基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”單片機(jī)類課程教學(xué)改革與實(shí)踐

莫莉　趙悅　倪妍婷　何欣

摘 要 本論文以高校工科專業(yè)單片機(jī)類課程教學(xué)為例，針對(duì)教師為主，學(xué)生為輔，理論重于實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)方式，提出一種全新教學(xué)模式“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”，該模式以科研項(xiàng)目為導(dǎo)向，將項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)深入到課程框架每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，倡導(dǎo)學(xué)生為主，教師為輔，理論與實(shí)驗(yàn)并重的新思路。實(shí)踐表明，該模式更好的將科研與教學(xué)有機(jī)結(jié)合，最大程度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為其繼續(xù)深造或創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 單片機(jī) “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式” 教學(xué)改革 科研與教學(xué)相結(jié)合

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.06.052

Teaching Reform and Practice of Single Chip Microcomputer Course

Based on Project Driven Teaching Method

MO Li[1][2]， ZHAO Yue[1]， NI Yanting[1]， HE Xin[3]

（[1]Chengdu university， School of Mechanical Engineering， Chengdu， Sichuan 610106；

[2] University of Electronic Science and Technology of China， School of Mechanical and

Electrical Engineering， Chengdu， Sichuan 611731；

[3] Chengdu University Library， Chengdu， Sichuan 610106）

Abstract In this paper， a new teaching mode "project driven" is put forward， taking the teaching of single chip microcomputer course for engineering majors in universities as an example. The traditional teaching method thinks that the teacher is the main and the student is the second， and the theory is more important than the experiment. The new teaching mode is guided by scientific research projects， and the project experiment is penetrated into each knowledge point of the curriculum framework. It advocates a new idea of giving priority to students， teachers as the supplement， and paying equal attention to theory and experiment. Practice shows that the model is better combination of scientific research and teaching， to the greatest extent to cultivate students' interest in learning， improve students' practical ability， and enhance the level of students' business.

Keywords single chip microcomputer； "project driven"； reform in education； combination of scientific research and teaching

隨著人工智能逐漸深入工作與生活各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)作為人工智能方向基本知識(shí)也逐漸成為我國(guó)各高校工科專業(yè)核心課程。該課程培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，創(chuàng)新創(chuàng)造能力，為其繼續(xù)深造和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 課程內(nèi)容與教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)課程傳統(tǒng)教學(xué)主要按其知識(shí)體系進(jìn)行，授課內(nèi)容繁多抽象，授課形式主要為教師主動(dòng)講解，學(xué)生被動(dòng)接受，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少、形式單一、匯編語(yǔ)言與實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)脫節(jié)，大部分知識(shí)點(diǎn)僅停留在紙上談兵階段。因此，本門課程教學(xué)改革的首要任務(wù)就是合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，理論與實(shí)踐結(jié)合，適當(dāng)改變教學(xué)模式。

2 已實(shí)施教學(xué)改革措施及成效

筆者目前在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考核與評(píng)定體系三方面已進(jìn)行一系列改革，并應(yīng)用于實(shí)踐。具體措施如圖1所示。其中，課堂教學(xué)主要增設(shè)C語(yǔ)言、Proteus和Keil應(yīng)用軟件授課環(huán)節(jié)， C語(yǔ)言指令執(zhí)行速度雖不及匯編語(yǔ)言，但語(yǔ)句兼容性好，可移植，可模塊化編程，與實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)銜接良好，Keil軟件平臺(tái)用于編寫C51高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言源程序，Proteus仿真平臺(tái)用于設(shè)計(jì)虛擬硬件電路，兩者結(jié)合，可針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真調(diào)試，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要通過加大實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)比重、增設(shè)課程設(shè)計(jì)、科研實(shí)踐等動(dòng)手環(huán)節(jié)來(lái)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與動(dòng)手能力；考核與評(píng)定體系改革公平合理的對(duì)待個(gè)性不同的學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生跳出“死讀書，讀死書”的怪圈，真正做到“活學(xué)活用，學(xué)以致用”。

3 “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”新型教學(xué)改革方案

目前已采用的教改方案，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和改善授課效果上起到一定促進(jìn)作用，但實(shí)踐操作機(jī)會(huì)偏少，學(xué)生動(dòng)手能力仍不足，因此，筆者在已有教學(xué)改革平臺(tái)上，采用全新教學(xué)模式“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”進(jìn)行二次改革。該模式以項(xiàng)目為導(dǎo)向，從簡(jiǎn)單實(shí)例著手，深入到課程框架每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生動(dòng)手參與項(xiàng)目執(zhí)行過程每一個(gè)環(huán)節(jié)，伴隨各項(xiàng)目成功調(diào)試，學(xué)生學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)興趣逐漸提高，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題及實(shí)踐動(dòng)手能力得到全面培養(yǎng)。

圖1 已實(shí)施教學(xué)改革措施

3.1 “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)內(nèi)容

筆者借鑒其他高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合自身特點(diǎn)，歸納出適合我院?jiǎn)纹瑱C(jī)類課程教學(xué)知識(shí)點(diǎn)框架如圖2所示，與各知識(shí)點(diǎn)匹配的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如圖3所示。

圖2 單片機(jī)課程教學(xué)項(xiàng)目框架圖

圖3 單片機(jī)課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

針對(duì)知識(shí)點(diǎn)十一，A/D和D/A接口，與其對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)和D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。針對(duì)該項(xiàng)目設(shè)置5個(gè)任務(wù)，分別為：任務(wù)一認(rèn)識(shí)ADC0808、ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器；任務(wù)二數(shù)模轉(zhuǎn)換LED顯示；任務(wù)三數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；任務(wù)四認(rèn)識(shí)DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器；任務(wù)五三角波發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。五項(xiàng)任務(wù)由需求分析、電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試四個(gè)步驟組成，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，任務(wù)完成，知識(shí)點(diǎn)也牢記于心。

實(shí)踐改革中，“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)法不僅應(yīng)用于基礎(chǔ)授課環(huán)節(jié)，還應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮其創(chuàng)新創(chuàng)造力，為其繼續(xù)深造或創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目如表1所示。

3.2 “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”課程考核與評(píng)價(jià)體系

上一輪教學(xué)改革后，課程考試與評(píng)價(jià)體系由平時(shí)成績(jī)（10%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）、上機(jī)成績(jī)（20%）和期末成績(jī)（50%）四個(gè)部分組成，一定程度上能考核到學(xué)生的動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)態(tài)度以及學(xué)習(xí)效果，執(zhí)行“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)改革后，課程考核與評(píng)價(jià)體系進(jìn)一步調(diào)整：

（1）平時(shí)成績(jī)10%：出勤率和課后作業(yè)；

（2）實(shí)驗(yàn)10%：教學(xué)大綱中制定的3個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃；

（3）項(xiàng)目完成度20%：項(xiàng)目完成情況（電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、聯(lián)調(diào)效果等）；

（4）上機(jī)考試20%：Proteus+Keil計(jì)算機(jī)仿真操作考試，該項(xiàng)考試采取固定式命題方式，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出題目所要求的電路和程序，并聯(lián)調(diào)成功，主要對(duì)學(xué)生掌握各知識(shí)點(diǎn)情況進(jìn)行實(shí)踐考查；

（5）期末筆試40%：學(xué)期結(jié)束后，針對(duì)該課程統(tǒng)一進(jìn)行的閉卷筆試，主要對(duì)學(xué)生掌握各知識(shí)點(diǎn)情況進(jìn)行理論考查。

3.3 “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)效果

“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)特點(diǎn)在于“學(xué)生為主，教師為輔”，從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式“教師為主，學(xué)生為輔”的老思路。授課過程中，教師主要以引導(dǎo)為主，更多的還是提倡學(xué)生自己動(dòng)手，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和鉆研精神，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題、解決問題及與他人溝通協(xié)作的能力。目前，我系學(xué)生積極參加四川省及全國(guó)各項(xiàng)電子類競(jìng)賽，均獲可喜成績(jī)，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)逐漸由理論性較強(qiáng)的文字闡述轉(zhuǎn)變到理論與實(shí)踐相結(jié)合的具體電子作品，優(yōu)秀畢業(yè)論文比例明顯提高，畢業(yè)生繼續(xù)深造比例，適應(yīng)社會(huì)能力，就業(yè)崗位層次也明顯提升。

3.4 “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)問題及改進(jìn)

引入“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)進(jìn)行技能教學(xué)效果良好，但仍然存在一些問題需要改進(jìn)：

（1）教學(xué)進(jìn)度有待把控?！绊?xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)主要提倡學(xué)生自己動(dòng)手，參與項(xiàng)目實(shí)施。學(xué)生不同，對(duì)待知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度不同，動(dòng)手能力也不同，導(dǎo)致學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中進(jìn)度不同，有的同學(xué)能夠保質(zhì)保量完成，有的同學(xué)只能草草收兵，甚至渾水摸魚。今后教學(xué)環(huán)節(jié)中，還需采取相關(guān)措施，既能保證學(xué)習(xí)效果，又能保證教學(xué)進(jìn)度。

（2）課堂紀(jì)律有待把控?！绊?xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)課堂是非常靈活的，項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生在任何一個(gè)環(huán)節(jié)遇到問題都可以和老師或同學(xué)進(jìn)行討論，部分同學(xué)能夠在此輕松自由的環(huán)境中酣暢學(xué)習(xí)，也有部分同學(xué)濫竽充數(shù)，甚至影響他人。今后教學(xué)環(huán)節(jié)中，還需采取相關(guān)措施，約束學(xué)生在課堂中的行動(dòng)，有效把空課堂紀(jì)律。

4 結(jié)論

“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，很好的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，發(fā)掘?qū)W生的鉆研精神，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，溝通協(xié)調(diào)能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。教師也可以做到因材施教，將書本理論知識(shí)與項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，更有助于培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51505042）；四川省教育廳基金項(xiàng)目（14ZB0369）；四川省教育廳教改項(xiàng)目（P09398）；成都大學(xué)校教改基金項(xiàng)目（cdjgb2017079）

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