实验教学中注重过程的认识与实践

摘要:同济大学-飞思卡尔微控制器教学联合实验室是飞思卡尔公司捐赠微控制器开发设备,同济大学配套相关设备的联合教学实验室。以本科教学为主,应用项目开发为辅,注重应用,注重技能,在教学实验中强调过程教学与层次特点,对过程教学的理论进行了一定的分析和实践,并对具体的实施方法进行了说明。该文对此展开了讨论,提出了注重过程、分层次展开、以系统应用为目标的专业基础实验模式。

关键词:微控制器;过程教学;层次特点;开放实验;培养模式

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

大学生实践能力的培养日益受到人们的重视。构建科学合理培养方案的一个重要物质基础是为学生构筑一个合理的实践能力训练平台,从整体上策划每个实践教学环节,且让这种实践教学体系与理论教学平行而又相互协调、相辅相成。如何为学生提供综合性、设计性、工程技术创造性比较强的实践环境,让每个大学生在4年中能经过多个这种实践环节的培养和训练,使之掌握扎实的基本技能与实践能力,且能提高学生的综合素质能力,这是每个实验教学工作者经常思索的问题!

我们过去带学生毕业设计时会有这样的现象,这位学生的微机和单片机的学习成绩良好,但设计单片及应用系统时,会有许多问题,甚至无从下手。这就给我们提出了一个问题:其结果(成绩)良好,但是其对设计应用系统的过程和方法,却没能很好地掌握。我们总是在反思!这使我想起了另一种情形,记得小时候背书时,老师说过这样一段话:不要生记硬背,而要掌握前后关系,从内容分析上去把握记忆,背课文。设想一下,如果把以上的情形改为两个学生背课文,第一个生记硬背,一定会枯燥,花的时间也长;另一个,掌握了分析方法,把握了重点去背诵。从结果来看,这两者是一样的,但从过程的分析来看,第二种更有效和也更可取,虽然它有时会用自己的语言来背,但是他学会了方法。人民教育家陶行知先生说得好“先生的责任不在教,而在教学,而在教学生学。”这不就是要在过程中体现吗?应试教育过来的大学生们往往更关心成绩、知识点、新技术,但忽略了一个本质的东西,人们认识自然,是为了改造自然,改造自然是为了造福于人类。设想一下,任何人有图书馆的知识多吗?但图书馆会创造财富吗?知识经济的本质在于应用知识。这也使我想起了留学国外的学生经常说,他们的学习经常是几个人做一个课题,然后教授给个分,很轻松!这不是在过程中给分吗?

在建立有先进技术和设备,提供有综合设计性实验项目,开放性实验基地平台的基础上,如何更好地应用这个平台。使它发挥更大的效能?我们认为在大学实验教学中,强调与重视“实验过程教学”,比注重结果和成绩更重要。“教育的重大目标,与其说是装备心智,不如说是锻炼心智;训练它去运用它自己的能力,而非把它塞满别人的积聚物”。

2高校实验教学的认识

高校的实验室一般包含基础实验室、专业实验室、综合技术实验室、工程应用实验室,且都和专业及科研紧密相关。开设的实验课一般结合课程分为验证性实验、综合性实验、设计性实验。一般强调是实验课程学生的实验结果和成绩,较少从系统,全面的角度来规划实验内容,缺少对实验技能的层次特点的分析,也没有特别重视“实验过程教学”的重要因素。在新的历史条件下,建立全新的实践教学体系,即可将实践教学内涵深层化、内容特色化、施教个性化、体系规范化、装备现代化、手段信息化。特别是要赋予实验内容有特定历史条件的思维的方法和设计的思路,其次是技术手段。要引进“战略”和“战术”的思想。“案例分析”和“工程应用”是实验系统化的最好手段。我们认为,只要强调和重视“实验过程教学”,就会赋予实验教学更多的内涵,使实验内容焕发出青春的活力,吸引不同层次学生。因为最主要的教育方法总是鼓励学生去实际行动。

3实验过程教学的理论探析

实验教学的不断加强与不断改革,在高校的教学中引起了广大教师的重视,显现出很多宝贵的经验和方法。如何使实验教学的改革赋予更多的科学性和实践性,特别是从教学方法、教学心理、教学管理及学科本生的理论与实验上去实践,这是我们经常思索的问题。以下是对“实验过程教学”的理论问题进行的浅析。

3.1教学过程的理论问题

教学过程理论是教学论中的一个基本理论问题,也是教学论研究的核心理论。一般来说,组成教学过程的基本要素有:教师、学生和教学内容,实验教学过程还应包括实验设备。从系统论的角度来看,实验教学过程是一个多层次、多因素的复杂系统。在教学过程每一层次中都包含着相同的要素,这些要素的整合就构成了完整的、统一的教学过程。实验教学过程的本质是指实验教学过程所固有的,由其内在矛盾的特殊性所规定的,使实验教学过程与其他非教学过程区别开来的根本属性。我们认为“实验教学过程”的本质应该是多层次、多结构的,非唯一的。它具有以下的特点:

(1) 历史的验证性。要求我们在历史的前提下,强调历史的过程和方法。

(2) 螺旋式的周期性。知识认识的周期性决定了实验教学的周期性;同时师生及设备的相互作用,交流和融合,完成一个实验的教学周期,每一个单一的周期都是从低级向高级波浪式前进的。

(3) 整体性和个体性。

3.2实验教学的功能问题

实验过程教学的功能:

(1) 知识验证,实验技术教学功能;

(2) 能力发展功能;

(3) 实验思维方法教育功能。

3.3实验过程教学的设计方法

在实验的教学过程中,我们采用过程模式。过程模式是由美国的肯普提出的。这一模式与目标模式的主要区别在于它的设计步骤是非直线型的,设计者根据实验教学的实际需要,可从整个设计过程的任何一个步骤起步,向前或向后。具体设计过程如图1所示。这一模式的基本特点是灵活实用,实验教学设计人员可以根据实验教学情境的需要有侧重地设计实验教学方案。

图1实验教学的过程模式

4如何加强对“实验过程教学”的重视

强调实验过程教学,必须建立在先进的技术和知识体系之上。必须面向社会现实,不断地采用最新的实验技术、实验方法与手段,才能达到重视基础论证实验,面向应用技能实验,鼓励创新工程实验。

同济大学-飞思卡尔微控制器联合教学实验室,是原摩托罗拉捐赠设备和同济大学配套有关设备的微控制器和综合电子应用实验室,为了进一步推动同济大学电子信息工程学院微控制器教学和实验及摩托罗拉半导体技术在同济的发展,2003年10月20日在同济大学建立了“同济大学-摩托罗拉微控制器教学实验室”。摩托罗拉MC68HC08系列8位微控制器课程和实验,已成为同济大学电子信息学院的本科单片机及嵌入式系统的教学微控制器课程的主流课程的工程载体。为学生构筑一个合理的、具有分层次特点的、具有先进性和工程设计性的实践体系。它以本科微控制器原理及其应用的教学为本,立足于用飞思卡尔(原摩托罗拉)微控制器及模拟器件在通信、测控技术和电子信息技术的应用。通过教学及实验方法的研究,来构建科学合理的教学方案,强调“实验过程教学”的重要性,并从整体上策划每个实践教学的教学、实验环节,这种实践教学体系是与理论教学平行而又相互协调、相辅相成的。为学生提供基础性、综合性、系统设计的具有创新性和工程性的实践环境和实践课题,学生经过这种实践环节的培养和训练,具有扎实的基本技能与实践能力,同时对提高学生的综合素质提升起到促进作用。