單片機(jī)實驗教學(xué)改革和課程成績考核方法的探索和研究

范能勝

(1.廣東醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，廣東 東莞 523808)

0 引言

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程是高校電子信息、自動化、機(jī)電等工科類專業(yè)的一門重要必修課，要掌握好這門課程知識，實踐教學(xué)非常重要,而當(dāng)前課程教學(xué)中還存在諸如重理論輕實踐[1～4]；驗證型實驗多，設(shè)計型實驗少[5～6]；缺乏實驗考核或者考核方法不合理[7～9]等問題。針對這些問題，許多教師提出了自己的改革措施，包括增加設(shè)計型實驗、采用項目驅(qū)動式實驗教學(xué)法、改革考核機(jī)制等，這些措施在某種程度上提升了學(xué)生的實踐能力，具有借鑒意義，但具體到每一個學(xué)校，因為教學(xué)目標(biāo)和生源質(zhì)量各異，又很難完全照搬，還需要根據(jù)自己學(xué)校的情況制定符合自身需要的教學(xué)方法。下面結(jié)合本校實際，談?wù)勎倚Ｔ趩纹瑱C(jī)課程教學(xué)改革方面的一些方法和體會，供大家參考。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)最好的教學(xué)方法是將理論課和實驗課融合為一體，把理論教學(xué)搬進(jìn)實驗室完成，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的過程中可以隨時進(jìn)行實驗，用實驗驗證理論。這種教學(xué)方法一般只適合小班制教學(xué)，如果學(xué)生人數(shù)太多，實現(xiàn)起來相當(dāng)困難，因此，課程改革只能在理論課和實驗課分開的前提下進(jìn)行，這也是大多數(shù)院校共同存在的現(xiàn)象。

本校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以傳統(tǒng)51內(nèi)核單片機(jī)作為學(xué)習(xí)機(jī)型，理論40課時，實驗30課時，實驗內(nèi)容全部為設(shè)計型實驗，學(xué)生基于已有的實驗電路，根據(jù)實驗要求編寫代碼，再下載到實驗板運(yùn)行驗證。從實施情況來看，效果不如人意，分析原因如下：

1.1 學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不足

設(shè)計型實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，前提是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力要強(qiáng)，在課前做好預(yù)習(xí)工作。但從實際執(zhí)行情況看，許多學(xué)生都不做預(yù)習(xí)，只是到了實驗課時間才開始做實驗，結(jié)果只有少數(shù)學(xué)生能夠獨(dú)立完成實驗，部分學(xué)生完成不了實驗，還有少部分同學(xué)甚至放棄了實驗，而且實驗難度越大，情況越嚴(yán)重，這樣的教學(xué)效果背離了實驗設(shè)計者的初衷。

1.2 課程成績考核不合理

許多高校的單片機(jī)課程總評成績由期末考試成績和平時成績兩部分組成，各占一定比例。平時成績考核的依據(jù)是“考勤+實驗報告”，本校以前也采取這種方案，經(jīng)過幾年實施下來，發(fā)現(xiàn)這種方案存在以下不足：

(1) 采用考勤作為平時成績的考核依據(jù)，忽視了“來上課”和“認(rèn)真聽課”之間的區(qū)別。部分學(xué)生雖然每次都來上課，但是并沒有認(rèn)真聽課，與不來上課的學(xué)生沒有區(qū)別。

(2) 采用“實驗報告”作為平時成績考核的依據(jù)，難以做到客觀公正。這是因為有些同學(xué)抄襲他人實驗報告，而教師又難以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)這份抄襲的實驗報告給出的平時成績也就缺乏客觀性和公正性。

2 改革方法

學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足，除了個人興趣愛好因素外，最重要的現(xiàn)行的課程成績考核制度對學(xué)生沒有形成有效的學(xué)習(xí)壓力。針對上述兩個問題，本文提出了具體的改革措施，一是采取翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；二是改革平時成績考核制度，讓平時成績真正反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

2.1 采用翻轉(zhuǎn)課堂培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

“翻轉(zhuǎn)課堂”是讓學(xué)生作為課堂主角，在講臺上介紹實驗的原理、方法和過程，演示實驗的結(jié)果，要求學(xué)生在實驗課前就必須完成實驗，并制作演示用PPT。為了達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，我們從以下幾個方面做了安排：

(1)把一個自然班分成若干實驗小組，每個小組最多4名成員，每個實驗由小組成員共同完成。

(2)根據(jù)課程教學(xué)要求，設(shè)計了單片機(jī)實驗板，實驗板自帶硬件仿真調(diào)試功能，每個小組至少配備一塊實驗板，舍棄了原來只能做驗證實驗的單片機(jī)實驗箱，實驗板實物圖如圖1所示。

圖1 實驗板實物圖

(3)以組為單位制作演講PPT，內(nèi)容包括：實驗要求，實驗原理圖，程序流程圖，實驗代碼，實驗過程中遇到的問題及解決的方法等。

(4)在實驗課上課時間，教師采取隨機(jī)方式抽取若干小組學(xué)生上臺介紹本組的實驗情況，教師根據(jù)學(xué)生的綜合表現(xiàn)予以評分。

2.2 改革課程成績考核方法

去掉以學(xué)生出勤率和實驗報告作為平時成績的考核方法，改為采用以章節(jié)考試成績和實驗綜合成績作為平時成績的考核依據(jù)。

1)安排章節(jié)考試

在課程學(xué)習(xí)時間內(nèi)共安排兩次章節(jié)考試，第一次安排在學(xué)完單片機(jī)內(nèi)核和指令系統(tǒng)后進(jìn)行，主要考察學(xué)生對基本原理和概念、端口輸入輸出方法、外圍電路的設(shè)計等知識的掌握，偏重硬件；第二次安排在課程結(jié)束前兩周進(jìn)行，考試內(nèi)容以編程為主，偏重軟件。

2)實驗成績的評定方法

每個實驗小組至少會被抽到兩次上臺演講，因為是隨機(jī)抽取，所以每次實驗學(xué)生都得做好準(zhǔn)備。實驗成績評定由三個部分構(gòu)成：實驗完成情況占60%，演講水平和PPT制作各占20%。教師根據(jù)學(xué)生的演講內(nèi)容進(jìn)行提問，學(xué)生作答。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，只要是獨(dú)立完成實驗的小組，對教師的提問都能夠順利作答，而存在抄襲嫌疑的小組，則回答不上來，這樣很容易把抄襲的學(xué)生鑒別出來。

3)通過學(xué)生互評工作量修正每一位學(xué)生的實驗成績

教師給出的實驗成績以組為單位的，每位組員的成績根據(jù)本人在本次實驗中承擔(dān)的工作量來確定，采用的方法是讓組員都對自己的工作量和同組其他學(xué)生的工作量做一次評定，工作總量以100%計算，表1是某組學(xué)生的工作量互評表：

表1 某組學(xué)生工作量互評

假設(shè)這組學(xué)生在本次實驗的得分是90，根據(jù)每個組員的工作量占比給出一個修正因子，如果工作量統(tǒng)計大于等于100%的，修正因子按100%計算，其它的按實際值計算，然后用修正因子乘以總分作為該組員的實驗成績，表2是每個組員根據(jù)工作量修訂后的實驗成績。

表2 組員實驗成績

4)期末課程總評成績計算

期末課程總評成績由期末考試成績占70%加上平時成績占30%構(gòu)成，平時成績?nèi)≌鹿?jié)考試成績加上實驗成績的平均值，當(dāng)然可以根據(jù)實際需要調(diào)整兩者的比例。

3 教學(xué)效果

期末考試結(jié)束后，從三個方面來觀察經(jīng)過本次改革后的教學(xué)效果。

1)期末考試成績和平時成績的關(guān)系

圖2是某班部分學(xué)生期末考試卷面成績和平時成績的對照圖，橫坐標(biāo)代表某個學(xué)生的編號，縱坐標(biāo)為分值。從圖中可以看出平時成績好的學(xué)生卷面成績也好，表明平時成績比較忠實地反映了學(xué)生日常的學(xué)習(xí)情況。

圖2 平時成績和卷面成績

2)卷面成績合格率

由于條件限制，無法對同一屆學(xué)生進(jìn)行分班測試教改前后的合格率進(jìn)行對比，只能與教改前的往屆學(xué)生對比。通過查詢，教改前一屆學(xué)生的卷面成績合格率約70%，教改后的合格率約78%。從數(shù)據(jù)上看提高了8個百分點，應(yīng)該說效果還是很明顯的。

3)實踐能力

從學(xué)生答辯時的表現(xiàn)看，學(xué)生的實踐能力在改革后獲得了普遍性的提高，當(dāng)然這是一個主觀性評價，要進(jìn)一步觀察改革后效果，需要持續(xù)觀察學(xué)生在各類電子競賽、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)；在其它方面，學(xué)生在PPT制作和演講技巧方面也得到了鍛煉和能力提高。

4 結(jié)語

一門課程能否學(xué)好除了教師“教”的因素外，最重要的是學(xué)生“學(xué)”的因素，盡管這次改革在從提高合格率方面看取得了一些效果，但仍然會發(fā)現(xiàn)，改革對一部分差生作用有限，這除了與學(xué)習(xí)能力有關(guān)外，還與個人努力程度有關(guān)，顯然想通過教改來同步提高所有學(xué)生的成績是不現(xiàn)實的，教學(xué)改革的目標(biāo)應(yīng)該是盡力為那些想學(xué)習(xí)的學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)平臺和環(huán)境。