单片机实验教学改革和课程成绩考核方法的探索和研究

范能胜

(1.广东医科大学 生物医学工程学院，广东 东莞 523808)

0 引言

“单片机原理及应用”课程是高校电子信息、自动化、机电等工科类专业的一门重要必修课，要掌握好这门课程知识，实践教学非常重要,而当前课程教学中还存在诸如重理论轻实践[1～4]；验证型实验多，设计型实验少[5～6]；缺乏实验考核或者考核方法不合理[7～9]等问题。针对这些问题，许多教师提出了自己的改革措施，包括增加设计型实验、采用项目驱动式实验教学法、改革考核机制等，这些措施在某种程度上提升了学生的实践能力，具有借鉴意义，但具体到每一个学校，因为教学目标和生源质量各异，又很难完全照搬，还需要根据自己学校的情况制定符合自身需要的教学方法。下面结合本校实际，谈谈我校在单片机课程教学改革方面的一些方法和体会，供大家参考。

1 教学现状

单片机最好的教学方法是将理论课和实验课融合为一体，把理论教学搬进实验室完成，让学生在学习理论的过程中可以随时进行实验，用实验验证理论。这种教学方法一般只适合小班制教学，如果学生人数太多，实现起来相当困难，因此，课程改革只能在理论课和实验课分开的前提下进行，这也是大多数院校共同存在的现象。

本校生物医学工程专业以传统51内核单片机作为学习机型，理论40课时，实验30课时，实验内容全部为设计型实验，学生基于已有的实验电路，根据实验要求编写代码，再下载到实验板运行验证。从实施情况来看，效果不如人意，分析原因如下：

1.1 学生自主学习能力不足

设计型实验有利于培养学生解决实际问题的能力，前提是学生自主学习的能力要强，在课前做好预习工作。但从实际执行情况看，许多学生都不做预习，只是到了实验课时间才开始做实验，结果只有少数学生能够独立完成实验，部分学生完成不了实验，还有少部分同学甚至放弃了实验，而且实验难度越大，情况越严重，这样的教学效果背离了实验设计者的初衷。

1.2 课程成绩考核不合理

许多高校的单片机课程总评成绩由期末考试成绩和平时成绩两部分组成，各占一定比例。平时成绩考核的依据是“考勤+实验报告”，本校以前也采取这种方案，经过几年实施下来，发现这种方案存在以下不足：

(1) 采用考勤作为平时成绩的考核依据，忽视了“来上课”和“认真听课”之间的区别。部分学生虽然每次都来上课，但是并没有认真听课，与不来上课的学生没有区别。

(2) 采用“实验报告”作为平时成绩考核的依据，难以做到客观公正。这是因为有些同学抄袭他人实验报告，而教师又难以发现，根据这份抄袭的实验报告给出的平时成绩也就缺乏客观性和公正性。

2 改革方法

学生学习动力不足，除了个人兴趣爱好因素外，最重要的现行的课程成绩考核制度对学生没有形成有效的学习压力。针对上述两个问题，本文提出了具体的改革措施，一是采取翻转课堂的教学形式培养学生自主学习的能力；二是改革平时成绩考核制度，让平时成绩真正反映学生的学习状况。

2.1 采用翻转课堂培养学生自主学习的能力

“翻转课堂”是让学生作为课堂主角，在讲台上介绍实验的原理、方法和过程，演示实验的结果，要求学生在实验课前就必须完成实验，并制作演示用PPT。为了达到这一教学目标，我们从以下几个方面做了安排：

(1)把一个自然班分成若干实验小组，每个小组最多4名成员，每个实验由小组成员共同完成。

(2)根据课程教学要求，设计了单片机实验板，实验板自带硬件仿真调试功能，每个小组至少配备一块实验板，舍弃了原来只能做验证实验的单片机实验箱，实验板实物图如图1所示。

图1 实验板实物图

(3)以组为单位制作演讲PPT，内容包括：实验要求，实验原理图，程序流程图，实验代码，实验过程中遇到的问题及解决的方法等。

(4)在实验课上课时间，教师采取随机方式抽取若干小组学生上台介绍本组的实验情况，教师根据学生的综合表现予以评分。

2.2 改革课程成绩考核方法

去掉以学生出勤率和实验报告作为平时成绩的考核方法，改为采用以章节考试成绩和实验综合成绩作为平时成绩的考核依据。

1)安排章节考试

在课程学习时间内共安排两次章节考试，第一次安排在学完单片机内核和指令系统后进行，主要考察学生对基本原理和概念、端口输入输出方法、外围电路的设计等知识的掌握，偏重硬件；第二次安排在课程结束前两周进行，考试内容以编程为主，偏重软件。

2)实验成绩的评定方法

每个实验小组至少会被抽到两次上台演讲，因为是随机抽取，所以每次实验学生都得做好准备。实验成绩评定由三个部分构成：实验完成情况占60%，演讲水平和PPT制作各占20%。教师根据学生的演讲内容进行提问，学生作答。在教学过程中发现，只要是独立完成实验的小组，对教师的提问都能够顺利作答，而存在抄袭嫌疑的小组，则回答不上来，这样很容易把抄袭的学生鉴别出来。

3)通过学生互评工作量修正每一位学生的实验成绩

教师给出的实验成绩以组为单位的，每位组员的成绩根据本人在本次实验中承担的工作量来确定，采用的方法是让组员都对自己的工作量和同组其他学生的工作量做一次评定，工作总量以100%计算，表1是某组学生的工作量互评表：

表1 某组学生工作量互评

假设这组学生在本次实验的得分是90，根据每个组员的工作量占比给出一个修正因子，如果工作量统计大于等于100%的，修正因子按100%计算，其它的按实际值计算，然后用修正因子乘以总分作为该组员的实验成绩，表2是每个组员根据工作量修订后的实验成绩。

表2 组员实验成绩

4)期末课程总评成绩计算

期末课程总评成绩由期末考试成绩占70%加上平时成绩占30%构成，平时成绩取章节考试成绩加上实验成绩的平均值，当然可以根据实际需要调整两者的比例。

3 教学效果

期末考试结束后，从三个方面来观察经过本次改革后的教学效果。

1)期末考试成绩和平时成绩的关系

图2是某班部分学生期末考试卷面成绩和平时成绩的对照图，横坐标代表某个学生的编号，纵坐标为分值。从图中可以看出平时成绩好的学生卷面成绩也好，表明平时成绩比较忠实地反映了学生日常的学习情况。

图2 平时成绩和卷面成绩

2)卷面成绩合格率

由于条件限制，无法对同一届学生进行分班测试教改前后的合格率进行对比，只能与教改前的往届学生对比。通过查询，教改前一届学生的卷面成绩合格率约70%，教改后的合格率约78%。从数据上看提高了8个百分点，应该说效果还是很明显的。

3)实践能力

从学生答辩时的表现看，学生的实践能力在改革后获得了普遍性的提高，当然这是一个主观性评价，要进一步观察改革后效果，需要持续观察学生在各类电子竞赛、毕业设计等环节的表现；在其它方面，学生在PPT制作和演讲技巧方面也得到了锻炼和能力提高。

4 结语

一门课程能否学好除了教师“教”的因素外，最重要的是学生“学”的因素，尽管这次改革在从提高合格率方面看取得了一些效果，但仍然会发现，改革对一部分差生作用有限，这除了与学习能力有关外，还与个人努力程度有关，显然想通过教改来同步提高所有学生的成绩是不现实的，教学改革的目标应该是尽力为那些想学习的学生提供更好的学习平台和环境。