应用型人才培养模式下单片机课程教学改革与实践

来源:用户上传      作者:贾电如 王苗苗 田俊芳

　　摘要：为达到应用技术型的人才培养要求，地方本科院校向应用型大学转型发展的需求，文章针对现有的单片机教学模式，探讨了改革的必要性。从课程教学目标、教学方法和教学评价三个方面提出了适合应用型人才的课程改革措施，以促进和提高教学质量。
　　关键词：应用型本科;教学目标;教学方法;教学评价
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）10-0224-02
　　 多年来单片机课程教学形成了一套传统教学方法，从单片机原理的角度讲述单片机课程，教学方法采用的是“先理论后实验，先原理后设计”的模式[1]，教材所对应的大部分知识点零散，理论性强，系统的扩展和各种外围器件的应用较少。按照课本“填鸭式”教学模式存在很多的问题，学生上课单纯地听讲，考试背笔记或现成的答案，考试过后大多忘记。这些问题造成教学效果不理想，往往造成学生不会动手编程，很难独立完成课程设计与毕业设计的任务，因此单片机教学改革势在必行。
　　一、改革内容
　　单片机既涉及硬件电路设计，又需要软件编程。学习比一般编程困难的地方在于：要完成一个单片机的控制系统，不仅需要掌握单片机编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合理的单片机方案和外围器件，设计硬件电路[2]。学生在开始学习单片机的时候难以入门，难以理解单片机系统的整体结构，因而如何通过单片机课程激发学生的学习兴趣，如何更好地实现实验课程和理论课程的一体化达到循序渐进的效果，培养学生的动手实践能力和就业能力[3]，就是课程改革势在必行。根据当前普遍存在的问题，在教学目标、内容、教学方法、评价方式等多方面对单片机课程教学进行教学改革和实践。
　　二、目标研究
　　通过教学改革，实现以下“八化”的目标。
　　1.学习内容项目化。根据单片机课程标准，确定明确的目标，将课程内容嵌入22个项目中。项目按照“阶梯式”的思路，逐渐增加项目难度。每个项目进行任务分解，把整体性项目转化为碎片化内容。这样课程标准的要求，项目指南以及课堂教学完全融合一体，提高课程的整体连贯性。
　　2.项目实现综合化。学生在了解单片机系统结构的基础上，将之前学习的电路分析、模拟电子电路技术、数字电子电路技术、C语言程序设计、PCB制版技术等课程知识与单片机技术课程所学知识结合起来，完成一个单片机系统的综合设计制作。
　　3.学习环境情景化。将课堂教学移到实验室（或实训室），实验室（或实训室）提供基本的测试仪器，学生上课自带笔记本电脑、焊接工具、电子元器件。学生跟着教师边学边做，提高学习兴趣。
　　4.学习过程工程化。从一个工程的角度培養学生的思维，怎样降低成本、降低功耗、各种外部环境的影响等。元器件的采购也是工程化训练的重要部分，这需要查阅大量的资料、器件的比较与选购、成本的核算等。
　　5.理论实践一体化。将理论在PROTEUS环境中进行仿真，然后再实践，这样能激发学习的兴趣，主动性和创造性，有成就感。这样的安排没有严格的理论课时和实验课时之分，只有课堂目标是否达到之别。
　　6.自主学习网络化。“兴趣是最好的老师”。一旦激发了学生对单片机学习兴趣，剩下的工作就是在教师的指导下自学了。教师要提供一些很有特色的参考书、学习网站，以及讲解重点、难点的视频、布置相应的实训项目和任务，检查完成情况。
　　7.教学效果成果化。课程教学过程始终坚持以学生为中心，逐渐形成运行良好的开放式教学方法，激发了学生自主创新的意识，极大地提高了学生的动手能力、创新能力。通过综合性实验，开放性实验和国家级省市级校级竞赛促进学习，在整个教学过程中形成了“设计+加工+装配+调试”的产品诞生完整通路，摆脱了“纸上谈兵”的教学模式。
　　8.构建学生团队与导师团队。成立导师制的教学制度，学生自愿组团，每个团队设置一个队长，每队设置积极向上的队名。导师进行“导学”，以学生为主体。每个阶段各个队进行比赛，适当进行奖励，更好地激发学生学习斗志，培养学生的团队意识和协作精神。
　　三、教学方法研究
　　将单片机课题体系进行合理组织规划，将所有的教学内容转化为由简到难的若干个阶梯项目，由入门级→单片机内外部资源级→提高级→实战级，将每个阶梯项目分解成若干个小任务，各个阶梯任务的分解图如下图所示。
　　教学地点的变化将教学环境由教室转为实验室，在实验室可以将“实物演示教学”和“仿真软件”两个环节很好地结合在一起，激发学生学习兴趣。教师对课堂教学环节精心设计，实施边讲边练边演示教学方案，做到教—学—做一体化，采用“创新引路，项目驱动，边学边做，层层递进”的方法，更加注重培养学生分析解决实际问题的能力。随着“互联网+”时代的到来，课堂资源的传播不再局限于传统的实体教室，学生随时随地都可以利用这一网络平台，微课和慕课等微视频资源组成了“云”，方便学生的学习交流，并且教师可以很好地把握学生学习的情况[4]，提高教学质量。
　　四、教学考评及测试体系改革
　　考评测试多样化，以往考核以期末试卷理论为主，学生为了考试成绩，突击几天时间死记硬背，但考过之后就忘记了，所以就出现了高分低能的现象。考核采用“N+2”考试改革，“N”代表平时的多项考核，“2”代表期末成绩和学习笔记，考试评价更加注重过程考核和能力测试和综合项目成果。具体成绩评定方式的主要构成及比例：技能考试（50%）+课程设计（20%）+自主学习（20%）+平时（10%）。技能考试是机考，要求学生现场制作电路设计和编写程序并调试通过;课程设计包括内容完成情况、创新与团队协作和答辩三个方面;自主学习是教师根据课程标准，设计了自主学习项目，有助于学生的创新和发展;平时成绩由笔记作业、实验、出勤构成，既突出了过程学习的重要性，减少了期末考试比重，又增加了实践操作。 　　五、改革成效
　　單片机原是一门内容丰富且对理论及应用要求很高的课程，通过研究和实践，以下四个方面均取得较为显著的改革效果：（1）自主学习让学生能够体会到学习的快乐，激发学习兴趣。项目合作启发教学方法，符合学生的思维方式，容易接受，学生收获很多。（2）充分激发了学生上课的积极性，学生的抬头率有了明显的提高，最关键的是可以帮助学生形成单片机开发系统方法。（3）理论与实践完美融合既解决了枯燥理论学习的吃力，又提高了学生的实践动手能力，深化实践教学改革，真正帮助学生做到知行合一。（4）解决传统实验与独立实践环节过多依赖于实验设备，学生仅能掌握单片机基本知识而无法达到创新能力培养的问题。
　　六、结语
　　通过对单片机课程的改革，提高了学生创新能力，使本课程的实践性，工程化教育质量得到了一定程度的改善和提高。但是学生要完全掌握该课程的要点，还要求教师在授课过程中进行深入研究、善于探索、善于发现、善于总结、善于归纳，才能有效提高课堂教学质量，培养出优秀的理论及应用型综合人才。
　　参考文献：
　　[1]莫莉，喻洪平，何欣.单片机课程教学体系改革与实践[J].教育与教学研究，2016，30（6）：105-110.
　　[2]王春荣，夏尔冬，熊昌炯，等.应用型本科办学的单片机原理课程改革[J].实验室研究与探索，2017，36（12）：37，240.
　　[3]吴险峰.基于互联网+的高校单片机课程改革[J].教育教学论坛，2018，（49）：250-251.
　　[4]张文昭，谭永红，刘志壮，周文真.地方本科院校转型形势下的单片机课程教学改革探索与实践[J].湖南科技学院学报，2016，37（5）：28-30.
　　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
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