自制实验设备在实践教学中的作用研究

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自制实验设备在实践教学中的作用研究

作者：王江华 赵燕

来源：《科技创新导报》 2015年第10期



王江华1 赵燕2

（1.华北科技学院电子信息工程学院；2.燕京理工学院信息科学与技术学院 河北三河 065201）

摘?要：对于高等院校来讲，自制实验设备对提高教师自身的业务水平、提高学生的实践创新能力以及增强实验室建设水平都有重要的意义。同时自制实验设备是对当前商用仪器设备的很好补充，成本投入低，设计使用灵活方便，更加适合院校在某些特定场合的应用。通过自制实验设备的开发，提高教师的实践能力，为教学中理论和实践环节的更好结合提供必要的条件。设备中设计和引用的较多前沿技术，也为教师科研水平、学生的科技创新活动，提供了良好的开发平台，为社会培养更多创新型应用型人才奠定基础。

关键词：自制实验设备 实践创新能力 科研水平 实践教学

中图分类号：G64

文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2015)04（a）-0016-02

实验室是当前各个高校和科研单位的实习实践、科技创新的重要基地，是重要的人才培养的实践课堂，同时也是各种前沿科技技术的孵化园。目前高校实验室的设备大多以招标采购为主，这些设备集成度很高，尤其是专业实验设备，学生做实验时根本不需要连线，直接用示波器就可以看实验结果，或直接和电脑相连，编程下载就可以看结果，用起来看似很方便，但使用灵活性、扩展性、可开发性却大打折扣，这样的实验设备培养的学生具有很大的惰性，教学效果差，不能达到高校培养应用型、创新性人才的目标，致使实验教学在高校中的地位不突出，也不被重视。近年来，国家对高校应用型人才的培养提出了更明确的要求，各高校也加大了对实验室建设的投入，考虑采购设备存在一定的弊端，各高校逐渐加大院校内自制设备的经费投入，通过设备的自行研制，便于高校使用适合自己院校的实验设备，也提高了教师自身的业务水平，对提高学生的实践创新能力以及增强实验室建设水平都有重要的意义。

1 近几年我院自制实验设备的研制情况

华北科技学院电子信息工程学院自1999年开始，在学院领导的积极鼓励支持下，成立了自制实验设备研发团队，团队由一名教授、两名副教授和若干名讲师构成，团队根据学院的教学要求，结合当时企业的发展需求，陆续进行了一些专业实验教学设备的研制。从最初的“模拟电子教学实验箱”，“自制多功能教学电源”等基础教学设备，到后来的“十六位单片机开发平台”、“PLC综合实验平台”、“汽车生产线模拟装置”、“太阳能光伏发电教学平台”、“多功能创新实验平台”以及“两轮自平衡教学平台”等等，先后进行了多种专业实验教学装置的设计开发，并陆续应用在理论教学一线，为理论课的项目教学提供随堂演示的硬件平台。其中“十六位单片机开发平台”一改厂家生产设备的一体化、连线的固定化模式，设计中各模块相互独立，且都具有独立电源，其中一个模块出现故障，不会影响其它模块的使用；平台各个功能模块均采用开放式连接，可以通过拨码开关设置与单片机核心板连接或者独立开放使用；平台内置可充电聚合物锂离子充电电池，可以采用市电和内置电池双重供电，满足一些特殊场合的需要，该平台不仅多次应用于单片机的理论和实践教学，还为大学生的电子设计竞赛提供平台，为其他教师的科研提供服务，为高校培养应用型人才奠定了基础。


2 自制实验设备的作用

2.1 在实验室建设中的作用

在高校的实验室建设中，招标采购实验设备需要大量的经费支持，而对于设备采购资金相对紧缺的院校，尤其是没有国家经费支持的高校，通过自制实验设备来提高实验室的实践教学环境，不失为这类高校增强实验室建设的一种首选方式。外购的实验设备往往因为设计通用性原因，个别功能不一定能够满足某个学校的实践教学需要，或者因为照顾通用性原则，实验装置功能复杂，提高了采购成本且故障率也随之大大增加。自制实验设备对比招标采购的实验设备来说，资金花费低，设备使用灵活，可以结合当下企业发展的动态，根据当前实践教学和理论教学的需要，自行设计开发对应的实验装置，成本低，且设计功能丰富、比较适应自己院校的教学水平和教学任务需要，同时也使高校的教学内容与企业的生产过程相融合，充分发挥高校培养应用型人才的作用，使高校服务社会的作用更加突显。[1]

2.2 在毕业设计、课程设计等实践教学环节中的作用

自制实验设备在高校的毕业设计、课程设计及工程实训等实践教学环节中具有非常重要的作用。院校自制的实验设备，一般都是为了解决或者填补本校现有实验设备某些功能的不足，自行设计研发改进而成的，因此在高校的实践教学环节中相对采购的实验设备更具实用性。我院自行设计的“十六位单片机开发平台”便是针对当前院校采购的单片机类实验箱大多都是传统8位机，在我院安排的某些实践教学环节中不能满足教学需要而设计开发的。该平台在设计中较采购的实验箱增加了一些学生竞赛常用的模块，例如红外发射接收模块、数据传输模块、WIFI模块、蓝牙模块等等，学生可对平台的各功能模块进行组合，设计综合性实训项目，真正为学生提供了一个自我开发创新的平台，突显了实践教学的重要作用。在之后几年的各类教学实践活动中取得较为广泛的应用，较好的解决了现有实验设备功能不适的问题。[2]

2.3 在教师科研中的作用

自制实验设备在教师科研中也有较好的应用。高校教师的科研水平是评价高校教师的一项重要指标，通过自制实验设备来提升教师的科研水平，并将科研成果应用于理论和实验教学，不仅能提高理论和实验教学的质量，还能提升学校科研教研水平。由于自制实验设备开发目的性较强，一般都是解决现有设备的某些短板问题而设计开发的，因此在院校的教师科研项目运行中也有较广泛的使用。我院2007年设计开发的“太阳能光伏发电模拟装置”，就是一个科研项目的附属研究成果。由于该项目为近些年来新兴项目，市面难以购置到相关的实验设备，项目组负责教师便组织课题组成员自行设计研发了基于太阳能的光伏发电并网设备，科研项目才得以顺利进行。之后，该设备被改进成学院的自制实验设备，应用于自动化、电子信息工程等相关专业对应课程的理论及实验教学，达到了很好的效果。目前我院的自制实验设备正在被广泛的应用在各个教师的科研项目中，自制设备功能较为新颖和贴近前沿，且具有各种专业实验仪器所具备的各个功能模块，便于对科研中的各个设计研究内容进行实践实验验证。

2.4 在学生科技创新中的作用

我院十分重视大学生的科技创新活动，在近些年连续制作了很多国家级、省部级的学生科技创新作品，并且在各类的电子设计竞赛中均获得较好的成绩。这其中，我院开发的一些针对科技创新的实验设备也为学生成绩的取得提供了较好的开发平台。在之前“十六位单片机开发平台”已有讨论，该平台基于凌阳十六位单片机和MSP十六位单片机双核心，为大学生科技创新活动中各类功能模块的测试和功能演示提供了较好的开发平台；前年开发的“多功能创新实验平台”功能更为强大，几乎囊括了科技创新活动中所有使用到的功能模块，学生基于该平台设计和开发了近20种科技作品，大多数作品在院内科技文化节以及各类的科技创新比赛中均获


得了优异的成绩。由此可见，由于自制的实践教学设备的实用性、实时性、功能性能特点，深受广大师生的一致认可。

3 结语

自制实验设备是对当前商用仪器设备的很好补充，成本投入低，设计使用灵活方便，更加适合院校在某些特定场合的应用。通过自制实验设备的开发，很好的提高了教师自身业务水平，为教学中理论和实践环节的更好结合提供必要的条件。通过设计开发相关的自制实验设备，不但提高教师的专业技能，而且由于实验教师对自行设计研制的教学设备各个环节、性能特点比较熟悉，更容易调动其教学的主动性，可在一定程度上提升教师的教学质量，有助于将所学理论知识和实践进行有机结合，进而解决工程中所存在的一些实际问题。设备中设计和引用的较多前沿技术，也为教师科研水平、学生的科技创新活动，提供了良好的开发平台，为社会培养更多创新型应用型人才奠定基础。[3]

参考文献

[1] 张培华,祖林,苏丽萍,等.提倡自制设备 改善实验教学条件[J].实验技术与管理,1996,13(4):71-73,75.

[2] 贾志涛.深化自制实验设备工作 提升实践教学质量[J].价值工程,2010(33):229-230.

[3] 汪雪琴,朱群雄.开展实验设备自制 提高师生创新能力[J].高等理科教育,2008(4):117-119.

本文来源：https://www.wddqxz.cn/368189382ec58bd63186bceb19e8b8f67d1cefb7.html