課后延續教學模式在單片機課程中的應用

吳葉蘭

摘要：針對單片機課程知識點多、實踐性強的特點，結合本科教學綜合改革，提出課內外一體的課后延續教學模式，闡述這種教學模式的設計、實施過程，說明層次遞進的“驗證型一設計型一綜合型一創新型”實踐體系的目標、要求與學時比例，給出課后實踐環節的具體案例。

關鍵詞：單片機；延續教學；實踐體系；教學改革

0.引言

單片機技術自問世以來，已經廣泛應用到工業自動化控制、自動檢測、家用電器、電力電子等各個領域。很多從事電子、通信、自動化、測控等領域的公司把是否具有單片機開發能力作為招收電類工科專業學生的必要條件，這是電子信息類、自動化與電氣工程類學生就業的一個重要方向。因此，各院校都將單片機原理及應用課程作為電類工科學生的必修課程，并針對單片機技術快速發展的特點，不斷進行不同層次的單片機課程教學改革，以滿足對高水平應用型人才培養的需求。

開展課后延續教學，就是將教師的教學活動從課堂內延伸到課堂外，學生學習從課堂的吸收接納到課外的主動參與，形成課前預習、課堂學習、課后鞏固提升的一體化教學。目前單片機課程教學普遍存在的問題是單片機種類多、技術發展迅速、實驗學時不足、過分依賴實驗箱、沒有合適的經典教材、學生缺乏創新思維等。這些問題如果僅僅依靠有限的課堂教學是無法解決的，要根據學校本科教學綜合改革的部署，結合單片機課程實踐性強的特點，有效利用課后延續教學，在實踐教學、課程信息化、學科競賽等方面進行重點建設，以激發學生興趣，培養學生自學習、自組織和自適應的能力，全面提升課程的教學質量，在教學中達到理論、實踐和能力的統一。

1.課后延續教學模式的設計

對于單片機這類知識點多、實踐要求高、技術進步陜的課程來說，僅憑傳統的課堂內教學是遠遠不夠的，如何利用課后時間進行延續教學來激發學生興趣、實現個性化輔導、提高學生能力。課堂教學具有基礎性、原理性、綜合性，課后延續教學具有前沿性、趣味性、實踐性，將兩者結合在一起，能夠促進學生高效的學習。課后延續教學的內容應該緊跟技術發展，在形式上應靈活多樣，如提出適合本科生研究學習的專題，引導學生開展研究性學習、查閱文獻和網絡資源、開展課堂討論、提交綜述報告或綜合性設計等多種形式，對學生實行個性化輔導。表1給出了單片機課程課后延續教學模式的設計，分別從理論和實踐兩個環節給出了設計的目的、方式、內容和學時。

2.課后延續教學的實施

2.3采用多元化教學手段夯實基礎理論

在單片機課后延續教學中，我們安排了一部分理論教學，該環節重點強調學生對知識的自我消化、自我理解和融會貫通。采用研究式、啟發式、協作式、自主式等多元化教學方式，以學生為主體，引導學生自我訓練。要求學生根據已經學過的基礎知識，總結歸納成相應的小論文；對擴展性知識，教師給出具體要求和參考目錄，引導學生查閱相關文獻和數據手冊，學生根據資料查閱情況提交研究報告并展開專題討論。課后延續教學理論部分的設置，有利于培養學生的自我學習能力，擴展學生的學術視野，訓練學生的科學的研究方法。

2.2設計多層次的課后延續實踐環節

單片機課程的一個重要特點就是實踐性強。傳統的單片機實踐教學通常分為兩個層次，一個層次是和課程相配套的實驗教學，這部分內容通常是針對某個具體知識點來設計的，多數是驗證型的；另一個層次是課程設計，其目的是通過綜合性設計將單片機各個知識點貫穿起來，讓學生能夠融會貫通所學的理論知識從而具備綜合應用能力。學生僅憑這兩個層次的課堂實踐教學要真正掌握單片機技術是遠遠不夠的，還必須依靠課后的實踐環節，形成課內外統一的“驗證型一設計型—綜合型—創新型”實踐體系，如圖1所示。

驗證型實驗是基礎實驗，側重對基本概念的理解，在單片機課程中占到20%-30%。設計型實驗是在驗證性實驗的基礎上，針對各個重要的知識點，要求學生能完成初步的軟硬件設計，在單片機課程中占到50%-70%。綜合型實驗通常是從系統角度出發，要求學生將多個知識點融會貫通，完成具有一定功能的軟硬件設計，在單片機課程中占到20%-30%。創新型實驗則是對所學知識的綜合考察，要求學生能解決某個工程實際問題或者完成競賽項目，占到10%-20%。這樣，既能保障學生做好基礎實驗、打下堅實的知識基礎，又能保障學生得到充分的綜合應用能力訓練，提高學生動手實踐能力，同時可以充分調動學生的學習積極性，培養學生的探索和創新能力。按照多層次實踐環節設計的案例驅動的單片機課后延續實踐內容見表2。

從表2可以看出，單片機課后延續實踐體系根據不同訓練層次對學生提出不同要求：完成驗證型案例；完成兩個設計型案例；完成一個綜合型案例。根據學生的完成情況，選拔能力突出的學生進入科研或競賽項目。在這個過程中，學生需要自主確定研究題目，查閱相關文獻資料，提出軟硬件設計方案，實現PROTUES仿真，完成硬件制版、軟硬件調試，分析實驗結果，撰寫論文報告。

2.3完善網絡教學平臺，提升課程信息化水平

結合我校的本科綜合教學改革，課程組老師充分認識到借助先進教學手段的必要性，在教學組織上采取了新的手段，充分利用學校的blackboard（BB）平臺，通過BB平臺來組織學生的課后學習。在BB平臺的使用上，涵蓋了基礎和擴展兩部分內容。

基礎部分：包括教學課件、實驗內容、作業題等。

擴展部分：包括各種補充資料，如網站、視頻、優秀課件等。

老師利用BB平臺的工具集定期布置測試題，對每位學生的測試結果進行評論，這樣的輔導更具有針對性；利用BB平臺的通知和討論功能，把學生提出的典型問題發布到平臺上，讓每位學生都能查漏補缺，互相借鑒。從效果看，學生已從最開始對單片機硬件、匯編語言、C51編程的不適應轉變成能較為熟練地完成各種實驗項目。采用BB平臺也實現了對本課程的信息化管理，提升了課程管理水平。

2.4支撐學科競賽和校企合作

單片機原理及應用課程是一門實踐性強的課程，為后續的多門課程、畢業實習、畢業設計、學科競賽提供了基礎。2013、2015年我們組織舉辦了兩屆北京工商大學電子設計比賽，參賽的100多人涵蓋了二、三、四年級的學生；在2014年的北京市大學生電子競賽中，我校取得了一等獎2項的好成績。同時，鼓勵學生積極申報校級本科生科技立項、國家及北京市的大學生科學研究與創業行動計劃，以極大學生的科技創新能力。

課程組十分重視與知名企業的合作以彌補課程資源的不足，同時也讓教師獲得最直接、最前沿的技術支持，從而能夠有效地培養師資隊伍。學校積極與國際國內知名企業（如TI、博創、瑞泰等公司）合作，建立了“TI-北京工商大學MSP430聯合實驗室”“本科生培養一校內實訓基地”等，為教師和學生提供一個接觸、學習新技術的環境，搭建一個學生實訓、參加科技競賽的平臺，形成以教師、研究生、高年級學生、低年級學生為主的傳、幫、帶梯隊，為培養創新型工程技術人才創造了條件。

3.結語

課后延續教學模式將教師的“教”和學生的“學”從課堂內延伸到課堂外，更加強調學生的自主學習、實踐能力和合作精神，使學生學習不再是一個接受知識的被動過程，而是一個自主探究、合作互動的過程。