分層教學(xué)法在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中的探索應(yīng)用

李欣

摘要：現(xiàn)代教育要求提高學(xué)生的工程實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。結(jié)合單片機(jī)課程的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中開展分層教學(xué)法，激勵(lì)不同層次的學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)實(shí)踐中。

關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院；單片機(jī)；分層教學(xué)法；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)代工程對(duì)應(yīng)用型人才的工程素質(zhì)與實(shí)踐能力的要求不斷提高。單片機(jī)及接口技術(shù)課程是電子信息專業(yè)開設(shè)的一門重要課程，難度較大。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及工程實(shí)踐能力，是該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中亟待解決的問題。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生主要做一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，理論與實(shí)踐脫離，無法形成一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)鏈。由于現(xiàn)行課程體系采用條塊分割的辦法，相關(guān)課程之間不能進(jìn)行有機(jī)銜接，無法實(shí)質(zhì)性地提高學(xué)生實(shí)踐能力。可見，教師需要在教學(xué)中補(bǔ)充與生活相關(guān)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

二、分層教學(xué)法在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

分層教學(xué)法是指教師預(yù)先設(shè)計(jì)難度不同的教學(xué)目標(biāo)與練習(xí)，使水平不同的學(xué)生都能“摘到桃子”，獲得成功的喜悅；其次，教師在備課時(shí)預(yù)先估計(jì)了在各層中可能出現(xiàn)的問題，并做了充分的準(zhǔn)備，使實(shí)際施教可以有的放矢，有利于提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率。單片機(jī)課程涉及多門學(xué)科，但由于學(xué)生的綜合素質(zhì)參差不齊，必須在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中設(shè)置不同難度的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模屗袑W(xué)生都有能力參與并鍛煉他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1設(shè)置任務(wù)

新課程開課時(shí)就明確提出本課程要完成一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如本系在該課程中就安排實(shí)驗(yàn)“多維LED陣列的開放式設(shè)計(jì)”，用來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要求學(xué)生自發(fā)組成1～3人的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)一個(gè)多維的LED陣列，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字、文字或圖形的顯示。

（1）基本要求：完成一個(gè)88LED的平面；全屏LED燈能以至少三種模式被點(diǎn)亮。

（2）提高部分：完成多個(gè)88LED的平面；全屏LED燈能以至少三種模式被點(diǎn)亮；

（3）發(fā)揮部分：完成888LED的光立方（或其他異形結(jié)構(gòu)）；能顯示特定的數(shù)字或圖文。

（4）加分部分：圖形或者文字顯示時(shí)伴隨音樂；跟著音樂“跳舞”。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)與指導(dǎo)

本設(shè)計(jì)的過程是一個(gè)比較完整的工程實(shí)踐過程，需要經(jīng)歷學(xué)習(xí)研究、方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)調(diào)試、測(cè)試標(biāo)定、設(shè)計(jì)總結(jié)等過程。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)：

（1）學(xué)習(xí)收集查閱相關(guān)資料，既要學(xué)習(xí)又要對(duì)比，還要修改總結(jié)，最終能根據(jù)實(shí)際情況制訂合理的可實(shí)現(xiàn)方案。

（2）在選擇器件時(shí)，既要考慮功能性也要考慮成本，以性價(jià)比為指導(dǎo)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

（3）仿真過程中，在滿足功能的基礎(chǔ)上要注重對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，要考慮程序的兼容性并為后續(xù)的升級(jí)留有余地。

（4）由于實(shí)物的形體較為復(fù)雜，制作過程不太容易操作，要學(xué)會(huì)提出問題并解決問題。比如888分解為8個(gè)面，然后8個(gè)面分解為8行，最終從點(diǎn)構(gòu)成線，從線構(gòu)成面，再最終構(gòu)建成立方體。

（5）在實(shí)驗(yàn)完成后，組織學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目演示、匯報(bào)，學(xué)習(xí)交流不同的設(shè)計(jì)思想和方案，拓寬知識(shí)面。

在設(shè)計(jì)中，要注意學(xué)生設(shè)計(jì)的規(guī)范性，如基本電子線路的設(shè)計(jì)規(guī)范和慣用法；在仿真中，注意仿真器件的選擇要與實(shí)物相符；在焊接制作中，要注意焊接方法，注意實(shí)物的美觀性；在整個(gè)工程合作中，要著重交流和協(xié)作。

3考核要求與方法

項(xiàng)目完成后進(jìn)行分組演示問答，最終教師和其他學(xué)生共同給出成績，其中教師評(píng)分占70%，學(xué)生評(píng)分占30%。

（1）實(shí)物驗(yàn)收：按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)等級(jí)的完成情況獲得一定的基礎(chǔ)分值；在各等級(jí)內(nèi)根據(jù)焊接質(zhì)量、實(shí)物的演示效果獲得一定的實(shí)物外觀成績。

（2）實(shí)物質(zhì)量：能達(dá)到預(yù)期的演示效果，并具備一定的靈活性

（3）自主創(chuàng)新：功能構(gòu)思、電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，自主思考與獨(dú)立實(shí)踐能力。

（4）實(shí)驗(yàn)成本：是否充分利用實(shí)驗(yàn)室已有條件，材料與元器件選擇合理性，成本核算與損耗。

（5）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性與完整性。

因開放式的設(shè)計(jì)內(nèi)容難度不同，教師要注意根據(jù)不同方案細(xì)化評(píng)分準(zhǔn)則，即鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新又包容學(xué)生的多元。

三、小結(jié)

開放性、多層次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求擴(kuò)大學(xué)生自主選擇空間。將分層教學(xué)法應(yīng)用在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，極大提高了教學(xué)質(zhì)量，對(duì)單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新有積極的指導(dǎo)意義。學(xué)科競賽為電子學(xué)科的綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)明確了方向，可將其作為綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重要來源，學(xué)科競賽是大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要手段和途徑。

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