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        應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

        2016-03-29 10:04:25樊莉莉
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)應(yīng)用型課堂教學(xué)

        樊莉莉

        (安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 蚌埠 233000)

        應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

        樊莉莉

        (安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 蚌埠 233000)

        新時(shí)期,隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提升,單片機(jī)技術(shù)發(fā)展日漸成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛,同時(shí)對(duì)應(yīng)用型單片機(jī)技術(shù)人員要求也提高.在部分應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與教學(xué)過(guò)程中,存在著教學(xué)內(nèi)容單一、教學(xué)方法簡(jiǎn)單枯燥、教學(xué)質(zhì)量與效果不佳等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了單片機(jī)技術(shù)人才的培養(yǎng)與發(fā)展.本文從應(yīng)用型工科院校辦學(xué)特色出發(fā),對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,闡述了當(dāng)前單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀問(wèn)題,并提出了相應(yīng)的改革與實(shí)踐對(duì)策.

        應(yīng)用型工科院校;單片機(jī)課程;教學(xué)改革;實(shí)踐

        進(jìn)入二十一世紀(jì),社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與進(jìn)步離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展,而科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志就是知識(shí)和產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展.可見(jiàn),創(chuàng)新能力已成為影響一個(gè)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素.因此,培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新素質(zhì)的高質(zhì)量人才已成為新時(shí)期大學(xué)教育的重要任務(wù)[1].基于此,國(guó)內(nèi)以應(yīng)用型工科院校辦學(xué)數(shù)量和規(guī)模逐漸擴(kuò)大,其旨在培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)與技能綜合能力.本文著重分析了應(yīng)用型工科院校中單片機(jī)教學(xué)改革與實(shí)踐.

        1 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

        由于單片機(jī)屬于應(yīng)用型學(xué)科,在應(yīng)用型工科院校開(kāi)設(shè)單片機(jī)課程旨在培養(yǎng)單片機(jī)相關(guān)技術(shù)人才,提高其創(chuàng)新與實(shí)踐能力,以不斷開(kāi)發(fā)出新型單片機(jī)產(chǎn)品.基于此,單片機(jī)課程設(shè)計(jì)分為以單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)為主的課堂教學(xué)和以培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)實(shí)踐操作技能為主的實(shí)踐教學(xué).

        在單片機(jī)課堂教學(xué)中[2],普遍采用多媒體設(shè)備,將教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片,對(duì)著PPT講解電路和程序、CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、I/O接口、硬件、軟件,均采用演示的教學(xué)方法.此教學(xué)方法在一定程度上有利于學(xué)生對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了解和掌握,課堂教學(xué)氛圍較為活潑.但是,該教學(xué)方法存在的最大問(wèn)題就是課堂教學(xué)中偏重于單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)的傳授,而忽略了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力,最終導(dǎo)致學(xué)生理論知識(shí)扎實(shí)而實(shí)踐操作生疏的問(wèn)題.

        匯編語(yǔ)言作為單片機(jī)課程教學(xué)體系中不可缺少的一部分,其由于具有代碼緊湊、執(zhí)行時(shí)間短、控制及時(shí)且易于記憶等優(yōu)點(diǎn),使得單片機(jī)教學(xué)中廣受教師歡迎,而忽略了對(duì)單片機(jī)C語(yǔ)言方面的教學(xué).這種情況下,C語(yǔ)言自身具有的豐富函數(shù)庫(kù),以及在結(jié)構(gòu)上、功能上、可維護(hù)性上與可讀性等優(yōu)勢(shì)無(wú)法充分發(fā)揮出來(lái),在很大程度上影響了學(xué)生利用C語(yǔ)言技術(shù)開(kāi)發(fā)新型單片機(jī)的能力.

        在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中,以培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用實(shí)踐能力為主,并作為單片機(jī)課堂理論教學(xué)的輔助性課程.但是,在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,受傳統(tǒng)教學(xué)模式和單片機(jī)知識(shí)體系等影響,單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程編排按知識(shí)點(diǎn)為序,這種情況下較按項(xiàng)目模塊重構(gòu)課程內(nèi)容,用實(shí)例組織單元教學(xué)效果大大折扣,在一定程度上制約了學(xué)生單片機(jī)實(shí)踐操作技能的發(fā)展與提高.

        在單片機(jī)教學(xué)評(píng)價(jià)方法方面,主要存在著時(shí)間選取不合理、題目選取不科學(xué)等問(wèn)題.其中,在單片機(jī)教學(xué)考評(píng)時(shí)間安排方面,多數(shù)應(yīng)用型工科院校將課程考核安排在單片機(jī)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)全部結(jié)束后,并且時(shí)間相對(duì)較為緊湊,這種安排雖然在引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際方面具有積極作用,但是由于正處于學(xué)期末,學(xué)生面臨期末考試任務(wù),往往忽視了單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)任務(wù),造成考評(píng)質(zhì)量與效果不佳;在單片機(jī)考評(píng)設(shè)計(jì)題目方面,多數(shù)應(yīng)用型工科院校存在著題目過(guò)于單一,與往年重復(fù)率較高,導(dǎo)致部分學(xué)生設(shè)計(jì)任務(wù)的完成是直接向高年級(jí)學(xué)生索要相關(guān)資料和源代碼.由于單片機(jī)教學(xué)評(píng)價(jià)在時(shí)間選取和題目選取方面不合理問(wèn)題,造成學(xué)生沒(méi)有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,對(duì)于單片機(jī)教學(xué)質(zhì)量與效果產(chǎn)生了嚴(yán)重不利影響.

        可見(jiàn),目前在多數(shù)應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)中都存在著或多或少的問(wèn)題,導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的原因也不盡相同,但從整體上對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐操作能力等方面都產(chǎn)生不利影響.因此,加強(qiáng)應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)改革,提升學(xué)生單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、實(shí)踐應(yīng)用能力實(shí)在必行.

        2 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革思路和內(nèi)容

        應(yīng)用型工科院校辦學(xué)特色中堅(jiān)持“以學(xué)生為本”和“工程形成”的理念,并在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)充分遵循教育教學(xué)規(guī)律、通過(guò)引入先進(jìn)的學(xué)科技術(shù),不斷培養(yǎng)學(xué)生各方面綜合素質(zhì)能力.因此,針對(duì)應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀問(wèn)題[3],應(yīng)對(duì)“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程,建設(shè)模塊化教學(xué)模式,以促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐能力的提升.

        一方面,應(yīng)充分了解應(yīng)用型工科院校學(xué)生實(shí)際情況,對(duì)應(yīng)用型工科院校中單片機(jī)課程教學(xué)特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行分析,并將二者有效結(jié)合起來(lái),轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式,加強(qiáng)應(yīng)用型工科院校單片機(jī)理論與實(shí)踐教學(xué)改革;另一方面,構(gòu)建“以任務(wù)為主線[4]、以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體”,“教、學(xué)、做”一體化任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的教學(xué)模式;此外,在應(yīng)用型工科院校中逐步建立高水平立體化單片機(jī)課程教學(xué)資源.

        3 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐對(duì)策

        針對(duì)應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀問(wèn)題,為提升其教學(xué)質(zhì)量與效率,可通過(guò)以下三方面進(jìn)行教學(xué)改革,具體為[5]:

        (1)改革應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程過(guò)程中,應(yīng)從院校學(xué)生的認(rèn)知方式出發(fā).對(duì)于認(rèn)知方式來(lái)說(shuō),指的是個(gè)體在知、覺(jué)、思維、記憶和理解問(wèn)題等認(rèn)知活動(dòng)中加工和組織信息時(shí)所顯示出來(lái)的獨(dú)特而穩(wěn)定的風(fēng)格[6].應(yīng)用型工科院校學(xué)生的認(rèn)知方式由于受工科學(xué)科具有較強(qiáng)的邏輯思維性,對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力要求較高,因此其偏向于系統(tǒng)型認(rèn)知風(fēng)格.在學(xué)習(xí)方式方面,應(yīng)用型工科院校學(xué)生習(xí)慣于有步驟、有組織的學(xué)習(xí)方式,對(duì)于有難度且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)資料較為偏好,樂(lè)于集中精力處理完一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)后再處理下一項(xiàng)任務(wù).

        基于此特點(diǎn),在應(yīng)用型工科院校開(kāi)展多種課堂教學(xué)方式進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)的傳授.例如,單片機(jī)學(xué)科教師在課堂教學(xué)中著重介紹一些難度適中且具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的知識(shí)點(diǎn),并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展理論結(jié)合實(shí)際的教學(xué),同時(shí)充分激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力.常見(jiàn)課堂教學(xué)實(shí)例包括交通信號(hào)燈模擬控制、波形發(fā)生器、實(shí)例如電子琴、數(shù)字電壓表、智能電子鐘以及自動(dòng)循跡小車等.實(shí)例教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)諸多,不但有利于單片機(jī)學(xué)科教師能夠更加全面、深入的指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí),而且有利于明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo).

        在開(kāi)展應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中,有效對(duì)多媒體教學(xué)資源進(jìn)行充分利用.例如,在教學(xué)課件中融入單片機(jī)教學(xué)圖片、動(dòng)畫演示等,集文字、圖像、聲音多項(xiàng)功能于一體,增大信息幫助學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí).多媒體技術(shù)在應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)中應(yīng)用,不但可以有效的節(jié)省教師的課堂板書時(shí)間,能夠更加深入和廣泛的挖掘單片機(jī)知識(shí),而且演示屏幕可以隨時(shí)變換重點(diǎn)部分可以隨機(jī)重復(fù)[7],便于記憶,為課堂教學(xué)中的內(nèi)容變化和環(huán)節(jié)修補(bǔ)提供了方便,節(jié)省授課時(shí)數(shù).

        此外,加強(qiáng)應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)課堂的師生互動(dòng)性,活躍的課堂教學(xué)氣氛不但有利于學(xué)生對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,而且還能夠在課堂學(xué)習(xí)中與教師對(duì)單片機(jī)深化問(wèn)題進(jìn)行了解,并且可以有效的拓展學(xué)生獲得高級(jí)認(rèn)識(shí)能力.

        (2)將計(jì)算機(jī)教學(xué)模擬仿真系統(tǒng)融入到應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)中.不但實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、教學(xué)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟過(guò)于單一,而且在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率方面偏低.這種情況下,學(xué)生只能在固定的實(shí)驗(yàn)題目范圍變更接線,不但理論學(xué)生不夠扎實(shí),而且實(shí)踐動(dòng)手能力相對(duì)較弱.長(zhǎng)此以往,學(xué)生對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性將明顯降低,而且學(xué)生在創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力等方面缺乏培養(yǎng),致使學(xué)生在認(rèn)識(shí)新器件、新電路應(yīng)用等方面明顯不足.

        基于此相關(guān)研究學(xué)者提出了在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用模擬仿真系統(tǒng),即學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路時(shí),依據(jù)具有參考性質(zhì)的一些電路和程序,并改編或者學(xué)生重新編寫實(shí)驗(yàn)程序[8],來(lái)達(dá)到課程所要求的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并觀察、分析、研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果,該種實(shí)驗(yàn)方法要求學(xué)生部分掌握電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法,提高分析和解決問(wèn)題的能力.

        以單片機(jī)某個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程為例,應(yīng)用型工科院校學(xué)生通過(guò)查閱資料,對(duì)單片機(jī)的最新發(fā)展情況進(jìn)行了解.同時(shí)在課堂教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)按照單片機(jī)教材和教案中貫穿著一些較為新的知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生去查閱資料,教他們查資料的方法,引導(dǎo)學(xué)生自己查閱資料了解新技術(shù)、新器件.如在教學(xué)過(guò)程中單片機(jī)的外圍接口的設(shè)計(jì),可以引入嵌入式設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的可編程邏輯器件來(lái)實(shí)現(xiàn).通過(guò)實(shí)例穿插教學(xué)模式,有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)性知識(shí)和技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情,而且對(duì)于開(kāi)拓學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生自主發(fā)展能力等具有顯著作用.

        (3)積極開(kāi)展應(yīng)用型工科院校學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué),鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參與課外實(shí)踐和競(jìng)賽.在對(duì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)方面,加強(qiáng)單片機(jī)分散、獨(dú)立的知識(shí)的統(tǒng)一協(xié)調(diào),在具體系統(tǒng)充分應(yīng)用,以促進(jìn)學(xué)生單片機(jī)的實(shí)際綜合開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng).

        首先,前期設(shè)計(jì)單片機(jī)課程過(guò)程中,教師可以對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單指導(dǎo),并給予一定的提示,整個(gè)過(guò)程中主要依靠學(xué)生自己摸索和查閱相關(guān)資料,并制定出芯片類型、器件組織、編程實(shí)現(xiàn)、聯(lián)機(jī)調(diào)試以及指標(biāo)測(cè)試等相應(yīng)方案,以此可以有效提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力.

        其次,在單片機(jī)課題完成后,學(xué)生應(yīng)編寫出相應(yīng)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告,有利于提升學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力,同時(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度具有積極作用.

        同時(shí),在實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)過(guò)程中,學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)各方面人力、物力和財(cái)力等投入,例如設(shè)立專項(xiàng)經(jīng)費(fèi),成立科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,積極鼓勵(lì)、大力支持并引導(dǎo)學(xué)生參與課外實(shí)踐和競(jìng)賽.定期在應(yīng)用型工科院校組織單片機(jī)相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生電子競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”校園知識(shí)競(jìng)賽等,并給予學(xué)生一定的經(jīng)費(fèi)支持,并由學(xué)生自由立項(xiàng)、獨(dú)立選題等方式參與其中.另外,為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的熱情和積極性,促進(jìn)學(xué)生工程設(shè)計(jì)素養(yǎng)和動(dòng)手能力的提升,可以由部分教師承擔(dān)的項(xiàng)目中具有一定難度的課題引入到實(shí)驗(yàn)室,積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)部分學(xué)有余力的高年級(jí)學(xué)生參與研究.

        (4)改變傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式,充分結(jié)合單片機(jī)教學(xué)情況和學(xué)生自身特點(diǎn)等,應(yīng)突出以單片機(jī)教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的教學(xué)模式.在開(kāi)展單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中,以“項(xiàng)目任務(wù)”為主線[9],采用教師講授和學(xué)生講解相結(jié)合、單個(gè)提問(wèn)和小組討論相結(jié)合、課上教學(xué)和課下交流相結(jié)合,通過(guò)課堂講授、研討課、小論文、綜合性實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目訓(xùn)練,實(shí)行啟發(fā)式、參與式教學(xué),協(xié)調(diào)發(fā)展學(xué)生知識(shí)、能力及素質(zhì),培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、自學(xué)能力、交流能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和社會(huì)適應(yīng)能力.

        (5)在應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中,建立融“教、學(xué)、做”為一體的新型教學(xué)方法.先通過(guò)多媒體理論教學(xué)方式,對(duì)單片機(jī)教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容進(jìn)行明確,并加強(qiáng)教師與學(xué)生的交流溝通;再推動(dòng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展,確保學(xué)生的計(jì)算機(jī)仿真訓(xùn)練有序進(jìn)行,加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,促進(jìn)其實(shí)踐動(dòng)手能力的提升;后學(xué)生可以結(jié)合大作業(yè)和課外科技活動(dòng)[10],真正完成工作任務(wù),這一層次主要是學(xué)生“做”,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力.

        4 結(jié)語(yǔ)

        總而言之,應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與教學(xué)過(guò)程中,存在著教學(xué)內(nèi)容單一、教學(xué)方法簡(jiǎn)單枯燥、教學(xué)質(zhì)量與效果不佳等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了單片機(jī)技術(shù)人才的培養(yǎng)與發(fā)展.基于此,應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)模式,既要加強(qiáng)單片機(jī)理論教學(xué),又要積極開(kāi)展單片機(jī)實(shí)踐教學(xué),通過(guò)對(duì)單片機(jī)教學(xué)改革與實(shí)踐,不斷提升應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)質(zhì)量與效率.

        〔1〕陳小虎,劉志遠(yuǎn).應(yīng)用型本科院校辦學(xué)特色的思考與實(shí)踐[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2002,3(3):45-47.

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        〔3〕朱月秀.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2002,21(4):17-19.

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        G642

        A

        1673-260X(2016)11-0226-02

        2016-07-22

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