综合性实验的创新设计研究
水力学综合性设计性创新性实验系统研究与应用
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｙ ａ ｌｃ Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｆ ｓ ａ ｃ ａ ｄ ｌｃ ｔｏ ｆＨ ｄｒ ｕ ｉ ｐ ｒｍ ｎ ｓｅ ｏ Ｃｏ ｐｒ ｈｅ ｓｖ ｎｅ ｓ ａ ｄ Ｉ ｏ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｎ ｉ ｅ ｓ ｎ ｎｎ ｖ ｔｏ
力 学多功 能综合 实验 平 台，学 生可 以在 同一 实验平 台上进行 多种 综合性 常规 实验 ，也 可以在 此 实验 平 台的基础 上进行 自主设 计 改造 ，开展 创 新设计 性 实验 。 实践 表 明 ，该 实验平 台具有 系统 完善 、功 能 齐 全、应 用方便等 特 点 ，对培 养 大学生 的 自主创 新能 力和综合 实践 能力起 到 了积极 的推 动作 用。 关键词 创 新性 实验 ；水力 学 实验 ；教 学改革
・
１５ ・ １
高等 理科教 育 ＨＧＥ Ｅ ＵＡＩＮＯ Ｉ ＣＳ Ｉ Ｒ Ｄ ＣＴ Ｆ Ｃ ＮＥ Ｈ Ｏ ＳＥ
一
２１年第６ （ ４ ００ 期 总第９期）
堰 、宽顶 堰 、船 闸 、消能坎 能力和 自主设计 创
新 能力 。
现代 高等教 育不仅仅 是应试 授业教 育 ，也 是
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｈｉ ｎ ｔ ｎ ｌａ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｙ ｒ ｕ ｉ ｘ ｅ ｉ ｎ ｌｔｏｍ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｔ ｕ ｔｖ ｔ ｓｒ ｃ ： ｍｕ ｆ ｃ ｉ ａ ｎ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｐ ａｆ ｒ ｉ ｅ ｅｏ ｅ ｏ ｃ ｌｉａｅ ｕ ｏ ｃ ｉ ｄ ｐ ｎ ｅ ｔｉ ｏ ａｉｅ ｃ ｐ ｂｌｔ ｆｍｏ ｅ ｃ ｌｅ ｅ ｓｕ ｅ ｔ． ｅ ｓｕ ｎ ｓｃ ｎ ｃ ｌｙ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｋｎｄ ｆｃ ｎ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎ ｎｎ ｖ ｔｖ ａ ａ ｉ ｙ ｏ ｄ ｍ ｏｌ ｇ ｔ ｄ ｎ ｓ Ｔｈ ｔｄｅ ｔ ａ ａＴ ｕｔｄｆ ｒ ｎ ｉ ｓｏ ｏ － ｉ ｆ
广州大学化学化工学院综合性、设计性和研究创新性实验的开设与管理
高等学校 实验课是 对学生进行科 学实验 能力培养 和素质训 练及 专业技 能培养 的重 要手段… 而在实验教 学内容 中， ， 综合性 、 设计 性 和研究 创新性 实验 是重要 的组 成部分 ， 是促进 学生 的知
该 综 合 运 用 了两 种 或 两 种 以上 的实 验 方 法 来 完 成 一 个 实 验 ； 实 在
根据 ２ ０ 年 教育 部颁布 的《 ０４ 普通高 等学校本 科教 学工作水 平评估方案 （ 试行） ， 》 各专业有综合性 、 设计性或研究创新性实验
项 目的课 程 占有实验课程 总数 的 ８ ％以上。独立设课 的实验课 ０
程 中综 合性 、 设计 性或研 究创新性 实验不 少于 １ ， 项 而课时数应 至少 占本课程 总学 时的 ２ ％以上 。而 所有 的综 合 性、 ０ 设计 眭及研 究创新性实验项 目均需按 照一定 的程序规定进行认定 。 ３ 综合性、 设计性和研 究创 新性 实验项 目的界定
４１ 开设综合性 、 ． 设计性和研究创新性实验的“ ， ” 软 硬 件保障
实验设备 反映实验室的总体 水平 ， 实验设备的引进与更新更
是 增 加综 合性 、 设计 性 和研究 创新 性 实验项 目的首要 条件 ［ 。 １ 】 随着我 院国家级实验教学示 范中心 的申报成 功以及学校对实验 教学 的 日益 重视 ， 我院按计划引进 了大量先进 的仪 器设 备 ， 为综 合性 、 设计性和研究创新性实验项 目的开设提供 了充分的硬件保 障。同时 ， 我校教务处 新开发 了“ 实践教学 管理 系统” 实现 了实 ，
择或者 自己设计仪器设备并独立完成 。也可 以是学生选择题 目， 并独立 完成从查 阅资料 、 制定实验方案到完成实验的全过程 。
３３ 研 究 创 新 性 实 验 ． 研究创新性 实验是指学生在教师指导下 ， 自己的研究领域 在
阶梯式综合设计性实验的研究与实践
ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ａ ｆｅｔ ｅｙｏ ｅｃ ｍｅｔｅｓｕ ｅ ｔ’ ｅ ｒｆｒｉ，ｆｌ ｌｙ ｔｅ ｓｕ ｅ ｔ’ｓ ｃａｔ，ａ ｄ ｈ ｓｐ ｓ ｉｅ ｅ ｅ ｔｆｒｉ ｒｖｎ ｘ ｉ ｎｓｃ ｎｅ ｃｉ ｌ ｖｒｏ ｈ ｔｄ ｎｓ ｆａ ｔ ｕｌ ｐａ ｈ ｔｄ ｎｓ ｐ ｉｌ ｅ ｖ ｏ ｙ ｅ ｙ ｎ ａ ｏｉｖ ｆ ｃ ｍｐ ｏ ｉｇ ｔ ｏ ｓ ｄ ｎ ’ｈ ｏ ｔ ａ ｖ ｌ ｕｔ ａｉｇｔｅ ｓ ｄ ｎｓ ｐａｔ ａ ｂｌ ，ｓ ｍｕａｉｇｓｕ ｅ ｔ’ ｎ ｏ ａｉｅｔｉｋｎ ． ｔ ｅ ｔ ｔｅｒ ｉｌ ｌ ｅ ，ｃｌ ｖ ｔ ｔ ｅ ｔ’ ｒｃｉｌ ａｉ ｔ ｔ ｌｔ ｔｄ ｎｓ ｉｎ ｖ ｔ ｈｎ ｉｇ ｕ ｓ ｅ ｃ ｅ ｉ ｎ ｈ ｕ ｃ ｉ ｙ ｉ ｎ ｖ
主张 “ 因材 施教 ，因人而 异 ” 。实 验教 学 中 ，教 师 要理解 和尊 重学生 的个 性化 差 异 （ 包括 学 习和 实 践
１ 阶梯式综合设计 实验教学过程
１ １ 阶梯式综 合设计 性 实验的选 题 ．
开设综合设计性实验 ， 选题是关键 ，它对实验 教学质量起着至关重要的作用 。电工电子实验作为 工科类专业的一门学科基础实践课程 ，许多非电类 专业 的学生 学 习不 太积极 主 动 ，觉得 没有 专业 课那 么 “ 实用” 。不少学生存 在实验过程敷衍 了事 ，实 验报告互相抄袭的现象。要改变这种现象 ，必须增 加 可选 实验项 目，限制 同一实验 项 目的学 生实验 人 数 ，改变一班学生 同做一个实验项 目的现 象。同 时 ，实验选题如能切入学生所学专业 ，则学生实验
感。
１２ ２ 扩展要 求 ．．
项 目资源 ，我们除了不断改进原有综合设计性实验 项 目．还吸收改造了历届全国大学生电子设计竞赛 的部分竞赛项 目，如简易电阻、电容和电感测试仪 设计 ，温度的控制 与显示系统设计等 ，实验 教 改项 目，如简易晶体管图示仪设计等，学生研究计 划 （ Ｒ 项 目，如 步 进 电动 机 驱 动 控 制 系 统 设 计 Ｓ Ｐ）
综合性、设计性、创新性实验认定办法
综合性、设计性、创新性实验认定办法为进一步深化实验教学改革，提高实验教学质量，培养学生的实践能力、创新能力，促进综合性、设计性和创新性实验的开设与规范化管理，结合我院实际情况，制定本办法。
一、综合性、设计性、创新性实验的定义（一）综合性实验综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
即学生经过一个阶段的学习后，在具有一定的基本知识和基本技能的基础上，运用一门课程或多门课程的知识对学生实验技能和方法进行综合训练的一种复合型实验。
开设综合性实验的目的是对学生的实验技能进行综合训练，培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力。
满足以下条件之一的视为综合性实验：1．内容涉及一门课程的2个以上知识点的有机综合；2．内容涉及多门课程的知识点的有机综合；3．一门课多项实验内容的有机综合。
（二）设计性实验设计性实验是指结合课程教学或独立于课程教学，给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的探索性实验。
着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力以及组织管理能力。
满足以下条件之一视为设计性实验：1．教师给定实验目的、要求，学生自行选择仪器设备，拟定实验步骤加以实现的实验；2．根据课程或理论的特点，学生自主选题，自行设计，在教师指导下得以实现的实验。
（三）创新性实验创新性实验是学生在教师指导下,在自己的研究领域或教师选定的研究方向,针对某一或某些选定研究目标所进行的具体研究、探索性质的实验,是学生早期参加科学研究,教学与科研有机结合的一种重要形式。
创新性实验应当体现实验内容的自主性、实验结果的未知性、实验方法、手段的探索性。
选题突出当前相关学科的最新研究或前沿课题。
二、综合性、设计性、创新性实验的认定1．综合性、设计性、创新性实验的设置和认定由各学院（部、中心）负责组织实施。
2．任课教师或实验教师，依据课程的实验教学大纲，在遵循本门课程或本专业教学规范的前提下，经过充分论证，选定切实可行的综合性、设计性、创新性实验设置方案，填写“综合性、设计性、创新性实验项目审定表”，学院（部、中心）组织专家对所申报的综合性、设计性、创新性实验进行审核，报教务处核准备案。
综合性设计性实验和大学生创新实验项日相结合的研究
实验教学体系以及基本(验证)型,综合设计型,研究创新型实验的设置
实验教学体系以及基本（验证）型、综合设计型、研
究创新型实验的设置
一、实验教学体系框图
我中心为本院学生开设的实验课年均人时数为82000，外院学生8000人时数，总共9万人时数。
其中，20门实验课程，实验项目有122项，实验开出率为100％，有综合性、设计性实验项目的课程比例为100％
二、基本型、综合设计型、研究创新型实验的设置
三、特色和亮点
1、自选式、滚动式、开放式实验教学模式
1.在校内首先探索成功的新型教学实验模式，它体现了集成式、集约化实验室运行的优越性。
2.硬件投资节省70%以上。
3.并能保证每一个学生拥有数量充足的现代化设备和仪器，独立进行每个实验，圆满高质量地完成教学实验任务。
2、创新实验室的建设
1.有专门的实验室用于大学生的创新实验。
2.聘请科研学术水平高的教师作为创新实验的指导老师。
3.注重培养学生独立解决问题能力和创新意识。
3、利用信息技术带动实验教学
1.自主拍摄和制作了实验教学软件，达到了音像俱佳的水平，配以图文并茂的实验讲义，使学生在动手之前就对实验内容有了感性认识，操作起来得心应手。
2.多媒体实验室的建设，给学生提供了一个预定实验、预习实验、复习实验、讨论实验的良好场所。
3.设立互联网上的公共信箱，教师与学生密切互动。
建立培养创新能力的微机原理综合设计性实验的研究与实践
效甚微 。所 以，在实践教学 中我们精心设计一些具有
工程 应 用 背 景 的 实 例 性 实 验 。例 如 ，在 微 机 原 理 及 接
口技术 实验教学 中设计 了步进 电机驱动实验 ，要求控 制步进 电机 缓慢起停 、正反 向运转 。具体要求是 ：利
用 ８ ５ 定 时／ 数 器 进 行 定 时 ， 定 时 时 间 到 则 向８ ５Ａ ２３ 计 ２９
传统 的微 机 原理 及接 口技 术 实验 中包 含 了许 多 验证硬件芯片工作原理 的实验 ，学 生实验 结束后 虽然 也能巩固理论知识 ，但是 由于实验 内容脱离实 际，学
生 会 不 太 明 白实 验 的真 正 目的何 在 ，不 能 掌 握 各 种 控 制 芯 片 到 底 有 什 么 用 ，从 而 降低 了学 习 的积 极 性 ，收
高素 质 的 自动 化 技术 应用 型 人才 为 目标 ， 对 微机 原 理
人大赛等指导经历 ，发现如果 学生 在学校 中硬件 设计
应 用 能 力 得 不 到很 好 的锻 炼 ，那 么 毕业 后 硬 件 设 计 应 用 能 力 将 较 差 、 实 际产 品 开 发不 能很 快 上 手 、达 不 到 用 人 单 位 的初 步要 求 ，这 些 同 时也 是严 重 影 响 学 生硬 件 开发 方 面就 业 率 的主 要 原 因 。而 微 机 原 理 及 接 口技
２ ０ 第 期（第 １） ０年 ３ 总 ９ １ 期
中国 观代苏唷装 备
建立培养创新能力的微机原理综合设计性 实验的研究与实践
张俊梅 阚江明
北京
郭文会
１０ ８ ００３
北京林业大学
摘
要：针对传统的微机原理及接 口技术课程实践教学中存在的问题，在教学中建立综合设计性实验教学模式。实践证
电子信息类综合性、设计性和创新性实验的研究
求为止 。一个未经验证的设计总是存在一些 问题
（） ２ 结构描述与设 计。完成行 为描述与设 计 和错误 ， 若送到工厂投产必将导致巨大的浪费。 后， 下一步骤就要 以行为影射为结构 ， 即以行为域 的设计结果作为原始输入信息 ， 选用设计好 的单 元， 按一定方式 （ 含规则 ） 互连起 来 ， 实现某一 层 档的组织应符合系统化 、 层次化和结构化的要求 ；
等等 ， 锻炼学生提 出问题 、 发现问题 、 分析问题 和 把握设计的各个环节 ； 尽量将设计规则 、 方法条理
解决 问题的能力。
化， 以便他们在电路设计时有所依据 。
综合性实验阶段不单要求实验者发挥在基础
本文从综合性 、 设计性 、 创新性等方面 ， 就实
验 目的、 要求 、 具体步骤 ， 训练学生所要达到的要 性实验阶段学到的实验技能和科学作风 ， 而且要 求， 高校对于这种实验机制的相应改革等问题 ， 进 求实验者进行独立分析和思考 。实验中要善于发
类实验 的设计发展趋 势。 关键词 ： 综合性 、 设计性 和创新性 ； 自主设计 ； 创新 能力； 电子信息类 实验 码 ： Ａ
文章编 号：０ ８— ２ ７ ２ ０ ）６— ０ ５— ４ １０ ４ ０ （ ０６ ０ ０７ ０
只有实验任务具有一定的难度 经济社会和发展呼唤高等教育转变观念 ， 培 验教学实践证明， 才能实现实验能力的培养 目标。实验难 养创新型人才。实验教学是培养学生创新能力和 和数量， 实验次数 实践能力的重要环节。电子信息类各专业 的实验 度偏低将造成同一层次上 的无效重复 ， 是－ Ｉ具有工程特点的课程 ， － － Ｉ 它的实践性很强 ， 减少将造成锻炼机会的减少 。 因
电子信 息 类综 合 性 、 设计 性 和 创 新 性 实 验 的研 究 ．
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综合性实验的创新设计研究
本文论述了综合性实验的创新实践，课题的选择原则和方案设计。
标签：综合性实验创新设计硬件软件
《微型计算机接口技术及应用》是一门理论性、实践性、应用性都很强的课程。
她紧密结合工程实际，解决工程实际中许多重要应用问题。
学生在系统学习完本门课程，做完各个专题实验后（如8253定时计数实验、DMAC控制器实验、8259A中断控制器实验、8255并行接口实验、串行接口实验、数/模转换实验等），已经有了一定的理论和实践认识，特别是在实际工程中有着广泛的应用。
在工程实践应用中，需求往往不是单一的，而是多方面综合性的问题。
因此要结合工程实际做一个综合性实验，以全面掌握本课程的技术应用问题，为日后科研和创新设计工作奠定扎实的理论和技术实践基础。
综合性实验的选题除了体现课题的综合性，同时注重课题的创新设计，培养学生的创新意识和创新能力。
经过综合性比较，确定了一个综合性、实践性、应用性都很强的题目：《交通灯的应用系统设计与实现及管理》。
城市路口交通灯，学生都见过，只要一上街，都会碰到，并不陌生。
它是怎样设计、实现的呢？学生很感兴趣。
首先，硬件要涉及到：定时器/计数器8253/8254接口芯片、并行接口芯片8255、数码管、80x86CPU微处理器、总线、外围电路等内容。
软件涉及到：对各接口芯片的编程初始化，时间控制、延时、对数码管的刷新、DOS功能调用、BIOS功能调用等内容。
在设计题目时，充分考虑课题的综合性的同时，还要考虑到它的灵活性和弹性。
即解决问题的方案和措施的多样性。
给学生较多的思考空间。
例如：定时问题，可用8253/
8254定时器/计数器接口芯片，作为硬件电路与系统进行连接，也可用系统时钟提供的时钟电路，通过DOS功能调用，解决定时问题。
还可以利用中断技术，BIOS功能调用解决定时问题。
并行接口芯片的应用也是多种多样的。
方式0、方式1、方式2都可选用。
A口、B口、C口的分工及搭配，怎样更合理、高效？在设计时既要考虑它的功能实现，又要节约开支、降低成本，即考虑它的经济性。
在老师的指导和具体要求下，学生认真思考、查阅资料、独立提出方案设计。
硬件方案设计：只用了并行接口芯片，采用0方式工作。
3个数据口都用于数据的输出，用于连接数码显示管。
省去了定时/计数接口芯片8253，利用系统提供的定时/计数器8253。
用它作为定时、延时的依据。
软件方案设计：对8255并行口初始化编程是重点。
用于控制数码管的点亮与熄灭。
定时与延时，利用DOS功能调用实现，即利用系统时钟实现定时与延
时功能。
数码显示管的刷新设计：利用系统时钟即DOS功能调用实现。
学生从硬件设计到软件设计，再到调试，几人一组相互讨论交流，经过一周的设计实践，终于获得了理想的结果。
从实验结果观察，和实际的十字路口的交通灯效果一样。
大家知道了十字路口交通灯的设计方法和实现的计算机技术及应用价值。
同时也感受到实际工程的工作过程。
这就是工程教育回归工程的一个初步认识。
都感到收获很大，受益匪浅。
思考能力、分析问题的能力、解决问题的能力、创新能力都得到了很大的提高。
达到了综合设计应用的目的。
课题的实现，使学生非常兴奋，有兴趣。
接下来，对学生进行考核答辩。
对每一个学生提出不同的问题，每一个同学都认真思考，认真回答。
从实践到理论，从理论到实践，反复贯穿。
使学生的综合设计能力和应用水平及创新能力都得到了锻炼和提高。
通过老师的辛苦努力，精心创新设计研究，获得了满意的效果。
同时也为今后的创新实践教育积累了经验。
参考文献：
[1]李继灿新编.16/32位微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2004.9.
[2]仇玉章.32位微型计算机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2000.8.
[3]刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].武汉：华中理工大学出版社，2000.4.
[4]唐先余，唐凯.实用DOS技术[M].成都：四川大学出版社，1996.5.
郑克忠（1951-），男，副教授，广东科技学院计算机系，主要研究领域为计算机应用技术，计算机网络技术安全。