课后延续教学模式在单片机课程中的应用

吴叶兰

摘要：针对单片机课程知识点多、实践性强的特点，结合本科教学综合改革，提出课内外一体的课后延续教学模式，阐述这种教学模式的设计、实施过程，说明层次递进的“验证型一设计型一综合型一创新型”实践体系的目标、要求与学时比例，给出课后实践环节的具体案例。

关键词：单片机；延续教学；实践体系；教学改革

0.引言

单片机技术自问世以来，已经广泛应用到工业自动化控制、自动检测、家用电器、电力电子等各个领域。很多从事电子、通信、自动化、测控等领域的公司把是否具有单片机开发能力作为招收电类工科专业学生的必要条件，这是电子信息类、自动化与电气工程类学生就业的一个重要方向。因此，各院校都将单片机原理及应用课程作为电类工科学生的必修课程，并针对单片机技术快速发展的特点，不断进行不同层次的单片机课程教学改革，以满足对高水平应用型人才培养的需求。

开展课后延续教学，就是将教师的教学活动从课堂内延伸到课堂外，学生学习从课堂的吸收接纳到课外的主动参与，形成课前预习、课堂学习、课后巩固提升的一体化教学。目前单片机课程教学普遍存在的问题是单片机种类多、技术发展迅速、实验学时不足、过分依赖实验箱、没有合适的经典教材、学生缺乏创新思维等。这些问题如果仅仅依靠有限的课堂教学是无法解决的，要根据学校本科教学综合改革的部署，结合单片机课程实践性强的特点，有效利用课后延续教学，在实践教学、课程信息化、学科竞赛等方面进行重点建设，以激发学生兴趣，培养学生自学习、自组织和自适应的能力，全面提升课程的教学质量，在教学中达到理论、实践和能力的统一。

1.课后延续教学模式的设计

对于单片机这类知识点多、实践要求高、技术进步陕的课程来说，仅凭传统的课堂内教学是远远不够的，如何利用课后时间进行延续教学来激发学生兴趣、实现个性化辅导、提高学生能力。课堂教学具有基础性、原理性、综合性，课后延续教学具有前沿性、趣味性、实践性，将两者结合在一起，能够促进学生高效的学习。课后延续教学的内容应该紧跟技术发展，在形式上应灵活多样，如提出适合本科生研究学习的专题，引导学生开展研究性学习、查阅文献和网络资源、开展课堂讨论、提交综述报告或综合性设计等多种形式，对学生实行个性化辅导。表1给出了单片机课程课后延续教学模式的设计，分别从理论和实践两个环节给出了设计的目的、方式、内容和学时。

2.课后延续教学的实施

2.3采用多元化教学手段夯实基础理论

在单片机课后延续教学中，我们安排了一部分理论教学，该环节重点强调学生对知识的自我消化、自我理解和融会贯通。采用研究式、启发式、协作式、自主式等多元化教学方式，以学生为主体，引导学生自我训练。要求学生根据已经学过的基础知识，总结归纳成相应的小论文；对扩展性知识，教师给出具体要求和参考目录，引导学生查阅相关文献和数据手册，学生根据资料查阅情况提交研究报告并展开专题讨论。课后延续教学理论部分的设置，有利于培养学生的自我学习能力，扩展学生的学术视野，训练学生的科学的研究方法。

2.2设计多层次的课后延续实践环节

单片机课程的一个重要特点就是实践性强。传统的单片机实践教学通常分为两个层次，一个层次是和课程相配套的实验教学，这部分内容通常是针对某个具体知识点来设计的，多数是验证型的；另一个层次是课程设计，其目的是通过综合性设计将单片机各个知识点贯穿起来，让学生能够融会贯通所学的理论知识从而具备综合应用能力。学生仅凭这两个层次的课堂实践教学要真正掌握单片机技术是远远不够的，还必须依靠课后的实践环节，形成课内外统一的“验证型一设计型—综合型—创新型”实践体系，如图1所示。

验证型实验是基础实验，侧重对基本概念的理解，在单片机课程中占到20%-30%。设计型实验是在验证性实验的基础上，针对各个重要的知识点，要求学生能完成初步的软硬件设计，在单片机课程中占到50%-70%。综合型实验通常是从系统角度出发，要求学生将多个知识点融会贯通，完成具有一定功能的软硬件设计，在单片机课程中占到20%-30%。创新型实验则是对所学知识的综合考察，要求学生能解决某个工程实际问题或者完成竞赛项目，占到10%-20%。这样，既能保障学生做好基础实验、打下坚实的知识基础，又能保障学生得到充分的综合应用能力训练，提高学生动手实践能力，同时可以充分调动学生的学习积极性，培养学生的探索和创新能力。按照多层次实践环节设计的案例驱动的单片机课后延续实践内容见表2。

从表2可以看出，单片机课后延续实践体系根据不同训练层次对学生提出不同要求：完成验证型案例；完成两个设计型案例；完成一个综合型案例。根据学生的完成情况，选拔能力突出的学生进入科研或竞赛项目。在这个过程中，学生需要自主确定研究题目，查阅相关文献资料，提出软硬件设计方案，实现PROTUES仿真，完成硬件制版、软硬件调试，分析实验结果，撰写论文报告。

2.3完善网络教学平台，提升课程信息化水平

结合我校的本科综合教学改革，课程组老师充分认识到借助先进教学手段的必要性，在教学组织上采取了新的手段，充分利用学校的blackboard（BB）平台，通过BB平台来组织学生的课后学习。在BB平台的使用上，涵盖了基础和扩展两部分内容。

基础部分：包括教学课件、实验内容、作业题等。

扩展部分：包括各种补充资料，如网站、视频、优秀课件等。

老师利用BB平台的工具集定期布置测试题，对每位学生的测试结果进行评论，这样的辅导更具有针对性；利用BB平台的通知和讨论功能，把学生提出的典型问题发布到平台上，让每位学生都能查漏补缺，互相借鉴。从效果看，学生已从最开始对单片机硬件、汇编语言、C51编程的不适应转变成能较为熟练地完成各种实验项目。采用BB平台也实现了对本课程的信息化管理，提升了课程管理水平。

2.4支撑学科竞赛和校企合作

单片机原理及应用课程是一门实践性强的课程，为后续的多门课程、毕业实习、毕业设计、学科竞赛提供了基础。2013、2015年我们组织举办了两届北京工商大学电子设计比赛，参赛的100多人涵盖了二、三、四年级的学生；在2014年的北京市大学生电子竞赛中，我校取得了一等奖2项的好成绩。同时，鼓励学生积极申报校级本科生科技立项、国家及北京市的大学生科学研究与创业行动计划，以极大学生的科技创新能力。

课程组十分重视与知名企业的合作以弥补课程资源的不足，同时也让教师获得最直接、最前沿的技术支持，从而能够有效地培养师资队伍。学校积极与国际国内知名企业（如TI、博创、瑞泰等公司）合作，建立了“TI-北京工商大学MSP430联合实验室”“本科生培养一校内实训基地”等，为教师和学生提供一个接触、学习新技术的环境，搭建一个学生实训、参加科技竞赛的平台，形成以教师、研究生、高年级学生、低年级学生为主的传、帮、带梯队，为培养创新型工程技术人才创造了条件。

3.结语

课后延续教学模式将教师的“教”和学生的“学”从课堂内延伸到课堂外，更加强调学生的自主学习、实践能力和合作精神，使学生学习不再是一个接受知识的被动过程，而是一个自主探究、合作互动的过程。