MOOC思維在“單片機原理與應用”課程中的應用①

王常順

(山東交通學院信息科學與電氣工程學院，山東濟南 250357)

一、引 言

隨著社會經濟的快速發展和國家對經濟、產業結構的戰略性調整，應用型人才越來越受到用人單位的青睞。作為山東省內唯一一所參加教育部“應用科技大學改革試點戰略研究”的公辦院校，[1]山東交通學院將人才培養的目標定位為“培養交通事業一線有成長力的工程師和管理者”，并進行了應用型人才培養方式改革，在改革中加強了對學生實踐能力、創新創業的培養。在應用型人才培養中，實踐教學是學生將知識用于實踐的第一步，對應用型人才培養中的實踐動手能力、工程意識和創新思維能力培養具有非常重要的作用，近年來也得到了各高校的重視。

“單片機原理及應用”是電氣工程及其自動化專業的學科基礎課，具有非常強的實踐性和應用性。借助本次應用型人才培養方式改革，針對“單片機原理與應用”授課中存在的問題，以提升學生的實踐動手能力、工程意識和創新思維能力為目標，構建了“學—練—用”一體化的教學體系。通過引入MOOC教學 ，[2]對教學內容、教學方式等進行了全方位的改革。近年來學生的競賽成績說明了改革的有效性。

二、存在問題分析

“單片機原理與應用”是學生學習計算機控制技術的基礎，其先導課程有“模擬／數字電子技術”“C語言編程”等，設置1—2周課程設計。[3][4]通過本課程的學習，為全國大學生電子設計競賽、大學生物聯網創新創業大賽等學科知識競賽奠定了技術基礎。同時該課程很好地鍛煉了學生的實踐動手能力，從而促進學生的工程意識，啟發創新思維能力。然而，在傳統的教學中，該課程仍存在諸多問題。

1.教學內容及方法落后

傳統教學中，該課程分為40課時的理論教學和24課時的實驗教學。課堂上大量講解單片機的結構、原理、匯編編程等，然后在實驗教學中通過試驗箱及仿真器驗證所學內容。這種教學方法脫節現象嚴重，學生在理論課中聽“天書”，實驗課上難以下手編程，應用中完全不知道如何設計系統。

2.實踐教學內容枯燥

受限于試驗箱，在后續的實踐教學中通常只是幾個實驗的綜合。而且題目一成不變，學生投機取巧，向高年級同學討要程序的現象非常普遍。

3.無法調動學生的積極性

傳統教學方式的中心是教師，學生在學習中僅是被動地接收知識。這非常容易導致學生在學習過程中敷衍了事，達不到鍛煉其實踐動手能力的目的，更難以談及培養工程意識和創新思維能力。

三、教學改革方法

根據傳統教學中存在的問題，我校在應用型人才培養中對傳統教學進行了深入的改革，以培養學生的實踐動手能力、工程意識和創新思維能力為目的，構建了“學—練—用”一體化的單片機教學體系，如圖1所示。

圖1 單片機教學體系

1.教學手段改革

在學校的支持下，將該課程建設成MOOC課程，授課中以學生為中心，教師作為課程的組織者和協調者。學生通過視頻學習基礎知識，開展相互討論，主動學習；教師在課堂和MOOC平臺上引導學生學習，通過組織學生討論、相互批改作業、組織測驗、開展前沿知識講座等方式教會學生解決問題的思路，注重授之以“漁”，這不僅讓學生扎實地掌握知識，還能接觸到最新的技術，從而更好地激發其學習的動力。

2.教學方法改革

授課中不再區分理論課和實驗課，授課地點變更為實驗室，有助于學生更好地理解和掌握知識。[5]通過自編教材搭配低成本的實物開發板，做到一人一機，學生將知識應用在開發板上，從而不再聽“天書”，學生與教師之間的交流才能更“接地氣”。在學習中，一些高成本的元器件可以通過Proteus仿真軟件學習，實驗室則提供相應的模塊供分散性交叉練習。

3.實踐教學內容改革

在實踐教學中選用具有工程背景的實例，引導學生從任務分析出發，依次設計控制電路、繪制程序流程圖、編寫代碼，最后進行程序的調試與系統功能測試，注重引導訓練學生的工程思維。所用實例每年都會更新，由學生從自己感興趣的工程領域進行選題，教師審核所選題目。這種選題方式是根據學生的興趣而來，可以最大程度上激發學生學習的主動性。

4.評價考核機制改革

為了充分體現學生的實踐能力和創新思維，考核方式也與傳統方式有著很大的區別。首先，課程考核采用上機考試的方式進行，讓學生編程并調試實現題目要求；其次，增加平時成績所占的比重，最大程度上避免學生為了考試而學習或突擊應付考試。在實踐環節和創新環節，采用“硬件實物制作+課程設計答辯+設計報告(論文)+競賽成績+代碼”的方式，綜合考查學生的實踐能力、創新能力。在考核中增加對代碼考核的目的是促使學生編程規范化，從而潛在地培養其工程意識。

5.加強開放性實驗室建設

通過建立競賽平臺、校企合作、參與教師科研項目等方式，進一步加強實驗室開放建設工作。通過這種方式，不僅可以充分調動學生參加學科知識競賽和科技活動的積極性，培養和選拔科技競賽人才，還能讓學生的實踐能力、工程意識和創新意識在實踐中得到鍛煉，在無聲中成長。

結 語

以山東交通學院應用型人才培養改革為契機，在“單片機原理與應用”課程中借助于MOOC思維對教學內容、授課方式進行了深層次的改革，構建了“學——練——用”一體化的教學體系。改革后，我校電氣工程及其自動化專業2012級及2013級學生在參加全國大學生電子設計大賽和大學生物聯網創新創業大賽的參賽人數和參賽隊伍都比以往有了大幅度的提升，學生在就業市場上也得到了相關用人單位的好評。這說明，該教學方法對學生的實踐能力、工程意識和創新思維能力都有明顯的促進提升作用。

[1]王常順，肖海榮，潘為剛.應用科技大學模式下單片機類課程實踐教學改革與探索[J].科技創新導報，2014(34)：238-238.

[2]曾陽素，朱鴻鵬，唐杰.基于MOOC的地方高校教學模式的創新與實踐[J].科技創新導報，2015(24)：1-2.

[3]史先桂.應用型人才培養模式下《單片機原理及應用》實踐教學體系建設[J].湖北科技學院學報，2015，35(10)：168-170.

[4]唐煒.“單片機原理與應用”課程教學改革探討[J].電氣電子教學學報，2002，24(3)：21-23.

[5]王常順，肖海榮.單片機原理與應用實踐教學改革研究與探索[J].科技創新導報，2014(31)：127-127.