电子专业培养学生实验兴趣的实践研究

王宇飞　孙雪茹　张培新

关键词：电子专业；软件；实验

一、加强电子专业学生对实验环节的重视程度

如果仅仅是告诉学生关于计算机软件和电子相关的实验非常重要，可以锻炼动手动脑能力，是教师教学环节的一部分，效果肯定是不明显的。教师可以从以下几个方面告诉不愿意做实验的学生为什么要做实验。

第一，大学学习和高中不一样，需要学生自觉去学习，以教师为辅，学生自学为主，学生需要转换学习思路和方法，养成自觉自律的习惯。而电子实验环节是重要的一个环节，学生学习了很多的理论知识，如何去验证它们的正确性，就需要实验来检验理论，不做实验，理论永远只是理论，只有通过实验，得出理论验证的结果，才会对理论有更加深刻地理解，同时知道了理论的来龙去脉，还可以在以后的工作中复制实验，继而创新和提高[1]。

第二，现在的电子专业实验环节有助于学生今后的工作和考研规划，电子专业等工科生毕业后如果想要做一些技术类的工作，那么本科期间的相关计算机、程序实验对于他们培养动手能力和提高工程实战经验来说是非常必要的。想象一个在本科期间从来不自己做实验的学生走上工作岗位后如何直接进行一些开发类的工作。就测控专业来说，本科期间学习好C 语言，多做一些和编程类相关的实验，自己研究硬件电路连线，管脚定义，自己写代码，让系统跑起来，如果比较熟练的话，不管是以后进行一些软件开发工作，还是研究生期间出一些成果，帮助教师做项目来说，都是实打实的实战演习。如果一个从来不写代码的学生，没有一定的代码積累量，毕业之后，工作中或者研究生期间如果想从事软件开发工作，学不学得会，有没有时间学是一回事，至少会遇到各种各样的困难。所以，本科期间做计算机软件和电子相关实验的重要意义不言而喻，是未来从事科学研究电子专业培养学生实验兴趣的实践研究和工程项目的前提和基础，学生理解到这一层后，至少一部分学生的思想会发生转变，当然，也不排除有些学生对一些实验确实不感兴趣，甚至是排斥。教学中只要有80% 左右的学生顺利完成实验，实在不感兴趣的学生搭个顺风车，完成实验环节的部分工作也是可以的。

第三，把做计算机软件和电子相关的实验和比赛结合到一起。教学中可以多讲一些实验中哪些是用在比赛当中，哪一些是现实生活中常见的环节。比如综合实验，Arduino 控制器的智能RFID 门禁系统实验，在做实验的过程中，就把实验内容和现实生活中的场景做一个对比和分析，学生听完，觉得目前做的实验是可以直接应用到现实生活中去的，如果这些实验做好了，毕业后可以直接从事项目开发工作，那么，他们的积极性也会提高很多。否则，为了实验而实验，只是观察一个结果，连几根线，学生是不会感兴趣的。比如Arduino 控制的红外遥控三级调速风扇实验，教师发了专利，让学生准备材料，挂上他们的名字，他们就觉得很好，很有用，积极性也会提高很多。而且，教师可以明确告诉他们，如果计算机软件做得好，参加比赛就做软件设计这一块内容，和其他学生组队，擅长做软件的学生就负责软件开发。同时教学中要进行实战，不仅仅是说一说，而是带领学生把计算机软件和电子相关的实验扎扎实实落到实处，说一千遍动手做实验，不如切实做一次实验。教师鼓励学生们多参加计算机软件和电子相关的比赛，而参加比赛需要很多的前期知识储备和实战经验，就简单的传感器选型和原理，继电器的接线方法，可执行机构的供电电压问题，都是平时一点一滴积累起来了，这就需要学生们重视实验环节，平时多积累，在比赛中才可以游刃有余，直接拿来用。

第四，把生活和计算机软件和电子相关的实验结合到一起。如果实验只是实验，生活中哪里会遇到，可以应用到哪些场合，教师不知道或者讲不清楚，那么学生们很快就觉得没有意思。因此，教师在选择计算机软件和电子相关实验的时候就可以选择一些实用性比较强的，且是生活中会经常遇到的，让学生感受不是使用别人设计的产品，而是自己在做这些产品的模型，这时候学生就会觉得很开心，很有意思，让他们知道这些实验不仅是以后工作中用得到，而是亲身体验了平时经常使用的电子产品，这不仅了解了电子原理，就连整体研发路线都知道了[2]。还有一点，计算机软件和电子相关的实验是一个积累的过程，学生不可能通过几个月的实验就掌握一门技术，教师可以引领学生做到先入门，然后长期做同样类型的实验，不断强化自己的技能，增加自己的知识储备，这样才可以在熟练的基础上创新和提高。比如Arduino 控制温湿度显示，Arduino 火灾报警系统以及Arduino 大气压力检测仪等，学生不仅要学会连线，还要学会写代码，下载，调试，得出正确的结果。而这些都是生活中经常遇到的仪器仪表，学生们不仅仅是熟悉，也会觉得以后自己毕业了进入电子公司，也可以做简单的研发工作，那么有些学生就会打起十二分的精神，好好做实验了。

二、电子专业的实验教学的重要性

电子专业的实验教学不仅仅是告诉学生计算机软件和电子相关的实验的重要性，教师还需要身体力行，自己做实验，掌握实验所需技术和文字资料，同时给学生提供一个好的实验环境，保证实验顺利完成。

（一）教师首先要做大量的计算机软件和电子相关的实验，做科研，做项目，写论文、专利和软著、著作

只有自己实验做得很熟练，实验过程中需要用到哪些耗材，可能遇到哪些问题及如何解决它们，才会了若指掌，才可以更好地指导学生完成实验。首先，实验需要实验资料，比如实验指导书，那么一套正确的，完整的，高质量的实验指导书就是必要的，而每一个实验指导书的实验都是要经过验证，切实可完成的，这才是一个高质量的实验指导书，那么，教师在指导学生完成实验前，实验一定要做2-3 遍，才可以熟悉整个过程，才可以顺利完成学生指导工作。所以，平时教师如果讲的都是自己做过的实验，自己完成的科研任务，自己带过的比赛，自己完成的项目，课堂应该是很生动的，因为讲起来言之有物，学生听起来也是活灵活现的，代入感很强，学生对于计算机软件和电子相关的兴趣一下子就激发出来了。所以，如果想让学生做好实验，教师首先要完成每一个实验任务，熟悉每一个实验环节，知道实验注意事项和重难点，知道学生需要准备什么，需要花多长时间完成，甚至是学生通过实验可以获得什么。

（二）教师需要给学生提供计算机软件和电子相关的实验场地和设备

通过实践经验分析，如果告诉学生某套传感器比较好，你们有时间买来学习一下，学生可能会迟迟不愿动手，如果给他们提供实验的场地和设备，就会有一些学生愿意来做实验了，同时还要给学生提供时间，平时的时间多留给学生，让他们有时间去图书馆，有时间来实验室，有时间做一些科学研究。比如课内实验，如果只是做仿真实验，有些实验仿真不了，同时就嵌入式软件开发来说，有条件还是需要准备硬件电路和编写软件，实实在在看见实物制作是最好的。于是，任课教师在资源极大利用的情况下，可以用平时做科研用的旧Arduino 开发板，和2 套传感器套装，每一个套装大概35—40 个传感器，让学生选择不同的传感器做实验，这样课内实验就活起来了，学生可以直接像做课程设计一样完成每一个实验，最后完成一个大的任务，学生可以学到更多的知识。同时可以保证每一个学生都参与实验，而且是非常有意思的实验，学生的实验兴趣一下子就调动起来了，这就是教师在自己条件允许的范围内，尽可能给学生提供实验时间、场地和设备，这样学生做了实验，觉得确实有用，还挺有意思的，或许自己就开始买开发板做实验、做大创或者做比赛，先把学生带入门，再让学生按照自己的兴趣走下去了。

（三）要给学生提供计算机软件和电子相关的实验资料，甚至是帮助学生起一个头

学生毕竟是学生，如果教师只是布置任务，完全让学生自己完成，难度是比较大的，学生往往因为不知道如何入手，不知道需要准备什么而选择放弃，此时教师可给学生提供实验所需资料。比如自己编制的实验指导书，自己开发的代码，这样让学生复制实验，学生就会觉得已经开始了，已经有很多准备了，就会顺利很多。同时，有一个思路是，做实验也好，学习也好，科研也好，是连贯的，教师要有自己的方向，而且是几十年做一个方向，这样就可以出很多成果。同时科研的一部分拿出来让学生参与，学生有了教师的前期成果作为起点，也会感觉容易很多，同时觉得可以做出一些比较好的成果，就会很乐意参与，参与度就会高很多。如果全靠学生自己想题目，买设备，自己做科研，还是非常难的。他们需要有教师的指导和带领，如果学生觉得可以，他们选择不同的教师也就是选择了不同的研究方向，可以把教师研究的内容学会，从而继承和发扬，所以，教师可以把自己研究的一部分或者想要研究的内容作为学生的课题，有些学生真的会很积极很主动，而且积极申请项目和参加计算机软件和电子相关的比赛，这样对于学生来说是一个极大的锻炼，他们可以学习更多的科研技能，同时对于他们找工作和研究生培养来说也是非常有用的。而且，教师带比赛，带着学生做项目做科研也可以出很多的成果，对于学校来说，教师的成果就是学校的成果，同时为社会培养了有工程实战经验的工程师，这是一个共赢的局面。

（四）教师的科研和项目可以为学生介绍工作

教师与厂家的交流，可以让具有天赋和下功夫的学生学到实际的技能。如果学生在比赛中获奖或者完成科研任务，教师可以向企业推荐他们。这相当于为他们提供了就业机会，因为这会让他们更加踏实地投入于科研和项目之中。其他的学生也会因为实验带来的好处，愿意投入更多的时间和财力购买实验设备。教师可以无私地提供学习材料、资料和实验设备，帮助学生成长并取得更多成果。同时，教师还可以为学生提供金钱资助，这也会促进他们参与更积极地科研活动。实际上，学生在读书期间的需求并不高，有些资助就已经非常开心和满足了。他们会更加感激教师和学校，并更加积极地投入到实验中去。因此，适当的物质奖励对于学生的成长和发展是非常必要的。当然，判断该奖励的程度还需要教师自己来把握。

三、电子专业教师需要获得学校的支持

教师不仅仅是靠一腔热情在培养学生和做科研，同时，教师如果可以获得学校的支持，就可以更好地开展科研和培养学生。毕竟，教师自己的能力和资源是有限的，如果教师已经取得了一些成果并建立了初步的科研基础，那么与学校谈条件，争取学校的扶持，就会容易很多。前提是科研确实具有发展前景，同时对于教师、学校和学生都是有帮助的。比方说，学校可以提供计算机软件和电子相关的实验场地及相关设备的购买，帮助学生进行赛前培训和平时实验使用。这样，学生就会一直处在实验训练的环境下，在比赛中也具有一定的优势。因为“台上一分钟，台下十年功”，我们如果仅仅依靠学生比赛几天时间内出成果并获得好的名次，是非常困难甚至不可能实现的。所以，平时的实验训练就变得尤为重要了，而且需要教师的指导。

四、电子专业教师可以做到24小时在岗在线

现在网络发达的同时，有好处也有不好的地方，上下班的界限变得模糊。不过同时也有好处，比如，仅仅依靠上课时间完成教学任务，是远远不够的。不像以前，教师下了班就找不到了，只有上课见得到教师，现在学生可以跟教师互相加微信，有问题就随时提问，教师看见后抽时间回答问题，把课堂延伸到平时时间。尤其对于比赛项目组的学生和教师沟通起来就需要大量时间和次数，教师可以通过网络平台和学生建立答疑连接，学生有问题就可以找到教师提问，也可以得到快速解决，这样可以加快学生的学习速度，让学生成长周期减少，同时有助于推进科研和项目进展。教师也可以形成一个团队带学生，就比如现在的导师制，教师直接带本科生，其实，本科生如果充分利用时间，同时也愿意学习，愿意花时间做科研，还是有很多潜力可以发掘的。以研究生模式培养本科生，让他们提前接触科研，做一些研究生才可以接触的科研任务，对于他们来说也是极大地激励和鼓励。比如，教师帮助本科生发软著、发专利、发论文等，学生看见这些成果上有自己的名字，不仅可以加分，同时想来本科自己就发了这些材料，可以极大地提高他们的自信心和愿意从事科研的决心。

五、电子专业教师可以根据自己的特长形成团队

小的任务可以自己完成，大的任务就需要很多教师和学生一起完成，那么团队就是非常必要的了，教师可以根据自己的特点和合得来的教师形成团队，每个教师带几个学生，学生可以选择不同的教师，选择教师的方向进行研究，形成一个培养机制，让每一个方向都得到发展和继承，每一块都有教师带着学生完成任务，形成一个科研小生态圈，这对于学生培养和教师出成果来说是非常有必要的。比如一个团队里，有写材料的教师和学生，有做软件的人，有硬件电路搭建的人，有设计PCB 版的人，有做仿真的人，最好是可以多学科交叉，比如做网页和App 的人，有机械设计的人和画图的人，大的项目还需要懂法律的人，这些都是需要人的地方。所以教师要根据自己的特长形成一个团队，每人负责自己的任务，共同完成科研任务，也可以极大提高效率，出很多的成果，而且每个人都会感觉很放松，因为做的都是自己感兴趣和擅长的领域，这样学生也可以学会团队合作，每个人各司其職，根据任务选择不同的人组队。

六、结束语

鉴于笔者经验有限，以上就是近几年的一些教学所思和实践经验，后期想针对学生适合学习哪一个方向，如何选择自己喜欢的方向做进一步的研究。根据本人教学经验和本人经历来说，有些学生就是学不会一些技能，而擅长另外的技能，比如有些学生就擅长软件，有些擅长PCB 设计，是完全不一样的，让做软件的做PCB 设计，可能一个好的程序员就被埋没了，而让一个PCB 设计工程师去写软件，就损失了一个好的硬件工程师。那么，如何快速识别学生适合哪一个研究方向，帮助他们选择研究方向，让他们少走弯路，尽快沿着自己的科研方向一路前进，取得更多更大的成果，就是本人想要接下来研究的内容。

作者单位：王宇飞 孙雪茹 张培新 新疆理工学院