摘 要：為了適應(yīng)一流本科專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)的要求及推動(dòng)自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)單片機(jī)原理課程進(jìn)行教學(xué)改革。課程改革主要以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目的，采用多元化教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)從會(huì)學(xué)到會(huì)用、用好等轉(zhuǎn)變。教學(xué)實(shí)踐證明，該教學(xué)模式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手及創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：多元化；單片機(jī)；教學(xué)改革；C51；現(xiàn)代電子工程；教學(xué)評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39；G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2024）04-0-02

DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2024.04.042

0 引 言

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定著人才培養(yǎng)的質(zhì)量。教育部提出全面開(kāi)展一流本科課程建設(shè)，樹(shù)立課程建設(shè)新理念，因此要大力推進(jìn)課程改革創(chuàng)新，消滅“水課”。合理科學(xué)、具有創(chuàng)新性的教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了前沿性與時(shí)代性，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加大學(xué)習(xí)投入，科學(xué)“增負(fù)”才能培養(yǎng)出與時(shí)俱進(jìn)的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[1-3]。

在一流本科課程建設(shè)的背景下，地方高校應(yīng)該以應(yīng)用型復(fù)合人才培養(yǎng)為目標(biāo)。學(xué)生不僅能掌握好本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)積極學(xué)習(xí)交叉學(xué)科，從而為知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用提供輔助工具。為響應(yīng)習(xí)主席對(duì)延安大學(xué)在八十周年校慶的重要批示，全校積極開(kāi)展各項(xiàng)課程改革。自動(dòng)化作為物理與電子信息學(xué)院新創(chuàng)辦的專(zhuān)業(yè)，更應(yīng)該把一流課程建設(shè)作為起點(diǎn)。

“單片機(jī)原理與應(yīng)用”是自動(dòng)化、電子信息、通信及相關(guān)專(zhuān)業(yè)必修基礎(chǔ)課程的核心，是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門(mén)飛速發(fā)展的技術(shù)，學(xué)習(xí)單片機(jī)并掌握其設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必備技能，也是現(xiàn)代工科學(xué)生就業(yè)的基礎(chǔ)條件。自動(dòng)化后續(xù)課程如：自動(dòng)控制原理、智能儀器儀表、數(shù)控機(jī)床、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等都使用單片機(jī)。該課程概念繁多、零碎知識(shí)點(diǎn)較多，學(xué)生普遍反映學(xué)完后不清楚各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系以及如何應(yīng)用[4-5]。從而導(dǎo)致學(xué)生喪失了對(duì)該課程的興趣，大多僅為拿學(xué)分、應(yīng)對(duì)考試而學(xué)，與該課程的開(kāi)設(shè)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。

鑒于以上原因，“單片機(jī)原理”課程教學(xué)改革迫在眉睫。在廣泛調(diào)研西安及周邊地區(qū)的工科類(lèi)高等院校以及相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院師資隊(duì)伍、軟硬件、教學(xué)和科研等自身?xiàng)l件，對(duì)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程進(jìn)行改革。同時(shí)，結(jié)合我院電子信息工程專(zhuān)業(yè)的思維，更注重應(yīng)用型人才的培樣，建立完善的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制。

1 教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變

在一流本科課程建設(shè)的背景下，應(yīng)當(dāng)注重教學(xué)內(nèi)容的不斷更新。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)向CMOS化、低電壓、大容量、高性能化發(fā)展，因此應(yīng)該做到知識(shí)的與時(shí)俱進(jìn)，以滿(mǎn)足“新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式”對(duì)人才培養(yǎng)的需求[6-9]。

（1）要改變以往的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，避免學(xué)生還停留在“舊知識(shí)”中，就要樹(shù)立“上舊課，換新顏”的思想，注重課本與課外知識(shí)相結(jié)合，通過(guò)類(lèi)比學(xué)習(xí)，不斷豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí)，不斷提升學(xué)生的觀察和思考能力，并將工程案例引入課堂進(jìn)行講解，大幅提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

（2）要以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力為目標(biāo)開(kāi)展“單片機(jī)原理及應(yīng)用”這門(mén)課。要求學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)好理論知識(shí)，更要拓展至科技前沿，把具體應(yīng)用案例拿到課堂中進(jìn)行分析。培養(yǎng)學(xué)生思考、探索、創(chuàng)新的能力。

（3）調(diào)整授課模式，轉(zhuǎn)變以往教師講、學(xué)生聽(tīng)的模式。這門(mén)課程采用教師講授基礎(chǔ)理論，學(xué)生分組補(bǔ)充實(shí)際應(yīng)用案例的方式，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，建立師生互動(dòng)的良好教學(xué)模式。

（4）改變學(xué)生僅為拿學(xué)分，應(yīng)付考試的觀念。靈活設(shè)置期末成績(jī)的構(gòu)成比例，不再單一追求試卷成績(jī)。提高學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)所占比例，平時(shí)表現(xiàn)主要由應(yīng)用案例分析、課堂互動(dòng)、作業(yè)完成構(gòu)成。

（5）以往“單片機(jī)原理”的課時(shí)設(shè)置為理論36 h，實(shí)驗(yàn)18 h，同時(shí)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)也是單一的流水燈、步進(jìn)馬達(dá)等。實(shí)驗(yàn)箱采用集成的單片機(jī)盒子，學(xué)生只需明白使用哪些模塊即可簡(jiǎn)單完成實(shí)驗(yàn)。此舉不利于學(xué)生掌握相關(guān)模塊的原理。因此，課改時(shí)，調(diào)整課時(shí)設(shè)置，采用理論18 h和實(shí)驗(yàn)36 h的新模式。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，合理設(shè)置單片機(jī)核心模塊的講解課時(shí)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不僅需要學(xué)生高效完成簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還需完成自選課題的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)會(huì)用好的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 教學(xué)內(nèi)容改革及實(shí)踐

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)種類(lèi)越來(lái)越多，性能也更好。但是經(jīng)典的51單片機(jī)性?xún)r(jià)比較高，所以本次教學(xué)仍采用51系列。學(xué)生實(shí)際應(yīng)用中如果用到其他種類(lèi)的單片機(jī)可以類(lèi)比學(xué)習(xí)。相比匯編語(yǔ)言，C51語(yǔ)言具有編程調(diào)試靈活方便、生成代碼編譯效率高等優(yōu)點(diǎn)。因此，現(xiàn)階段多采用C51語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)軟件編程。在單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置過(guò)程中，改變以往多數(shù)教材以匯編語(yǔ)言為教學(xué)核心的現(xiàn)狀。學(xué)生課后自學(xué)匯編語(yǔ)言，在課堂中以C51為授課內(nèi)容，同時(shí)實(shí)驗(yàn)以及自選課題都以C51實(shí)現(xiàn)編程[10]。

該課程教學(xué)內(nèi)容零散，工程性強(qiáng)，教學(xué)難度較大。因此，備課過(guò)程中需要做好內(nèi)容的歸納整理，從而在有限的理論課程中能夠系統(tǒng)、清楚的完成授課。授課內(nèi)容主要為兩部分，分別是單片機(jī)硬件部分和軟件基礎(chǔ)部分。軟件、硬件課時(shí)比例為2∶8，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中也能測(cè)試學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，并做到進(jìn)一步鞏固[11-12]。

3 授課方式改革及實(shí)踐

該課程以學(xué)生為主體，實(shí)踐為主，理論為輔。仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)物制作相輔相成，實(shí)現(xiàn)仿真理解概念，提高工程應(yīng)用技術(shù)水平，從而培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目分析、設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，達(dá)到新工科培養(yǎng)要求。

教學(xué)手段創(chuàng)新：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用課程采用混合式教學(xué)手段—傳統(tǒng)板書(shū)和現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合。課堂中仍采用傳統(tǒng)方式教學(xué)，課后以5人為單位的學(xué)習(xí)小組統(tǒng)一學(xué)習(xí)網(wǎng)上相關(guān)資料，并給予反饋，及時(shí)查漏補(bǔ)缺。在C語(yǔ)言學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握C51編程語(yǔ)言。學(xué)習(xí)過(guò)程中，做好兩者的對(duì)比分析，明確異同點(diǎn)，這種方式有助于學(xué)生盡快掌握重要知識(shí)點(diǎn)。軟件語(yǔ)言的學(xué)習(xí)具體到實(shí)際項(xiàng)目的案例分析中，能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們積極主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中來(lái)。課堂輪流安排學(xué)生進(jìn)行案例分析和匯報(bào)，其他小組予以點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。以互動(dòng)的方式開(kāi)展教學(xué)能夠有效利用學(xué)生的課外時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，使他們能夠高效利用現(xiàn)代學(xué)習(xí)資源。

將硬件和軟件學(xué)習(xí)嵌套在實(shí)際項(xiàng)目中。學(xué)習(xí)了相關(guān)知識(shí)模塊后，安排實(shí)際項(xiàng)目分析，進(jìn)一步講解該知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，循序漸進(jìn)教學(xué)，提高學(xué)生的綜合能力。實(shí)驗(yàn)中，首先以簡(jiǎn)單案例分析、仿真為基礎(chǔ)，加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用和理解。其次，具體到綜合項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)方面，以小組為單位進(jìn)行自選項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程以及調(diào)試。并舉辦作品展，邀請(qǐng)其他教師及相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生給予評(píng)價(jià)、指導(dǎo)，為后續(xù)參加各類(lèi)競(jìng)賽提供理論、實(shí)踐基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)以實(shí)際項(xiàng)目為主線(xiàn)，邊學(xué)邊練的培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)表現(xiàn)好的小組平時(shí)成績(jī)予以加分，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)流程如圖1所示。

4 教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制改革

在一流本科課程建設(shè)的背景下，針對(duì)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的特點(diǎn)，采用多元化考核機(jī)制，以過(guò)程考核為核心，提高實(shí)際應(yīng)用能力所占比重。重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中軟件編程能力和硬件設(shè)計(jì)的考查。重視學(xué)生的項(xiàng)目分析、設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)新能力。每組設(shè)立問(wèn)題整理員，對(duì)授課方式、學(xué)生學(xué)習(xí)情況等進(jìn)行反饋并及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，為了建設(shè)一流本科課程，淘汰“水課”，推動(dòng)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，以單片機(jī)原理課程的教學(xué)內(nèi)容和授課方式改革為起點(diǎn)，以培養(yǎng)應(yīng)用型工科人才為核心進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課改革。然而，本課程改革過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，在設(shè)置小組項(xiàng)目中需要教師與時(shí)俱進(jìn)，能夠?qū)鹘y(tǒng)技術(shù)與人工智能、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合，提出更新穎，更具挑戰(zhàn)的實(shí)用項(xiàng)目。

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收稿日期：2023-04-11 修回日期：2023-05-17

基金項(xiàng)目：延安大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（YDJG22-42）；延安大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（YDJG17-19）；延安大學(xué)博士科研啟動(dòng)項(xiàng)目（YDBK2018-39）；延安大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（D2021209）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61861043）；延安大學(xué)高水平大學(xué)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（2015SXTS02）；陜西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度課題（SGH16H041）

作者簡(jiǎn)介：薛晶晶（1990—），女，陜西延安人，碩士，講師，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。