“新工科”背景下单片机课程设计的改革研究

师红宇，李 怡

（西安工程大学 计算机科学学院，陕西 西安 710048）

0 引言

近年来，在新工科建设的大背景下，高校作为新工科人才培养的责任主体，必然面临着新的挑战，为了培养一大批多元化、创新型卓越工程科技人才，就需要探索和实践新的教学模式和新的教学方法[1-2]。

高校的实践教学体系分为三部分：基本知识技能、专业综合技能和多元化创新技能。其中基本知识技能是基础，专业综合技能是能力，多元创新技能就是目标。在互联网时代，知识获得已经不存在障碍，那么要达到培养目标，中间环节的能力培养就至关重要，它是将知识融合，达到多元创新应用的关键环节。然而，能力培养的专业综合技能在高校中体现在课程设计、专业实习等实践教学环节。因此，在“新工科”背景下开展实践教学模式的改革与探索，构建全新工科人才培养模式，至关重要。

1 单片机课程设计的现状

《单片机课程设计》是很多高校电子信息专业、计算机专业的一门重要的动手实践课程，是培养学生能力的关键环节。目前课程在实践教学中存在的主要问题有：实践教学模式单一，学生被动的接收；综合性实验设置创新性不足，限制了学生综合技能的培养[3]，实践教学环节缺乏长效联动机制；实践考核以“分组”形式进行，存在部分学生“打顺风车”的现象，未形成有效的综合评价考核体系，不能促进学风好转。因此在“新工科”背景下，亟待探索新的课程改革方案。

2 单片机课程设计的改革思路

本课程的改革思路如图1所示。

图1 《单片机课程设计》改革思路图Fig.1 The reform thinking of "SCM course design"

2.1 构建“新工科”背景下实践教学新模式

随着新一轮科技革命与产业变革，我国推出“中国制造2025”“互联网+”等一系列国家重大科技战略，“新工科”创新驱动发展成为新时期发展的热点议题，工科人才的培养在促进社会市场经济发展及国家整体创新水平的提高中起着重要的作用。因此，在新工科背景下开展实践教学模式的改革与探索，构建全新工科人才培养模式，至关重要[4-5]。

《单片机课程设计》涉及的系统结构抽象，指令功能繁多，编写调试程序比较困难，综合性强，严重影响了学生的学习积极性；而且实践学时数只有20学时。因此，如何在保证实践教学质量提升的前提下，在有限的学时内完成综合实践教学任务，是当前实践教学中所面临的挑战。

本文通过研究“新工科”的内涵和外延，以“新工科”理念为主线，将传统以“教师演示”为主的实践教学模式转变为“启发学生自主探索”的主动探索新模式。深入研究“新工科”背景下创新驱动发展、“互联网+”等重大战略，探索启发式教学法、讨论式教学法、项目教学法和任务驱动的实践教学模式等的融合，使学生能够主动参与到实践教学活动中来，化被动为主动，旨在培养学生对实践环节的兴趣，注重个性发展与多元创新并举，探寻适合我校学生特点的实践教学艺术，切实注重实践教学质量的提高[6-9]。

2.2 采用“课下促升课上，课上反哺课下”的措施，建立实践教学的长效联动机制

传统的实践教学中，实验内容相对陈旧，内容单一，主要以验证性实验为主，设计性实验的难度和深度不够，综合性实验创新性不足，限制了学生综合技能的培养，学生兴趣不高，总是认为：学习这些东西没用？很难调动学生的积极性。在“新工科”大背景下，如何把新工科的理念贯穿到实践教学中，并落到实处呢？这就需要从实践教学的本质出发，进行实践教学方法的改革。

因此，本文提出了“课下促升课上，课上反哺课下”的新举措，充分调动了教师和学生的积极性，实现师生“双赢”，建立了实践教学的长效联动机制。首先，通过在课下引入学科竞赛、大学生创新创业项目、科研项目等环节，以参赛项目实操训练题目，大学生创新创业项目和科研项目为导向，制定“单片机课程设计”综合性实验题目，培养学生的知识运用能力，注重个性化发展与多元创新并举，提高课上实践环节教学质量；然后，当学生的专业综合能力得到提高后，鼓励学生多参与学科竞赛，申请大创项目，积极参加教师的科研项目，凝练自己的专业知识，多获取竞赛奖项、获批大创项目，充分调动教师和学生的实践积极性，让学生体会到学有所用，让教师感悟到教有所获，实现师生“双赢”，以此良性循环下去，有助于建立实践教学的长效联动机制。

2.3 建设“小组”综合评价考核体系，促进学风改进

《单片机课程设计》的考核采用“分组”制，旨在培养学生自主学习、协作学习、沟通交流以及多元化创新能力，促进综合素质的培养；考核方式采用“考勤+实验室表现+验收+答辩+提问”的形式。对于考勤和实验室表现的考核，参考一般做法即可，重点对于后三个步骤的考核，即验收、答辩和提问。

验收环节包括仿真验收和实物验收两类，由各组学生独立操作演示。对于仿真验收，学生将完整的流程，包括建立工程、添加项目文件、编辑文件、编译文件、仿真调试等步骤全部演示。对于实物验收，学生将自己焊接的外围电路模块连接到最小系统板上进行操作演示，并说明自己的方案设计及思路。教师根据仿真演示和实物演示的效果，以及学生的讲解情况给出成绩。答辩环节由学生上交实验报告并自述，简要说明自己硬件设计和软件设计的各模块功能，以及设计和调试中发现的问题和解决方法，再由教师提问，根据回答情况，结合报告和自述给出这一部分成绩。最后，针对以往“分组”实践环节中存在“打顺风车”的现象，本文增加学生“提问”环节。这一环节，针对学生在课程设计过程中提问的数量和质量给出这部分的成绩。

本文设计的考核指标能够真实反应学生知识运用的实际情况，通过考核指标促进学生学习方式的转变，使学生更加主动地学习，促进学风改进。

2.4 以互联网，大数据等新技术为依托，构建“反馈和交流”平台，把控实践教学质量

实践教学改革离不开质量监控[10]。实践教学过程中及时“反馈和交流”是提高实践教学质量关键。学生是实践教学的主体，实践教学质量的好坏，学生最有发言权。教师只有及时与学生沟通、交流，查找存在的问题进而分析，提出整改措施，促进实践教学的有效性。本文以互联网，大数据等新技术为依托，构建了“反馈和交流”平台，及时了解学生对实践教学的反馈信息，在实践教学过程中形成一个闭环监控，切实促进实践教学质量的提高。

3 结论

本文通过研究“新工科”的内涵和外延，首先以“新工科”理念为主线，积极研究和探索新实践教学模式；提出了一种“课下促升课上，课上反哺课下”的新举措，充分调动教师和学生的积极性，实现师生“双赢”，建立实践教学的长效联动机制，完善实践教学体系；在此基础上，建立了完善的综合评价考核体系，促进学风的改进；同时以互联网，大数据等新技术为依托，构建“反馈和交流”平台，监控实践教学质量；最后，通过2016级电子信息科学与技术专业中实践应用，得到学生的一致好评，取得了较好的反响。