田 娟 陸 強(qiáng) 張西學(xué) 張春玲

泰山醫(yī)學(xué)院信息工程學(xué)院 山東泰安 271000

為貫徹落實(shí)教育部《關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見》(教高〔2011〕1號(hào))和《山東省高等教育內(nèi)涵提升計(jì)劃(2011-2015年)》(魯教高字〔2011〕1號(hào))精神，引導(dǎo)高等學(xué)校主動(dòng)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和行業(yè)企業(yè)需求，調(diào)整人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，改革和創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式，不斷提高高等工程教育質(zhì)量，山東省于2013年提出“省級(jí)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(以下簡(jiǎn)稱“省級(jí)卓工計(jì)劃”)?！笆〖?jí)卓工計(jì)劃”主要面向工程類本科學(xué)生，著眼于提升學(xué)生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，創(chuàng)新體制機(jī)制，改革人才培養(yǎng)模式，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，全面推進(jìn)高等工程教育改革。

單片機(jī)作為嵌入式微控制器的核心部件以其體積小、價(jià)格低、功能齊全、抗干擾性高、可靠性好、易于開發(fā)擴(kuò)展等獨(dú)特特點(diǎn)，在醫(yī)療器械、工業(yè)控制、智能儀器儀表、通信設(shè)備、家用電器、國(guó)防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外的很多高等學(xué)校都開設(shè)了單片機(jī)課程。我院針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、電子信息科學(xué)與技術(shù)等本科專業(yè)也開設(shè)了單片機(jī)課程。

2013年，泰山醫(yī)學(xué)院共有3個(gè)本科專業(yè)納入山東省第一批“省級(jí)卓工計(jì)劃”項(xiàng)目名單，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)位列其中。本文正是利用“省級(jí)卓工計(jì)劃”的契機(jī)，對(duì)單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革。

1 目前單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

目前我院的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)僅僅體現(xiàn)在學(xué)生進(jìn)行一些基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)缺少綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)過程是利用啟東達(dá)愛思計(jì)算機(jī)有限公司生產(chǎn)的Dais-586H+實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行。由于實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部硬件資源和結(jié)構(gòu)固定，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)只需用導(dǎo)線連接部分模塊，輸入程序即可調(diào)試觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程只是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，缺乏對(duì)實(shí)際電路的動(dòng)手操作，無法真正理解其硬件電路原理，更談不上硬件電路設(shè)計(jì)，不僅學(xué)習(xí)效果大打折扣，而且限制了學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]，與“省級(jí)卓工計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。因此對(duì)該課程的改革勢(shì)在必行。

2 單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)改革的具體內(nèi)容

基于“省級(jí)卓工計(jì)劃”，從以下三方面對(duì)單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革。

2.1 構(gòu)建新型的實(shí)踐教學(xué)體系

實(shí)踐教學(xué)是本科許多教學(xué)環(huán)節(jié)組成的一個(gè)重要環(huán)節(jié)鏈，是學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要平臺(tái)之一，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用與工程實(shí)踐能力的重要手段。[2]本文構(gòu)建了以“實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)+實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)+科技競(jìng)賽”相結(jié)合的新型的實(shí)踐教學(xué)體系。

2.1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的改革

基于“省級(jí)卓工計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，在固定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)配置上，除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，適當(dāng)?shù)卦黾釉O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，具體實(shí)施辦法是采用“項(xiàng)目教學(xué)法”，學(xué)生可以借助于實(shí)驗(yàn)箱、單片機(jī)的系統(tǒng)開發(fā)板和Proteus仿真軟件等來進(jìn)行。授課教師將學(xué)生分成不同的小組，對(duì)每組給出不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)自己的掌握程度和興趣愛好，自由選擇適合自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。引進(jìn)“項(xiàng)目教學(xué)法”，不僅提高了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，更是增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。[3]

2.1.2 實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的改革

除去實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)外，新型的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)體系中增加了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，具體體現(xiàn)形式是為期1～2周的課程設(shè)計(jì)，授課教師可以和企業(yè)的工程師一起輔導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行。首先將學(xué)生分成不同的小組，每組布置不同的課程設(shè)計(jì)任務(wù)(選題力求理論和實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)考慮培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題和綜合應(yīng)用的能力)，然后要求學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等一切可以利用的資源進(jìn)行資料查詢，根據(jù)各組的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)(包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真及調(diào)試、實(shí)物制作和程序調(diào)試等)，最終通過實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)課程設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行驗(yàn)證。[4]

目前我院和浪潮集團(tuán)培訓(xùn)學(xué)校、中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司泰安市分公司以及北京中軟國(guó)際教育科技有限公司等多家企業(yè)進(jìn)行校企合作，使其成為我院的“實(shí)踐教學(xué)基地”。這些企業(yè)擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)，真實(shí)的工程環(huán)境以及經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師。學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，積極參與企業(yè)的項(xiàng)目開發(fā)，不僅可以了解企業(yè)從事實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)時(shí)的流程和方法，對(duì)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用獲得切實(shí)的認(rèn)識(shí)；更重要的是學(xué)生通過和企業(yè)工程師交流溝通，有利于建立工程意識(shí)，為將來走上工作崗位打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

2.1.3 鼓勵(lì)學(xué)生參加科技競(jìng)賽

目前，國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)的學(xué)生科技競(jìng)賽比較多，如全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽和泰安市大學(xué)生科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃等。基于“省級(jí)卓工計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，授課教師在教學(xué)過程中應(yīng)引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維，結(jié)合所學(xué)知識(shí)積極參加相關(guān)的科技競(jìng)賽，通過競(jìng)賽不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，開闊視野，更能提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。

2.2 轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的師生角色

目前，我院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)依然遵循“教師為主、學(xué)生為輔”的傳統(tǒng)模式，強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)地位，教師按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(不僅提供實(shí)驗(yàn)步驟、程序流程圖，還會(huì)提供參考程序)給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生只是被動(dòng)、機(jī)械的根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行連線、程序裝載、運(yùn)行等。這種傳統(tǒng)的師生角色不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀積極性，更不利于學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此如何轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的師生角色是本文實(shí)踐教學(xué)改革的重點(diǎn)之一。

基于“省級(jí)卓工計(jì)劃”，本文構(gòu)建的新型實(shí)踐教學(xué)體系中將傳統(tǒng)的師生角色轉(zhuǎn)換為“學(xué)生為主、教師為輔”的模式。無論是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)或者科技競(jìng)賽環(huán)節(jié)，學(xué)生都是主動(dòng)的項(xiàng)目實(shí)施者，而授課教師只是起一個(gè)輔助的作用。例如，在講述單片機(jī)的多種輸入/輸出方式時(shí)(有程序傳送方式、中斷方式和DMA方式)，會(huì)將學(xué)生分成不同的小組，對(duì)每組給出不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)自己的掌握程度和興趣愛好，自由選擇適合自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。選擇好之后，我們要求學(xué)生借助于網(wǎng)絡(luò)、圖書館等廣泛查閱資料，運(yùn)用已有理論知識(shí)發(fā)揮創(chuàng)造性思維，學(xué)會(huì)從不同的角度、選用不同電路和編程方法進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施。這對(duì)學(xué)生提出了更高的要求，學(xué)生在實(shí)施過程中遇到問題時(shí)，不再盲目的求助于指導(dǎo)教師，而是在指導(dǎo)教師的啟發(fā)、引導(dǎo)下自行處理。師生角色的轉(zhuǎn)換，不僅鍛煉了學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，更是提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2.3 摒棄落后的實(shí)踐考核機(jī)制

目前我院的實(shí)踐考核機(jī)制非常落后，采用單一的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”形式。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)或者課程設(shè)計(jì)后交上實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算大功告成。這種考核方式無法避免抄襲現(xiàn)象，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，不能全面、客觀、公正地反映學(xué)生的真實(shí)情況。

本文的實(shí)踐教學(xué)改革摒棄了落后的實(shí)踐考核機(jī)制，引進(jìn)了“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+現(xiàn)場(chǎng)演示+現(xiàn)場(chǎng)答辯”的考核機(jī)制，其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告僅占考核成績(jī)的20%，現(xiàn)場(chǎng)演示和現(xiàn)場(chǎng)答辯各占考核成績(jī)的40%。比如在進(jìn)行單片機(jī)的匯編語言程序設(shè)計(jì)時(shí)，我們現(xiàn)場(chǎng)給學(xué)生布置不同的任務(wù)，要求學(xué)生根據(jù)理論課上掌握的指令系統(tǒng)，借助于計(jì)算機(jī)的偉福編輯器現(xiàn)場(chǎng)編寫源程序，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，運(yùn)行成功后現(xiàn)場(chǎng)演示，授課教師在整個(gè)過程中隨機(jī)提問，學(xué)生當(dāng)場(chǎng)回答。最終授課教師根據(jù)學(xué)生的調(diào)試結(jié)果和回答問題等情況，給出“現(xiàn)場(chǎng)演示和現(xiàn)場(chǎng)答辯”成績(jī)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生課下完成，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟、編程思路、流程圖、程序清單、實(shí)驗(yàn)心得等內(nèi)容，據(jù)此給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。因?yàn)槊棵麑W(xué)生的實(shí)驗(yàn)任務(wù)不同，避免了學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象。

改革后的這種考核方式弱化了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的比重，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“現(xiàn)場(chǎng)演示和現(xiàn)場(chǎng)答辯”。對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅要求學(xué)生會(huì)操作，更要學(xué)生明白為什么這樣操作，真正做到了“全面、公平、公正”地反映學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新能力，從而真正檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和課程教學(xué)效果。

3 結(jié)束語

為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，基于“省級(jí)卓工計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)我院開設(shè)的單片機(jī)原理及應(yīng)用課程實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的一些問題，從構(gòu)建新型的實(shí)踐教學(xué)體系、轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的師生角色以及摒棄落后的實(shí)踐考核機(jī)制三方面出發(fā)，對(duì)單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革。經(jīng)過初步的嘗試，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性和主動(dòng)性，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維能力，學(xué)生多次在國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)的學(xué)生科技競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。如參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，榮獲二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；參加第十屆山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽，榮獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；參加第八屆“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽，榮獲二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。除此之外，我院授課教師還多次鼓勵(lì)學(xué)生參加“泰安市大學(xué)生科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”，均取得了令人可喜的成績(jī)。

[1]楊盛,陳星.“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2013(2):118-119.

[2]張春燕.電氣信息類“卓越工程師”人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2013(5):12-13.

[3]王京港,張翠平.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)及Proteus仿真的單片機(jī)教學(xué)改革探索[J].中國(guó)電力教育,2013(22):138-139.

[4]李春蘭,艾海提·賽買提.“單片機(jī)技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)研究[J].中國(guó)電力教育,2013(23):98-98.

[5]郭兆正,尹作友,于鵬.PROTEUS在單片機(jī)案例教學(xué)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)春師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013,32(1):54-56.