把实验台“搬”进宿舍，让学生自由自主进行实验操作

“工科实验也能宿舍做？！”

没错，上海电力大学自动化学院的大三学生就把选修课《单片机设计与应用（高级）》的实验台“搬”进了宿舍。自从实验台“进”宿舍后，学生们不再囿于时间和场地的限制，可自由掌控实验时间，并结合个人兴趣设计实验内容了。

自制实验台可否解决实验难题？

2016年春，由刘刚老师主讲的《单片机设计与应用（高级）》选修课开课。该课程面向自动化和测控专业大三学生，旨在让学生进一步掌握单片机开发能力和相应的工程实践能力，因此试验和实践环节极为重要。

但仅仅是教学计划中的实验安排，难以满足学生想通过更多实验增强工程实践能力的需求，且学校现有的实验平台设备老旧，跟不上ICT技术的发展，实验课内容也相对落后，亦无法满足学生学习掌握领域新知识的需求。

面对这些问题和矛盾，刘刚老师开始认真思考解决方案。当前控制器件芯片和传感器相关器件的更新换代很快，如Arduino出现不长时间，新一代产品Micropython就已开发应用；一些应用模块也层出不穷，如Pixhawk、小秘相机等。学生往往对这些“新品”很有兴趣，渴望应用尝试。

多方考虑后，刘刚老师决定带领学生自制微型试验台，搭配想要的新器件，学习想学的新技术，最关键还要便于携带，能放在宿舍，可以无时限操作。

如何把实验台搬进宿舍？

刘刚老师回想起自己当年求学时自行搭建实验平台的经历，可谓是千辛万苦，为购齐各种元器件跑到腿软是常有的事情。但在这个网购已成主流的网络时代，想要搭建一套适用的实验平台，已不再是难题。

基于MicroPython的STM32F4系列的开发板

但什么样的平台才是最合适的？考虑到学习单片机最关键的是要有一台开发板，但由于每一款单片机芯片都需一套与之相配的开发板，而学生大多没条件购买，即使可购买也不太清楚该如何选配元器件。因此，如何为学生量身配置一套开发板，成为刘刚老师解决自制试验台问题症结所在。

“起初，我考虑利用实验室现有资源，让学生将实验效果较好的平台带回宿舍试用，但这些平台运行时需要的外围条件比较苛刻，在学生宿舍的运行效果不甚理想，只得放弃。”刘老师说。

经综合考虑学生情况及平台元器件特性后，刘老师决定自购10套实验用的开发板，其中包含有树莓派开发板、基于Micropython的STM32F4系列开发板等不同类型，可基本满足学生的实验需求。他将学生分成小组，每个小组配备一套开发板，带回宿舍轮流使用。

树莓派Zero开发板和墨水瓶显示模块

学生们在宿舍这个特殊的实验“场地”根据个人兴趣进行实验实践，如设计开发的人脸识别、车牌照识别及水位控制系统等，既有创新也颇具实用价值，有同学甚至将树莓派开发板调试成游戏机，用来试炼自己设计的游戏。

很多学生反馈，自从“新舍友”开发板现身，宿舍俨然成了实验室，大家都愿意一遍遍尝试，直到开发出想要的成果。

学生自主开发的复古游戏

“实验平台‘进’宿舍”这种开放且开源共享的实验模式，经过一段时间的有效运行后效果显著，对提高学生在单片机方面的实践动手能力和工程开发能力有很大帮助。

王心怡同学表示，“刘老师的树莓派课程教学和普通课程差别很大，很有新意。我们将开发板带回寝室，自己动手进行组装，并连接电脑，这一过程培养了自学能力与动手能力，真的是乐在其中。”

学生自主开发的人脸识别系统

自从接触树莓派，徐秦润的网络时间大多都用来查找各种开发小实验，做OpenCV人脸识别的时候，还会在图书馆呆上一整天，他感觉特别充实。

说起能把实验板带回宿舍，刘冬霖显得非常兴奋，“从烧录系统到开发各种小功能，都可以在宿舍完成，确实让我的学习积极性和效率提高不少。而其他舍友及同学羡慕的神情，也让我特别的有成就感。”

与此同时，为了使实验平台使用效率最大化，刘老师安排学生自行管理实验室和平台。“开发板的维护工作、根据实验需求灵活分配平台使用……对这些项目的管理不但提升了学生的工程实践能力，也锻炼了组织协调能力。”

单片机课程还能否再开发创新？

将实验台搬进宿舍的目标实现后，刘老师又开始了新的思考。

“在目前课程资源仍然短缺的情况下，能否将《单片机设计与应用（高级）》课程根据当前流行的几类芯片开发出不同的课程分支，如‘基于STM32的单片机设计与应用’‘基于MicroPython的单片机设计与应用’‘基于树莓派的工程设计与开发’等”。

刘刚老师在思忖着，“这些课程既可增强学生学习的自主性和主动性，还将有效提高课程资源的使用效率。”

疫情期间，线上教学成为主要方式，刘刚老师也在不停思考，如何上好“单片机”线上课程。

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“教学过程就是一个不断思考和创新的过程，有了思考与创新的双翼，才能给学生的未来带来希望。为了这个希望，我愿永在路上”。

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出品 | 党委宣传部融媒体中心

制作 | 上电通讯社

来源 | 自动化学院

编稿 | 宣传部

编辑 | 王盈瑞、任媛媛

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