單片機原理與應用課程考試方式的改革與實踐

□吳笳寧

一、引言

現今大學的期末考試仍是以傳統的試卷考試為主，考試改革也限于減少期末試卷考試占課程總評成績的百分比或在考試中允許學生帶一張A4紙自主總結內容等。試卷考核對于測試學生理論知識掌握情況是非常有效的，但難以測試到學生的理論應用能力。同時期末考試主要以試卷為主，導致學生在學習過程中只注重理論知識的死記硬背，不注重動手能力的鍛煉，學生為了應付考試記概念、記要點，無法從應用的角度理解課程內涵，將理論與實踐結合起來。為使學生更好理解專業課程的實際應用意義，掌握理論聯系實際的能力，發揮其設計創新能力，不能僅僅依靠課程實驗、課程設計、參加競賽或畢業設計等環節，更應在平時的理論教學過程中注重學生實際應用能力的培養，通過課程考試的改革，引導學生將學到的理論應用到實際的設計與開發中。

二、單片機原理與應用課程考試方式的改革措施

考試方式改革是從單片機原理與應用這門課程開始的，單片機原理與應用是電子類專業學生的專業必修課，其課程目標是培養學生的實踐動手能力，提高學生的綜合素質，掌握單片機應用系統的設計。同時單片機原理及應用與前序課程模擬電子技術、數字電子技術聯系緊密，這兩門課程是電子專業的專業基礎課，但由于考核都是以期末試卷為主，學生學過之后沒能理解它們的應用價值，反而覺得這兩門課沒什么用。在單片機原理及應用的課程中能將模擬電子技術、數字電子技術與單片機技術有效地結合起來，使學生更好地理解模擬電子技術、數字電子技術作為專業基礎在設計應用的地位，理解理論聯系實際的意義。

近年來，已在單片機原理與應用的課程建設與教學中進行了一些改革，但效果不夠明顯，沒能達到預期目標。因為考核中仍有50%比例的期末試卷考核，所以學生們的注意力仍局限于老師期末的考試范圍，不注重平時的學習過程，僅在期末考試前突擊，死記硬背知識點，即使在教學過程中增加了實驗和設計的考核，但學生還是以試卷考核為重點，以應付、敷衍的態度對待實驗與設計考核。

此次將改革的重點放在了考試方式上，徹底取消了期末的試卷考試，采取了如下的考核方案:一是將課程內容劃分為:顯示控制、中斷、通訊三大模塊，每個模塊又分為若干小模塊，每一模塊學習結束后進行一次考核，內容為學生自主完成一項設計。二是設計內容包括硬件電路的連接、軟件編程及通過仿真驗證設計結果。三是每個學生要對設計產品的硬件電路和設計程序作出完整的講解。四是設計過程中可以自組團隊，通過合作完成設計。教學內容結束后馬上考核，能及時發現與解決學生學習中的問題，使學生在學習過程中“不負債”。例如顯示模塊結束時，考核內容是組合液晶LCD1602與8*8點陣顯示的設計，顯示內容不限。多數學生的方案是采用一片ATMEGA16控制一個LCD1602與一片8*8點陣，在液晶上顯示一句話，點陣上顯示一個圖形。顯示的內容是教學中給出的范例程序。但在自主設計中學生們遇到了仿真結果與設想效果不同的問題，主要原因在于如何處理同一死循環內LCD1602與點陣顯示程序的嵌套關系，因為不同的嵌套方式實現的顯示效果不同。通過學生對自己設計的講解，交流程序設計內容，再由老師總結對比不同的程序嵌套方式，使學生們對于單片機C語言程序的編寫有了透徹的理解，為后面的設計奠定了良好的軟件基礎。為避免學生互相抄襲、蒙混過關，要求學生能完整地講解設計思路、硬件設計原理及程序設計的語句含義。同時講解設計還是學生分享與交流的平臺，鍛煉了學生的語言表達能力。中斷、通訊、定時模塊的考核中不再給定題目，而要求學生自由發揮，設計完成盡可能多的任務組合。同時鼓勵學生自主組隊，合作完成設計，從而能集思廣益，加強學生間合作與交流。

此考試方案已經試行了三年，效果越來越明顯。取消了試卷考試，學生們不再關心考試的范圍，他們將注意力用在了學習過程中，投入的精力明顯增加，充分調動了學生自主學習的積極性。同時在自主設計的考核中找到了樂趣與成就感。他們不再死記硬背概念、程序、寄存器等，而是將這些內容充分理解，應用到自己的設計當中。另外，通過完成自主設計，增加了學生們對所學專業的信心。之前，學生覺得自己在專業課程中學到知識的不會用，對未來從事本專業的工作沒有底氣，而如今通過單片機這門課程將所學的專業知識都結合起來，學生們實實在在體會到電子專業的實用性，增加了他們從事本專業工作的信心。

三、考試改革與教學改革并行

考試改革并不是孤立存在的，而要與教學改革并行。

第一，分模塊的考核方式是為了配合任務式教學改革，教學過程中要求學生帶著考核任務學習，使得學習目標更加明確。同時階段性考核能及時發現和解決學習過程中出現的問題。

第二，為了配合以設計開發為目標的考核改革，學校教師自編了一套教材，其中給出了大量的硬件電路與程序實例，要求學生先按實例操作，并分析實例中的電路原理和程序流程，之后完成課后習題中的設計，最后考核自主設計的內容。

第三，將重點放在以學生自學為主。教學中，借助于之前C語言程序設計和微機原理及應用課程中的理論基礎，僅對單片機原理及C語言編程中的重點內容作簡單介紹，同時各模塊教學時只對重點、難點進行講解。教師在教學過程主要處于輔助的角色，大量內容是由學生自學完成的。教師負責輔導，解決設計中遇到的問題，而對于出現的共性問題及時進行講解。

第四，加強學生間的交流與合作，發揮學生間互相幫助的力量。教學中鼓勵學生間的自由交流與問題討論，這樣，能力強的學生就會被同學要求幫忙解決問題，相比教師的教學，學生間的交流與幫助更易于知識的接受與問題的解決。

第五，設計考核與課程設計相結合，要求學生將仿真通過的設計在課程設計中實現實物的制作，使實際應用能力進一步提高。教學中實現的設計目標都是通過仿真實現的，由仿真結果到完成實物還有一段距離，所以在課程設計中，要求學生制作出實物來完成最終的設計。

通過考試方式的改革，使教學改革有了成效，并進一步促進了教學的改革。

四、存在的問題

盡管考試方式的改革充分調動了學生自主學習的積極性，教學效果顯著。但仍存在以下幾個方面的問題:一是取消試卷考核會弱化學生們對理論知識的關注。二是課堂教學學時有限，學生逐個考核有時需要利用課余時間，同時課堂上僅能選擇精典的設計進行分享，而精典設計一般只出自幾個學生，多數學生缺少分享講解的機會。三是學生的設計構想五花八門，程序編寫方案各式各樣，給老師的指導增加了難度，每個模塊的考核都相當于指導一次課程設計，工作量大。

五、結語

考核方案貫穿整個教學過程，主要考查學生的學習過程與實際應用能力，更在于調動學生的學習積極性，有助于學生真正理解理論與實際相結合，將學生對學習目標的理解由背理論、做題、考試，轉向應用理論解決實際問題，同時增強了學生創新意識。今后在教學中應增加師資力量，把課堂教學延伸到課外，通過增加輔導老師及開放實驗室為學生提供更多的學習指導。

［1］徐敏，盧周平．“單片機原理及應用”課程教學改革與實踐［J］．實驗室研究與探索，2006

［2］李鵬．淺談單片機的教學改革［J］．現代教育科學，2010