“三層遞進式”單片機課程教學模式的探索

孫軍英 靳慧龍 武現聰

摘? 要：著眼目前單片機課程教學中存在的弊端，以激發學生的學習興趣為出發點，通過構建“層層遞進式”單片機課程教學體系，采用“項目主導”的教學模式，改革課程考核方式，運用“混合式”教學手段等措施實現單片機課程的教學改革，培養學生創新能力和實踐能力。

關鍵詞：“三層遞進式”課程體系;項目主導;過程化考核;混合式教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）05-0112-03

Abstract： Focusing on the shortcomings in the teaching of SCM course， and starting from stimulating students' interest in learning， this paper constructs the "three level progressive" teaching system. It adopts the teaching mode of "project-oriented"， reforms the way of course assessment， and uses "hybrid" teaching means in order to cultivate students' innovative ability and practical ability.

Keywords： "three level progressive" curriculum system; project lead; process assessment; hybrid teaching

一、概述

《單片機原理及應用》作為電子信息、電氣工程等專業的一門專業必修課，是學生在學習了電路分析、模擬電子技術、數字電子技術等基礎知識和技能后，進行知識綜合應用、系統構建、軟硬件設計等核心技能培養的關鍵課程。各類工科院校都開設了這門課程。在以大數據、云計算、物聯網等為核心的新一輪科技和產業革命蓄勢待發的今天，關于單片機課程的教學方法、教學內容、考核機制等方面的教學研究也逐步開展起來[1-4]。如何通過單片機課程的學習提升學生工程科技創新、創造能力是值得思考的問題[5，6]。

二、傳統單片機教學中存在的弊端

（一）理論知識過于抽象，無法做到理論與實踐相統一

傳統的單片機教學模式還是局限在教師在課堂上講授理論知識，如：單片機的內部組成結構，定時/計數器的工作原理等。這些看不見摸不著的理論知識對于學生來說太過抽象，大腦中無法構建出單片機系統的整體框架，也不了解具體的應用價值體現在哪里。即使配套了實驗課，但是實驗課時和理論課時的比例一般為1：3，比重明顯不足。而且“先講理論、再做實驗”的傳統形式無法使學生做到“邊學邊做”，實現理論和實踐的真正統一。

（二）學生學習目標不明確，學習的積極性不夠高，“兩級分化”現象嚴重

通過對253名2016級學生對于單片機課程的學習目標調研發現，將近一半的學生對于為什么學習單片機課程不是很清楚或完全不清楚，因此導致了沒有學習興趣，更談不上主動學習了。造成這種現象的原因之一是單片機課程的教學過程不成體系，學生對于前后課程之間的銜接不是很清楚。前序課程的學習沒有目標性，達不到為后續課程服務的效果。

（三）考核方式過于單一化

目前，各高校中單片機課程的最終考核成績還是由平時成績（30%）+期末成績（70%）決定的。而期末考試多采用“筆試”的形式，時間安排在學期末，這種過于單一的考核方式存在一定的弊端。首先，這種考核方式對引導和促進學生學習，幫助教師改進教學方法及時調整教學思路并沒有顯著的作用，好多學生平時不努力，最后突擊也能通過考試。其次，對于單片機這樣實踐性很強的課程，單純的筆試很難全面地檢測出學生的動手能力和實踐能力，不符合教學大綱中所要達到的畢業要求。

三、“三層遞進式”教學模式的實施方案

（一）“三層遞進式”單片機課程體系的建立

為了培養學生的實踐創新能力，解決學生對單片機課程學習目標不明確，學習動力明顯不足的問題，設計了“三層遞進式”單片機課程教學體系，如表1所示。該體系將單片機的學習過程滲透到各個不同學期不同階段的教學環節中，以“第二課堂”活動和各類競賽為載體，使教學內容與學科競賽活動相互融合，從而構建有利于大學生實踐能力和創新能力培養的“全員參與”的單片機課程教學體系。新的教學體系從大學低年級開始就著手培養學生對單片機的感性認識，了解單片機廣泛的應用領域，讓學生感受到單片機就在我們的日常生活中，離我們并不遙遠。除此之外，大學一、二年級還要加強學生基礎技能訓練，如：焊接調試能力，初步電路設計能力、C語言編程能力等。進入高年級后學生已經具備了單片機的基本知識，能夠設計簡單的單片機系統。在此基礎之上完成綜合實訓和畢業設計。這種“三層遞進式”教學體系實現了由感性到理性，由簡單到復雜，由單一到綜合的過程，打通了各門課程之間彼此相互孤立的壁壘，突出了學生實踐能力和創新能力的培養。

（二）體現“項目主導、任務引領”的單片機教學模式的改革

將單片機的課堂從階梯教室搬到實驗室，充分調動學生的“眼、耳、口、腦、手”等身體的各個器官，讓他們成為課堂的主體。以項目作為引導，將單片機的組成結構、各功能模塊的工作原理、C51語言程序設計等穿插在一個個子任務中。以項目流水燈的設計為例，表2給出了具體的任務分解情況。學生通過“眼”和“耳”仔細觀察和聆聽老師講授的知識，布置的“任務”， 然后通過“腦”和“手”的配合，積極思考，將所有任務實現。體現了理論和實踐相統一的一體化教學模式。所有基本任務學生需要在課上完成，教師在整個教學活動中起到“引導”的作用，啟發學生如何思考問題，掌握學生的學習動態以及調動學生的積極性。另外還要充分利用課下的時間進行任務拓展，來加強學生對于知識的運用。使學生的學習能力、表達能力、思辨能力等得到全面的鍛煉。

（三）課程考核方式的改革

為了解決傳統考核方式帶來的弊端，本文設計了多樣化的過程化考核方式。過程化考核方式將對學生的評價放在了平時的教學活動中，通過筆試、上機測試、現場答辯、設計報告等多種形式在不同階段對學生進行檢測[7]。這種考核方式一方面能夠及時將學生對知識的掌握情況反饋給老師，使老師可以根據考核結果及時調整教學方案及進度安排等。另一方面，在過程化考核內容中包含了設計性的環節，有的需要學生獨立完成，有的需要分組協作完成。既調動了學生的主觀能動性，又鍛煉了學生的設計能力、解決問題的能力以及與團隊合作的能力。

（四）線上、線下混合式教學手段的運用

近年來，由于單片機教學學時的不斷緊縮，單純依靠課上的時間是遠遠無法滿足學習要求的，要實現學生創新能力的全面提升，必須充分利用學生的課余時間[8]。教師通過校園網的BB平臺提前將下節課的學習任務發布出去，學生借助微課視頻課前自學并完成相關資料的搜集，填寫學習任務單。學生帶著問題走進課堂，收到了事半功倍的效果。課上教師先利用5-10分鐘時間對學生預習的效果進行測試，針對大部分學生出現的問題有針對性地講解。課后的任務拓展、總結、作業完成了對知識的鞏固和提升。這種綜合線上、線下的混合式學習，形成了強烈的優勢互補，擺脫了空間和時間的局限，增強了學習效果。

四、結束語

通過構建貫穿大學四年并且逐層精進的單片機課程體系，使得各類專業理論課和技能課之間銜接地更加緊密。改革了傳統課堂教學模式，讓學生成為教學的主體，提高了他們積極參與第二課堂和各類競賽活動的熱情，教學效果得到了明顯的提升。

參考文獻：

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[2]磨少清，王少華，張蕊.以專業工程項目貫穿的單片機教學改革[J].信息系統工程，2016，12：159-160.

[3]李社蕾.基于電子設計競賽的單片機教學改革方案探索[J].實驗科學與技術，2013，11（3）：84-86.

[4]李秀瀅，等.實踐為主導的單片機課程立體化教學模式的探索[J].實驗技術與管理，2018，35（1）：190-193.

[5]劉夢琴，鄺代治，等.以創新能力培養為核心構建多元化實踐教學體系[J].實驗室研究與探索，2014，33（3）：189-193.

[6]金國華，沈小艷，等.單片機課程設計中實踐創新能力的分層培養[J].實驗室科學，2016，19（6）：142-145.

[7]王建彬，張思佳，等.基于過程化考核的大學計算機基礎課程教學模式研究與實踐[J].電腦知識與技術，2018，14（15）：149-150.

[8]張燕.深度學習的混合式教學設計探索[J].微型電腦應用，2018，34（9）：32-34.