| 标题 | 以培养实践能力为导向的物联网工程专业实验教学方法改革的探索与应用 |
| 范文 | 贾博轩 徐辉 宫兵 摘要：实验教学是应用型本科高校提升办学质量、提升学生就业竞争力的有效教学模式，是培养学生实验素养以及科学思维等应用能力的核心。为了更好地发挥实验教学的作用，针对教学实践中遇到的困难，作者结合多年实验室管理和实验教学的经验，在满足对工科学生能力培养目标以及有效提升学生实践能力的前提下，推行了一系列具有针对性和可行性的改革措施，对实验教学实施方法进行了探索并取得了显著成效。文章以物联网专业中“嵌入式系统综合课程设计”这门课为例，对该实验方法模式进行了系统的介绍。 关键词：实验教学;模式改革;物联网工程 培养社会需要的实践型、创新型人才是各高校应承担的重要义务和使命。我院自2011年起开设物联网工程专业，以学生发展为本、以实验教学为术、以工程应用为主，重点培养学生严谨周密的工作作风、敢于创新的思维方式、团结协作的互助精神。实践证明，为了培养高素质的应用型专业人才，实验教学就是教学环节中的重要组成部分，是引导学生自觉进入知识探索和能力培养的重要方式。 现有的实验教学模式已经有所改良，在改变传统性实验内容的同时，减少了验证性实验和重复性实验，但仍然存在着一些不足。本文针对我院物联网工程专业“嵌入式系统综合课程设计”这门实验课中存在的一些问题，结合我院现有的实际情况，围绕培养学生的实践和创新能力这一目标，推出了一系列的改革方法，并将其运用在实验教学环节中，通过几个学期的尝试，取得了显著的效果。这为学生创新意识的培养以及实践能力的提高奠定了基礎，同时也为其他专业和课程的实验教学改革提供了有效参考。 一、我院物联网工程专业“嵌入式系统综合课程设计”现有实验教学方法的不足 （一）教师与学生之间缺少沟通 学生通常只有在上课期间才能与教师见面，而课后缺少交流的时间和机会，这使学生的一些问题得不到当场解决，从而使这些问题变为遗留性问题。同时，由于缺乏交流，教师难以具体了解学生对实验原理、方法、现象的掌握情况，难以规范实验操作，难以及时纠正错误，不利于教师对教学过程和效果的了解。并且实验教学的质量难以评价，这阻碍了实验教学水平的提高和学生实践能力的培养，进而影响到教学质量和效果的提高。同时，有些动手能力较强的学生往往想进行拓展创新性实验，但却因为缺少交流也只是将一切都停留于想法而无法付诸行动。 （二）学生缺少自主学习的机会 实验课上，通常都是教师讲学生听，教师做学生看，而学生自主学习的机会却很少。学生常年处于被动接受教育的情况，无法培养主动参与、乐于探索、勤于动手的习惯，这大大影响了学生的学习成效和学习兴趣。 （三）学生提问较少 传统的实验教学关注学生的共性教学，使学生达到共同的教育培养目标和人才培养质量，对学生的差异性不够重视。教师在课上所讲授的内容，多多少少会存在个别学生无法理解的情况，而学生有时不敢提问，在很大程度上会影响学生对实验内容的掌握。如果学生对实验原理和实验方法缺少认识或有疑问，甚至会影响到学生的后续实验，对教师实验教学的开展很不利。 （四）实验学时不足 由于实验学时相对较少，很多学生出现实验做不完的情况，特别是基于硬件平台的综合性实验，例如本文所提到的“嵌入式系统综合课程设计”这门课程。而课时外给予学生上机的机会又很少，于是降低了学生的实验质量，影响学生实验结果的展示和最后的实验成绩，最终无法满足提高学生实际动手操作能力的需求。 二、改革实验教学方法策略 基于对以上实验教学模式不足的分析，我们改革并探索出了一些既满足学生培养目标，也符合我院实际情况、具有可操作性的实验教学方法。该方法具体如下： （一）定期开展课下实验研讨小组会 为了增加教师与学生的交流机会，并且在不占用实验学时的前提下，定期在实验室开放时间开展课下实验研讨小组会，针对实验内容以及实验原理掌握情况等问题进行研讨，答疑学生在实验课中出现的问题。其中，重点讨论实验内容，检查是否存在过于简单或不明确的实验，同时检查学生实践是否达标，是否突出了实验的综合性、创新性和技能性。教师可以按照本专业的教学目标和学生工程实践能力的要求，更加合理地构建理论与实践相对应的、能力与素质相匹配的实验教学内容，合理地调整各个实验的比重，对实验内容进行定期更新。这种课下讨论形式可以引导学生积极思考，探索新的实验方法。同时，学生可以借此与教师商讨自主开发的创新性实验内容，教师可以帮助学生分析实验的可行性、应用性，让学生真正学以致用。例如：“嵌入式系统综合课程设计”实验箱有很多拓展模块，有些学生对继电器模块感兴趣，而现有实验课几乎不会涉及此处，学生通过与教师的交流，了解继电器的工作原理，明白了如何控制4412cpu管脚的高低电平，后续查阅资料编程实现了继电器的自动吸合。教师在此作为引导者，启发学生思考，并且与学生探讨、解决实验过程中出现的实际问题，培养学生的实践能力。最终有学生成功开发出了诸如不停车收费模拟系统、智能农业系统等创新型项目。 （二）采用实验课翻转课堂 基础教育课程改革中，将翻转课堂这种教学方式引入到理论教学中，而我们将翻转课堂应用于实验课教学。在保证用电安全的前提下，教师将一部分任务分配给参与翻转课堂的学生，以学生作为学习的主体。学生通过课下时间采用自主分析、探索、实践、质疑、创造等方式来实现学习目标，在实验课上将这些成果以及任务讲授给其他同学以及任课教师。如：在“嵌入式系统综合课程设计”这门课上，教师安排学生讲解嵌入式传感器节点的工作原理、传感器节点如何与Zigbee通信等。学生从认识实验箱和各个模块开始，翻阅实验指导手册、动手实践实验、整理实验数据到最后实验课上通过自己的方式给大家讲解，完成了一个自主学习过程。在实践中发现，采用这种方式可以有效地提高学生搜集和处理信息的能力、主动获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，并且激发了学生强烈的学习兴趣，使学生愿意去学和乐于去探索。在翻转课堂中，我们发现学生对实验的讲解、对程序的分析、对试验箱的操作，都比教师一味的讲、让大家被动接受的情况掌握的要扎实的多。并且，通过这种方式，学生主体头脑中的知识信息库被充分地调动起来，知识系统被充分地组织，使学习主体的目标价值得到了充分地张扬，达到主动学习、主动锻炼、主动发展与提高的目的。与此同时，教师要强化学法指导，学生暂时成为讲授者，但在学生自主学习的过程中教师要当好“引路人”。 （三）开设微信“答疑群” 实验教师以班级为单位建立微信“答疑群”。课上或是实验室开放过程中，学生上机时遇到的问题可以通过此方式向教师提问，教师可以及时回答学生疑问。微信群的建立避免了学生在课上不敢提问或没时间提问题的情况。同时教师可以将一些有代表性的问题在实验课上再进行讲解和对知识点再次巩固。这种“答疑群”的建设使教师可以有效地密切关注学生的学习情况，引导学生思考，及时解答学生的困惑，明确教学难点，对教学中的薄弱处进行深刻强化。该方法也使得教学活动不再局限于课时内、课堂内，实验教学突破了时间和空间的限制，这为基础实验教学成效的改善提供了可靠支撑，使学生更加主动地去思考、去实践验证，进而实现最佳實验教学效果。此外，学生提高了发现问题的思辨能力和养成了善于提问的习惯。 （四）有效开展实验室开放 本着以学生为中心的原则，我院物联网工程专业实施笔者之前提出的“多元化的实验室开放策略”，每周至少进行6学时的实验室开放，给予学生充分的课下实践时间。通过实验室开放，可以增强学生的实际动手操作能力，使学生的实践能力得到充分的训练和提升。鼓励学生在完成基本实验任务的基础上，拓展开发创新项目。同时，在实验室开放期间，实验教师也参与其中，积极与学生们讨论，帮助学生做好任务规划，一同探索前沿知识和技术，充分调动学生积极性和主动性。 三、结语 实验教学是课程教学计划的重要组成部分，对于培养学生的实践能力具有理论教学无法替代的作用。为进一步提高实验教学质量、提升学生实践能力，结合我院实际课程情况以及学生的实际问题，本文对实验教学方法进行了探索性的改革。这些改革可以有效地弥补目前诸如“嵌入式系统综合课程设计”实验课上的不足，更好地转化学生学习方式，为其他实验教学活动的推进提供了有效参考。随着科技的发展，实践教学的方法也要随着社会生态环境以及技术水平的提高而有所改变，我们要按照先进性和科学性、自主性和创新性相结合的原则，不断更新实验教学理念，勇于尝试新的教学方法，通过改革探索更科学的实验教学方式，以期达到更好的实验教学效果，提高学生实验的积极性和主观能动性，为社会培养高质量的实践型、创新型人才。 参考文献： [1]范雯.基于实验教学模式下的我国高等教育经验与改革前景[J].科技经济导刊（产学研究与实践），2018，26（8）：119-120. [2]白秀娟.高校传统实验教学模式改革的必要性[J].高校实验室工作研究，2018， （2）：11-12. [3]王炳英.加强实验教学模式改革提高学生创新实践能力[J].石油人力资源，2018， （4）：83-86. [4]杨炎，宋方茗.改革实验教学模式培养大学的实际动手能力[J].教育教学论坛，2018，（44）：275-276. [5]贾博轩，徐辉，宫兵.多元化的实验室开放模式助推实验教学改革——以物联网工程专业为例[J].黑龙江教育（理论与实践） ，2019，（7-8）：110-111. 编辑/姜雯 |
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