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    武大團隊為學子打造600多個家庭“電子實驗室”

    發布時間:2020-06-29   作者:   來源:武大新聞網   訪問次數:


    記者:付曉歌  通訊員:梁偲偲、周立青

    分包百萬個元器件,投遞了600多個實驗包裹……疫情期間,武漢大學電子信息學院將實驗儀器和實驗器材投遞到學生家中,為學子們構建了600多個家庭的“個人電子實驗室”。

    19日到621日,電子信息學院電子技術實驗教學團隊不少一節課,不缺一個學生,不減一步動手環節。團隊依靠多年來在“隨時隨地開展實驗教學”教學技術研究中的探索和積累,以自主研發的集成儀器技術為核心,構建“個人電子實驗室”,開展了一場全員參與的實驗教學博“疫”戰。

     

    小平臺,大作為

    19日,師生們完成了一年的學習,準備迎接寒假。電子信息學院教學實驗中心大樓卻人聲鼎沸,在逐漸清靜的校園里顯得格外熱鬧。武漢大學電子競賽培訓的傳統項目寒假集訓在這里正式啟動。

    課程團隊負責人周立青老師正式向同學們推出了籌備已久的寒假集訓方案。來自電子信息學院和物理科學與技術學院7個專業共246名同學,被分成6個培訓班,8名指導教師和21名師兄助教全面上陣,和同學們一起開展一周的微處理器技術和系統開發的集中訓練。

    115日,集訓結束,同學們興奮地帶著寒假設計任務返回家鄉,按計劃217日返校要進行寒假項目驗收,但誰也沒想到,返校卻遙遙無期。

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    123日武漢封城。武漢大學立刻啟動了教學預案,開始線上教學的準備。在此期間,電子設計競賽的培訓一天也沒有停止。同學們回家時都帶著團隊統一配發的微處理器開發平臺,這本是為寒假設計項目準備的便攜式開發平臺,卻無意中讓同學們在疫情封鎖下能夠堅守實驗桌,開展獨特的實驗學習模式。

    作為團隊配置的常規實驗裝備,小小的微處理器開發平臺成為疫情遭遇戰中同學們手里唯一的硬件武器,但小平臺有大作為,基于微處理器開發平臺,同學們順利完成了微處理器相關的數據儲存、通信、數字鐘等系列實驗。

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    2月完成的數字鐘系統

    武漢疫情防控進入關鍵階段,嚴重依賴于實踐環節的電子信息類專業教學如何開展實驗教學,一直是電子信息學院所有老師思考的問題。

    學院黨委書記李德識和副院長賀賽先一邊忙于疫情防控,一邊組織研究實驗教學推進措施,明確提出在“保證質量”的前提下,軟件類、仿真類實驗“應開盡開”,不得推遲教學計劃,硬件類實驗要盡最大努力創造實驗條件,力爭“能開盡開”。

     

    全員上陣,升級裝備

    實驗課就是“實驗”課,只有學生實際動手、發現問題、解決問題,才是實踐能力培養的核心理念。

    作為電子信息類專業的核心基礎實驗課程,電子技術課程設計、集成電路等專業基礎實驗課程在沒有專業儀器和平臺的支持下是完全無法實施的,當很多高校紛紛采用仿真實驗或遠程實驗形式代替學生的動手實驗時,電子技術實驗團隊卻堅持要求學生自己動手實驗。

    在家開展實驗,首先要解決的就是儀器設備問題。團隊敢于提出讓學生在家里開展硬件實驗,底氣在于團隊在“個人電子實驗室”方面的研究基礎——集成儀器技術。該技術集成了示波器、信號源、電源、頻譜儀等12種電子儀器功能?!盎谶@臺約A4大小的儀器,在任何地方,只要連接一臺電腦,就可以搭建成一個移動的個人電子實驗室?!眻F隊負責人周立青介紹。

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    打包郵寄

    為確保學生能夠在家順利開展實驗,團隊決定給學生們寄實驗器材,打造一個個家庭實驗室。600多個學生,這不是一個小數目,老師們需要分包100多萬個元器件,投遞600多個實驗包裹,才能將實驗儀器和實驗器材投遞到學生家中。

    看似簡單的分包,實際上隱藏巨大的挑戰。寄哪些元器件才能夠既滿足學生的需求,又節約時間和人力物力,這是對老師們教學積累和教學研究的考驗。因為少一個器件可能直接導致實驗無法開展。

    在實驗元器件的配置上,既要限制器件規模,又要兼容方案的多樣性,每一個芯片、電阻、電容都需要論證。2月底,團隊專門安排了兩位老師,對所有的電路重新設計,做出示例實物,列出核心器件清單。最終經過6位老師反復審核才最終定稿?!八性骷凑账钄盗康?span lang="EN-US">2倍以上進行配置,保證同學們即使在家做實驗,也有器件保證,可以靈活選擇方案?!眻F隊老師介紹。

    4月的武漢逐步復產復工。團隊工作群里一聲動員,全體在漢老師集體到崗。由于很多器件不能直接分裝,需要進行額外的加工才能夠用在實驗中,團隊老師紛紛上陣,一個個進行焊接,手動為學生們掃除障礙。

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    老師們加工器件

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    在分裝的100多萬個器件中,有的器件細如針絲,有的器件絲印要用放大鏡才能看清。電阻電容小規模的元件庫,一個庫就有好幾百個元件,要一個一個的數出來寫上標簽方便學生識別。

    實驗室長長的走廊里,排起40多米的實驗長桌,上面放滿了分門別類的器件。在打包前,老師們對所有器件一一檢測,確保所有功能正常。所有器件按類分揀、整齊排列、統一裝袋?!耙粋€元件的錯誤,對我們來說可能就是萬分之一的錯誤,但對拿到這個錯誤器件的同學,可能就是一門課程的失敗?!敝芰⑶嗾f,“所有老師都打起十二萬分精神,認真開展這項工作?!?/span>

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    郵寄包裹打包更是力氣活??爝f公司人員有限,老師們決定自己上陣動手打包,充當起快遞小哥。老師們說,“辛苦準備的器件和儀器,自己把它們嚴嚴實實的包裝起來心里更放心?!?/span>

    同學們收到包裹后紛紛表示,“這是我收到的包裹最嚴實的物品,真切體會到老師們的用心?!?/span>

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    學生收到的個人實驗室器材

     

    硬核課程,在線教學

    打造家庭電子實驗室的硬件條件已經具備,保證在線實驗課程取得良好教學效果才是團隊的最終目的。為此,團隊在師資配備與課堂保障、課堂模式與實驗演示等方面做了充分的準備和預案。

    據了解,課程團隊自建設以來,所有實驗課程實行的是雙師制結構,即主講教師和實驗教師配合一個班級的教學,確保師生比在115以下。在常規師資的基礎上,考慮到學生在家庭開展實驗的實際困難,團隊還專門設置保障組,負責設備和器材故障問題處理,為實驗課保駕護航。

    在課堂模式與實驗演示環節,根據實驗的6個模塊,團隊安排6名優質師資對指定的實驗模塊進行準備,為所有學生在線授課,實行“統一授課,分班指導”,借助在線教學的優勢,將優質師資共享給所有學生。

    為了保障教學效果,團隊對實驗演示直播進行了多次嘗試和預演。哪怕是選擇什么攝像頭這種在旁人看來微不足道的小事,都是老師們十分關注的問題。周立青告訴記者:“常規的筆記本攝像頭沒辦法拍攝桌面操作,普通的攝像頭在實物演示的時候聚焦較慢且常常聚焦不到制定區域,專業攝像機效果好但是所有實驗都用需求量較大。通過反復嘗試,我們最終選擇了專業攝像機和桌面攝像頭結合的方式,集中授課使用專業攝像機,視頻指導使用小型的桌面攝像頭,方便靈活調整?!?/span>

    雖然條件艱苦,但是團隊對課程質量要求更高,課程考核也絕不放水。為了讓同學們有回“珈”的感覺,所有任課老師都全程在實驗室上課,讓同學們可以看到熟悉的實驗室背景;老師和學生使用同一設備,便于同步指導。此外,所有學生都可以通過視頻隨時觀摩老師對其他學生的指導。

    除了課堂教學以外,課程指導大群中始終保持有十幾位老師全天在線答疑,這些實驗老師分為儀器組、材料組、實驗方案組,隨時解答學生在實驗中遇到的困難,并及時視頻連線指導,直到學生解決問題為止。雖然實驗條件倍受限制,但同學們做實驗的熱情有增無減,求知若渴,課程組老師們常常答疑到深夜。

     

    “打怪”升級,收獲滿滿

    做實驗仿佛是一個“打怪”升級的過程。從傳說中的“難”到“發現問題”,從“解決一個問題”到 “發現下一個問題”,直到整個系統聯調成功,這已經成為課程群系列實驗課程的基本節奏。

    陳薇說,“在沒正式上課之前,聽上學期做實驗的同學說會很難。因此,第一天上課時,我非常認真地聽課,結果發現課程內容可以聽得懂。結合之前的數電知識,我就很容易理解了電路的原理以及各種參數如核調整?!?/span>

    ——難而不讓人退卻,是設計課程時的期待路線。

    陳薇第一天做某項實驗的時候,計算了各個參數,卻發現發射波形很不穩定。她根據電路連接原理,仔細檢查了好幾遍,調整滑變,結果不僅沒有好轉,連波形也沒了,這讓她非常著急。

    慢慢地,她靜下心來思考,一定是自己忽略了什么地方。于是,她開始用萬用表一個一個測量。終于在快23:00點的時候找到了原因。陳薇說,“通過這個事情,我明白了不能一昧追求連接速度,要學會思考問題。理論是完美的、實踐是殘缺的,這就是實踐教學的意義?!?/span>

    ——忙而不慌,這是團隊開設課程鍛煉出來的實驗素養。

    周立青說,“團隊設計的三門系列課程,最終不僅僅是要他們學會課堂上的知識和技能,更重要的是讓他們學會冷靜思考,發現并解決問題。當同學們都能自己總結出團隊設計教學的初衷時,教育的魅力也就得以充分體現?!?/span>

    不少同學表示,這段時間在家做實驗,是一個難忘的回憶。自己每天除了吃飯,其余時間都在房間做實驗,常常研究到深夜。

     “通過反反復復的測試,終于得到結果,成就感與如釋重負的感覺是不言而喻的。在這個過程中,老師們都很有耐心地幫我尋找問題,甚至視頻一對一輔導我進行調試,讓我很感動?!?李澤胤告訴記者。

     “雖然很辛苦,但也很值得,看著這些學生認認真真做出很多有價值的東西,值得?!贝兰t老師在第一輪實驗結束時如是說?!爸档谩笔菆F隊所有老師面對這場沒有硝煙的博“疫”戰最驕傲的回復。

    6211730,隨著三個實驗班級的師生完成課程總結下課,電子技術實驗教學團隊全面完成本學期所有實驗教學任務,為過去165天的教學畫上一個暫時的句號。

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    學生的“個人實驗室”設計作品

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    和家人一起享受實驗課的樂趣

    (編輯:陳麗霞)

     

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