單片機實驗教學改革和課程成績考核方法的探索和研究

范能勝

(1.廣東醫科大學 生物醫學工程學院，廣東 東莞 523808)

0 引言

“單片機原理及應用”課程是高校電子信息、自動化、機電等工科類專業的一門重要必修課，要掌握好這門課程知識，實踐教學非常重要,而當前課程教學中還存在諸如重理論輕實踐[1～4]；驗證型實驗多，設計型實驗少[5～6]；缺乏實驗考核或者考核方法不合理[7～9]等問題。針對這些問題，許多教師提出了自己的改革措施，包括增加設計型實驗、采用項目驅動式實驗教學法、改革考核機制等，這些措施在某種程度上提升了學生的實踐能力，具有借鑒意義，但具體到每一個學校，因為教學目標和生源質量各異，又很難完全照搬，還需要根據自己學校的情況制定符合自身需要的教學方法。下面結合本校實際，談談我校在單片機課程教學改革方面的一些方法和體會，供大家參考。

1 教學現狀

單片機最好的教學方法是將理論課和實驗課融合為一體，把理論教學搬進實驗室完成，讓學生在學習理論的過程中可以隨時進行實驗，用實驗驗證理論。這種教學方法一般只適合小班制教學，如果學生人數太多，實現起來相當困難，因此，課程改革只能在理論課和實驗課分開的前提下進行，這也是大多數院校共同存在的現象。

本校生物醫學工程專業以傳統51內核單片機作為學習機型，理論40課時，實驗30課時，實驗內容全部為設計型實驗，學生基于已有的實驗電路，根據實驗要求編寫代碼，再下載到實驗板運行驗證。從實施情況來看，效果不如人意，分析原因如下：

1.1 學生自主學習能力不足

設計型實驗有利于培養學生解決實際問題的能力，前提是學生自主學習的能力要強，在課前做好預習工作。但從實際執行情況看，許多學生都不做預習，只是到了實驗課時間才開始做實驗，結果只有少數學生能夠獨立完成實驗，部分學生完成不了實驗，還有少部分同學甚至放棄了實驗，而且實驗難度越大，情況越嚴重，這樣的教學效果背離了實驗設計者的初衷。

1.2 課程成績考核不合理

許多高校的單片機課程總評成績由期末考試成績和平時成績兩部分組成，各占一定比例。平時成績考核的依據是“考勤+實驗報告”，本校以前也采取這種方案，經過幾年實施下來，發現這種方案存在以下不足：

(1) 采用考勤作為平時成績的考核依據，忽視了“來上課”和“認真聽課”之間的區別。部分學生雖然每次都來上課，但是并沒有認真聽課，與不來上課的學生沒有區別。

(2) 采用“實驗報告”作為平時成績考核的依據，難以做到客觀公正。這是因為有些同學抄襲他人實驗報告，而教師又難以發現，根據這份抄襲的實驗報告給出的平時成績也就缺乏客觀性和公正性。

2 改革方法

學生學習動力不足，除了個人興趣愛好因素外，最重要的現行的課程成績考核制度對學生沒有形成有效的學習壓力。針對上述兩個問題，本文提出了具體的改革措施，一是采取翻轉課堂的教學形式培養學生自主學習的能力；二是改革平時成績考核制度，讓平時成績真正反映學生的學習狀況。

2.1 采用翻轉課堂培養學生自主學習的能力

“翻轉課堂”是讓學生作為課堂主角，在講臺上介紹實驗的原理、方法和過程，演示實驗的結果，要求學生在實驗課前就必須完成實驗，并制作演示用PPT。為了達到這一教學目標，我們從以下幾個方面做了安排：

(1)把一個自然班分成若干實驗小組，每個小組最多4名成員，每個實驗由小組成員共同完成。

(2)根據課程教學要求，設計了單片機實驗板，實驗板自帶硬件仿真調試功能，每個小組至少配備一塊實驗板，舍棄了原來只能做驗證實驗的單片機實驗箱，實驗板實物圖如圖1所示。

圖1 實驗板實物圖

(3)以組為單位制作演講PPT，內容包括：實驗要求，實驗原理圖，程序流程圖，實驗代碼，實驗過程中遇到的問題及解決的方法等。

(4)在實驗課上課時間，教師采取隨機方式抽取若干小組學生上臺介紹本組的實驗情況，教師根據學生的綜合表現予以評分。

2.2 改革課程成績考核方法

去掉以學生出勤率和實驗報告作為平時成績的考核方法，改為采用以章節考試成績和實驗綜合成績作為平時成績的考核依據。

1)安排章節考試

在課程學習時間內共安排兩次章節考試，第一次安排在學完單片機內核和指令系統后進行，主要考察學生對基本原理和概念、端口輸入輸出方法、外圍電路的設計等知識的掌握，偏重硬件；第二次安排在課程結束前兩周進行，考試內容以編程為主，偏重軟件。

2)實驗成績的評定方法

每個實驗小組至少會被抽到兩次上臺演講，因為是隨機抽取，所以每次實驗學生都得做好準備。實驗成績評定由三個部分構成：實驗完成情況占60%，演講水平和PPT制作各占20%。教師根據學生的演講內容進行提問，學生作答。在教學過程中發現，只要是獨立完成實驗的小組，對教師的提問都能夠順利作答，而存在抄襲嫌疑的小組，則回答不上來，這樣很容易把抄襲的學生鑒別出來。

3)通過學生互評工作量修正每一位學生的實驗成績

教師給出的實驗成績以組為單位的，每位組員的成績根據本人在本次實驗中承擔的工作量來確定，采用的方法是讓組員都對自己的工作量和同組其他學生的工作量做一次評定，工作總量以100%計算，表1是某組學生的工作量互評表：

表1 某組學生工作量互評

假設這組學生在本次實驗的得分是90，根據每個組員的工作量占比給出一個修正因子，如果工作量統計大于等于100%的，修正因子按100%計算，其它的按實際值計算，然后用修正因子乘以總分作為該組員的實驗成績，表2是每個組員根據工作量修訂后的實驗成績。

表2 組員實驗成績

4)期末課程總評成績計算

期末課程總評成績由期末考試成績占70%加上平時成績占30%構成，平時成績取章節考試成績加上實驗成績的平均值，當然可以根據實際需要調整兩者的比例。

3 教學效果

期末考試結束后，從三個方面來觀察經過本次改革后的教學效果。

1)期末考試成績和平時成績的關系

圖2是某班部分學生期末考試卷面成績和平時成績的對照圖，橫坐標代表某個學生的編號，縱坐標為分值。從圖中可以看出平時成績好的學生卷面成績也好，表明平時成績比較忠實地反映了學生日常的學習情況。

圖2 平時成績和卷面成績

2)卷面成績合格率

由于條件限制，無法對同一屆學生進行分班測試教改前后的合格率進行對比，只能與教改前的往屆學生對比。通過查詢，教改前一屆學生的卷面成績合格率約70%，教改后的合格率約78%。從數據上看提高了8個百分點，應該說效果還是很明顯的。

3)實踐能力

從學生答辯時的表現看，學生的實踐能力在改革后獲得了普遍性的提高，當然這是一個主觀性評價，要進一步觀察改革后效果，需要持續觀察學生在各類電子競賽、畢業設計等環節的表現；在其它方面，學生在PPT制作和演講技巧方面也得到了鍛煉和能力提高。

4 結語

一門課程能否學好除了教師“教”的因素外，最重要的是學生“學”的因素，盡管這次改革在從提高合格率方面看取得了一些效果，但仍然會發現，改革對一部分差生作用有限，這除了與學習能力有關外，還與個人努力程度有關，顯然想通過教改來同步提高所有學生的成績是不現實的，教學改革的目標應該是盡力為那些想學習的學生提供更好的學習平臺和環境。