課后延續(xù)教學(xué)模式在單片機(jī)課程中的應(yīng)用

吳葉蘭

摘要：針對單片機(jī)課程知識點(diǎn)多、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合本科教學(xué)綜合改革，提出課內(nèi)外一體的課后延續(xù)教學(xué)模式，闡述這種教學(xué)模式的設(shè)計(jì)、實(shí)施過程，說明層次遞進(jìn)的“驗(yàn)證型一設(shè)計(jì)型一綜合型一創(chuàng)新型”實(shí)踐體系的目標(biāo)、要求與學(xué)時(shí)比例，給出課后實(shí)踐環(huán)節(jié)的具體案例。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；延續(xù)教學(xué)；實(shí)踐體系；教學(xué)改革

0.引言

單片機(jī)技術(shù)自問世以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)自動化控制、自動檢測、家用電器、電力電子等各個(gè)領(lǐng)域。很多從事電子、通信、自動化、測控等領(lǐng)域的公司把是否具有單片機(jī)開發(fā)能力作為招收電類工科專業(yè)學(xué)生的必要條件，這是電子信息類、自動化與電氣工程類學(xué)生就業(yè)的一個(gè)重要方向。因此，各院校都將單片機(jī)原理及應(yīng)用課程作為電類工科學(xué)生的必修課程，并針對單片機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的特點(diǎn)，不斷進(jìn)行不同層次的單片機(jī)課程教學(xué)改革，以滿足對高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。

開展課后延續(xù)教學(xué)，就是將教師的教學(xué)活動從課堂內(nèi)延伸到課堂外，學(xué)生學(xué)習(xí)從課堂的吸收接納到課外的主動參與，形成課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后鞏固提升的一體化教學(xué)。目前單片機(jī)課程教學(xué)普遍存在的問題是單片機(jī)種類多、技術(shù)發(fā)展迅速、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足、過分依賴實(shí)驗(yàn)箱、沒有合適的經(jīng)典教材、學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維等。這些問題如果僅僅依靠有限的課堂教學(xué)是無法解決的，要根據(jù)學(xué)校本科教學(xué)綜合改革的部署，結(jié)合單片機(jī)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，有效利用課后延續(xù)教學(xué)，在實(shí)踐教學(xué)、課程信息化、學(xué)科競賽等方面進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)，以激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)習(xí)、自組織和自適應(yīng)的能力，全面提升課程的教學(xué)質(zhì)量，在教學(xué)中達(dá)到理論、實(shí)踐和能力的統(tǒng)一。

1.課后延續(xù)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

對于單片機(jī)這類知識點(diǎn)多、實(shí)踐要求高、技術(shù)進(jìn)步陜的課程來說，僅憑傳統(tǒng)的課堂內(nèi)教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，如何利用課后時(shí)間進(jìn)行延續(xù)教學(xué)來激發(fā)學(xué)生興趣、實(shí)現(xiàn)個(gè)性化輔導(dǎo)、提高學(xué)生能力。課堂教學(xué)具有基礎(chǔ)性、原理性、綜合性，課后延續(xù)教學(xué)具有前沿性、趣味性、實(shí)踐性，將兩者結(jié)合在一起，能夠促進(jìn)學(xué)生高效的學(xué)習(xí)。課后延續(xù)教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該緊跟技術(shù)發(fā)展，在形式上應(yīng)靈活多樣，如提出適合本科生研究學(xué)習(xí)的專題，引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)、查閱文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)資源、開展課堂討論、提交綜述報(bào)告或綜合性設(shè)計(jì)等多種形式，對學(xué)生實(shí)行個(gè)性化輔導(dǎo)。表1給出了單片機(jī)課程課后延續(xù)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)，分別從理論和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)給出了設(shè)計(jì)的目的、方式、內(nèi)容和學(xué)時(shí)。

2.課后延續(xù)教學(xué)的實(shí)施

2.3采用多元化教學(xué)手段夯實(shí)基礎(chǔ)理論

在單片機(jī)課后延續(xù)教學(xué)中，我們安排了一部分理論教學(xué)，該環(huán)節(jié)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的自我消化、自我理解和融會貫通。采用研究式、啟發(fā)式、協(xié)作式、自主式等多元化教學(xué)方式，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生自我訓(xùn)練。要求學(xué)生根據(jù)已經(jīng)學(xué)過的基礎(chǔ)知識，總結(jié)歸納成相應(yīng)的小論文；對擴(kuò)展性知識，教師給出具體要求和參考目錄，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)手冊，學(xué)生根據(jù)資料查閱情況提交研究報(bào)告并展開專題討論。課后延續(xù)教學(xué)理論部分的設(shè)置，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)的研究方法。

2.2設(shè)計(jì)多層次的課后延續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)

單片機(jī)課程的一個(gè)重要特點(diǎn)就是實(shí)踐性強(qiáng)。傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)通常分為兩個(gè)層次，一個(gè)層次是和課程相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這部分內(nèi)容通常是針對某個(gè)具體知識點(diǎn)來設(shè)計(jì)的，多數(shù)是驗(yàn)證型的；另一個(gè)層次是課程設(shè)計(jì)，其目的是通過綜合性設(shè)計(jì)將單片機(jī)各個(gè)知識點(diǎn)貫穿起來，讓學(xué)生能夠融會貫通所學(xué)的理論知識從而具備綜合應(yīng)用能力。學(xué)生僅憑這兩個(gè)層次的課堂實(shí)踐教學(xué)要真正掌握單片機(jī)技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須依靠課后的實(shí)踐環(huán)節(jié)，形成課內(nèi)外統(tǒng)一的“驗(yàn)證型一設(shè)計(jì)型—綜合型—創(chuàng)新型”實(shí)踐體系，如圖1所示。

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，側(cè)重對基本概念的理解，在單片機(jī)課程中占到20%-30%。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對各個(gè)重要的知識點(diǎn)，要求學(xué)生能完成初步的軟硬件設(shè)計(jì)，在單片機(jī)課程中占到50%-70%。綜合型實(shí)驗(yàn)通常是從系統(tǒng)角度出發(fā)，要求學(xué)生將多個(gè)知識點(diǎn)融會貫通，完成具有一定功能的軟硬件設(shè)計(jì)，在單片機(jī)課程中占到20%-30%。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)則是對所學(xué)知識的綜合考察，要求學(xué)生能解決某個(gè)工程實(shí)際問題或者完成競賽項(xiàng)目，占到10%-20%。這樣，既能保障學(xué)生做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、打下堅(jiān)實(shí)的知識基礎(chǔ)，又能保障學(xué)生得到充分的綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練，提高學(xué)生動手實(shí)踐能力，同時(shí)可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新能力。按照多層次實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的案例驅(qū)動的單片機(jī)課后延續(xù)實(shí)踐內(nèi)容見表2。

從表2可以看出，單片機(jī)課后延續(xù)實(shí)踐體系根據(jù)不同訓(xùn)練層次對學(xué)生提出不同要求：完成驗(yàn)證型案例；完成兩個(gè)設(shè)計(jì)型案例；完成一個(gè)綜合型案例。根據(jù)學(xué)生的完成情況，選拔能力突出的學(xué)生進(jìn)入科研或競賽項(xiàng)目。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要自主確定研究題目，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，提出軟硬件設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)PROTUES仿真，完成硬件制版、軟硬件調(diào)試，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫論文報(bào)告。

2.3完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，提升課程信息化水平

結(jié)合我校的本科綜合教學(xué)改革，課程組老師充分認(rèn)識到借助先進(jìn)教學(xué)手段的必要性，在教學(xué)組織上采取了新的手段，充分利用學(xué)校的blackboard（BB）平臺，通過BB平臺來組織學(xué)生的課后學(xué)習(xí)。在BB平臺的使用上，涵蓋了基礎(chǔ)和擴(kuò)展兩部分內(nèi)容。

基礎(chǔ)部分：包括教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、作業(yè)題等。

擴(kuò)展部分：包括各種補(bǔ)充資料，如網(wǎng)站、視頻、優(yōu)秀課件等。

老師利用BB平臺的工具集定期布置測試題，對每位學(xué)生的測試結(jié)果進(jìn)行評論，這樣的輔導(dǎo)更具有針對性；利用BB平臺的通知和討論功能，把學(xué)生提出的典型問題發(fā)布到平臺上，讓每位學(xué)生都能查漏補(bǔ)缺，互相借鑒。從效果看，學(xué)生已從最開始對單片機(jī)硬件、匯編語言、C51編程的不適應(yīng)轉(zhuǎn)變成能較為熟練地完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。采用BB平臺也實(shí)現(xiàn)了對本課程的信息化管理，提升了課程管理水平。

2.4支撐學(xué)科競賽和校企合作

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，為后續(xù)的多門課程、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽提供了基礎(chǔ)。2013、2015年我們組織舉辦了兩屆北京工商大學(xué)電子設(shè)計(jì)比賽，參賽的100多人涵蓋了二、三、四年級的學(xué)生；在2014年的北京市大學(xué)生電子競賽中，我校取得了一等獎2項(xiàng)的好成績。同時(shí)，鼓勵學(xué)生積極申報(bào)校級本科生科技立項(xiàng)、國家及北京市的大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動計(jì)劃，以極大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

課程組十分重視與知名企業(yè)的合作以彌補(bǔ)課程資源的不足，同時(shí)也讓教師獲得最直接、最前沿的技術(shù)支持，從而能夠有效地培養(yǎng)師資隊(duì)伍。學(xué)校積極與國際國內(nèi)知名企業(yè)（如TI、博創(chuàng)、瑞泰等公司）合作，建立了“TI-北京工商大學(xué)MSP430聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”“本科生培養(yǎng)一校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地”等，為教師和學(xué)生提供一個(gè)接觸、學(xué)習(xí)新技術(shù)的環(huán)境，搭建一個(gè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)、參加科技競賽的平臺，形成以教師、研究生、高年級學(xué)生、低年級學(xué)生為主的傳、幫、帶梯隊(duì)，為培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才創(chuàng)造了條件。

3.結(jié)語

課后延續(xù)教學(xué)模式將教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”從課堂內(nèi)延伸到課堂外，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力和合作精神，使學(xué)生學(xué)習(xí)不再是一個(gè)接受知識的被動過程，而是一個(gè)自主探究、合作互動的過程。