“三层递进式”单片机课程教学模式的探索

孙军英 靳慧龙 武现聪

摘  要：着眼目前单片机课程教学中存在的弊端，以激发学生的学习兴趣为出发点，通过构建“层层递进式”单片机课程教学体系，采用“项目主导”的教学模式，改革课程考核方式，运用“混合式”教学手段等措施实现单片机课程的教学改革，培养学生创新能力和实践能力。

关键词：“三层递进式”课程体系;项目主导;过程化考核;混合式教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）05-0112-03

Abstract： Focusing on the shortcomings in the teaching of SCM course， and starting from stimulating students' interest in learning， this paper constructs the "three level progressive" teaching system. It adopts the teaching mode of "project-oriented"， reforms the way of course assessment， and uses "hybrid" teaching means in order to cultivate students' innovative ability and practical ability.

Keywords： "three level progressive" curriculum system; project lead; process assessment; hybrid teaching

一、概述

《单片机原理及应用》作为电子信息、电气工程等专业的一门专业必修课，是学生在学习了电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等基础知识和技能后，进行知识综合应用、系统构建、软硬件设计等核心技能培养的关键课程。各类工科院校都开设了这门课程。在以大数据、云计算、物联网等为核心的新一轮科技和产业革命蓄势待发的今天，关于单片机课程的教学方法、教学内容、考核机制等方面的教学研究也逐步开展起来[1-4]。如何通过单片机课程的学习提升学生工程科技创新、创造能力是值得思考的问题[5，6]。

二、传统单片机教学中存在的弊端

（一）理论知识过于抽象，无法做到理论与实践相统一

传统的单片机教学模式还是局限在教师在课堂上讲授理论知识，如：单片机的内部组成结构，定时/计数器的工作原理等。这些看不见摸不着的理论知识对于学生来说太过抽象，大脑中无法构建出单片机系统的整体框架，也不了解具体的应用价值体现在哪里。即使配套了实验课，但是实验课时和理论课时的比例一般为1：3，比重明显不足。而且“先讲理论、再做实验”的传统形式无法使学生做到“边学边做”，实现理论和实践的真正统一。

（二）学生学习目标不明确，学习的积极性不够高，“两级分化”现象严重

通过对253名2016级学生对于单片机课程的学习目标调研发现，将近一半的学生对于为什么学习单片机课程不是很清楚或完全不清楚，因此导致了没有学习兴趣，更谈不上主動学习了。造成这种现象的原因之一是单片机课程的教学过程不成体系，学生对于前后课程之间的衔接不是很清楚。前序课程的学习没有目标性，达不到为后续课程服务的效果。

（三）考核方式过于单一化

目前，各高校中单片机课程的最终考核成绩还是由平时成绩（30%）+期末成绩（70%）决定的。而期末考试多采用“笔试”的形式，时间安排在学期末，这种过于单一的考核方式存在一定的弊端。首先，这种考核方式对引导和促进学生学习，帮助教师改进教学方法及时调整教学思路并没有显著的作用，好多学生平时不努力，最后突击也能通过考试。其次，对于单片机这样实践性很强的课程，单纯的笔试很难全面地检测出学生的动手能力和实践能力，不符合教学大纲中所要达到的毕业要求。

三、“三层递进式”教学模式的实施方案

（一）“三层递进式”单片机课程体系的建立

为了培养学生的实践创新能力，解决学生对单片机课程学习目标不明确，学习动力明显不足的问题，设计了“三层递进式”单片机课程教学体系，如表1所示。该体系将单片机的学习过程渗透到各个不同学期不同阶段的教学环节中，以“第二课堂”活动和各类竞赛为载体，使教学内容与学科竞赛活动相互融合，从而构建有利于大学生实践能力和创新能力培养的“全员参与”的单片机课程教学体系。新的教学体系从大学低年级开始就着手培养学生对单片机的感性认识，了解单片机广泛的应用领域，让学生感受到单片机就在我们的日常生活中，离我们并不遥远。除此之外，大学一、二年级还要加强学生基础技能训练，如：焊接调试能力，初步电路设计能力、C语言编程能力等。进入高年级后学生已经具备了单片机的基本知识，能够设计简单的单片机系统。在此基础之上完成综合实训和毕业设计。这种“三层递进式”教学体系实现了由感性到理性，由简单到复杂，由单一到综合的过程，打通了各门课程之间彼此相互孤立的壁垒，突出了学生实践能力和创新能力的培养。

（二）体现“项目主导、任务引领”的单片机教学模式的改革

将单片机的课堂从阶梯教室搬到实验室，充分调动学生的“眼、耳、口、脑、手”等身体的各个器官，让他们成为课堂的主体。以项目作为引导，将单片机的组成结构、各功能模块的工作原理、C51语言程序设计等穿插在一个个子任务中。以项目流水灯的设计为例，表2给出了具体的任务分解情况。学生通过“眼”和“耳”仔细观察和聆听老师讲授的知识，布置的“任务”， 然后通过“脑”和“手”的配合，积极思考，将所有任务实现。体现了理论和实践相统一的一体化教学模式。所有基本任务学生需要在课上完成，教师在整个教学活动中起到“引导”的作用，启发学生如何思考问题，掌握学生的学习动态以及调动学生的积极性。另外还要充分利用课下的时间进行任务拓展，来加强学生对于知识的运用。使学生的学习能力、表达能力、思辨能力等得到全面的锻炼。

（三）课程考核方式的改革

为了解决传统考核方式带来的弊端，本文设计了多样化的过程化考核方式。过程化考核方式将对学生的评价放在了平时的教学活动中，通过笔试、上机测试、现场答辩、设计报告等多种形式在不同阶段对学生进行检测[7]。这种考核方式一方面能够及时将学生对知识的掌握情况反馈给老师，使老师可以根据考核结果及时调整教学方案及进度安排等。另一方面，在过程化考核内容中包含了设计性的环节，有的需要学生独立完成，有的需要分组协作完成。既调动了学生的主观能动性，又锻炼了学生的设计能力、解决问题的能力以及与团队合作的能力。

（四）线上、线下混合式教学手段的运用

近年来，由于单片机教学学时的不断紧缩，单纯依靠课上的时间是远远无法满足学习要求的，要实现学生创新能力的全面提升，必须充分利用学生的课余时间[8]。教师通过校园网的BB平台提前将下节课的学习任务发布出去，学生借助微课视频课前自学并完成相关资料的搜集，填写学习任务单。学生带着问题走进课堂，收到了事半功倍的效果。课上教师先利用5-10分钟时间对学生预习的效果进行测试，针对大部分学生出现的问题有针对性地讲解。课后的任务拓展、总结、作业完成了对知识的巩固和提升。这种综合线上、线下的混合式学习，形成了强烈的优势互补，摆脱了空间和时间的局限，增强了学习效果。

四、结束语

通过构建贯穿大学四年并且逐层精进的单片机课程体系，使得各类专业理论课和技能课之间衔接地更加紧密。改革了传统课堂教学模式，让学生成为教学的主体，提高了他们积极參与第二课堂和各类竞赛活动的热情，教学效果得到了明显的提升。

参考文献：

[1]李冰.单片机课程的项目化教学改革与实践[J].实验室科学，2014，17（1）：101-103.

[2]磨少清，王少华，张蕊.以专业工程项目贯穿的单片机教学改革[J].信息系统工程，2016，12：159-160.

[3]李社蕾.基于电子设计竞赛的单片机教学改革方案探索[J].实验科学与技术，2013，11（3）：84-86.

[4]李秀滢，等.实践为主导的单片机课程立体化教学模式的探索[J].实验技术与管理，2018，35（1）：190-193.

[5]刘梦琴，邝代治，等.以创新能力培养为核心构建多元化实践教学体系[J].实验室研究与探索，2014，33（3）：189-193.

[6]金国华，沈小艳，等.单片机课程设计中实践创新能力的分层培养[J].实验室科学，2016，19（6）：142-145.

[7]王建彬，张思佳，等.基于过程化考核的大学计算机基础课程教学模式研究与实践[J].电脑知识与技术，2018，14（15）：149-150.

[8]张燕.深度学习的混合式教学设计探索[J].微型电脑应用，2018，34（9）：32-34.