淺談“金課”教學模式在單片機原理教學中的應用＊

龐寶麟，封岸松，李 帥

（沈陽化工大學，遼寧 沈陽 110000）

單片機技術屬于嵌入式技術，是近年來信息電子工程領域一門迅速發展的技術，隨著科技的進步，計算機等相關技術突飛猛進，社會對相關人才的需求迅速增長，“單片機原理與應用”這門課程的重要性也越來越明顯，目前大多數工科專業都開設了相關課程，因此“單片機原理與應用”已經成為工科專業的專業基礎課。傳統的單片機教學一直采用“老師講，學生聽”模式，這種教學模式教學過程枯燥，教學以理論教學為主，理論與實際相脫節，學生學習積極性不高，缺乏獨立思考和分析解決問題的能力、應用創新能力不足。在工科院校教育改革過程中，人們越來越認識到實踐環節的重要性[1]。隨著科技發展，網絡技術及移動通信技術不斷普及，傳統的單片機教學模式已經不能滿足培養單片機應用型人才的教學要求。針對這種情況很多學校都進行了相應的單片機教學改革，如增加實踐環節的比例，采用慕課、線上線下混合式教學等新型教學形式。為了能讓學生真正掌握單片機技術，積極主動地學習單片機，必須改變傳統的教學模式和教學方式，而“金課”是近幾年提出來的一種新課程模式[2]。

1 關于“金課”

1.1 什么是“金課”[2]

“金課”這一名稱是在2018 年由教育部高等教育司吳巖司長提出的，他指出各高校要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量。這是教育部文件中第一次正式使用“金課”這個概念。

什么是“金課”？可以歸結為“兩性一度”，即高階性、創新性和挑戰度。高階性指將知識、能力、素質有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。課程教學不是簡單的知識傳授，是知識、能力、素質的結合，且不只是簡單的知識、能力、素質的結合。對本科生畢業認證的一個關鍵要求是畢業生解決復雜問題的綜合能力和高級思維，沒有標準答案，更多的是能力和思維的訓練。創新性體現在三個方面：課程內容有前沿性和時代性；教學形式體現先進性和互動性，不是我講你聽；學習結果具有探究性和個性化，不是簡單告訴你什么是對的，什么是錯的，而是培養學生去探究，能夠把學生的個性特點發揮出來。挑戰度指課程要有一定難度，需要學生和老師一起，老師要認真花時間、花精力、花情感備課講課，學生課上課下要有較多的時間去學習和思考。

與金課相對應的是“水課”，“水課”指低階性、陳舊性的課，是老師不用心上的課。低階性是學生不用抬腿就可以通過，課程中沒有學生能力的訓練，也沒有學生素養的養成。陳舊性指課程內容落伍陳舊、過時的課程。

1.2 “金課”的類型

“金課”，包括線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會實踐“金課”。線下“金課”指師生深度互動交流的課。線上“金課”指利用網絡等現代科技進行線上授課，如“互聯網+教育”催生的一種新課——慕課（MOOC）。

線上線下混合式“金課”是一種線上線下混合式教學模式，線上優質慕課+線下教師輔導。

虛擬仿真“金課”，是“互聯網+教育”之后的“智能+教育”。國家虛擬仿真實驗教學項目就是虛擬仿真“金課”。信息技術、智能技術與實驗教學的深度融合破解了高等學校實驗、實習、實訓中的老大難問題，解決了原先“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的問題，突破了原先的實習實訓必須到工廠真刀實槍做的局限。社會實踐“金課”即社會實踐類的課程打造的“金課”。

1.3 如何打造“金課”

國家已經為打造“金課”提供了必要條件，如為建設中國“金課”提供政策保障、組織保障、機制保障、評價保障、經費保障五大方面的保障，實施一流課程的“雙萬”計劃。建設1 萬門國家級一流線上線下精品課程，也叫國家“金課”；打造1 萬門省部級一流線上線下的精品課程，也叫地方高校的“金課”，通過優質的“金課”來提高學生們的綜合能力。而對于具體課程，要針對課程和學生的特點改革教學模式，改進教學方法，選擇合適的“金課”類型，讓學生積極主動參與教學環節互動，真正對課程感興趣。讓他們通過“金課”學到有用的知識，提高實踐能力，在未來工作中能發揮作用，學以致用。

2 單片機“金課”

2.1 單片機的“金課”建設重點

注重實踐，強調理論與實踐相結合。注重先修課程、課程設計和畢業設計的有機結合和相互關聯，注重基本原理和實際應用的結合，避免學生死記公式，注重特殊功能寄存器的講解，并進一步引申到其他單片機裸機編程的應用上。

注重實用，縮減了如今不常用的單片機設計方法的介紹，如ROM 等擴展問題，增加了現在熱門的各種總線技術，如單總線芯片、串行總線芯片等的編程，適應當代主流單片機和外圍接口器件的發展趨勢。應用C 語言對單片機進行編程，使程序能更好地移植到其他類型的單片機中，并注重不同類型的8 位單片機編程的不同。注重C 語言編程格式規范化的培養，使學生的程序更加注重可讀性和可移植性。應用PROTEUS 仿真軟件進行課堂講授與實際操作，增強實際操作的真實感，提高學生學習興趣。課程采用項目驅動的教學方法，通過講解實際項目，增強學生設計實際應用系統的能力。注重對時序接口程序的講解，破除時序編程的神秘性，使學生掌握時序編程的方法。

2.2 “金課”具體建設方式

課前，引導學生做好課前預習工作，利用網絡資源、微課、慕課、論壇、視頻等新型教學手段提前預習單片機課程。課上，采用線上線下混合式教學模式，把傳統學習方式的優勢和網絡化學習的優勢結合起來，打破學習時間和空間限制，打造“金課”課堂。激發學生自主學習能力，利用翻轉課堂，讓合作、討論、交流和表達成為課堂的主旋律。課堂上，學生們在老師的帶領下主動學習，利用仿真軟件做實驗，教學與實踐合一。學生提出問題，老師回答問題，學生思考問題進而解決問題。

課后，利用學習通等手機APP 教學軟件解答各種問題，實時關注學生的學習進程，利用軟件布置任務、作業、討論等，并設計豐富的闖關答題環節，調動學生的學習積極性。同時可以利用學習通等相關APP 關注學生學習進程。具體進程如圖1 和圖2 所示。

圖1 學生學習進程統計1

圖2 學生學習進程統計2

課余，采用項目驅動方式，對基于單片機的測控系統設計進行詳細硬件分解及軟件設計。利用課程設計等教學環節進一步強化學生的實踐能力。

在課程考核方式上摒棄了期末考試單張試卷決定考核結果的方式，采用線上線下混合式考核、理論與實踐相結合的考核模式。真正體現學生的綜合能力。

3 展望

目前，單片機“金課”正在建設過程中，希望通過課程建設解決學生學習主動性偏低的問題，提高學生實際操作能力及設計編程能力，使學生真正能夠動手編程、設計電路。采用項目驅動的方式，提高學生的學習興趣，培養學生分析問題、解決問題的能力。

4 結語

沈陽化工大學“單片機原理與應用”于2013 年被評為省級精品課，2020 年“單片機原理與應用”被評為省級一流建設“金課”，證明了“金課”教學模式具有良好的前景，能夠充分提高學生的學習積極性，而這種新型的教學模式讓學生們對單片機有了更深刻的理解。總之，單片機的教學手段是靈活多樣的，教學方法也是因人而異，隨時改進教學方法是十分必要的，只有不斷改進教學方法才能激發學生的學習興趣，取得較好的學習效果。應該不斷加大教學改革和探索的力度，把更多的課程建設成一流“金課”。