基于施瓦布實(shí)踐性課程理論的單片機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)

朱娟，岳曉峰，張煒

(長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,吉林長春,130021)

0 引言

單片機(jī)課程是機(jī)電專業(yè)的重要核心課程，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)課程的教學(xué)方法也需要不斷改革。為了有效提高學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用及創(chuàng)新能力，各承擔(dān)單片機(jī)教學(xué)的研究者們?cè)诮虒W(xué)方法上開展了大量的研究，周春明、崔寧等將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于單片機(jī)課程教學(xué)中，進(jìn)行了課程教學(xué)內(nèi)容改革、網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)、考核體系建設(shè)、課程資源建設(shè)等；林瑾提出了TOPCARESCDIO模式的《單片機(jī)原理與接口》課程教學(xué)改革方法，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作模式應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)中，讓學(xué)生通過課程教學(xué)及實(shí)踐掌握TOPCARES-CDIO8大核心能力；馬春燕進(jìn)行了基于“口袋機(jī)”的“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程開放式教學(xué)探索。郭媛進(jìn)行了以學(xué)生科技競賽促進(jìn)單片機(jī)課程改革的研究，都取得了一定的改革效果。

施瓦布的名字就是隨著他的實(shí)踐性課程理論思想在教育界廣為人知的，施瓦布的實(shí)踐性課程理論思想核心價(jià)值正是從實(shí)踐的技術(shù)旨趣的角度闡述并指出缺乏實(shí)踐意義課程改革的錯(cuò)誤，為我國實(shí)踐性課程研究的提供了理論依據(jù)。本文將施瓦布實(shí)踐性課程理論應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)中，以提高單片機(jī)課程的教學(xué)效果。

1 單片機(jī)課程現(xiàn)狀

單片機(jī)課程是我校機(jī)械電子工程專業(yè)的核心課程，是學(xué)校的優(yōu)質(zhì)核心課程，是一門理論與實(shí)踐緊密相連的課程，目前的單片機(jī)教學(xué)存在幾個(gè)誤區(qū)，（1）教學(xué)模式比較單一，為了解決這一問題，針對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)模式，先后有任務(wù)驅(qū)動(dòng)型、理實(shí)一體化、線上線下混合等教學(xué)模式的探討，可見，單一的教學(xué)模式無法滿足單片機(jī)課程的需求；（2）教學(xué)方法多依賴于教師的喜好，在教學(xué)前已經(jīng)預(yù)設(shè)出教學(xué)的結(jié)果，這嚴(yán)重影響了學(xué)生探究的興趣；（3）考核方式仍以期末考試為主，這不能很好的引導(dǎo)學(xué)生將重心放在動(dòng)手實(shí)踐中。單片機(jī)教學(xué)還有很大的提升空間。

2 將施瓦布理論應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)的思路

施瓦布理論應(yīng)用于單片機(jī)課程授課環(huán)節(jié)，需要從課程大綱、課程日歷、教學(xué)方式和考核方式四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，將施瓦布的探究式理論貫穿于教學(xué)環(huán)節(jié)始終，首先，調(diào)研單片機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀，根據(jù)施瓦布流動(dòng)式探究理論不斷修正單片機(jī)課程大綱，然后設(shè)計(jì)系列實(shí)踐項(xiàng)目，根據(jù)施瓦布實(shí)踐性理論設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)日歷，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，根據(jù)施瓦布探究式學(xué)習(xí)理論設(shè)計(jì)新的教學(xué)模式，并設(shè)計(jì)考核學(xué)生實(shí)踐能力的考核方法。

3 基于施瓦布理論的單片機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)

3.1 單片機(jī)課程知識(shí)點(diǎn)分析

目前單片機(jī)課程一般包括四大方面的內(nèi)容，單片機(jī)基礎(chǔ)準(zhǔn)備，包括單片機(jī)硬件基礎(chǔ)和編程語言基礎(chǔ)；單片機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用仿真，一般會(huì)包括單片機(jī)軟件應(yīng)用、單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)中斷，單片機(jī)串行通信等接口及單片機(jī)外圍電路；傳感器應(yīng)用，一般會(huì)包括溫濕度傳感器、光電傳感器、霍爾傳感器、聲音傳感器、煙霧傳感器等；單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)踐，如電子鐘的設(shè)計(jì)、液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。各知識(shí)點(diǎn)講解情況如表1所示。

表1 單片機(jī)課程知識(shí)點(diǎn)講解分配

3.2 課程教學(xué)日歷的設(shè)計(jì)

課程的教學(xué)日歷反映本門課授課過程，每節(jié)課講什么內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)是什么，占用多少個(gè)學(xué)時(shí)，等，傳統(tǒng)的日歷按照知識(shí)點(diǎn)展開，每節(jié)課幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，為了重視實(shí)踐性，教學(xué)日歷也應(yīng)該體現(xiàn)出實(shí)踐主導(dǎo)的教學(xué)過程。

傳統(tǒng)的教材按章節(jié)進(jìn)行劃分，為了體現(xiàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的思路，對(duì)教材的章節(jié)進(jìn)行整合，打破章節(jié)的順序，用項(xiàng)目式教學(xué)方法引導(dǎo)課堂，將知識(shí)點(diǎn)融合到項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過程中，用10個(gè)左右項(xiàng)目貫穿本門課程，將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)融入到項(xiàng)目實(shí)施過程中。圍繞項(xiàng)目開展過程進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的講解，知識(shí)點(diǎn)由淺入深，項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)不斷線。

3.3 教學(xué)方式的改革

根據(jù)施瓦布理論，課程在設(shè)計(jì)中應(yīng)留出一部分自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行探究。倡導(dǎo)教材和教師的課堂講授都應(yīng)該充滿不確定性的案例、差異性的解釋和構(gòu)成學(xué)科原理的焦點(diǎn)問題。對(duì)施瓦布來說，教學(xué)不是向?qū)W生直接灌輸既成的結(jié)論，而是要讓學(xué)生體會(huì)充分的不確定性，理解科學(xué)的本質(zhì)。

針對(duì)目前課堂中存在的問題，應(yīng)該徹底改變教學(xué)方法，由項(xiàng)目引導(dǎo)課堂的進(jìn)行，學(xué)生為了完成某個(gè)項(xiàng)目而學(xué)習(xí)，為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能而操作，這樣既能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，所以設(shè)計(jì)的教學(xué)模式包括項(xiàng)目任務(wù)布置，相關(guān)知識(shí)講解，編程演示，同學(xué)分組研究，課下資料查找，學(xué)生實(shí)際操作，總結(jié)討論，讓學(xué)生以主人翁的形式參與到課堂中來。

3.4 考核方式的改革

傳統(tǒng)的試卷式考核對(duì)于實(shí)踐性課程來說存在很多弊端，如部分實(shí)踐性不強(qiáng)的學(xué)生可以通過考前磨刀快速提升成績，而實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生也會(huì)因?yàn)轳R虎等成績平常，這并不能考核出學(xué)生的真實(shí)水平，為了考核出學(xué)生的實(shí)踐能力，需要在平時(shí)表現(xiàn)中開始記錄，重視學(xué)生的操作過程。針對(duì)單片機(jī)課程中的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)的考核方式包括平時(shí)考核和期末考核兩部分，平時(shí)考核學(xué)生每一個(gè)項(xiàng)目的基本功能實(shí)現(xiàn)情況，是否有拓展功能，實(shí)驗(yàn)手冊(cè)撰寫情況，根據(jù)每次表現(xiàn)給出平時(shí)的總成績，期末考核綜合設(shè)計(jì)的水平，平時(shí)成績和期末成績共同構(gòu)成學(xué)生的成績。

4 總結(jié)

基于施瓦布實(shí)踐性課程理論的單片機(jī)課程教學(xué)，可以讓學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊練習(xí)，做中學(xué)，有助于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，也有利于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，重視過程性考核，可以真實(shí)考核學(xué)生的實(shí)際能力，這種教學(xué)模式真正的提高了學(xué)生全方位的能力，可為社會(huì)培養(yǎng)優(yōu)秀的單片機(jī)人才。