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【走基层】陶朝辉:在自制教具的路上“实践”育人
发布时间:2019-06-28 18:18:24 作者:田庆青 来源:党委宣传部 已浏览:

西工大新闻网6月28日电(记者 田庆青)一个像甲壳虫一样的“机器人”正在桌子上爬行,它一会向前走,一会往后退,走在桌子的边缘还可以转弯。这是一堂课的开场,主讲老师陶朝辉正在用手机遥控这支“甲壳虫”。课堂上很安静,同学们都在目不转睛地盯着这个可以行走的“甲壳虫”。

主讲教师陶朝辉成功引起了大家的注意,随后开始单片机的专业讲解:“这是一个由单片机制作的机器爬虫,单片机在我们的生活中无处不在。”

这是学生电子实习“单片机”的一堂课,因为这堂课,他们对单片机产生了浓厚的兴趣,开启了电路相关专业课和单片机知识深入学习之路,陶朝辉被许多学生亲切地称为“电路启蒙老师”。

精钻业务 自制教具

陶朝辉是谁?“单片机”是什么课?

他不是网红老师,而是工程实践训练中心一名电子实习指导教师,深耕在教学一线21载,在平凡的岗位上,默默耕耘、无私奉献,在“实践”中诠释教书育人的责任担当。

在工作中,他钻研业务,创新教具,改革教学,热心公益,深受师生爱戴,先后荣获“吴亚军青年教师奖”、“优秀共产党员”、“最满意教师”,“三育人先进个人”、“先进工作者”、“十佳青年技术能手”等多个荣誉称号,并荣获2017-2018年度先进工作者。

陶朝辉从1998年成为西工大的一名电子实习教师,主要教学生做收音机。早期,电子实习课程要求每个学生自己做一个收音机,收音机是否合格由老师通过耳机一个个听来检测,这是一个体量大,耗时、耗力的过程。

在教学一线工作的陶朝辉发现了这个问题,为了缩短检测时间,提升工作效率,他自制一套收音机测试平台。将学生需要检测的收音机板放在这个测试台上,测试台在几秒钟就能准确测出故障位置,这样就能准确快速地解决问题,从而缩短了检测时间,节约了人力成本,大大提升了工作效率。

勤奋好学 勇于担当

现实生活中,往往挑战与机遇并存。面对未知新领域的挑战,陶朝辉勇往直前,迎难而上。一次偶然的机遇,让他成为单片机课程的教师。

单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU等功能集成到一块硅片上,构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。单片机课程是学生电子实习的一部分,分为理论和编程教学两个部分。

本来这门课由另外一位老师担任,这个老师突然被调走了。没有教师,怎么上课?工程训练中心领导征询各方意见,通过实际考察,最终让陶朝辉填补这个缺口。

“其实我当时挺懵的,很突然。”在陶朝辉认为这既是一次挑战,也是一次机遇。为了弥补专业知识的不足,他利用节假日休息时间,自学了单片机控制原理、无线电通信等相关课程,通过3-4年在实践中不断总结摸索与自我提升,增强了教学效果,由他主讲的课程备受同学们的喜爱,大家记住了这位电路知识的启蒙老师。

创新教具,启发式教学

单片机课程教学最困难的是老师要和时间赛跑。如何在一天的时间内,让学生掌握更多的单片机知识?作为主讲教师,陶朝辉一直在琢磨这个问题。“单片机教学是一个理论性强,且非常抽象的课程,同时由于教学时间短,如果课程不吸引人,这门课的教学质量是难以保证的。”陶朝辉认为,抽象的东西难以接受,那么就给学生看点直观的东西。

做什么,怎么做?陶朝辉查阅了大量国内外文献资料,这个“六脚甲壳虫”教具的机械部分就是受到一个网站的启发做出来的。机械部分完成了,下来就是制板和编程了,这两部分是没有任何参考的。刚开始做的机器爬虫陶朝辉并不满意,因为它只会晃动并不会走。单片机发出占空比信号,信号控制舵机的运动轨迹。而延时方式产生的信号,导致舵机容易抖动,不能行走。为了解决这个问题,陶朝辉不断学习探索,查阅资料,最终用定时器解决了这个问题。由于定时器是独立的,不占用CPU,各自运行,因此定时器能产生控制舵机的稳定信号,且一个定时器可以产生8个占空比的波形,同时控制8个舵机,这样机器爬虫就能做各种动作。

陶朝辉通过3D打印给这个机器爬虫做了外壳。由于外形非常像一个甲壳虫,所以称之为“六脚甲壳虫”。这个六脚甲壳虫能自由行走,会拐弯,它有眼睛,能避障……“预留了一些I/O接口接各种传感器,未来能实现更多的功能。”陶朝辉说。

收音机控制板和接收板的测试台、四轴无人机、四脚爬虫、六脚甲壳虫爬虫、智能电子钟、双足机器人……这些教具都是陶老师在长期的实践中,在不断的更新迭代中,为大学生们制作的“玩具”,成功吸引了学生的注意力,让学生在“玩”中学到更多的单片机知识。

航天学院李梦磊在实习报告中这样写道,“这种启发式的教学,让我对单片机产生的浓厚的兴趣。令我收益最大的就是我收获了不再惧怕编程的勇气。”陶朝辉老师以严谨、认真、负责的态度,立足工作岗位,努力让“单片机”这门课成为“金课”。

因“才”施教 严把课堂质量关

陶朝辉老师承担电子实习教学的同时,还开设了《电子产品设计与制作》“项目式”选修课,这是一门电路综合类实践课。由于上这门课的同学知识储备和自身条件不一,很多同学都是电路的“小白”,陶朝辉根据项目分组情况,制定不同的任务目标。

教育实验学院何心源拉上同班5个同学选修了陶老师的课,第一次接触电路板焊接,对他们是不小的挑战,各种问题丛生。陶会一对一进行指导,直到问题解决。陶老师耐心、仔细、认真、负责任的教学态度给学生留下了深刻印象。而对基础好的同学,他会鼓励学生探索创新,进行更加深入地学习。

单片机的学习分为理论学习和汇编语言两个部分,由于学生之前学习的C语言和汇编语言之间衔接不大,而汇编语言的学习对初学者来说有一定的难度。为了提升教学效果、让学生在有限的时间内掌握汇编语言,他给每条汇编语言的指令后面都标明注释,这样学生看起来就很直观、容易理解。大多数编程语言都与英文有联系,对陶朝辉来说,英语并不是自己的强项,但是为了学生,他必须将这个硬骨头给啃下来。在实践教学中,自己不知道的,就查字典、查文献,日复一日,年复一年。那些注解的后面包涵了陶老师日日夜夜的辛劳与付出。

学校人才培养大讨论在有序、紧张地开展,放眼未来,陶朝辉表示,将立足本职工作,用实际行动去践行“实践”育人。“上好单片机这门课,将融合C语言和汇编语言各自的优势,不断丰富这门课的知识体系。”

从“启蒙”到“创新”

在陶朝辉看来,作为电路的“启蒙”老师,引起学生的兴趣,学好这门课,还远远不够,只有带领学生创新应用,才能实现真正的价值。自动化学院研究生徐良材看到陶老师上课展示的机器爬虫和电子钟后,对单片机萌发了浓厚的兴趣,之后,他就一直和陶老师联系,深入学习单片机的知识。大四那年在陶老师的指导下,他参加全国大学生挑战杯竞赛并荣获省级特等奖,国家二等奖。

他先后指导过近百名学生参加国家、省市和校级多项创新创业大赛,并取得优异的成绩。2016年指导学生完成国家级大学生创新创业训练计划《未来农场主的智能家居》;2013年指导学生制作《非接触供电系统》,荣获全国大学生电子设计竞赛校内选拔赛一等奖。

工作之外,陶老师也热心公益,乐于助人。小到帮同学修耳机,大到帮同事修各种家用电器,面对这种工作之外的“无理要求”,他也总是笑哈哈,照单全收。在他21年的工作生涯中,工作和生活的界限早已模糊,节假日期间,他反而更加忙碌,忙于指导学生参加各种竞赛、为学生答疑解惑等等。

向陶朝辉一样的基层青年教师,他们是我校最可爱的人,他们将自己的青春奉献给热爱的黑板和讲台,在平凡的岗位上,春风化雨、因材施教,为学校培育了大批的优秀人才。新时代、新征程中,他们不忘初心,砥砺前行,努力为学校学科建设发展和双一流建设作出重要贡献。

(审稿:雷军)

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