强化学生工程能力培养的实验教学研究与实践

盛文利

摘要：文中就“单片机原理及应用”的本科实验课，讨论了具有工程实践背景的课程，对学生实践能力的和工程能力的培养的改革实践。对单片机原理及应用的实验课，以学生为中心，聚焦学生工程能力的培养。结合对电子工艺实现的改革，提高了学生的解决工程问题的能力，培养了学生对单片机课程的认识和兴趣。

关键词：单片机原理及应用;工程能力培养;实验教学

单片机原理及应用是国内高等学校电类专业的基础核心课程，也是这些专业学生的必修课同时是一门应用很广泛的课程。由于具有较强的实践性和工程性，所以对培养学生实践能力和创新能力、打造一批适应国际分工与合作的中国工程师有着十分重要的作用。

目前国内各高校对“单片机原理及应用”的实验教学的研究多从提高学生动手实践能力，提高学生自主学习兴趣角度入手，取得了一些理论和实践研究成果，对“单片机原理”课程的实践教学起到了很大的推动和促进作用。但是，在学校工程教育认证的背景下，单纯强调动手能力和学习自主性并不能够完全满足工程教育认证要求。

单片机的理论在架构原理和软件的操作系统等理论。对于其他专业的学生，主要是使用方法，怎么用单片机解决实际问题。也就是這门课有着很强的实践属性，要求有足够的实践过程，才能很好的理解和消化课程内容。现在虽然单片机实验室的大门常开，极少有课后跑来做实验、验证问题的。

目前我们仍然采用理论教学在实验室外讲授的办法，使学生对具体内容是通过抽象思维来想象的，这样简单问题看上去就非常复杂。也由此单片机这样一门相对简单的课程，也荣登学生的几大难课之首。近两三年学院也积极改革教学方法，重视实践内容，增加了实践考试，收到了一定效果，但难从根本上去除学生没有学习兴趣和考试前背题目和死背操作步骤的局面。

另一方面，2018年电气工程学院对“电子工艺实习”进行了改革，面向工程教育认证，提高了对学生的工程能力要求，其实际内容中对单片机的操作和编程提出了更高的要求。目前，虽然“单片机原理”课程的理论教学和实验教学、以及“电子工艺实习”都在同一学期，但并没有形成良性的互动，“单片机原理”的理论和实践教学无法为“电子工艺实习”提供足够的支撑，严重影响了“电子工艺实习”的教学效果。

工程教育专业认证以学生为中心，聚焦学生工程能力培养，对高校实验课程实验教学的指导意义主要体现在两方面：一是从课程内容的设置看，实验教学内容的选择尽量面向生产、生活实际的科学实践活动，旨在培养学生的科学素质，特别是解决实际问题的能力，从而奠定今后解决复杂工程问题所需的创造精神和创新能力;二是从教与学的角度，教师能否通过实验教学的设置，激发学生的学习兴趣和热情，激励学生在解决工程问题的过程中，不断积累和巩固已有知识体系，挖掘主动探究问题的能力，培养学生的科学精神和人文情怀。

在此背景下，以学校工程教育专业认证为契机，研究围绕学生工程能力培养，配合理论教学，以“电子工艺实习”和“单片机原理”实验课程教学为支点，引导学生关注生产、生活实际，以工程实现为目标，将学生实践能力培养与课程知识并重、难点融合对接，突出实践创新教学，激发学生学习兴趣，发掘学生实验探究能力，提升课程建设和人才培养质量。

我们以这一目标为课题，提出能够有效提高学生工程能力的单片机课程实验教学方法，实现单片机理论教学、实验教学和电子工艺实习的有机结合。面向工程教育认证，以工程能力培养为核心，在一个学期整合理论、实验教学和实习，使实验内容和实习内容相互促进。

以面向学生工程能力培养的单片机课程与实验内容设计，面向电子工艺实习的单片机实验教学为内容，开展研究和探讨。

研究思路：1、通过教学内容设计，以解决生产、生活中的工程实际问题为导向，促进学生形成主动思考、自我创新的意识。改变目前单片机实验课中，只验证课上内容的做法，而以工程实景为基础，把实验课作为局部工程模板，促使学生课下继续开展研究，完善认识工程实践。2、通过实践教学方法的改革，培养学生自我管理、团结协作能力。这里从电子课程设计入手，以课程设计作为工程目标，学生以小组为单位，设置激励机制，鼓励学生将实验课内容与设计内容相联系，使学生能够不断的学习、实践，收获成功，提升自信心和创造力，同时不断深化对自身和社会的认识，完善知识和人格体系。

研究方法：理论和实践教学互动结合，从课程体系高度对实验教学进行整合，相互促进。

技术路线：首先面向工程认证，调整理论和实验教学内容，突出工程能力培养;在此基础上，整合单片机实验教学和电子工艺实习，进一步提升教学效果。

实施步骤：1、面向工程能力培养进行理论教学和实验教学内容的研究;2、从配合“电子工艺实习”的角度设计教学方法，进一步完善实验内容。

因为实验课是基础，也会有与实验课相关联的内容，是实验课的综合和内容上的提高。在电子课程设计的内容上，注意与实验课内容相关联的课程设计内容，及时同步的指导课程设计，使课程设计真正成为加深实验的应用的内容。课程设计在其自身内容上，以分散的知识内容逐渐集成，有层次，引发学生的探索兴趣，达到培养学生自主学习的目的。

参考文献：

[1]梁贵芹神显豪等基于工程能力培养的单片机课程教学方法探讨[j]教育教学论坛. 2015年第13期

[2]闫龙张鑫等教学-实验-实训三位一体的单片机教学改革探讨[j] 实验室研究与探索. 2019.8

[3]王超如何深化高校理工科实验教学改革探讨[j] .科学中国人.2015.0（5x）