基于課賽融合的單片機(jī)課程改革的研究

麻名蕊 劉 偉

（青島工學(xué)院，山東 青島 266300）

0 引言

新時代智能技術(shù)的興起與發(fā)展，不僅給大多數(shù)行業(yè)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，也使人們對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用有了新的認(rèn)識。嵌入式行業(yè)的發(fā)展帶動了企業(yè)對人才的需求，但從用人單位的角度來看，要求嵌入式人才具有一定的實戰(zhàn)經(jīng)驗以及創(chuàng)新能力。高校的學(xué)科競賽不僅是培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的重要手段，也是用人單位篩選人才的重要標(biāo)準(zhǔn)[1]。推進(jìn)課賽融合的教學(xué)改革，有益于為社會和行業(yè)輸送具有創(chuàng)新能力和實踐能力的人才。

1 課賽融合對單片機(jī)課程改革的影響

單片機(jī)原理及應(yīng)用是嵌入式方向的專業(yè)核心課程，特點是軟硬件綜合性強(qiáng)、難度較高，在教學(xué)過程中要保證學(xué)生充分掌握基本的工作原理，重點關(guān)注學(xué)生單片機(jī)實際應(yīng)用水平的提高[2]。對于單片機(jī)原理及應(yīng)用課程，將學(xué)科競賽融入課程當(dāng)中，以賽促學(xué)，以賽促教，課賽融合，能夠產(chǎn)生的積極影響如下。

1.1 課賽融合教學(xué)模式使教師與時俱進(jìn)

學(xué)科競賽其中的一個目的就是服務(wù)產(chǎn)業(yè)，所以競賽會根據(jù)產(chǎn)業(yè)的人才需求，結(jié)合學(xué)科規(guī)律進(jìn)行對學(xué)生考核，教師在日常的教學(xué)工作中滲透學(xué)科競賽的內(nèi)容，有益于與產(chǎn)業(yè)需求和前沿的技術(shù)保持同步。同時，課賽融合要求教師具有一定的知識面和豐富的實踐經(jīng)驗，有助于促進(jìn)教師不斷探索新知識，提升教學(xué)業(yè)務(wù)水平及能力。

1.2 課賽融合有助于提高學(xué)生科創(chuàng)能力

課賽融合可以將理論和實踐相統(tǒng)一，學(xué)生可以有效地將所學(xué)的知識運(yùn)用到實踐中，可以加快對知識的理解，打好科創(chuàng)的堅實基礎(chǔ)[3]。通過參加學(xué)科競賽有挑戰(zhàn)性的項目，促進(jìn)學(xué)生獨立思考，激發(fā)探索熱情，提高科創(chuàng)能力。

2 基于課賽融合的單片機(jī)課程改革與實施

2.1 編寫融合專業(yè)學(xué)科競賽的教材

為了更好地實施課賽融合的教學(xué)模式，編寫融合專業(yè)學(xué)科競賽元素，適合初學(xué)者的教材，該自編教材應(yīng)具有如下特點：

（1）根據(jù)競賽需要，將主要內(nèi)容由經(jīng)典的MSC-51單片機(jī)更新為增強(qiáng)型51單片機(jī)IAP15F2K61S2，該單片機(jī)兼容了經(jīng)典MSC-51單片機(jī)的全部功能，與51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、軟件編程技術(shù)保持一致，還增加了豐富的主流外設(shè)資源，更易于學(xué)生無縫銜接科創(chuàng)活動或是學(xué)科競賽。

（2）在教材中增加學(xué)科競賽常用模塊，如時鐘模塊，存儲器模塊，頻率測量模塊，溫濕度、超聲波傳感器模塊等。自編教材的結(jié)構(gòu)采用分層設(shè)計，將融合競賽試題的綜合應(yīng)用設(shè)計作為提高階段，方便在教學(xué)過程中階段教學(xué)的實施。

2.2 課賽融合在教學(xué)過程中的實施

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺主要從課前、課中以及課后三個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行課賽融合。在課前，利用學(xué)習(xí)通等線上網(wǎng)絡(luò)平臺，為學(xué)生制作課前的導(dǎo)學(xué)視頻，如跟本節(jié)課知識點相關(guān)的比賽作品、工程項目的展示，本節(jié)課重點難點的知識講解等。制作視頻時要注意時長和數(shù)量，不宜過多。通過課前的線上導(dǎo)學(xué)，學(xué)生對知識點的學(xué)習(xí)和應(yīng)用更加明確，有利于在課堂上對教師所講授內(nèi)容進(jìn)行深層理解。課堂教學(xué)中，通過發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)平臺準(zhǔn)備的測試題目，一方面可以活躍課堂氣氛，另一方面可以有效地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)效果，實時調(diào)整授課節(jié)奏。測試題目可以選用與本知識點相關(guān)的競賽原題，例如藍(lán)橋杯電子類競賽的客觀題部分，客觀題具有易評分的特點，能夠利用課堂較少的時間，獲取學(xué)生對知識點的掌握情況，加深學(xué)生對知識點的理解。將教學(xué)知識點與競賽有效關(guān)聯(lián)，揭開了競賽的神秘面紗，讓更多的學(xué)生了解并能夠參與到專業(yè)學(xué)科競賽中去。在課后，通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布課后討論，使學(xué)生能夠更好地梳理課上所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，通過布置進(jìn)階任務(wù)和創(chuàng)新任務(wù)，使學(xué)生養(yǎng)成舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2.2.2 基于課賽融合的項目驅(qū)動法實施

傳統(tǒng)的單片機(jī)原理及應(yīng)用的教學(xué)授課是以教材為依托，先介紹單片機(jī)的基礎(chǔ)知識，而后再進(jìn)行單片機(jī)的應(yīng)用和實踐。不少同學(xué)因為前期章節(jié)原理性強(qiáng)，編程語言學(xué)習(xí)枯燥，學(xué)得不好，而失去了對單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣。以項目驅(qū)動的方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和實踐的過程中，通過完成一個個項目，提升成就感，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的內(nèi)驅(qū)力。

項目的選題可以參考學(xué)科競賽或?qū)嶋H的工程項目，前期切不可完全照搬競賽試題，可以賽題為背景，選擇其中幾個功能，或是刪除某些功能模塊，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容對題目進(jìn)行改造，使之與學(xué)生當(dāng)前能力水平相匹配，又適合帶入單片機(jī)原理及應(yīng)用新的知識點。例如，藍(lán)橋杯的第九屆預(yù)賽試題是彩燈控制器，將其修改并設(shè)置為單片機(jī)教學(xué)過程中的驅(qū)動項目，隱含的教學(xué)內(nèi)容有單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、引腳功能、并行IO端口、以及單片機(jī)的程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計等。第八屆預(yù)賽試題為電子鐘，隱含的教學(xué)內(nèi)容有數(shù)碼管的顯示驅(qū)動、單片機(jī)的中斷概念以及定時器中斷等。每一個項目都應(yīng)包含所學(xué)習(xí)過的知識和未學(xué)習(xí)的新知識，學(xué)生首先要思考如何完成這個項目要求，分析有哪些是可以順利完成的部分，以及會遇到哪些無法解決的問題，這些也正是所要學(xué)習(xí)和探索的新知識。項目驅(qū)動的教學(xué)方式，通過項目的完成結(jié)果檢驗和學(xué)習(xí)內(nèi)容總結(jié)，使學(xué)生主動構(gòu)建知識對象。如此教材成了學(xué)生構(gòu)建知識的參考而非所傳授的內(nèi)容。

2.2.3 基于課賽融合的翻轉(zhuǎn)課堂

在每次實踐課程中，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式。翻轉(zhuǎn)課堂模擬大賽的形式，布置一個具有實用性的項目設(shè)計任務(wù)，將學(xué)生劃分成不同的組別，在固定的時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，并能夠?qū)υO(shè)計作品進(jìn)行演講和展示，最終由教師進(jìn)行點評，項目成績由學(xué)生互評和教師評價共同計算，為保證有效的學(xué)生互評成績，教師應(yīng)制定詳細(xì)的評分標(biāo)準(zhǔn)。在執(zhí)行過程中，每個項目都將對學(xué)生重新分組，促進(jìn)班級內(nèi)不同層次的學(xué)生進(jìn)行互助和交流，有益于建設(shè)良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

3 多?？荚u機(jī)制的建立

采用多?？荚u的機(jī)制，除了理論基礎(chǔ)的考核以外，還可增加過程性考核、實踐性考核以及課外實踐加分等，綜合量化為最終的課程成績。過程性考核主要分為線上學(xué)習(xí)以及活動的數(shù)據(jù)，平時通過網(wǎng)絡(luò)平臺布置的測試、討論以及作業(yè)，平時實踐課程分組項目的互評成績等。實踐性考核采用了分段式的考核方式，根據(jù)不同學(xué)生不同的能力水平，進(jìn)行分段式考核，學(xué)生自主選擇不同段位的實踐題目，避免了設(shè)定難度大眾化，對于學(xué)習(xí)情況較好的同學(xué)沒有挑戰(zhàn)性，設(shè)定題目難度較大，較弱的同學(xué)無從下手，不能真實地展現(xiàn)自己的能力水平。分段式考核應(yīng)至少設(shè)置三個以上的段位，針對每個段位設(shè)置不同的基礎(chǔ)分?jǐn)?shù)，具體實施時仍采用競賽的形式，教師應(yīng)調(diào)動學(xué)生選擇對自己有挑戰(zhàn)度、發(fā)揮空間更大的難度段位進(jìn)行考核。課外實踐加分項包含了學(xué)生參加與單片機(jī)微控制器相關(guān)的學(xué)科競賽，或者利用單片機(jī)技術(shù)申請或完成的學(xué)生項目，加分不在于是否獲獎或名次，重點關(guān)注參與的過程和體驗度，是否將單片機(jī)技術(shù)融入工程應(yīng)用當(dāng)中。

4 結(jié)語

基于課賽融合的單片機(jī)課程改革遵循了教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的教學(xué)宗旨，結(jié)合了單片機(jī)課程特色，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，扎實了學(xué)生的理論知識，提高了學(xué)生的綜合實踐能力。同時，對學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性以及科創(chuàng)能力的提升都有所促進(jìn)。