环节的经历，即具备相应的产品开发能力，那么这样的毕业生就
7、容易找到满意的工作的。因此，如何在培养方案之外加强学生动手能力的培养，加强学生理论联系实践的机会，是提升学生就业竞争力的一个途径。1.3 唯学历环境下的教师业务畸形 随高校大量扩招运行若干年来的另一个弊端显现，即各地高校，尤其是这几年新升格为本科院校的高校，在新进的年青教师中，绝大部分均为高校到高校，理工科专业九成以上的新老师无生产设计第一线工作的经历或积累。他们拥有高学历、高水平(发表论文、参与课题)，但相当一部分老师亦不能亲自动手设计实践。他们所教给学生的那些理论，只是按照书本所云。指导学生的实验、实践，也只能是对照实验指导书来验证实验箱、实验台所提供的实验。对多数老师而言，想引导可能都是
8、问题。本科院校的中心工作是教学，教师是教学工作的主要实施者。师资队伍培养要围绕教学来进行，以提高教学质量为出发点和归宿。为此，师资培养计划和内容都应以提高教师的教学水平为目的来制定和组织、实施。要改变一直以来的重学历提高、忽视教学岗位职能培养和训练的现状。既要重视专业学术水平的提高，更要重视教学学术水平的提高，致力于培养学术大师和教学大师。1 学习的过程是“理论实践理论”，尤其是对于开设单片机课程的学生，只有在学习理论之后，亲自设计过一些软硬结合的产品，才能对理论有更深的理解，也只有经过这样锻炼出来的学生在就业时才具备优势，才能更好地适应市场。所以在传统“复制”教育中成长起来的学生，缺乏对实践
9、的思考，完全脱离了学以致用的轨道。直到有一天该就业了，才恍然想起自己知道的只是一些理论而已。在教学过程中，老师的主要作用关键不是在教，而在引导。不少授课教师，正是缺乏这种引导学生的能力，一个兢兢业业、认真备课、认真授课的教师，若缺乏实践引导(非实验验证指导)这一有效环节，对这一专业来讲可能就不是一个真正意义来说的合格教师。1.4 学生的专业兴趣问题 由于学生不能被正确的引导，不能将所学到的知识运用到实际的生活中，很大的一部分学生对专业缺乏热情。他们真的是对专业没有兴趣吗？不是的，我校组织的单片机产品开发组几次的产品展示都引来了无数学生的观摩，并且表现出极强的兴趣，甚至在组里学习的某些同学，也有
10、一些是原来经常逃课的，现在照样学得很好。理论是枯燥的，但是一旦理论和实践结合在一起，就会变得十分有趣，就能充分发挥学生的聪明才智、发挥学生学习专业的的主观能动性。在这一点上，目前恰恰做得不够，于是有很多学生去学习一些自己认为“有用的东西”，但终因缺乏老师的引导而失败(不否认有部分成功人士)。甚至有学生干脆放弃学习，沉迷于网络、游戏、或者其他不正当之道，最终模模糊糊的到了毕业。这种引导不是年级辅导员的说教所能做到的，也不是教师在课堂上苦口婆心所能做到的。我们这一开发组里就有几个学生，也曾经沉迷过游戏，但终在组里氛围的熏陶下，成长为一名优秀的设计开发工程师。2 扬长避短、解决问题的几个途径 2.1
11、 提供一个多专业通用平台 在这平台(或称为开放式实验室)中弱化现行的专业实验室功能，即这种实验室不是为一门课程服务，而是在课余为多门课程的结合服务。同时兼顾一些相关专业的教学实践服务，如我们正在尝试的一个产品设计开放式实验室可为计算机科学技术、计算机应用、电子信息、通讯工程、电子电气等专业所用。在这一平台中，不强调专业课程的纵深，而要求多门课程知识之间的广泛结合。教/改/纵/横|计算机教育计算机教育 2007.7|47学生在正常的理论与实验课程之外，其余时间均可自由的在研究室内以观察、参与、讨论、设计的方式渡过。持续参与者在实验室内：(1)自行设计自己所想要的初步产品，老师可以及时给予指导；(
12、2)在老师指导下多人合作设计相对复杂产品，不受时间的限制；(3)自行完成相关知识点的原理学习与相关实践；(4)参与老师的真正工程项目的开发设计工作。让学生能够真正学习到在课堂上和一般的专业实验室所不能学到的东西。2.2 依托平台培养学生兴趣 知识和技能是学校课程最基本的元素，但课程不等于单独知识、技能的堆积和灌输，还包括教师指导下的学生活动，即学生通过有计划地掌握系统的知识、技能，用以解决各种问题的同时，发展一定的能力、态度和体验。2 兴趣是需要培养的，而大学教学的任务之一也是引导学生自己去学习。理论与实践的结合是培养兴趣的最好方式，让抽象的理论运用到具体的现实中，在实践中发现自己的长处、优点
13、，从而更加投入某一专业的研究，只有这样，四年下来才能学到真本领，才能真正地做到“一专多能”。只有一专多能的人才，才能吸引招聘人员的目光，叩开企业的大门。这样的学生走入市场，才更具有与名校大学生竞争的优势。2.3 增加学生动手的机会 人才终将走入市场，市场也无非是要有经验的人，对于现在的中国市场，并不是市场不需要高学历的人才，而是市场更需要有经验的人才。如果多为学生多安排一些这样的机会。由专门的老师指导，学生能够在里面搞一些设计，做出一些产品。那么这样就发挥了学生主观能动性，不仅提高了学生的动手能力，对学生而言，也完全是一种经验的积累。如果在校期间能够根据需要，自己动手设计出一些较为适用的应用产
14、品，那么学生应聘的时候，出示这些具体的作品，比起那些只靠一张简历应聘的学生来说，无疑更容易引来用人单位的目光。3 我们所做的工作及目前所取得的效果 我们于2004年10月采用上述方式组建了单片机产品开发组。学习模式完全脱离了传统的授课方式，将引导学生自主学习为出发点，着重培养学生的动手能力。已经完全形成了一种浓厚的学习氛围，学生自觉地应用所有的业余时间在学习上，有一些平时看来厌学的学生，在这样的环境感染下，也表现很出色。遇到难题时，全组学生便集中起来，各抒己见，讨论的面红耳赤，经常讨论到深夜，回到寝室也在思考解决方案，积极性被完全的调动起来。对于有些含糊不清问题的问题，可以立刻通过实验的方式寻
15、找答案。通过这样不但完全理解知识点，更重要的是能做到活学活用。对于学得较好的学生，鼓励他们涉足研究更为复杂、更为深奥的电路，接触更高的电子领域。现在同学所研究的内容已经远远超出了课本内容。实践证明：这是完全可行、有效的一种教学方式。其直接效果是参与同学所设计的东西，其它未参与的同学已经完全看不懂。不少同寝室的同学感到在这么短的时间内，所产生差距之大，参与同学将各种枯燥难懂的原理性东西，设计成直观可爱、功能多样化的产品之后，纷纷要求参与。这种开放式实验室制度比一般专业实验室制度在调动学生的积极上更有优越性，值得大胆的去改革、实践、创新。这一作法是在多年的教学实践中总结探索的初步尝试。因此，我国大
16、学可从课程改革切入，通过“以团体项目研究方式为主的高峰体验课程教学。学生个体研修与团队合作-团体项目研究成果汇报、学生个体实践能力提高、自我成就感充分满足与高度自我认何”这样一条环环相扣的“培养链”，从心理和能力两个层面帮助大学生顺利实现人生成长与发展阶段的过渡，让他们在不断体验成功、感受快乐的过程中顺利完成社会化进程。3 Abstract：After investigated some science and technology field of newly promoted undergraduate colleges,we analyzed the shortage which exi
17、sted in cultivating students practice skill of singlechip,combined own experience,elaborated the necessity and superiority of establishing Application opening laboratory,have initially discussed the method of implementating Singlechip Application opening laboratory.Keyword：single-chip;cultivated mod
18、e;application design;practice teaching(下转 70 页)人/才/培/养|计算机教育计算机教育 2007.7|70 4.3 教学实用化、发展个性化 重视实用性课程的开设是国外教学的共同特点之一。如墨尔本大学，在一年级开设 Unix、Script编程、Java 编程，这些实用性课程的开设，有利于消除计算机的神秘性，增强学生学习的兴趣。注重学生的个性化发展，也是国外的教学特点之一。在课程设置中有一个称为 Directly Study 的学习过程，这是一种个性化的课程，课程内容由学生自己与老师商量，经老师确认有研究和学习的必要，然后教师根据学生的具体情况，确定学习
19、内容，这样的培养方式能够因材施教，有利于发展学生的个性、扩大学生的视野、提高学生的研究能力。这种学习过程是可 获 得 一 定 学 分 的，类 似 我 们 学 生 选 修 的SRT(Students Research Training，学生研究训练)，这也体现了我们在人才培养方面的个性化，但我们目前选 SRT 的学生较少。个性化培养学生也体现在作业的要求方面，在国外的大学中，学生的作业量/研究量很大，几乎占满学生所有的课余时间。如通过 Assignment(大作业)和Report(大型研究报告)来培养学生总结、归纳和思考的能力，通过发现问题去认识问题；Presentation(与课程有关的表达训
20、练)，不仅仅要学生会考试，而且要培养学生的表达能力；Teamwork(小组联合作业)，培养和增强学生的团队协作精神。及时将最新科研成果引入教学更体现了课程的实用化和先进性。墨尔本大学在课程的建设中，能够迅速将新技术转化为一门课程，如数据库技术，能够及时地将数据挖掘的最新进展引入课堂；在教材的选择上，基本采用该领域权威人士写的教材或带有研究性质的教材，这样能够及时将最新成果引入教学。有的课程，只是发讲义，而不是先进行教材建设然后开始讲课。这些都体现了人才培养的个性化，知识结构的实用性和先进性，有利于人才在不同领域发挥作用。5 结束语 高等学校是人才培养的摇篮和基地，面对我国软件产业的人才缺口，如
21、何培养出满足社会需要的软件人才是高校计算机专业必须要解决的问题。本文从分析我国软件人才体系的缺陷入手，总结了高校软件教育中存在的问题，分析了印度和爱尔兰的软件人才培养模式，提出了如何在我国高等学校中培养符合我国软件产业发展需求的软件人才的思路。参考文献 1 杨洋.我国软件产业发展现状与对策J.商业经济,2006,274,(1)。2 马文婧.哈尔滨工业大学徐晓飞博士谈工业化软件人才的培养J.计算机教育,2006,(1).3 孙 新 泉.印 度 职 业 教 育 J.中 国 职 业 技 术 教育,2006,222,(1).4 童有好.中印软件产业比较及中国发展机会分析J.中国信息导报,2006,(5
22、).5 翟玉庆.印度与爱尔兰考察启示录J.计算机教育,2004,(11).投稿日期：2007-5-25 作者简介：吴劲(1972-)，女，博士，讲师，电子科技大学计算机科学与工程学院教师，主要研究方向为计算机网络及分布式数据库技术。通信地址：四川省成都市 电子科技大学 计算机科学与工程学院 邮编：610054 E-mail： 电话：13699066562 (上接 47 页)参考文献 1 阎华荣,吴明君.新建本科院校教师继续教育的思考J.继续教育,2006,(8).2 钟启泉.现代课程论M.上海教育出版社,2005.3 董盈盈,文新华.“高峰体验”课程：大学生实践能力建设的新探索J.江苏大学学报(高教研究版),2006,28(3):21.联系方式：江西省宜春市学府路 576 号 宜春学院 数学与计算机学院 刘健 336000 E-mail：