以应用能力培养为目标的实践类课程教学改革

王桥 冀慎统 马敏耀 张海荣

（1.贵州师范学院 数学与计算机科学学院，贵州 贵阳 550018；2.贵州师范学院 物理与电子科学学院，贵州 贵阳 550018；3.贵州师范学院 应用物理研究所，贵州 贵阳 550018）

摘 要：落实“一体两翼，培养应用型人才”的指导思想，以单片机课程为例的实践类课程进行深入的教学改革，其中包括提高课程的地位，重建知识体系，完善教学手段等措施。探讨在实践类课程教学中存在的自主学习能力培养，考核评价等问题。实践证明教学改革收到较好效果。

关键词：实践；模块化；任务驱动；知识重构

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）15-0106-03

Abstract： In order to implement the guiding ideology of "one body and two wings， cultivating applied talents"， taking the single-chip course as an example， this paper conducts teaching reform which includes improving the status of the course， reconstructing the knowledge system and perfecting the teaching methods. The problems in the independent learning ability cultivation， assessment and evaluation in teaching practice are also explored. It has proved that teaching reform has received better results.

Keywords： practice； modularization； task-driven； knowledge reconstruction

一、概述

單片机作为电子类专业学生的必修课程，应用性和实用性较强。单片机开发也是电子类专业学生毕业设计，科研项目，电子竞赛的首选。单片机开发能力也是现在企业作为衡量招聘学生的一个标准。但单片机课程涉及的知识面广，实践性要求高，学生很难独自对知识进行归纳总结，更谈不上对所学知识进行实践做应用开发。故单片机教学不能为传统灌输式，改革单片机教学，并通过改革提高学生动手实践的能力。

二、明确课程定位

学会了单片机并不意味着具备了单片机开发能力，因为单片机仅仅只是电子系统的控制器，而单片机外围接口电路、PCB设计、传感器应用、信号处理、控制理论及控制策略等都是单片机应用的必备知识[2]。其中单片机属于主控模块的一种，是电子系统的核心模块俗称CPU，学习单片机也是学生由简单CPU向高端CPU进阶的必要阶段。而其他三个模块属于单片机的前驱和后续课程范畴。故单片机课程开设时间应不宜太早和太迟，应该开始设在电路分析，模拟电路，数字电路，C语言等前驱专业课程之后。开设时间在大二和大三上学期最佳。开设完毕后紧接着开设数字信号处理，传感器等后续课程。教师在单片机授课过程中，需要从系统的角度教授知识点和实践技能， 提醒学生以上各门课程的内在联系，从而使学生宏观上单片机的作用，并掌握如何用单片机进行应用开发。而不是单纯地应付考试，为了拿学分而学习这门课程。

三、重建单片机知识结构

（一）接口模块化

采用启发式、讨论式，研究式教学方法，把问题尤其是实际工程问题作为引入，引导学生在思考和讨论中掌握知识，学会解决问题的方法。增强学生的学习兴趣和学习的主动性。多采用引导式自学模式，培养学生的自学能力。

将整个单片机教学分为两部分基础教学和项目教学。其中基础教学是将单片机知识进行模块化。项目教学是在基础教学完成后，将与企业合作的商业项目，学生申请的大创项目等引入课堂，并实施项目经理负责制按照项目开发流程对项目管理和推进。笔者将电子系统分为四大模块：电源模块，输入模块，输出模块以及主控模块。其连接图如图1所示。

将单片机基础教学内容进行模块化，主要分为如图2所示四个模块按照此顺序进行教学：电源模块、主控模块、输入模块、输出模块。

电源模块主要知识点在前继课程《模拟电路》已经学习，在单片机课程中只需要将在模拟电路的理论知识实现为单片机提供的5V电源即可。主控模块，主要通过讲授单片机内部结构及工作原理要求学生做出一个89C52的最小系统以便后面用单片机控制输入输出模块。输入输出模块，主要是具有各种通信接口的设备其中主要包括单总线，RS232，RS485，I2C，SPI，Can总线等接口。

（二）任务驱动，实践与理论同行

整个单片机课程中总共涉及各种寄存器、中断、定时器、PWM波等知识点。在完成一种通信接口或应这些知识点授课后，针对市面上的设备设计实践任务，如讲解完I2C接口理论知识后，写程序调通具有I2C接口的OLED显示屏，并在要求的地方显示内容。

在基础课堂中一个知识点对应一个常用设备，并对应一个任务。在完成单片机所涉及的知识点后，即可在寒假前短学期两周停课完成课程设计[3]。完成后学生通过主持参与各级学生科研项目，参加校、市、省、全国四级大学生电子设计竞赛，选择单片机应用类的毕业设计课题，进一步巩固学习成果，使学生具备一定的单片机开发能力，其中学有所长的学生还可以参与教师的科研项目，培养工程实践能力。

三、建立考核评价体系

为保证以上课程体系的顺利实施， 对考核体系进行了细化，重视学生平对知识点和技巧的掌握，突出实用性，减少记忆性内容的考核。考核项目分实践应用能力考核和理论知识考核，为两部分分别各占总成绩的50%。

（一）理论知识考核

在理论教学中的考试环节中， 防止机械地考察学生记忆，如51中特殊功能寄存器的映射地址，采用任务答辩的方式进行考核[4]。在学生完成实践任务后，组织学生对完成的任务进行整体综述、对遇到的问题和解决问题的方法进行分享，并回答授课老师提问，然后进行评分。这样重点放在考察学生自主学习的情况，可安设计发散型题目，学生只有通过查阅参相关资料才能完成，参与课堂的互动，才能避免自主学习流于形式。

（二）实践应用能力考评

实践应用能力考评主要是根据任务的难易程度设定不同分值，根据学生完成任务的不同情况以及所需耗费的时间进行评分，整学期设计总共20个任务左右，并将其作为是否通过本课程的标准之一。如图4所示。

（三）创新能力考核

单片机课程不仅是学生学习微控制器的入门课程，也是一门学生进创新创业的基础。故在课程最后需用两个周时间做单片机课程设计，完成一个复杂度不高的课程设计去解决生活中的实际问题。要求有信号处理、 显示数据、 键盘以及各种通信接口的模块，在实验板上完成焊接，程序调试等工作。考核可通过课程设计展示和答辩的方式进行。

四、结束语

本文以单片机原理与应用课程为例，为加强学生应能力，提出针对实践类课程的教学改革，经过改革一年来效果来看，学生在参加电子设计大赛，参加全国机器人大赛，全国程序设计大赛等均获得有意的成绩，学生的创新创业能力大幅提高，取得较好的教学效果。

参考文献：

[1]李崇富，陈熙春，陈章亮.改革单片机教学培养应用型人才[J].实验研究与探索，2012，31（2）：144-147.

[2]黄伟军，肖金球.“单片机原理与应用”课程教学改革的研究[J].电气电子教学学报，2010，32（6）：29-30.

[3]梁伟.地方高校电子类专业实践创新教学体系的探索[J].实验技术与管理，2010，27（12）：16-19.

[4]周燕，淮文军.电子设计竞赛中CDIO教学模式的设计与实践[J].苏州职业大学学报，2005，22：273-278.