淺談“金課”教學(xué)模式在單片機(jī)原理教學(xué)中的應(yīng)用＊

龐寶麟，封岸松，李 帥

（沈陽(yáng)化工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

單片機(jī)技術(shù)屬于嵌入式技術(shù)，是近年來信息電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)突飛猛進(jìn)，社會(huì)對(duì)相關(guān)人才的需求迅速增長(zhǎng)，“單片機(jī)原理與應(yīng)用”這門課程的重要性也越來越明顯，目前大多數(shù)工科專業(yè)都開設(shè)了相關(guān)課程，因此“單片機(jī)原理與應(yīng)用”已經(jīng)成為工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)一直采用“老師講，學(xué)生聽”模式，這種教學(xué)模式教學(xué)過程枯燥，教學(xué)以理論教學(xué)為主，理論與實(shí)際相脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，缺乏獨(dú)立思考和分析解決問題的能力、應(yīng)用創(chuàng)新能力不足。在工科院校教育改革過程中，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要性[1]。隨著科技發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及移動(dòng)通信技術(shù)不斷普及，傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用型人才的教學(xué)要求。針對(duì)這種情況很多學(xué)校都進(jìn)行了相應(yīng)的單片機(jī)教學(xué)改革，如增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的比例，采用慕課、線上線下混合式教學(xué)等新型教學(xué)形式。為了能讓學(xué)生真正掌握單片機(jī)技術(shù)，積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)，必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方式，而“金課”是近幾年提出來的一種新課程模式[2]。

1 關(guān)于“金課”

1.1 什么是“金課”[2]

“金課”這一名稱是在2018 年由教育部高等教育司吳巖司長(zhǎng)提出的，他指出各高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量。這是教育部文件中第一次正式使用“金課”這個(gè)概念。

什么是“金課”？可以歸結(jié)為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。高階性指將知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。課程教學(xué)不是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，是知識(shí)、能力、素質(zhì)的結(jié)合，且不只是簡(jiǎn)單的知識(shí)、能力、素質(zhì)的結(jié)合。對(duì)本科生畢業(yè)認(rèn)證的一個(gè)關(guān)鍵要求是畢業(yè)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維，沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，更多的是能力和思維的訓(xùn)練。創(chuàng)新性體現(xiàn)在三個(gè)方面：課程內(nèi)容有前沿性和時(shí)代性；教學(xué)形式體現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性，不是我講你聽；學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化，不是簡(jiǎn)單告訴你什么是對(duì)的，什么是錯(cuò)的，而是培養(yǎng)學(xué)生去探究，能夠把學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)發(fā)揮出來。挑戰(zhàn)度指課程要有一定難度，需要學(xué)生和老師一起，老師要認(rèn)真花時(shí)間、花精力、花情感備課講課，學(xué)生課上課下要有較多的時(shí)間去學(xué)習(xí)和思考。

與金課相對(duì)應(yīng)的是“水課”，“水課”指低階性、陳舊性的課，是老師不用心上的課。低階性是學(xué)生不用抬腿就可以通過，課程中沒有學(xué)生能力的訓(xùn)練，也沒有學(xué)生素養(yǎng)的養(yǎng)成。陳舊性指課程內(nèi)容落伍陳舊、過時(shí)的課程。

1.2 “金課”的類型

“金課”，包括線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會(huì)實(shí)踐“金課”。線下“金課”指師生深度互動(dòng)交流的課。線上“金課”指利用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代科技進(jìn)行線上授課，如“互聯(lián)網(wǎng)+教育”催生的一種新課——慕課（MOOC）。

線上線下混合式“金課”是一種線上線下混合式教學(xué)模式，線上優(yōu)質(zhì)慕課+線下教師輔導(dǎo)。

虛擬仿真“金課”，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”之后的“智能+教育”。國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目就是虛擬仿真“金課”。信息技術(shù)、智能技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合破解了高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)中的老大難問題，解決了原先“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的問題，突破了原先的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)必須到工廠真刀實(shí)槍做的局限。社會(huì)實(shí)踐“金課”即社會(huì)實(shí)踐類的課程打造的“金課”。

1.3 如何打造“金課”

國(guó)家已經(jīng)為打造“金課”提供了必要條件，如為建設(shè)中國(guó)“金課”提供政策保障、組織保障、機(jī)制保障、評(píng)價(jià)保障、經(jīng)費(fèi)保障五大方面的保障，實(shí)施一流課程的“雙萬”計(jì)劃。建設(shè)1 萬門國(guó)家級(jí)一流線上線下精品課程，也叫國(guó)家“金課”；打造1 萬門省部級(jí)一流線上線下的精品課程，也叫地方高校的“金課”，通過優(yōu)質(zhì)的“金課”來提高學(xué)生們的綜合能力。而對(duì)于具體課程，要針對(duì)課程和學(xué)生的特點(diǎn)改革教學(xué)模式，改進(jìn)教學(xué)方法，選擇合適的“金課”類型，讓學(xué)生積極主動(dòng)參與教學(xué)環(huán)節(jié)互動(dòng)，真正對(duì)課程感興趣。讓他們通過“金課”學(xué)到有用的知識(shí)，提高實(shí)踐能力，在未來工作中能發(fā)揮作用，學(xué)以致用。

2 單片機(jī)“金課”

2.1 單片機(jī)的“金課”建設(shè)重點(diǎn)

注重實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。注重先修課程、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合和相互關(guān)聯(lián)，注重基本原理和實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，避免學(xué)生死記公式，注重特殊功能寄存器的講解，并進(jìn)一步引申到其他單片機(jī)裸機(jī)編程的應(yīng)用上。

注重實(shí)用，縮減了如今不常用的單片機(jī)設(shè)計(jì)方法的介紹，如ROM 等擴(kuò)展問題，增加了現(xiàn)在熱門的各種總線技術(shù)，如單總線芯片、串行總線芯片等的編程，適應(yīng)當(dāng)代主流單片機(jī)和外圍接口器件的發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)用C 語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，使程序能更好地移植到其他類型的單片機(jī)中，并注重不同類型的8 位單片機(jī)編程的不同。注重C 語(yǔ)言編程格式規(guī)范化的培養(yǎng)，使學(xué)生的程序更加注重可讀性和可移植性。應(yīng)用PROTEUS 仿真軟件進(jìn)行課堂講授與實(shí)際操作，增強(qiáng)實(shí)際操作的真實(shí)感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。課程采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，通過講解實(shí)際項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的能力。注重對(duì)時(shí)序接口程序的講解，破除時(shí)序編程的神秘性，使學(xué)生掌握時(shí)序編程的方法。

2.2 “金課”具體建設(shè)方式

課前，引導(dǎo)學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)工作，利用網(wǎng)絡(luò)資源、微課、慕課、論壇、視頻等新型教學(xué)手段提前預(yù)習(xí)單片機(jī)課程。課上，采用線上線下混合式教學(xué)模式，把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，打破學(xué)習(xí)時(shí)間和空間限制，打造“金課”課堂。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，利用翻轉(zhuǎn)課堂，讓合作、討論、交流和表達(dá)成為課堂的主旋律。課堂上，學(xué)生們?cè)诶蠋煹膸ьI(lǐng)下主動(dòng)學(xué)習(xí)，利用仿真軟件做實(shí)驗(yàn)，教學(xué)與實(shí)踐合一。學(xué)生提出問題，老師回答問題，學(xué)生思考問題進(jìn)而解決問題。

課后，利用學(xué)習(xí)通等手機(jī)APP 教學(xué)軟件解答各種問題，實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，利用軟件布置任務(wù)、作業(yè)、討論等，并設(shè)計(jì)豐富的闖關(guān)答題環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)可以利用學(xué)習(xí)通等相關(guān)APP 關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程。具體進(jìn)程如圖1 和圖2 所示。

圖1 學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程統(tǒng)計(jì)1

圖2 學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程統(tǒng)計(jì)2

課余，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)硬件分解及軟件設(shè)計(jì)。利用課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力。

在課程考核方式上摒棄了期末考試單張?jiān)嚲頉Q定考核結(jié)果的方式，采用線上線下混合式考核、理論與實(shí)踐相結(jié)合的考核模式。真正體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。

3 展望

目前，單片機(jī)“金課”正在建設(shè)過程中，希望通過課程建設(shè)解決學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性偏低的問題，提高學(xué)生實(shí)際操作能力及設(shè)計(jì)編程能力，使學(xué)生真正能夠動(dòng)手編程、設(shè)計(jì)電路。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

沈陽(yáng)化工大學(xué)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”于2013 年被評(píng)為省級(jí)精品課，2020 年“單片機(jī)原理與應(yīng)用”被評(píng)為省級(jí)一流建設(shè)“金課”，證明了“金課”教學(xué)模式具有良好的前景，能夠充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而這種新型的教學(xué)模式讓學(xué)生們對(duì)單片機(jī)有了更深刻的理解。總之，單片機(jī)的教學(xué)手段是靈活多樣的，教學(xué)方法也是因人而異，隨時(shí)改進(jìn)教學(xué)方法是十分必要的，只有不斷改進(jìn)教學(xué)方法才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較好的學(xué)習(xí)效果。應(yīng)該不斷加大教學(xué)改革和探索的力度，把更多的課程建設(shè)成一流“金課”。