【摘要】根据嵌入式系统实验室的实验教学情况,分析了嵌入式系统实验室进行开放管理的必要性,探讨了嵌入式系统实验室的开放内容、开放方式,并在江苏科技大学张家港校区嵌入式系统实验室进行了实践,取得了一定的成效。
【关键词】嵌入式系统;实验室开放;实验室管理
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)09―0149―03
引言
“实验室是高等院校人才培养的标志性基地,不仅能集中体现出学校的办学指导思想,还能反映出学校整体的教学质量、师资结构状态以及综合管理水平”[1]。实验室开放不仅能加强学生的动手能力、实践能力,对培养学生的创新思想和创新能力也具有重要的推动作用,所以“实验室对学生特别是本科生的全面开放已为大多数高校所认知”[2]。但不同类型的实验室其管理模式、开放形式也不一致,根据高校自身的特点和实验室的使用情况,探索出有效的实验室开放管理办法成为实验工作人员的重要任务。
作者根据嵌入式系统实验室的实验教学情况,对该实验室的开放管理内容、开放管理形式进行了探索,建立了符合本校实际情况的嵌入式系统实验室开放管理模式,以供借鉴。
一 嵌入式系统实验室开放的必要性
1 实验教学改革的需要
传统的嵌入式系统课程实验教学一般是由教师制定实验目的、实验内容和实验步骤,学生在规定的时间内根据要求进行演示或验证性的操作。这种实验教学模式下很多同学只是机械的按照实验指导书的步骤完成实验,几乎没有留给自己过多的思考时间,甚至有的同学在规定的时间内不能完成实验任务,有的同学即使能按照步骤得到实验结果但是不明白实验原理和实验操作细节。据我们对一个班级40人进行的统计,一个学期共做10次实验,平均实验执行情况如表1所示。
由表1可见,传统的实验教学中占45%的学生虽然能完成实验但不理解实验原理,有25%的同学不能在规定的时间内完成实验项目。这种教学模式不利于学生的学习,同时也限制了学生独立思考、独立完成任务的能力,不利于学生创新思维能力的培养。针对传统实验教学的不足,需要对实验教学进行改革,实验室的全面开放势在必行。实验室全面开放后,学生可以有更多的实验时间,学生可以根据实验目的,自行设计实验步骤和实验方法来开展实验活动。实验室开放管理将为实验教学带来更好的效果。
2 减少实验设备投入的需要
实验设备的投入是很大的,为了减少投入,学校会尽量对实验设备进行共享。以我校嵌入式系统实验室为例,我校购置嵌入式系统实验设备加上配套实验模块20套,花费16万左右,而嵌入式系统方向的学生有40人,如果考虑实验时每人占用一套设备,学校还要投资16万,总共要32万,另外,随着学生规模的扩大,可能还需要更多的投入。为了减少设备投入,学校只购置20套实验设备,要求学生2个人或多个人一套设备进行实验。
如果按照传统的实验教学模式,多个学生共用一套设备进行实验会导致很多学生没有充分的动手操作机会。实验室开放管理后学生可以自己合理安排时间进行实验,并且实验过程中可以独自占用实验设备,保证自己有足够的实验操作机会。实验室开放管理使实验设备得到共享,让更多的学生进入实验室参与实验活动,为学生提供更多的使用机会,提高了实验设备的利用率,更好地发挥了仪器设备的效能,“有效地避免仪器设备的重复购置”[3],使学校以少的实验建设经费得到大的投资效益。
二 实验室的开放内容及形式
1 实验室的开放内容
嵌入式系统实验室开放后,承担的实验任务要“多元化”。实验内容不仅仅局限于教学内容,还要承担科研、培训、第二课堂指导等任务,根据实际情况,我校对嵌入式系统实验室的开放内容主要设置了如下四种类型。
(1)承担教学任务
实验室首先要为教学服务。实验室开放后不仅局限于承担课内实验教学的任务,根据学生的情况,实验室可设置多种形式的实验教学内容。开放实验室承担的实验教学内容主要包括:嵌入式系统课程的课内实验。嵌入式系统相关课程实践环节很强,每门课程都设置了多个实验。有些学生可能在规定的实验时间内无法完成实验任务,在课外时间允许学生进入开放实验室,继续完成课内实验要求或进行进一步的深入。嵌入式系统课程的选修实验。学生的学习能力参差不齐,为了让基础较好的学生或者对嵌入式系统有浓厚兴趣的同学进一步的进行学习,在他们完成课内实验之后,允许其进入开放实验室选做选修性实验。自主设计的创新性实验。学生可以自己命题,独立设计实验步骤,经过教师论证其可行性并得到允许后,可以进入嵌入式系统开放实验室,利用提供的实验条件,完成自己的创新性实验。
(2)承担科研任务
实验室在保证不影响课内实验的基础上,还承担一定的科研任务。嵌入式系统开放实验室承担的科研内容主要包括:教师承担的嵌入式系统方面的科研课题。“结合教师的课题,引入一部分学生进行相关的实验或者直接参与课题的研究”[4],最终完成某一成果。教师指导的大学生创新计划项目。该类项目由学生自主命题,由教师进行指导,命题应充分体现创新性,好的成果可参加全国大学生创新计划大赛。学生兴趣小组的研究课题。学生可以自发的组成学习小组,共同承担一个研究课题,该课题可以是实验性的研究课题,也可以是承担的企业中的课题,课题在经过实验教师的审核后,允许进入嵌入式系统实验室进行。
(3)承担培训任务
为了更好的培养嵌入式人才,实验室还承担嵌入式系统培训的任务,为培训者提供软硬件资源和实际的培训项目。目前我校嵌入式系统实验室承担的培训项目主要是Linux助理工程师认证培训。
(4)承担参加竞赛任务
把有余力而且对嵌入式系统有浓厚兴趣的同学组织起来,由教师进行指导,参加国家或其它单位组织的嵌入式系统设计竞赛,锻炼学生的动手能力、独立设计和独立解决问题的能力。目前我校嵌入式系统实验室承担的全国竞赛包括:全国大学生“挑战杯”大赛,全国电子设计大赛,由中国电子学会举办的“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛等。
2 实验室的开放时间
实验室的开放时间主要根据开放内容进行安排。开放时间有如下几种形式:
(1)预约开放:实验室开放以嵌入式系统课程课内实验的实验时间为主,课内实验时间通过学生事先进行预约,实验教师根据实验室使用情况双方共同确定。预约有网上预约和直接找实验室老师预约两种形式。
(2)全天候开放:实验室全天候对学生进行开放,开放时间为8:00-18:00,学生可以在实验室没有课内实验的任何时间进入实验室进行实验或其它学习活动。
为了让学生了解实验室的使用情况,由实验室管理人员每周把实验室的使用时间和使用内容在网站和公告栏内公布,学生可以及时了解实验室占用情况,从而安排自己的实验任务。
3 实验室开放管理模式
“设备管理是实验室开放的重要支撑条件”[5]。实验室开放后,学生不按规范操作的情况时有发生,学生在实验室使用实验仪器时,随意进行更换、调换,导致实验设备损耗、损坏较以前严重,而且一些低值的实验设备,如串口线、网线、电源线等经常丢失,影响了课内实验的正常进行。
为了更好的对开放实验室进行管理,我们制定了实验室管理制度,除了一些常规的实验室管理制度外,根据实验室使用情况制定了相关的策略。
(1)实验仪器包干到人。对实验室的大型仪器进行编号,做到“专人管理、责权清晰”[6]。进入实验室使用仪器的人员在实验老师处进行登记并由实验老师分配一台实验仪器,这样仪器与使用人员就形成了一一对应的关系,无论进行课内实验还是其它类型的实验,使用人员使用的仪器都是先前分配的仪器,不能随意调换。使用人员在使用期间负责仪器的维护、管理和保存,仪器在该期间出现的人为故障由使用人员负责维修。同一个实验室可能承担多个年级学生的实验教学任务,使用仪器的方法都是一致的,学生与仪器进行对应,这样可能出现一台仪器对应多个年级的多个学生,由此这一台仪器由多个人共同使用、维护和管理。
(2)实验室开放管理对教师提出更高的要求。实验教师除了课内实验教学的指导外,还要参与选修实验、第二课堂、竞赛任务等的指导,同时允许实验教师参与科研项目。另外,实验教师要做好实验室的管理工作,实验教师负责维护实验设备,做好学生使用仪器的登记工作,对学生实验情况进行考核等。
(3)规范开放实验室的日常管理制度。实验室日常管理是实验室开放的重要基础。实验室日常管理的内容很多,包括实验室的环境卫生、实验仪器的维护、实验室的安全等方面,这些方面对于实验室开放管理至关重要。我们将实验室的每一项管理工作建立起规范的操作流程,对实验室卫生环境的管理、实验室设备的管理与维护、实验室人员的管理等,都建立了详细的规章制度。学生第一次进入实验室之前,对学生讲授实验室的规章制度和进行实验的规范流程,为学生进行实验建立规范。另外,为了更好的维护实验设备和实验室环境,专门挑选一部分有一定实验仪器维护能力的学生参与实验室的维护与管理,他们主要协助实验教师进行卫生管理和实验仪器的维护,这样一方面锻炼了学生的能力,另一方面减轻了实验教师的负担。
三 建立合适的考核机制
对实验教学的考核主要围绕注重学生的自主创新能力,围绕激发学生的学习兴趣,提高学生的积极性、主动性来设定。考核应全面衡量学生的实验技能与创新能力,使学生全面发展。主要的策略如下:对于在实验过程中认真操作、积极思考或提出新的想法的同学给予一个较高的分数,这样可以调动学生的积极性;对于参加竞赛或者参与科研项目的同学,根据完成情况给予一定的学分奖励,以促进学生的课外学习和培养学生的创新意识。考核机制随着实践方式或内容的不同而制定。
四 嵌入式系统实验室开放的成效
我校于2009年着手研究嵌入式系统实验室开放工作,2010年进行了全面实施。制定了实验室开放管理规章制度(试行)、实验室开放管理办法(试行),并取得了很好的效果。在该实验室的开放管理下,开放实验项目达到90项,参与人数达到1200人。先后有6位同学通过了由中国电子学会举办的“嵌入式Linux助理工程师”认证考试,拿到了嵌入式Linux助理工程师资质证书。有3组同学参加了校大学生创新计划项目,并取得了较好的成绩;有2组同学参加了全国电子设计大赛并取得了较好的成绩;有2组同学参加了“博创杯”全国大学生创新设计大赛,并获得全国三等奖。实验室的开放管理会给学生带来更多学习和实践机会,开放成果将会更加显著。
五 结束语
通过对嵌入式系统实验室进行开放式管理,提高了实验教学效果和嵌入式设备的利用率,同时培养了学生的创新意识,锻炼了学生的动手能力和团队协作能力,为学生以后走上社会就业打下了良好的基础。今后,我们会继续不断地对实验教学进行改革,使得实验教学能够跟得上教学改革的步伐,为社会培养更多高素质、创新型人才。
参考文献
[1] 黄沃才.开放式实验室建设与管理探究[J].中国现代教育装备,2008,(3):13-14.
[2] 张家栋,路勇.加强实验室开放管理,促进创新型人才培养[J].实验室研究与探索,2009,28(8):167-168.
[3] 潘蕾.实验室开放管理的研究与实践[J],实验技术与管理,2007,24(9):131-133.
[4] 陈伟文.开放实验室 培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2007,26(5):130-132.
[5] 王春.北欧国家创新体系对我国高校实验室建设的启示[ J ] .实验室研究与探索, 2007, 26 (11) : 13-14, 71.
[6] 郭恩棉,刘智军,王鑫等. 新教育形势下实验室管理方法初探[ J ] .实验室研究与探索, 2008, 27 (5) : 147-149, 161.