應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下單片機(jī)課程教學(xué)改革與實踐

賈電如 王苗苗 田俊芳

摘要：為達(dá)到應(yīng)用技術(shù)型的人才培養(yǎng)要求，地方本科院校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，文章針對現(xiàn)有的單片機(jī)教學(xué)模式，探討了改革的必要性。從課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)評價三個方面提出了適合應(yīng)用型人才的課程改革措施，以促進(jìn)和提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科;教學(xué)目標(biāo);教學(xué)方法;教學(xué)評價

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）10-0224-02

多年來單片機(jī)課程教學(xué)形成了一套傳統(tǒng)教學(xué)方法，從單片機(jī)原理的角度講述單片機(jī)課程，教學(xué)方法采用的是“先理論后實驗，先原理后設(shè)計”的模式[1]，教材所對應(yīng)的大部分知識點零散，理論性強(qiáng)，系統(tǒng)的擴(kuò)展和各種外圍器件的應(yīng)用較少。按照課本“填鴨式”教學(xué)模式存在很多的問題，學(xué)生上課單純地聽講，考試背筆記或現(xiàn)成的答案，考試過后大多忘記。這些問題造成教學(xué)效果不理想，往往造成學(xué)生不會動手編程，很難獨(dú)立完成課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)，因此單片機(jī)教學(xué)改革勢在必行。

一、改革內(nèi)容

單片機(jī)既涉及硬件電路設(shè)計，又需要軟件編程。學(xué)習(xí)比一般編程困難的地方在于：要完成一個單片機(jī)的控制系統(tǒng)，不僅需要掌握單片機(jī)編程技術(shù)，更為重要的是要知道如何針對實際應(yīng)用的需要選擇合理的單片機(jī)方案和外圍器件，設(shè)計硬件電路[2]。學(xué)生在開始學(xué)習(xí)單片機(jī)的時候難以入門，難以理解單片機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，因而如何通過單片機(jī)課程激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何更好地實現(xiàn)實驗課程和理論課程的一體化達(dá)到循序漸進(jìn)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和就業(yè)能力[3]，就是課程改革勢在必行。根據(jù)當(dāng)前普遍存在的問題，在教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、教學(xué)方法、評價方式等多方面對單片機(jī)課程教學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革和實踐。

二、目標(biāo)研究

通過教學(xué)改革，實現(xiàn)以下“八化”的目標(biāo)。

1.學(xué)習(xí)內(nèi)容項目化。根據(jù)單片機(jī)課程標(biāo)準(zhǔn)，確定明確的目標(biāo)，將課程內(nèi)容嵌入22個項目中。項目按照“階梯式”的思路，逐漸增加項目難度。每個項目進(jìn)行任務(wù)分解，把整體性項目轉(zhuǎn)化為碎片化內(nèi)容。這樣課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，項目指南以及課堂教學(xué)完全融合一體，提高課程的整體連貫性。

2.項目實現(xiàn)綜合化。學(xué)生在了解單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將之前學(xué)習(xí)的電路分析、模擬電子電路技術(shù)、數(shù)字電子電路技術(shù)、C語言程序設(shè)計、PCB制版技術(shù)等課程知識與單片機(jī)技術(shù)課程所學(xué)知識結(jié)合起來，完成一個單片機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計制作。

3.學(xué)習(xí)環(huán)境情景化。將課堂教學(xué)移到實驗室（或?qū)嵱?xùn)室），實驗室（或?qū)嵱?xùn)室）提供基本的測試儀器，學(xué)生上課自帶筆記本電腦、焊接工具、電子元器件。學(xué)生跟著教師邊學(xué)邊做，提高學(xué)習(xí)興趣。

4.學(xué)習(xí)過程工程化。從一個工程的角度培養(yǎng)學(xué)生的思維，怎樣降低成本、降低功耗、各種外部環(huán)境的影響等。元器件的采購也是工程化訓(xùn)練的重要部分，這需要查閱大量的資料、器件的比較與選購、成本的核算等。

5.理論實踐一體化。將理論在PROTEUS環(huán)境中進(jìn)行仿真，然后再實踐，這樣能激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，主動性和創(chuàng)造性，有成就感。這樣的安排沒有嚴(yán)格的理論課時和實驗課時之分，只有課堂目標(biāo)是否達(dá)到之別。

6.自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化。“興趣是最好的老師”。一旦激發(fā)了學(xué)生對單片機(jī)學(xué)習(xí)興趣，剩下的工作就是在教師的指導(dǎo)下自學(xué)了。教師要提供一些很有特色的參考書、學(xué)習(xí)網(wǎng)站，以及講解重點、難點的視頻、布置相應(yīng)的實訓(xùn)項目和任務(wù)，檢查完成情況。

7.教學(xué)效果成果化。課程教學(xué)過程始終堅持以學(xué)生為中心，逐漸形成運(yùn)行良好的開放式教學(xué)方法，激發(fā)了學(xué)生自主創(chuàng)新的意識，極大地提高了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力。通過綜合性實驗，開放性實驗和國家級省市級校級競賽促進(jìn)學(xué)習(xí)，在整個教學(xué)過程中形成了“設(shè)計+加工+裝配+調(diào)試”的產(chǎn)品誕生完整通路，擺脫了“紙上談兵”的教學(xué)模式。

8.構(gòu)建學(xué)生團(tuán)隊與導(dǎo)師團(tuán)隊。成立導(dǎo)師制的教學(xué)制度，學(xué)生自愿組團(tuán)，每個團(tuán)隊設(shè)置一個隊長，每隊設(shè)置積極向上的隊名。導(dǎo)師進(jìn)行“導(dǎo)學(xué)”，以學(xué)生為主體。每個階段各個隊進(jìn)行比賽，適當(dāng)進(jìn)行獎勵，更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)斗志，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作精神。

三、教學(xué)方法研究

將單片機(jī)課題體系進(jìn)行合理組織規(guī)劃，將所有的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為由簡到難的若干個階梯項目，由入門級→單片機(jī)內(nèi)外部資源級→提高級→實戰(zhàn)級，將每個階梯項目分解成若干個小任務(wù)，各個階梯任務(wù)的分解圖如下圖所示。

教學(xué)地點的變化將教學(xué)環(huán)境由教室轉(zhuǎn)為實驗室，在實驗室可以將“實物演示教學(xué)”和“仿真軟件”兩個環(huán)節(jié)很好地結(jié)合在一起，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教師對課堂教學(xué)環(huán)節(jié)精心設(shè)計，實施邊講邊練邊演示教學(xué)方案，做到教—學(xué)—做一體化，采用“創(chuàng)新引路，項目驅(qū)動，邊學(xué)邊做，層層遞進(jìn)”的方法，更加注重培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際問題的能力。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，課堂資源的傳播不再局限于傳統(tǒng)的實體教室，學(xué)生隨時隨地都可以利用這一網(wǎng)絡(luò)平臺，微課和慕課等微視頻資源組成了“云”，方便學(xué)生的學(xué)習(xí)交流，并且教師可以很好地把握學(xué)生學(xué)習(xí)的情況[4]，提高教學(xué)質(zhì)量。

四、教學(xué)考評及測試體系改革

考評測試多樣化，以往考核以期末試卷理論為主，學(xué)生為了考試成績，突擊幾天時間死記硬背，但考過之后就忘記了，所以就出現(xiàn)了高分低能的現(xiàn)象。考核采用“N+2”考試改革，“N”代表平時的多項考核，“2”代表期末成績和學(xué)習(xí)筆記，考試評價更加注重過程考核和能力測試和綜合項目成果。具體成績評定方式的主要構(gòu)成及比例：技能考試（50%）+課程設(shè)計（20%）+自主學(xué)習(xí)（20%）+平時（10%）。技能考試是機(jī)考，要求學(xué)生現(xiàn)場制作電路設(shè)計和編寫程序并調(diào)試通過;課程設(shè)計包括內(nèi)容完成情況、創(chuàng)新與團(tuán)隊協(xié)作和答辯三個方面;自主學(xué)習(xí)是教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了自主學(xué)習(xí)項目，有助于學(xué)生的創(chuàng)新和發(fā)展;平時成績由筆記作業(yè)、實驗、出勤構(gòu)成，既突出了過程學(xué)習(xí)的重要性，減少了期末考試比重，又增加了實踐操作。

五、改革成效

單片機(jī)原是一門內(nèi)容豐富且對理論及應(yīng)用要求很高的課程，通過研究和實踐，以下四個方面均取得較為顯著的改革效果：（1）自主學(xué)習(xí)讓學(xué)生能夠體會到學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。項目合作啟發(fā)教學(xué)方法，符合學(xué)生的思維方式，容易接受，學(xué)生收獲很多。（2）充分激發(fā)了學(xué)生上課的積極性，學(xué)生的抬頭率有了明顯的提高，最關(guān)鍵的是可以幫助學(xué)生形成單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)方法。（3）理論與實踐完美融合既解決了枯燥理論學(xué)習(xí)的吃力，又提高了學(xué)生的實踐動手能力，深化實踐教學(xué)改革，真正幫助學(xué)生做到知行合一。（4）解決傳統(tǒng)實驗與獨(dú)立實踐環(huán)節(jié)過多依賴于實驗設(shè)備，學(xué)生僅能掌握單片機(jī)基本知識而無法達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的問題。

六、結(jié)語

通過對單片機(jī)課程的改革，提高了學(xué)生創(chuàng)新能力，使本課程的實踐性，工程化教育質(zhì)量得到了一定程度的改善和提高。但是學(xué)生要完全掌握該課程的要點，還要求教師在授課過程中進(jìn)行深入研究、善于探索、善于發(fā)現(xiàn)、善于總結(jié)、善于歸納，才能有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出優(yōu)秀的理論及應(yīng)用型綜合人才。

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Teaching Reform and Practice in Single Chip Microcomputer Courses of Application-oriented Talents

JIA Dian-ru，WANG Miao-miao，TIAN Jun-fang

（Information Engineering Institute，Handan University，Handan，Hebei 056005，China）

Abstract：In order to meet the requirements of application technology talents，the need for the transformation and development of local colleges to the application oriented universities.In view of the existing teaching mode of single chip microcomputer.Discussed the need for change in the single chip microcomputer.This paper puts forward some countermeasure from three aspects of the teaching purpose，teaching methods and teaching contents of the course.It can promote and improve the quality of teaching.

Key words：engineering education accreditation;teaching purpose;teaching methods;teaching assessment