楊 潔，葉晶晶

(黔南民族師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，貴州 都勻 558000)

新工科教育理念旨在培養(yǎng)能夠適應(yīng)并引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)需求的人才。黔南民族師范學(xué)院為順應(yīng)新時代工科教育發(fā)展需求，在人才培養(yǎng)模式上做出了一系列改革和創(chuàng)新。單片機(jī)原理與應(yīng)用廣泛應(yīng)用于有關(guān)測量與控制的各個領(lǐng)域，是培養(yǎng)應(yīng)用型電子設(shè)計(jì)人才的重要課程。如何提升該課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的創(chuàng)新、實(shí)踐能力，從而滿足社會應(yīng)用型人才的需求和實(shí)現(xiàn)新工科教育目標(biāo)，成為實(shí)施新工科建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。針對單片機(jī)原理與應(yīng)用課程特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，提出該門課程的教學(xué)模式改革與實(shí)踐方案。

1 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程特點(diǎn)與傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

單片機(jī)原理與應(yīng)用是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要介紹一款單片機(jī)的工作原理，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以運(yùn)用該款單片機(jī)完成一些簡單的控制，制作趣味性強(qiáng)的科創(chuàng)作品。課程內(nèi)容不光涉及硬件的電路原理知識，還涉及軟件的程序編寫，存在一定的學(xué)習(xí)難度。傳統(tǒng)教學(xué)模式一般采用教師課堂講解理論知識、例題講解、布置作業(yè)的方式，而實(shí)操需要到實(shí)驗(yàn)室里運(yùn)用實(shí)驗(yàn)箱驗(yàn)證或在課堂上使用仿真軟件驗(yàn)證，這樣就造成了理論和實(shí)踐相脫節(jié)，教學(xué)效果大打折扣。

2 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與探索

針對傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，對單片機(jī)原理與應(yīng)用這門課程做了相應(yīng)的教學(xué)改革和探索，以喚起學(xué)生對課程的好奇心、持續(xù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情為出發(fā)點(diǎn)，以工程項(xiàng)目為牽引，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)模式、翻轉(zhuǎn)課堂模式、超星學(xué)習(xí)通、單片機(jī)開發(fā)板實(shí)操等方式，探索建立了一種混合式教學(xué)模式，如圖1所示。

圖1 單片機(jī)原理與應(yīng)用混合式教學(xué)模式Fig.1 Mixed teaching mode of the principle and application of single chip

打破傳統(tǒng)的理論課與實(shí)驗(yàn)課相分離的模式。教師在上單片機(jī)原理與應(yīng)用這門課之前就預(yù)先發(fā)給每個學(xué)生一塊單片機(jī)開發(fā)板，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)時要隨身攜帶，并運(yùn)用該開發(fā)板完成相應(yīng)的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)。每次上課前教師都會在超星學(xué)習(xí)通上發(fā)布相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，上課時先進(jìn)行理論教學(xué)，闡述單片機(jī)的工作原理，然后講解一道例題，要求學(xué)生當(dāng)場把程序下載到單片機(jī)開發(fā)板上運(yùn)行，讓學(xué)生能夠直觀地感受到運(yùn)行結(jié)果，從而激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后給出變更要求，讓學(xué)生在已有的程序上進(jìn)行微小的修改，完成其他要求的相關(guān)控制。期間教師可以通過觀察學(xué)生修改程序的情況，對接受能力較差的學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)，力求使學(xué)生在例題中學(xué)會如何進(jìn)行程序編寫并完成控制。布置相關(guān)課外作業(yè)，要求學(xué)生課后運(yùn)用手中的開發(fā)板完成相應(yīng)的作業(yè)，并上傳至學(xué)習(xí)通。教師通過學(xué)習(xí)通檢查學(xué)生的作業(yè)完成情況，并解答學(xué)生遇到的疑惑。通過學(xué)習(xí)通發(fā)放以工程項(xiàng)目制作為主的實(shí)驗(yàn)，并補(bǔ)充相關(guān)的拓展材料，讓學(xué)生通過自學(xué)完成實(shí)驗(yàn)要求。最后通過實(shí)驗(yàn)答辯的方式，讓學(xué)生闡述自己的實(shí)驗(yàn)作業(yè)，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和交流為主要手段完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考核，夯實(shí)所學(xué)內(nèi)容。

以“單片機(jī)的中斷系統(tǒng)”這部分內(nèi)容為例，闡述具體的教學(xué)實(shí)施過程。教師在教授這部分內(nèi)容前，先在學(xué)習(xí)通上發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括中斷系統(tǒng)的視頻資料、PPT以及一個秒表的演示，以此激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生想去設(shè)計(jì)一個秒表，使學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)。課堂上先介紹單片機(jī)中斷的工作原理，以外部中斷為例，舉例說明如何利用外部中斷0的中斷使數(shù)碼管可以完成1-60的顯示，根據(jù)中斷的工作原理詳細(xì)講解其設(shè)計(jì)思路并編寫出程序，并在開發(fā)板上操作演示。讓學(xué)生把該程序下載到事先發(fā)給他們的開發(fā)板上運(yùn)行，環(huán)視學(xué)生情況，為有疑問的學(xué)生答疑解惑。當(dāng)大部分學(xué)生完成了該例題的下載并得到正確的演示結(jié)果后，提出在該例題上進(jìn)行修改的方案(使用中斷完成數(shù)字顯示過程中的暫停)，要求學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場修改和補(bǔ)充，環(huán)視學(xué)生情況，為有疑問的學(xué)生答疑解惑，最后讓做出來的同學(xué)上臺講述其設(shè)計(jì)思路并總結(jié)。課后在學(xué)習(xí)通上發(fā)布作業(yè)(利用定時器中斷，完成數(shù)碼管從1-60的顯示，要求每隔1s顯示一個數(shù)字)。3天后通過學(xué)習(xí)通檢查學(xué)生的作業(yè)完成情況，完成后繼續(xù)發(fā)布拓展資料(秒表的功能介紹)和以工程項(xiàng)目為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(請制作一個秒表，要求有暫停功能、計(jì)數(shù)功能、清零功能)。實(shí)驗(yàn)發(fā)放時間為2周，教師應(yīng)隨時關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)通里提出的問題并解答，學(xué)生要利用開發(fā)板完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。學(xué)生如果做出實(shí)驗(yàn)，就可以在學(xué)習(xí)通上提交實(shí)驗(yàn)成果，教師可以利用課堂時間的2～3min，讓學(xué)生上臺演示自己的實(shí)驗(yàn)成果，并闡述設(shè)計(jì)理念。學(xué)生在此過程中，既體驗(yàn)到了科學(xué)探索的過程，培養(yǎng)了獨(dú)立思考的能力，又提升了學(xué)生的成就感，讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

3 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革評價

通過開展單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的教學(xué)改革，學(xué)生的動手能力有了大幅度提高，學(xué)習(xí)成績也有了大幅度提升，學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性增強(qiáng)?；旌鲜浇虒W(xué)模式也對教師提出了更高要求，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要花費(fèi)比傳統(tǒng)教學(xué)更多的時間和耐心，不同的學(xué)生會因?yàn)樵O(shè)計(jì)思路的不同而出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)方案，教師需要在他們出現(xiàn)問題時，耐心解讀，指出其設(shè)計(jì)思路中出現(xiàn)的各種問題，給予其正確的指導(dǎo)。摒棄傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進(jìn)教學(xué)相長，讓學(xué)生在興趣中主動學(xué)習(xí)，打造高質(zhì)量“金課”。

4 結(jié)語

新工科建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的教學(xué)改革只是一次小小的嘗試，在今后的教學(xué)實(shí)踐中還要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)方法，提升教學(xué)質(zhì)量和效果，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。