李傳鋒　舒云星　李蒙

摘 要：針對地方應用型本科院校轉型發(fā)展下單片機課程的特點，提出以培養(yǎng)社會需要的一線高層次技術人才為主要目標，不斷改革教學內容和教學模式，從教學方法改革、實踐應用能力培養(yǎng)、創(chuàng)新課堂教學、考核方法改革等方面具體闡述實踐過程，以培養(yǎng)具有實踐能力、創(chuàng)新能力的高級應用型人才。

關鍵詞：應用型本科；轉型發(fā)展；教學改革；單片機課程

0 引 言

地方應用型本科院校的轉型發(fā)展，以培養(yǎng)產業(yè)轉型升級和公共服務發(fā)展需要的一線高層次技術人才為主要目標，以推進產教融合、校企合作為主要路徑，通過試點推動、示范引領，引導和推動部分地方本科高校向應用技術類型高校轉型發(fā)展，促進地方高等教育更直接、有效地為產業(yè)升級、技術進步和社會管理創(chuàng)新服務。地方本科院校轉型為應用技術大學，不僅是地方本科院校的現(xiàn)實選擇，也是高等教育結構調整的內在必然[1-3]。

1 不斷改革教學方法，吸引學生積極參與

教學項目首先要解決理論與實踐相結合的問題，因為理論與實踐同屬一個整體并同等重要。杜威說，一克經驗要好于一噸理論，因為每條理論只有在實踐中才有意義。真正的改變取決于教師，要從育人的角度思考教學活動，通過相應的形式訓練學生的各種能力。

1.1 改革教學方法，積極調動學生

一是項目教學法，通過組織案例教學把難以描述的理論，用形象的演示表達出來。二是擴展小組法，兩人合作、4人小組、8人小組討論，得出小組認為最適合的答案。三是站位法，將同一問題選擇不同答案的學生進行列隊，并選出代表進行討論，從而加深對問題的理解與掌握。四是旋轉木馬法，通過內圈、外圈學生的互相講解來訓練學生的自主學習能力，使教師不是單獨的演奏者。五是卡片復習法，在卡片上寫上重要知識點，讓學生隨機抽取，并根據(jù)所抽卡片內容進行回答，教師在學生回答的時候，要多觀察學生的行為，并綜合評價。

1.2 采用六種模式、三項能力訓練

結合本課程實踐性強的特點，課程組采用“六種模式”“三項能力”立體式教學法，通過理論教學使學生掌握單片機的結構及原理，在教學過程中采用項目驅動教學法，使學生對所學理論有深入的理解。通過實驗教學、課程設計，學生對單片機的部分功能、應用系統(tǒng)設計有更深入的理解。通過第二課堂實物制作提高學生的實戰(zhàn)經驗，真正實現(xiàn)學生的教、學、做一體化設計。通過本課程的學習，不僅培養(yǎng)學生的理論學習能力，更要培養(yǎng)他們的實踐動手能力、創(chuàng)新設計能力。采用的立體式教學法模塊圖見圖1。

1.3 精選授課內容，采用C語言教學

應結合單片機實際應用情況，精選講授教材內容，修訂理論教學大綱及實驗大綱。雖然匯編語言以其精簡、高效等特點成為單片機系統(tǒng)開發(fā)的主要工具，但由于代碼可讀性差、移植性不好，在教學內容上主要以講授C51語言編程為主。C51是目前單片機編程非常流行的語言，可移植性好，其編譯軟件不斷優(yōu)化，加上已有的C語言基礎，學生很容易理解和掌握新的單片機應用技術。在實際教學過程中教師采用以C語言教學為主的方法并結合keil c51 uvision4軟件開發(fā)平臺，重點講解C51的開發(fā)設計的流程。

1.4 精挑實戰(zhàn)案例，貫穿教學過程

在單片機課程教學過程中，應將單片機應用系統(tǒng)設計作為教學主線貫穿始終[4]。在第一次講單片機概述時，教師先向學生演示一些與實際相關的應用系統(tǒng)，如課程組設計的單片機開發(fā)板、多功能萬年歷、智能移動小車、競速賽車、工廠智能監(jiān)測控制系統(tǒng)等。通過演示，學生建立起單片機應用系統(tǒng)的初步概念，認識到單片機在生活、生產中確實具有重要的實際應用，使他們產生學習好該課程去探索應用系統(tǒng)的積極性。

在隨后各章節(jié)的學習過程中，要時刻注意強調系統(tǒng)設計的概念，如在講授單片機計數(shù)器時，教師以簡單的測控系統(tǒng)為實例，向學生詳細分析如何利用單片機的軟、硬件實現(xiàn)對外部設備轉速的實際測量。在課程后期，以兩個較為復雜的應用系統(tǒng)為實例，系統(tǒng)地向學生講解單片機應用系統(tǒng)從模擬仿真、硬件設計、軟件設計、系統(tǒng)調試、直至脫機運行等系統(tǒng)開發(fā)的全過程。

這種一開始就從實際應用系統(tǒng)上的分模塊逐步擴展講解，到最后綜合設計的教學方法，其教學目的非常明確，有助于學生從學習該課程起就建立單片機應用系統(tǒng)的整體概念，然后像解剖一樣，逐漸地學習系統(tǒng)中的每一個原理、功能、應用。這種由簡到繁的方法使學生的學習由被動變?yōu)橹鲃?，設計的思路由模糊變得清晰，培養(yǎng)了學生獨立開發(fā)與應用的能力。

2 鼓勵學生參與實踐，不斷提高應用能力

2.1 采用教、學、做一體化教學模式

為了培養(yǎng)學生的實踐動手能力，教師在教學中采用教、學、做一體化的模式[5]。在課堂講授重點知識時，采用自行研制的多功能單片機教學板進行演示，課下分組借給學生實踐。例如，在講到I/O口的時候，先從點亮1個發(fā)光二極管開始演示講解，讓學生掌握控制燈亮滅的原理與過程；課下讓學生練習利用并行口控制8個LED流水燈練習項目，通過這個項目的訓練使學生能夠理解I/O口的結構、原理、驅動LED燈點亮的方法和循環(huán)指令等基本知識；完成這個任務后，繼續(xù)讓學生進行調節(jié)燈的明暗程度以及用按鍵控制燈等任務。隨著實踐任務的逐步加大，學生的好奇心也在不斷增強，也愿意嘗試完成新的任務，就會逐步引導學生探索單片機的神秘世界。同時，學院提供開放實驗室，供單片機愛好者進行自主設計，逐步激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能。

2.2 精選實驗內容，提高實踐效率

課程實驗是學生實踐教學的重要組成部分，為了提高學生的實踐效果和效率，教師提前給學生布置好設計內容和任務。在實驗課時，由于大部分學生利用Keil C51和Proteus仿真軟件提前做了編程和仿真實驗，對整個內容有了直觀的認識，因此在實驗室學生主要進行軟硬件調試，同時解決在仿真、調試過程中出現(xiàn)的問題，部分能力強的學生還可以進行該實驗的擴展訓練。通過實驗編程仿真，降低了單片機的學習成本，開拓了學生學習的空間。

2.3 重視實踐環(huán)節(jié)，強化課程設計

單片機原理與應用課程設計是相關專業(yè)學生在學習完該課程后進行的實踐教學環(huán)節(jié)，通過課題分析、方案論證、軟件仿真、硬件焊接、軟硬件聯(lián)調、現(xiàn)場答辯、撰寫課程設計報告等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的綜合設計能力。單片機原理與應用課程設計的題目可以在給定的幾個題目中選取，也可以結合應用點自行設計。課程設計的實戰(zhàn)訓練，不僅鍛煉了學生的單片機編程能力，也培養(yǎng)學生的應用系統(tǒng)設計能力。通過課程設計的訓練，能夠選拔出素質高、具有創(chuàng)新精神的學生，加入學院的科技制作協(xié)會，經過專門的集訓后，根據(jù)每個人的特點，分成不同的開發(fā)小組。經過團隊設計的作品經考核后，可以參加不同類型的國家級、省市級科技制作競賽活動。學生部分課程設計作品見圖2。

2.4 開展第二課堂，鞏固教學效果

由于本課程具有實踐性強的特點，特別適合學生開展第二課堂活動[6]。在活動中，教師逐步要求學生利用單片機知識，開發(fā)設計并實現(xiàn)一些單片機應用小制作。通過學生的第二課堂活動，豐富了部分學生的業(yè)余創(chuàng)作，促進其對理論知識的理解，同時營造良好的學習氛圍。第二課堂活動既培養(yǎng)了學生的獨立動手和查找資料的能力，又培養(yǎng)了他們的團隊合作精神。多屆任教學生的反饋表明第二課堂活動對他們影響很大，部分學生第二課堂作品見圖3。

3 參與科技制作活動，積累項目實戰(zhàn)經驗

學生通過學習理論知識并自己動手完成任務，能夠深刻理解單片機內部結構原理并掌握編程的技巧，遠比直接聽教師講、看教師做效果好。通過項目驅動教學法，學生知道整個項目的開發(fā)步驟和流程；通過教學實踐，學生學習該課程的積極性隨之提高；通過不斷提出任務的要求，學生自己修改程序，實現(xiàn)新的功能要求。這樣由簡入繁的學習方式，使學生在學習過程中不僅掌握了理論知識，也獲得并積累開發(fā)單片機應用系統(tǒng)的經驗[7]。

經過大家的努力，該課程于2011年成為校級網絡課程，2012年成為校級重點建設主干課程，2014年成為校級精品資源共享課程，2015年成為河南省精品資源共享課程。課程組教師非常重視學生的實踐動手能力培養(yǎng)，提供場所和元器件供學生實踐制作。近5年來，學生共獲得國家級獎勵20項、省級獎勵35項，其中，在2015年第十屆全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽中獲得國家二等獎，在2012瑞薩超級MCU模型車大賽中獲得國家二等獎，在第六屆、第八屆中國大學生物聯(lián)網創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲得國家二等獎，在第七屆、八屆全國信息技術應用水平大賽獲得國家二等獎，在第十一屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽獲得一等獎等。

4 注重學生學習過程，改革課程考核方法

課程組本著加強對學生學習過程的監(jiān)管，進行了課程考核方法改革。平時成績除了考勤、作業(yè)外，還增加了第二課堂實踐項的成績。實驗成績由基礎實驗、擴展實驗、應用實驗、綜合性實驗組成。理論成績由平時測驗和期末考試組成，期末考試采用試卷庫隨機抽取，考試命題以教學大綱為依據(jù)，重點考查基礎知識、基礎理論和學生分析問題、解決問題以及實際應用的能力，注重考題對啟發(fā)學生創(chuàng)新思維和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的引導。命題質量、內容、題量、覆蓋面、難易程度均符合教學大綱，并附有標準答案及評分標準，評分標準客觀、準確，采用流水作業(yè)閱卷，閱卷嚴格規(guī)范。同時，設立加分項，鼓勵學生參加科技創(chuàng)新比賽，對于獲得不同級別獎勵、申請專利、發(fā)表論文的學生增加附加項，鼓勵他們參與科技創(chuàng)新制作。最后，結合學生的幾項成績，客觀評價學生的綜合成績。

5 結 語

學生通過本課程的學習，不僅掌握了相應的理論知識，更能夠利用所學知識設計應用系統(tǒng)來解決實際問題，這與培養(yǎng)應用技術研究、教學等工作的高素質應用型工程技術人才的培養(yǎng)目標相吻合。經過近幾年的教學改革與實踐，課程大大提高了學生動手實踐的積極性，培養(yǎng)了一大批具有實踐能力、創(chuàng)新能力的應用型人才，也為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習、畢業(yè)設計、參加工作奠定了良好的基礎。以上是課程組成員經過多年的教學實踐總結出來的經驗，希望能對相關課程的教學起到拋磚引玉的作用，也為地方應用型本科的轉型發(fā)展做出積極有益的探索。

參考文獻：

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[3] 徐立清，錢國英，馬建榮.地方本科院校轉型發(fā)展中的專業(yè)綜合改革探索與實踐[J].中國高教研究，2014（12）：53-57.

[4] 孫曉玲，易擁潔，仝迪.兼顧原理突出應用的案例導向式單片機教學改革[J].教育教學論壇，2016（6）：124-125.

[5] 張迎輝.任務驅動項目教學法在“單片機應用技術”教學中的運用[J].教育探索，2013（6）：43-44.

[6] 徐迎曦，梁云朋.單片機教學新思路與實踐模式探索[J].中國電力教育，2010（7）：127-128.

[7] 彭遠芳，黃曉峰，余主正.單片機技術教育的創(chuàng)新與實踐[J].計算機教育，2012（7）：97-99.

（編輯：孫怡銘）