應用型高校單片機實驗課教學難點與改革實踐*

嚴育才 ， 張 融 ， 陳愛平

（1.武昌工學院智能制造學院，湖北 武漢 430065；2.綠色風機制造湖北省協同創新中心，湖北 武漢 430065）

1 實驗課的作用

實驗是教育和學習過程中不可或缺的一個環節，在很多課程中，實驗環節達到的教學效果明顯比理論課好。通過實驗操作如觸摸、目測、耳聽等，學生可以獲得直接的、相關的感性認識，加深對理論課中所講解的概念、原理的理解，特別是實驗上用到的概念、原理。實驗操作可以培養學生的觀察能力、思維能力、動手操作能力，發展學生的智力；實驗可以培養學生實事求是的科學態度和遵守紀律、愛護儀器的優良品質；實驗可以激發學生學習激情和對科學的興趣；實驗可以使學生初步了解對應課程理論的思想方法、研究方法；實驗可以使老師了解學生課程理論知識掌握情況、綜合素質[1-2]。以單片機實驗課為例，通過單片機實驗課學生能掌握單片機的編程方法、編程規則及外圍電路設計技巧，能夠獨立創作一些單片機作品，解決一些工程控制問題。

2 改革前實驗教學存在的問題

2.1 實驗課教學形式存在的不足

改革前實驗課流程如下：先由老師簡單介紹實驗流程，然后學生分組進行操作，老師在旁邊輔導，檢查實驗結果，最后撰寫實驗報告。這雖然在一定程度上可以鍛煉學生的動手能力，但是明顯存在以下不足：1）由于在教學過程中缺少同學互動、師生互動、新技術應用體驗、再鞏固環節等重要環節，容易使學生失去對實驗課的興趣。2）傳統實驗報告中缺少實驗結果的分析和討論、操作過程的發現和發明等，即使是最優秀的學生，傳統實驗報告也只停留在實驗儀器的熟練操作，很難讓學生展現他們的聰明才智，也很難讓學生體驗付出和創新帶來的成就感，這樣會影響主動學習型學生的積極性，主動性一般的學生也就跟著不積極，然后出現大部分學生應付實驗課的現象[3]。3）教學形式很難照顧到學生的個體差異，也很難針對不同層次的學生采用不同的教學方法，直接影響了學生學習的積極性和效果。4）實驗課考核體系沒有與時俱進，多數學生只滿足于記錄實驗數據以及應付實驗報告，實驗課考核體系完全沒有起到激發學生主動性的作用，反而打擊了優秀學生的積極性，并為不自覺學生提供了蒙混過關的機會。

2.2 實驗課教學平臺存在的不足

高校中傳統的實驗課組織和教學形式雖然曾經呈現出優秀的教學效果，也培養出很多優秀的學生，但是時過境遷，經濟和信息技術的發展日新月異，學生的成長環境發生了翻天覆地的變化。如今高校的學生是拿著數碼產品成長起來的，學生的興趣和習慣相對于信息產品普及以前的大學生發生很大改變，很多學生沒有足夠的耐力靜下心來鉆研實驗現象和支撐理論，建立自身知識塊之間的連接，更談不上知識塊交叉應用及大知識面擴張帶來創新發現。目前大多數應用型高校的學生要么有他們喜歡的教學工具或者平臺吸引他們學習，要么學到知識立馬就變現獲得回報從而吸引他們學習，滿足以上條件才會積極學習，而傳統的實驗課教學平臺不滿足這兩個條件。

針對目前應用型高校學生普遍沒有足夠的耐力靜下心來學習鉆研的現狀，必須運用新時代的教學平臺對傳統實驗課教學設計進行改革以適應當今的大學生。

3 實驗教學改革和策略

實驗教學改革從教學形式和教學平臺兩方面進行，改革后的實驗課引導學生在理論驗證性的基礎上進行創新實踐和發明創造，讓學生發揮自己的主體性作用[4]。

教學平臺改革通過運用新時代教學平臺展開。教學形式改革針對改革前實驗課教學形式缺少同學互動、師生互動、新技術應用體驗、再鞏固環節等環節，難使學生體驗付出和創新帶來的成就感，難照顧到學生的個體差異，難針對不同層次學生采用不同教學方法等缺點展開。教學平臺改革和教學形式改革交叉進行。

3.1 教學平臺和教學形式改革

實驗課應該利用現代通信技術和網絡教學平臺，增加學生和教師的互動環節。實驗課教學力爭讓每一位學生都能得到訓練，使實驗課的內容、培養目標與社會發展的需求相統一。

1）課前一天提前通知學生預習，通過學習通平臺發通知。除了常規的發布學生預習的通知外，可以別出心裁，讓學生換個角度參與第二天的實驗課程內容，從而達到預習的效果。即發布第二天課堂實驗的內容，讓學生站在老師的角度制作一個備課PPT或者找一個教學視頻，讓學生去思考、查閱資料，假設他自己是第二天實驗課的老師，那么他會講解哪些知識點以及如何講解。讓學生把查閱到的資料和理解總結展示在PPT上，發布在學習通討論組由老師評閱打分，這樣學生在查閱資料的過程中會學到很多東西，哪怕學生只是查閱資料找到了一個相關的實驗教學視頻，那么他自己肯定也會瀏覽該視頻，那么就間接達到了預習的效果[5]。

2）課前用學習通平臺簽到。課前用學習通平臺簽到能起到讓學生快速進入學習狀態的作用，也可以說課前用學習通平臺簽到是正式進入課堂的過渡階段。

簽到的組織工作和簽到樣式設計很重要，屬于重在細節的工作。學習通上的簽到有普通簽到、手勢簽到、位置簽到、二維碼簽到、簽到碼簽到5種方式。每種簽到方式都有其特殊的功能，普通簽到沒有時空限制，手勢簽到只有現場的同學才知道老師指定的手勢，位置簽到可以設置到只有教室內的學生能簽到，二維碼簽到只能現場掃描屏幕上的二維碼才能簽到，簽到碼只能輸入老師設置的簽到數碼才能簽到。根據不同簽到形式的特點靈活運用簽到方式，能避免審美疲勞等學生抵觸的情況發生，增強趣味性，同時提高學生簽到的積極性，從而保證簽到數據的真實性。學生抵觸簽到就容易出現弄虛作假的情況。

簽到效果的好壞還在于組織工作細節的把握上。細節方面很大程度上在于老師的表情要和藹可親，不能生硬呆板；老師在簽到認定方面要尊重學生的人格，體現關懷和仁愛，避免像個居高臨下呆板嚴苛的執法者。

同時正確運用簽到方式和把握好簽到組織工作細節，能充分發揮簽到工作在教學中的過渡作用，對優化課堂教學效果有較大的作用。

3）課程過程中實行操作積分獎勵制度。每次實驗課分成兩個階段，多個梯度進行。每次實驗按照達標完成實驗和創新提高實驗兩個階段進行，這兩個階段的實驗又分如下兩個梯度：①完成實驗且結果正確；②老師變換實驗結果要求，學生在上個階段實驗訓練的基礎上，自己調整程序和硬件接線能順利完成。

達標完成實驗和創新提高實驗兩個階段的每個梯度，前3組完成的學生，每人加課堂積分3分，這樣每次實驗課有4次加課堂積分的機會。實踐證明，在此激勵下，學生們在實驗課上的學習積極性明顯提高。

4）課后加強實驗思考討論。當堂實驗完成后，在學習通上發布實驗相關拓展思考題或建立討論組，可以通過加平時分來激勵學生參與討論，通過課后的思維拓展來開發學生的創新思考能力。明面上是老師課后發布的拓展思考作業或者討論作業，但是學生在完成作業的同時，需要回憶自己在實驗課中的實踐操作過程，總結分析為什么這樣操作、這樣實施的目的是什么以及該實驗進一步拓展后需要怎么做，在不知不覺中既鞏固了課堂知識，又潛移默化地提升了自身的獨立思考能力及創新思維[6]。

5）課后反思總結。實驗課教學反思的一大特點是必須有自己實驗的感受和感悟。例如，感受到理論的應用和實操給自己帶來了哪些成就感，感悟到哪些新發現。

教師一般比較重視課堂教學前的準備，易忽略課后的反思與總結。教師及時總結和反思課堂上的得與失，是提升自身教學能力的關鍵。特別是要在反思中慢慢積累個性化課堂教學經驗，在反思中形成教育智慧。教師要及時記錄課堂中學生出現的突出問題，分析問題，找到解決問題的方法，記錄調整教學方式后的效果，記錄課堂中學生參與學習活動的精彩片段，思考為什么講解這個地方學生的參與度很高，除了知識點本身的吸引力外還有什么原因，是講解方式生動有趣還是加分制度的激勵，通過反思總結自己的教學智慧，積淀教育智慧[7]。

3.2 實驗課教學設計改革

改革后單片機實驗課從眾多實驗中優選7次實驗，并對實驗的教學設計進行了改革。

為了適應學生、提高教學效果，7次實驗優選和設計成3個驗證類實驗、2個設計類實驗、2個探索類實驗。不同類型的實驗課可以滿足不同層次學生的需要[8-9]。

驗證類實驗根據實驗指導書的實驗方案、步驟和方法操作，目的是加深學生對理論知識的理解；設計類實驗需要學生運用已掌握的理論知識和實驗技能，在實驗方案的指導下，自行設計實驗步驟和方法，目的是充分發揮學生的主觀能動性，引導學生的創新、實踐精神；探索類實驗對學生的綜合素質提出了更高的要求，其可以和教師的科研課題結合起來，在實驗目的指導下學生自行設計實驗方案、步驟和方法，完成系統工作，這不僅鼓勵了學生大力創新，也活躍了實驗教學氣氛[10]。

3.3 實驗報告評分制度改革

傳統實驗報告不夠重視創新創造，也不夠重視學生的獨到操作體會和細節，導致很多實驗報告都是一個模板，抄襲嚴重，不能體現優秀學生的體力付出和智力付出。針對這個現象，本實驗課實驗報告內容上突出創新創造、獨到操作體會和細節[11]。評分標準也更加突出認可創新創造、獨到操作體會和細節。這樣能區別認真做實驗的優秀學生和普通學生，既能提高學生學習積極性，提高教學質量，又能保證公平，特別是優秀學生很支持這個制度。

3.4 教學沉淀效果改革

把上屆學生優秀實驗報告、較差實驗報告掃描復印給學生看，同時對失分點和學生的態度等原因進行分析，讓學生清楚應付實驗的后果，這樣對學生有很好的激勵效果[12]。

4 結語

經過上述的教學平臺改革、教學形式改革、教學設計改革、實驗報告評分制度改革、教學沉淀效果改革后，學生們課上課下積極性明顯提高。上課時學生們積極動腦動手，努力在第一時間做出階段實驗成果、實驗完成結果、實驗創新成果，并報告給老師登記平時分；實驗報告也不再是全班一個模板，很多學生的實驗報告中有創新性內容。實驗課教學效果明顯提高，學生們也表示很喜歡改革后的教學組織形式。