“以學生為中心 以應用為導向”的單片機課程改革

楊智 李建奇 楊民生 李建英

摘要：單片機對于提升學生的實踐能力、創新能力和綜合素質有著非常重要的作用。本文對傳統的單片機教學中存在的一些不足進行了分析，并提出了幾個亟待解決的問題。根據筆者多年來的教學實踐，提出“以學生為中心，以應用為導向”的教學指導思想，并給出了一些具體的改革措施，實踐證明這些教學措施大大改善了教學效果。

關鍵詞：單片機；課程改革；應用導向

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）17-0123-02

單片機在工業過程控制、人工智能、智能儀表、通信設備以及家電的智能化等方面得到了廣泛應用[1]，它是通信、電子、控制和計算機等多個專業的一門主干課程。單片機注重于應用能力的培養和訓練，學生在學習這門課后應該具備獨立完成一個單片機嵌入式系統的硬件及軟件的設計[2]。筆者多年從事單片機原理與應用技術這門課的教學與實踐，發現目前教學與實踐中存在不少問題：課程教學內容與實際崗位需要存在脫節的現象，課程教學目標偏離教學初衷[3]，重理論輕實踐，實驗過程流于形式，等等諸多問題。本文提出幾個亟待解決的問題，并針對這些問題提出了有針對性的解決方案。

一、當前單片機原理與應用教學存在的問題

1.教學以教師為中心，學生課堂參與度不高。現在普遍的單片機理論教學都是教師從頭到尾滔滔不絕的講授，學生整堂課都在盡力的跟上教師的節奏，理解教師的思路，這就導致課堂上學生缺少自己的思考，被迫的進行“填鴨式”的學習，結果導致教師上課講得很累，學生聽課容易走神，這樣的教學效果怎么會好，學生怎么能真正消化掉知識。隨著互聯網技術的發展、智能手機的大眾化，學生可以隨時隨地的獲取大量的相關理論知識，網絡上的教學視頻更是應有盡有。現在學生不缺乏獲取知識的途徑，而是需要幫助他們理解、消化、運用知識的措施。因此，筆者認為單片機的教學重點不應該是教師的“教”，而是學生的“學”。課堂教學的中心不應是教師，而是學生。

2.實驗實踐流于形式，實驗過程引導不足。目前單片機實驗實踐基本上是教師布置任務，然后對任務進行講解，再由學生自行實驗，最后提交實驗報告。實驗中的核心環節——學生探索性實踐往往被忽視，一些學生整個實驗過程不知所措、無從下手，只等別人做出實驗再復現即可交差。很多學生只是對著實驗指導書一步步的根據步驟完成實驗驗證。這樣的實驗課毫無趣味性，毫無挑戰性可言，這使得學生無法深入掌握知識，無法綜合運用所學技能，實驗實踐流于形式。教師在實驗過程中缺乏引導，在實驗環節設計上缺少靈活性、趣味性。這樣的實驗實踐很難適應應用型人才的培養。

3.考核機制不適應新需求，未突出知識應用能力。單片機的考核大多沿襲理論性課程的考核方式，主要采取卷面考試為主，實驗實踐考查為輔。往往卷面成績占70%，甚至到80%，而實驗實踐成績占比不超過30%。這樣的考核機制對學生的學習方式是極為不利的，這只會讓學生重理論輕實踐，誤導學生的學習方向和學習方式。單片機原理與應用技術不是一門純理論性的課，而是一門注重實踐、以解決工程問題為目的的應用型課程。因此，常用的卷面考核機制不適應社會對應用型人才的新需求，考核機制的創新和改革亟待探索。

二、單片機原理與應用課程的改革措施

1.理論教學以學生為主，教師為輔。圍繞“理論教學以學生為中心、理論教學為工程應用服務”這個宗旨，對課堂教學環節進行了重新設計，把課堂時間還給學生，讓理論結合實際，從以下幾方面進行改革：（1）增加學生課堂討論時間。每節課提出1—2個討論式問題，先拋出問題，給出足夠的時間讓學生分組討論。討論完畢后，由學生代表闡述小組討論結果，最終教師給出點評。（2）鼓勵學生上臺實操。單片機應用中比較關鍵的一點是編寫程序，程序的編寫幾乎滲透到每一節課。對于一些不是很難的代碼，鼓勵并邀請學生上臺編寫代碼，教師進行引導、提示、鼓勵，協助學生完成代碼編寫。（3）學生課程作品展示。給每組學生分配一個項目，課后自主完成，讓學生從需求分析、電路圖設計、程序流程圖設計到硬件焊接、代碼編寫再到軟硬件調試和系統調試的整個項目完成過程進行講解。教師根據學生的講解和作品進行提問，學生對提問做出回答，最后由教師做出點評。這樣就達到了把課堂時間還給學生，將知識實用化的目的。

2.精細化實驗實踐過程，加強引導和監督。單片機是一門實踐性非常強的課程，一切理論知識的學習都是以解決實際問題為導向。而實驗實踐是鍛煉學生綜合運用知識、解決實際工程問題的最好方式，實驗環節的成功與否決定著單片機教學的質量優劣。因此，精細化實驗過程、加強實驗引導和監督勢在必行。首先，在分配實驗任務的時候，要給任務分等級，比如基本任務、提升任務和挑戰任務。這樣任務有難度階梯，學生可以從易到難，一步步的完成任務，讓不同學習層次的學生都有事可做。其次，每個任務必須由教師進行驗收。驗收包括功能實現情況、代碼書寫規范、對具體代碼的理解和臨時增加小任務現場測試等。再次，鼓勵學生進行創新性實驗。學生可以根據興趣愛好增加任務難度，對實驗時間不作限制。對于創新性實驗完成的比較好的學生給予獎勵，并將作品送到優秀學生作品展臺進行展示。這樣極大地激勵了學生的自主學習能力，充分調動了學生的學習積極性。

3.弱化傳統卷面考試，強化實驗實踐考核。單片機是一門實踐性極強的課程，因此應該弱化甚至取消傳統的卷面考試，強化實驗實踐的考核，使課程學習重點放在學生的設計與實踐能力的培養上，避免傳統教學模式下培養的學生只會考試，與實際應用脫節[4]。課程綜合成績由三部分組成：平時成績、期末成績和加分項成績。平時成績由實驗、課程設計和參加電子競賽獲獎情況綜合給定；期末成績由課程作品展示和現場答辯情況給定；對于參加課程相關橫向項目和其他競賽做出貢獻的學生進行加分。這樣一來，成績不僅直接反映了學生的知識應用能力和解決實際工程問題的工程能力，成績的高低直接代表應用能力的強弱，而且這樣的考核方式對學生的學習方法和學習態度有著至關重要的引導作用。這種考核方式才能真正讓單片機的教學回歸其真正目的，將知識轉化為實用技能。

三、總結

傳統的單片機教學存在著許多不足之處，其教學方式和考評機制已經跟不上社會發展潮流與企業對人才的要求。傳統的單片機教學的不足主要體現在課堂以教師為中心，學生課堂參與度不夠；實驗實踐環節流于形式，沒有落到實處；考核考評機制落后，容易誤導學生的學習方向。為了提升單片機教學質量，本文針對以上問題提出了“以學生為中心，以應用為導向”的課程教學指導思想。教學實踐證明，課程改革取得了不錯的教學效果。

參考文獻：

[1]劉耀明，劉電霆.“單片機原理及應用”課程教學改革探討[J].電氣電子教學學報，2007，（4）：9-11.

[2]尤曉萍，林育茲.基于創新實踐的單片機教學方法探索[J].教育教學論壇，2015，（1）：238-239.

[3]肖伸平，凌云，何小寧，曾紅兵.單片機應用技術課程實踐化教學改革的探索[J].實驗技術與管理，2006，（12）：104-106.

[4]張毅剛，胡瑞強.基于Proteus的單片機課程的教學改革與實踐能力培養[J].教育教學論壇，2012，（5）：149-150.