增量式专业综合实验设计分析

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1实验内容设计

在实验内容设计上，通过对相关专业内容进行梳理和采用平台化思想，设计了一组具有层次性的实验，其中包括5个基本实验和1个开放式综合实验。6个子实验是层次递进的关系，学生完成当次实验后通过预习下次实验准备内容，可以很好地将前一次实验学习掌握的内容与新的内容有机结合，并通过可观可感的现象提高学生参与及交互的兴趣。基本实验有I／O控制、外部按键中断、定时器、LCD显示、多任务调度。综合实验是一个开放性实验，学生预习ADC及其他相关内容，并结合前5个实验，依靠提供的资源完成具有一定功能和趣味性的嵌入式应用系统，如俄罗斯方块游戏、弹球游戏、电压表等。基本实验和开放式综合实验将增量式专业综合实验设计分为2个层次：第一个层次是通过一系列依次递进的子实验使学生对专业知识的实践工程应用有感性认识；第二个层次是在第一个层次基础上专业知识的综合运用，包括方案设计与论证、系统设计与调试、功能测试与设计总结等过程。在实验内容推进上需要重视实验前讲课内容（包括知识讲解、方法引导、背景解释等）、实验中的引导和实验后的总结。实验前的讲课内容主要在于梳理专业知识，为学生利用理论知识开展工程实践建立一个感性认识，为后续实验的展开奠定良好基础；实验中需要根据学生实验开展的情况及时加以指导，并在一些开放性环节进行必要引导，从而做到“开放”而不“放任”；实验后的总结不仅是一份报告，一个成绩，而且是通过演讲交流等形式让学生的经验流动起来；不局限实验本身，鼓励学生进行拓展，在其他领域运用实验中学到方法与技能。

（1）从学生的兴趣点切入。以介绍系统设计为例，通过手机这一常见并与学生生活息息相关的嵌入式设备切入，通过分析其组成部分得到嵌入式系统的一般结构，从而通过学生兴趣点引入实验前的讲课内容。

（2）通过对比分析强化学生专业知识。以器件选型为例，通过嵌入式微处理器构成的系统与嵌入式微控制器的对比，得出2种系统在应用中各自的优势与不足，从而强化学生相关概念、定义以及系统构成等专业知识。213谭大为，等：增量式专业综合实验设计

（3）对一些关键实验现象及时加以形象化说明解释。学生在实验过程中会遇到一些实验现象，这些现象在书本中已有解释，但这些解释可能比较抽象而难以让学生形成直观认识，因此，可以结合实验条件和实验进度进行形象化说明解释。以电源为例，在课前讲解嵌入式微处理器构成系统与嵌入式微控制器的对比时均有涉及（分别表述为“电源模块”和“电源管理”），但并没有就此展开，因此，在实验过程中结合开关电源和线性电源电路组成进行形象化解释，促进学生对于实验原理的理解。

（4）通过实验现象引导学生思考。学生在专业知识学习中已经了解“开关电源效率高，但输出纹波大；线性电源效率低，但输出纹波小”这样一个定性的结论，在实验过程中可以让学生通过用手指触摸开关电源芯片和线性电源芯片的非金属部分（注意安全），根据手指的温度感受对开关电源和线性电源的不同工作原理产生的实际现象（热的程度）有感性认识，进而引导学生思考如何在工程实践中结合开关电源和线性电源的优势构建结构合理的二次电源。

2实施效果

增量式专业综合实验2012年秋季学期在我校电子信息工程、通信工程、电子科学与技术3个本科专业开始实施，目前已运行2届，每届160人。自实施以来，取得了良好的效果，学生在专业知识的理解、独立思考与分析、独立解决问题、知识自主获取、严谨学术作风和科学态度等方面都得到了很好的培养与锻炼，同时有的学生将专业综合实验中内容加以拓展和延伸，结合自身的理解与灵感进行创新，在全国大学生电子竞赛、全国信息安全竞赛、全国嵌入式专题邀请赛、北航冯如杯等各级竞赛中取得优异的成绩。实施过程中发现的一些问题也不断得到优化和解决，从而形成实施与反馈的良性循环与互动。

3结束语

本文针对增量式专业综合实验设计的相关内容进行了阐述，就实验设计思路与目标、实验内容与实施、实验效果与反馈等问题进行了说明，探讨专业综合实验实践过程中，通过“兴趣牵引，任务驱动，现象启发引导”指导原则，学生实现“被教学”到“主动学”，教师实现“少讲少做”、“少指导多引导”、“少讲授多启发”的新型实验教学互动关系的形成，培养学生独立分析和解决问题的能力，增强学生对于专业知识的理解领悟，为学生未来研究性、探究性学习和可持续发展奠定良好基础。

作者：谭大为 孙超 王俊 冯文全 单位：北京航空航天大学