基于课程链的单片机课程教学改革研究与实践

2016-03-28董全德

赤峰学院学报·自然科学版 2016年16期

关键词：原理单片机知识点

徐　旭，董全德，李　明

（1.宿州学院　信息工程学院；2.宿州学院　机械与电子工程学院，安徽　宿州　234000）

基于课程链的单片机课程教学改革研究与实践

徐旭1，董全德1，李明2

（1.宿州学院信息工程学院；2.宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州234000）

本文探讨分析了在构建计算机专业硬件课程链的过程中进行单片机课程教学内容与实践环节改革.通过教学方式和教学目标的改革，培养具有分析问题、解决问题、创新精神、合作意识等多方面能力的应用型人才.

课程链；单片机；项目驱动；创新

计算机专业是全国各高校的热门专业，随着高校扩招，计算机专业毕业人数的急剧增加，用人单位的要求越来越高，不仅要求应聘者具有一定的专业素养和综合素质，还要具备职业能力，包括核心技能、行业通用技能和职业专门技能.

我校是应用型本科高校，培养的是“实基础、强能力、高素质”的应用型人才.客观的说，高校在计算机专业传统的理论型、研究型人才培养上具有较大的优势，但在应用型人才的培养上可能存在层次单一、教学内容滞后、理论与实践脱节等情况.以我院计算机科学与技术专业为例，共开设了C语言程序设计、微机原理、计算机组成与结构、单片机接口与技术、物联网技术等课程.这些课程之间应具有“链式”关系，但在目前的教学内容与实践环节的设置方面存在很多的问题，对这些课程进行整合优化具有重要意义.

1　单片机课程存在的主要问题

调查显示目前的教学改革大多是针对单门课程展开，没有关注相关课程之间的关联性，对前导课和后继课之间的联系不了解，导致改革成果有限.

单片机课程目前存在的主要问题是：

1.1课程定位不准确，教学目标不明确，教学方法单一

计算机科学与技术专业培养方案中包含多门硬件课程，教学内容丰富，但有以下问题

1、定位不准确.

课程内容设置应以办学定位为前提，无关内容即使再有价值都应放弃.如微机原理与单片机原理课程均用汇编语言进行实验教学，汇编语言在单片机及嵌入式系统开发底层驱动程序时确有其应用价值，但随着编译技术的进步，软硬件工程师、嵌入式工程师开发时大部分用C语言较少用到汇编，因此对汇编语言的要求只需读懂而不需花大量课时在熟练编程上.

2、目标不明确.

（1）重复.教学内容设置不合理，有限的课时浪费在了重复内容的讲解上.如组成原理与微机原理的存储器及输入输出部分，微机原理和单片机原理的功能结构和指令系统部分，虽然侧重点有所不同，但需要学生掌握的知识点基本相同.

（2）滞后.教材内容与最新技术有较大差距，教学不联系实际无法学以致用.课程讲解的技术与实际生活中采用的技术有差异.

（3）无关联.整个硬件课程课程链中，应层层关联以达到递进式教学目的，但大多教师只负责讲好本职课程，对其前导课和后继课之间的联系不了解也不关心，没有注意到一系列课程的教学内容相近，有些内容相对陈旧，教学目标不明确，课程重难点的设置及实验项目的开设只凭个人的教学经验，没有理论价值，导致学生学起来兴趣不高.

3、教学方法单一.

教师只用板书和多媒体授课，没有利用现代化教学手段为教学服务.课堂上，与学生互动性不强，讲课吸引不了学生，无法调动学生的学习兴趣，讲课效果不好.

1.2教学过程重理论，轻应用

1、知其所以然，更要知其然.

硬件课程因涉及到系统结构与软件的结合，知识点较多且繁杂难懂.教师在授课过程中往往只注重知识传授，忽略“知其然”而直接将学生带入“所以然”，学生在被灌入各种原理与工作过程的讲解与实验后，大多失去了学习该门课的兴趣和信心，导致教者觉得难教，学习者觉得难学.

2、实验流于形式.

实验教学内容综合性、设计性不强，多数为验证性实验，缺少新意，且开设的实验项目很多仅是设备制造商提供的实验项目的简单组合，学生面对复杂的实验设备，只是参照说明书机械的完成相关实验任务，或者简单的把程序抄上了事，对具体的工程应用知之甚少，学生得不到真正的实战训练，缺乏创新能力的培养，课程效果大打折扣.

3、考核方式单一，无法反映学生能力.

考试不是目的只是检测手段，通过正确的考核方能让学生认识到与预期教学目标的差距，实现以考促学.在现阶段综合成绩评定中，平时成绩的80%为出勤次数及作业完成情况，期末考试均为笔试，侧重学生对理论知识掌握的考核方式无法体现单片机课程的实践性、应用型特点.实验考核中因实验区分度不高，实验结果大同小异，无法调动学生的创新积极性.

以上这些问题直接关系着学生素质的培养，因此，对单片机课程进行教学内容与实践环节的改革势在必行，刻不容缓.

2　实施课程改革，推进素质教育

2.1构建硬件一体化课程链.应结合我院专业培养计划，制定新的教学大纲，对各课程中教学内容相近、重复的部分进行整合、删减.融合微机原理和单片机接口与技术课程开设单片机原理及接口技术课程，增加课程设计，加强实践教学.调整微机原理、C语言程序设计、单片机接口与技术、物联网等课程的教学内容、学时数，减少内容的冗余，补充新理论、新方法.通过市场调研及与公司企业交流合作，深入研究最新行业动向、技术方向及嵌入式工程师等职位所需资格能力，结合本专业培养方案中所开设的各门硬件课程，建立硬件课程教学团队，构建硬件一体化课程链，形成递进式教学模式.教学内容以整合相关课程中相同知识点使之更加精炼，根据市场和企业对硬件人才的需求，将重要、经典的基本概念、知识点连同相应的技能串联起来讲授和实践，帮助学生更加系统有效的学习硬件课程.

2.2引入项目驱动式仿真教学模式.引入项目驱动法及Proteus、Keil等仿真技术，在项目仿真实现过程中贯穿各知识点，解决教师难教学生难懂问题.设计项目包括：项目名称、项目目的、所用理论知识点、项目的硬件电路图及仿真、软件编程、项目注意事项、项目拓展等，以培养学生的实际工程项目开发能力.借助于Proteus等仿真软件，教师可以在课前准备好项目仿真图，在授课中随时讲解知识点或连接硬件，并进行调试讲演，使学生形象地观察并深刻地理解每一步软件和硬件之间的内在关系，在有实例基础的前提下更容易对知识点产生兴趣.

2.3将开放性仿真实验推广到学科竞赛、科研项目申报及毕业设计中.精选实验内容，实验紧跟理论教学，通过实验使学生掌握单片机指令系统、定时器、中断、芯片扩展等知识和基本用法.建立可预约的时间、内容及实验器材的硬件开放型实验室，减少基础验证型实验，增加设计提高型、综合扩展型实验比例.其中基础验证型实验必做，主要采用虚拟仿真与实物相结合的方式.设计提高型实验一部分必做，另一部分可选做.全部选做的综合创新型实验，是具有一定难度的、需大量查阅资料反复调试才能完成的综合性题目，教师仅给出实验要求，必要时给出设计框图，让学生独立查阅资料，设计硬件电路、编写程序及完成调试过程.要尊重学生的个性差异，可以让三个学生为一个设计小组，互相支持，配合交流，有助于培养团队意识.有能力完成综合型实验的学生，可以推广到学科竞赛、科研项目申报及毕业设计中，以改善为了竞赛而竞赛、项目申报缺少可持续发展空间及毕业设计90%都是软件系统设计的局面.

2.4改革考核制度，建立灵活、合理的考核体系

对学生考核时，将理论考试、实验能力考核以及课程设计等考核结合起来.在学期初将课程设计题目及待讨论问题布置给学生，平时成绩中加大课堂讨论的力度及分值，期末考试可试行综合设计答辩式免考机制以反映学生的真实能力，其中免考申请可在名额数限制的前提下考虑课堂讨论积极度及实验完成情况等条件.实验方面，各类实验设定不同的起评分让学生按能力选择完成类型，综合设计型实验可分小组完成，最后以组内抽签答辩方式考核成绩，以反映学生的真实能力及提高学生的实验创新积极性.

2.5其他措施.加大实验室建设力度，改造单片机实验设备，建设新的实验室，给学生创造良好的学习环境.学院积极与企业建立联系，加强合作，建立产、学、研基地，给学生提供实践平台.增加实习实践，让学生走出校门，走进企业，在实践中积累经验，学以致用.开设技能培训班，让学生通过努力考取到国家信息产业部和劳动部颁发的证书，提高就业机会.