以應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)踐類(lèi)課程教學(xué)改革

王橋 冀慎統(tǒng) 馬敏耀 張海榮

（1.貴州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550018；2.貴州師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550018；3.貴州師范學(xué)院 應(yīng)用物理研究所，貴州 貴陽(yáng) 550018）

摘 要：落實(shí)“一體兩翼，培養(yǎng)應(yīng)用型人才”的指導(dǎo)思想，以單片機(jī)課程為例的實(shí)踐類(lèi)課程進(jìn)行深入的教學(xué)改革，其中包括提高課程的地位，重建知識(shí)體系，完善教學(xué)手段等措施。探討在實(shí)踐類(lèi)課程教學(xué)中存在的自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，考核評(píng)價(jià)等問(wèn)題。實(shí)踐證明教學(xué)改革收到較好效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐；模塊化；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；知識(shí)重構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）15-0106-03

Abstract： In order to implement the guiding ideology of "one body and two wings， cultivating applied talents"， taking the single-chip course as an example， this paper conducts teaching reform which includes improving the status of the course， reconstructing the knowledge system and perfecting the teaching methods. The problems in the independent learning ability cultivation， assessment and evaluation in teaching practice are also explored. It has proved that teaching reform has received better results.

Keywords： practice； modularization； task-driven； knowledge reconstruction

一、概述

單片機(jī)作為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課程，應(yīng)用性和實(shí)用性較強(qiáng)。單片機(jī)開(kāi)發(fā)也是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，科研項(xiàng)目，電子競(jìng)賽的首選。單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力也是現(xiàn)在企業(yè)作為衡量招聘學(xué)生的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。但單片機(jī)課程涉及的知識(shí)面廣，實(shí)踐性要求高，學(xué)生很難獨(dú)自對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)，更談不上對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐做應(yīng)用開(kāi)發(fā)。故單片機(jī)教學(xué)不能為傳統(tǒng)灌輸式，改革單片機(jī)教學(xué)，并通過(guò)改革提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力。

二、明確課程定位

學(xué)會(huì)了單片機(jī)并不意味著具備了單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力，因?yàn)閱纹瑱C(jī)僅僅只是電子系統(tǒng)的控制器，而單片機(jī)外圍接口電路、PCB設(shè)計(jì)、傳感器應(yīng)用、信號(hào)處理、控制理論及控制策略等都是單片機(jī)應(yīng)用的必備知識(shí)[2]。其中單片機(jī)屬于主控模塊的一種，是電子系統(tǒng)的核心模塊俗稱(chēng)CPU，學(xué)習(xí)單片機(jī)也是學(xué)生由簡(jiǎn)單CPU向高端CPU進(jìn)階的必要階段。而其他三個(gè)模塊屬于單片機(jī)的前驅(qū)和后續(xù)課程范疇。故單片機(jī)課程開(kāi)設(shè)時(shí)間應(yīng)不宜太早和太遲，應(yīng)該開(kāi)始設(shè)在電路分析，模擬電路，數(shù)字電路，C語(yǔ)言等前驅(qū)專(zhuān)業(yè)課程之后。開(kāi)設(shè)時(shí)間在大二和大三上學(xué)期最佳。開(kāi)設(shè)完畢后緊接著開(kāi)設(shè)數(shù)字信號(hào)處理，傳感器等后續(xù)課程。教師在單片機(jī)授課過(guò)程中，需要從系統(tǒng)的角度教授知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐技能， 提醒學(xué)生以上各門(mén)課程的內(nèi)在聯(lián)系，從而使學(xué)生宏觀(guān)上單片機(jī)的作用，并掌握如何用單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。而不是單純地應(yīng)付考試，為了拿學(xué)分而學(xué)習(xí)這門(mén)課程。

三、重建單片機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)

（一）接口模塊化

采用啟發(fā)式、討論式，研究式教學(xué)方法，把問(wèn)題尤其是實(shí)際工程問(wèn)題作為引入，引導(dǎo)學(xué)生在思考和討論中掌握知識(shí)，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的方法。增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。多采用引導(dǎo)式自學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

將整個(gè)單片機(jī)教學(xué)分為兩部分基礎(chǔ)教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)。其中基礎(chǔ)教學(xué)是將單片機(jī)知識(shí)進(jìn)行模塊化。項(xiàng)目教學(xué)是在基礎(chǔ)教學(xué)完成后，將與企業(yè)合作的商業(yè)項(xiàng)目，學(xué)生申請(qǐng)的大創(chuàng)項(xiàng)目等引入課堂，并實(shí)施項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制按照項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程對(duì)項(xiàng)目管理和推進(jìn)。筆者將電子系統(tǒng)分為四大模塊：電源模塊，輸入模塊，輸出模塊以及主控模塊。其連接圖如圖1所示。

將單片機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化，主要分為如圖2所示四個(gè)模塊按照此順序進(jìn)行教學(xué)：電源模塊、主控模塊、輸入模塊、輸出模塊。

電源模塊主要知識(shí)點(diǎn)在前繼課程《模擬電路》已經(jīng)學(xué)習(xí)，在單片機(jī)課程中只需要將在模擬電路的理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)為單片機(jī)提供的5V電源即可。主控模塊，主要通過(guò)講授單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理要求學(xué)生做出一個(gè)89C52的最小系統(tǒng)以便后面用單片機(jī)控制輸入輸出模塊。輸入輸出模塊，主要是具有各種通信接口的設(shè)備其中主要包括單總線(xiàn)，RS232，RS485，I2C，SPI，Can總線(xiàn)等接口。

（二）任務(wù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)踐與理論同行

整個(gè)單片機(jī)課程中總共涉及各種寄存器、中斷、定時(shí)器、PWM波等知識(shí)點(diǎn)。在完成一種通信接口或應(yīng)這些知識(shí)點(diǎn)授課后，針對(duì)市面上的設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)，如講解完I2C接口理論知識(shí)后，寫(xiě)程序調(diào)通具有I2C接口的OLED顯示屏，并在要求的地方顯示內(nèi)容。

在基礎(chǔ)課堂中一個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)常用設(shè)備，并對(duì)應(yīng)一個(gè)任務(wù)。在完成單片機(jī)所涉及的知識(shí)點(diǎn)后，即可在寒假前短學(xué)期兩周停課完成課程設(shè)計(jì)[3]。完成后學(xué)生通過(guò)主持參與各級(jí)學(xué)生科研項(xiàng)目，參加校、市、省、全國(guó)四級(jí)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，選擇單片機(jī)應(yīng)用類(lèi)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)成果，使學(xué)生具備一定的單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力，其中學(xué)有所長(zhǎng)的學(xué)生還可以參與教師的科研項(xiàng)目，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力。

三、建立考核評(píng)價(jià)體系

為保證以上課程體系的順利實(shí)施， 對(duì)考核體系進(jìn)行了細(xì)化，重視學(xué)生平對(duì)知識(shí)點(diǎn)和技巧的掌握，突出實(shí)用性，減少記憶性?xún)?nèi)容的考核?？己隧?xiàng)目分實(shí)踐應(yīng)用能力考核和理論知識(shí)考核，為兩部分分別各占總成績(jī)的50%。

（一）理論知識(shí)考核

在理論教學(xué)中的考試環(huán)節(jié)中， 防止機(jī)械地考察學(xué)生記憶，如51中特殊功能寄存器的映射地址，采用任務(wù)答辯的方式進(jìn)行考核[4]。在學(xué)生完成實(shí)踐任務(wù)后，組織學(xué)生對(duì)完成的任務(wù)進(jìn)行整體綜述、對(duì)遇到的問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法進(jìn)行分享，并回答授課老師提問(wèn)，然后進(jìn)行評(píng)分。這樣重點(diǎn)放在考察學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況，可安設(shè)計(jì)發(fā)散型題目，學(xué)生只有通過(guò)查閱參相關(guān)資料才能完成，參與課堂的互動(dòng)，才能避免自主學(xué)習(xí)流于形式。

（二）實(shí)踐應(yīng)用能力考評(píng)

實(shí)踐應(yīng)用能力考評(píng)主要是根據(jù)任務(wù)的難易程度設(shè)定不同分值，根據(jù)學(xué)生完成任務(wù)的不同情況以及所需耗費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行評(píng)分，整學(xué)期設(shè)計(jì)總共20個(gè)任務(wù)左右，并將其作為是否通過(guò)本課程的標(biāo)準(zhǔn)之一。如圖4所示。

（三）創(chuàng)新能力考核

單片機(jī)課程不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)微控制器的入門(mén)課程，也是一門(mén)學(xué)生進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)。故在課程最后需用兩個(gè)周時(shí)間做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，完成一個(gè)復(fù)雜度不高的課程設(shè)計(jì)去解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。要求有信號(hào)處理、 顯示數(shù)據(jù)、 鍵盤(pán)以及各種通信接口的模塊，在實(shí)驗(yàn)板上完成焊接，程序調(diào)試等工作?？己丝赏ㄟ^(guò)課程設(shè)計(jì)展示和答辯的方式進(jìn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文以單片機(jī)原理與應(yīng)用課程為例，為加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)能力，提出針對(duì)實(shí)踐類(lèi)課程的教學(xué)改革，經(jīng)過(guò)改革一年來(lái)效果來(lái)看，學(xué)生在參加電子設(shè)計(jì)大賽，參加全國(guó)機(jī)器人大賽，全國(guó)程序設(shè)計(jì)大賽等均獲得有意的成績(jī)，學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大幅提高，取得較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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