王楠+陳應舒

摘要：為了適應培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才以及應用型多學科大學建設目標的需要，以測控技術與儀器專業(yè)單片機這門應用實踐性極強的課程為例，通過分析目前教學中存在的問題，從課程設置、教材選用、教學方法、實踐操作以及成績考核與評定等方面研究了其教改方法，并給出了具體措施。實踐結果表明，單片機課程教改方法不僅豐富了教學內容，提高了學生自主學習的興趣與積極性，最重要的是增強了學生的動手能力，取得了良好的效果。

關鍵詞：創(chuàng)新型應用人才；單片機；教改方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0093-03

一、引言

在科技飛速發(fā)展的當代社會，創(chuàng)新能力已成為全世界各個國家綜合國力的重要體現(xiàn)與表征。近日，習近平同志在全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會及中國科協(xié)第九次全國代表大會上指出：“實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢，必須堅持走中國特色自主創(chuàng)新道路”，“科技創(chuàng)新是核心，抓住了科技創(chuàng)新就抓住了牽動我國發(fā)展全局的牛鼻子”，這些精辟的論斷充分表明了在當前甚至很長一段時期里我國科技強國的戰(zhàn)略方向。而作為為社會輸送人才的重要基地，地方高等院校更應順應歷史的發(fā)展潮流，響應國家的號召，大力培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的應用型人才，為社會經濟發(fā)展服務，為中華民族“中國夢”的實現(xiàn)貢獻力量。

自1976年Intel公司推出第一代MCS-48系列8位單片機至今，單片機已走過了四十個年頭。在此期間，單片機技術的發(fā)展日新月異，應用領域不斷拓寬，如今已廣泛應用于工業(yè)控制、航空航天、國防及人類生活等領域，對很多行業(yè)的技術革新和產品升級起著重要的推動作用。國內大多高校也在很早就開設了單片機原理與應用等相關課程，已成為控制、自動化、電氣、電子通信、機電、儀器等工科及相關專業(yè)的重要主干課程。該課程重在培養(yǎng)學生的實踐應用能力，對學生知識面的要求較寬，學生必須具有數(shù)模電、傳感器、機械測試、信號分析處理、軟件及程序設計等前期的知識儲備。該課程有以下特點：一方面，概念抽象，難于理解；另一方面，該課程非常注重學生的實踐動手能力，涉及硬件與軟件操作，且需要一定的實驗條件設施。因此，對于教師與學生教學雙方而言，一直存在著難教、難學的雙重困惑。針對陜西理工大學應用型大學的建設目標實現(xiàn)與培養(yǎng)創(chuàng)新性應用人才的迫切需要，本文就學校測控技術與儀器專業(yè)的單片機課程教學中存在的問題，提出了諸多改革方法與措施，并付諸實踐，取得了良好效果，也希望借此能對同等高校單片機相關課程的教學研究起到拋磚引玉的作用。

二、單片機課程教學中存在的問題

陜西理工大學是2016年5月31教育部發(fā)文，由原陜西理工學院升級而來的應用型多學科大學，而“測控技術與儀器”專業(yè)則創(chuàng)辦于2000年，為校級名牌專業(yè)。其實早在陜西理工學院前身，即陜西工學院時期，單片機已成為校內自動化、電子電氣等相關工科專業(yè)的必修課程。幾十年來，經過幾代人的努力，針對該課程的教學積累了許多寶貴的經驗，但隨著時代的變遷與教育模式的改革，逐漸發(fā)現(xiàn)在教學中還存在不少問題，歸納起來有如下幾點：

1.課程設置與教材選用。與單片機相關的課程有三門，分別是微機原理、單片機原理與接口以及單片機C語言應用程序設計。這三門課程存在著一定程度的相似性，微機原理、單片機原理與接口課程設置在大三下學期，總（實驗）學時分別為50（10）和42（6），單片機C語言應用程序設計則開設在大四上學期，總（實驗）學時為30（8）。微機原理課程以Intel 80×86為主線介紹微機基本知識，單片機課程則以8位89C51進行講解，目的都在于使學生掌握微型計算機/單片機的基本原理、程序設計方法及微機/單片機接口應用的基本方法，培養(yǎng)學生利用計算機軟、硬件技術解決問題的初步能力，為以后學生進行相關研究或從事相關技術打下堅實的基礎。由于微機原理和單片機原理與接口兩門課程同步開設，內容有很多相似之處但又有明顯區(qū)別，學生耗費了大量時間，但仍然經常出現(xiàn)搞混、理解不清的現(xiàn)象；而單片機原理與接口、單片機C語言應用程序設計兩門課程的硬件基礎相同，只是編程語言有所區(qū)別，分別采用匯編與C語言，而且在兩個學期開設課程期間，時間跨度較大，因此學生學習時的連貫性不夠，學習后一門課時又要花費大量的時間復習單片機硬件基礎知識，效果很不理想。在教材選用方面，相關教材內容多偏于對單片機內部結構及原理的介紹，這不僅落后于實際單片機技術的發(fā)展，而且與實際應用結合較少，不利于學生視野的開闊及實踐與動手能力的培養(yǎng)。

2.教學方法。單片機教學中，以課堂理論講授（PPT）為主，包括單片機硬件結構原理、匯編語言與C語言編程等知識，但學生對這些純粹的電路與代碼提不起絲毫興趣，老師講授起來也感到困難重重。在實驗操作方面，實驗的學時安排相對較少，通常為理論課的1/3甚至1/4；在實驗室內，學生經常是機械地根據(jù)實驗指導書內容連接硬件，將代碼直接敲入編程軟件編譯鏈接，然后下載到單片機的開發(fā)箱中運行，但其并不理解這些代碼的真實含義，更不用說根據(jù)自己的意愿修改程序了。由于學生幾乎沒什么實際的操作經驗，經常出現(xiàn)硬件接錯與代碼寫錯的情況，這些錯誤又不易發(fā)現(xiàn)，因此大量的時間消耗在查找錯誤當中，導致實驗效果往往很不理想。

3.實驗室建設。實驗室現(xiàn)有的單片機開發(fā)箱與相應上位機均為十幾年前購置，設備老舊，經常出現(xiàn)未知的問題，而且數(shù)量有限，部分功能無法使用，已不適應于大規(guī)模的教學需要。以上這些問題大大影響了學生的實際操作積極性與興趣，學生不能很好地將自己所學與實際動手結合起來，耽誤了不少寶貴的時間。

4.與實際應用脫節(jié)。目前在單片機課堂理論教學與實驗室教學當中，舉例大多采用一些通用型的書面例程，與實際應用、企業(yè)項目結合很少，脫節(jié)嚴重。這樣存在兩方面的問題，一是教師的講解無法引起學生的興趣，因為分析一個實際應用問題對學生而言，具有足夠的吸引力；而且解決一個實際應用問題，不僅能讓學生感到收獲良多，具有成就感，同時在此過程中，學生如果能提出新問題并給出相應的解決方案，這對于其發(fā)散思維、舉一反三及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)大大有益。二是對學生將來從事相關技術研究不利，與實際應用脫節(jié)造成的后果是學生對單片機的實際應用領域與發(fā)展方向了解不夠，視野狹窄，無論是將來求職或者從事單片機技術這個行業(yè)來講，起步低，思維不開闊，不利于其將來更好地發(fā)展。

5.成績考核與評定。成績考核與評定方面，通常采用721模式，即考試卷面成績占70%，實驗成績占20%，平時成績（課堂點到+作業(yè)）占10%。這種模式弱化了單片機實踐動手能力考核這一重要內容，從而導致培養(yǎng)出來的學生只知道死記硬背理論知識，對知識的運用與動手能力重視不夠。因此，距離創(chuàng)新型應用人才的培養(yǎng)目標的實現(xiàn)還有很長一段路要走。

三、應對方法及措施

鑒于創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)及陜西理工大學應用型多學科大學建設目標實現(xiàn)的迫切需要，針對學校測控技術與儀器專業(yè)單片機課程教學中存在的上述問題，經過研究與初步實踐，提出了以下應對方法及措施：

1.課程設置方面。微機原理課程應在大三上學期開設，稍晚于數(shù)模電、傳感器機械測試、信號分析處理等課程；單片機原理及接口與單片機C語言應用程序設計兩門課程應合二為一，并在大三下學期開設，增加總課時，特別是增加實驗課時。在教材方面，基于現(xiàn)有教材、單片機技術最新發(fā)展以及教師自己的科研項目與實踐經驗，并結合區(qū)域的經濟發(fā)展現(xiàn)狀，組織課題組成員或相關代課教師編寫講義，提高教材的實用性及可讀性，提高學生的學習興趣。

2.教學方面。課堂教學應與實際應用（實驗）相互融合，以教師科研項目或實際問題引入，采用“啟發(fā)式”開放教學，教師應該運用自己所學與經驗，將呆板空洞的理論知識講活，鼓勵學生多提問題并設置課堂討論環(huán)節(jié)，增強與學生的互動。另外，一定要避免照本宣科、讀PPT等“填鴨式”的教學模式，要讓學生感覺到確實學到了實用的知識，并可活學活用。例如，可將自己科研實驗中的相關內容拍成視頻或找一些相關實際視頻案例進行講解，講授相關研究前沿、研究方法、研究中遇到的問題等，激發(fā)學生的學習熱情，開闊學生視野；也可引入像Proteus、Multisim、Keil等虛擬仿真軟件，構建虛擬實驗環(huán)境并現(xiàn)場演示，可使學生對所學知識的理解更為深入。通過我們這學期的課堂教學改革，收到了較好的效果，比往年有很大的改觀。在課堂上，大大提高了學生的熱情與積極性，增強了師生互動，甚至有的學生敢于在課堂上提出問題，并與教師辯論，課后也能夠積極主動地找教師討論并解決問題，這種現(xiàn)象在往屆是沒有的。

3.實驗動手能力操作方面。一方面，大力推進實驗室建設，購買符合課程教學需要的單片機實驗設備（如有條件，最好能結合教師自己的科研設備現(xiàn)場教學）；另一方面，鼓勵學生自己購買單片機開發(fā)板，組建興趣小組（三五人即可），布置課題，課后抽出時間定期討論、改進與優(yōu)化設計方案，這樣不僅能培養(yǎng)學生的動手能力、實際應用操作能力，更重要的是能夠培養(yǎng)其創(chuàng)新能力與團隊合作意識，因為不同思想的碰撞是創(chuàng)新的源泉，這對學生將來的發(fā)展是至關重要的。另外，還可讓學生參加例如像電子設計競賽等國家級、省市級競賽，以及聯(lián)系企業(yè)，外出實習等，在實踐中運用所學知識，使其進一步提高單片機學習的熱情與單片機的開發(fā)水平。同時，教師也要深入企業(yè)調研，積極參與項目合作，了解信息產業(yè)的發(fā)展趨勢、用人單位對單片機開發(fā)人員的需求等，教學才不會與實際脫節(jié)。經過上述改革，學生的動手能力得到大大的提高，有不少測控專業(yè)的學生參加了2016年全國第七屆機械設計創(chuàng)新大賽陜西賽區(qū)的比賽，并取得了驕人成績；另外，機械工程學院報送的19件作品當中，獲一等獎的有10項，獲二等獎的有7項，獲三等獎的有2項，并有兩項作品入圍全國總決賽?，F(xiàn)在我們正在積極進行第二屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的準備工作，以期讓學生學有所用，獲得更好的戰(zhàn)績。

4.成績考核與評定方面。注重實踐動手能力的考核，提高其在成績中的比重，采用55模式，即理論教學與實踐環(huán)節(jié)對半考核，關于理論試卷的考核，在注重基本知識的基礎上，增加開放性試題，體現(xiàn)學科發(fā)展的趨勢及新觀念、新技術，鼓勵學生提出新問題與新方法；在實踐考核時，制定相應的考核標準，即設計方案的先進性、可行性、操作性、實際結果的展示等，這樣可客觀地對學生的創(chuàng)新性思維與實際動手能力全面進行考核。上述考核模式不僅可避免學生死記硬背所學知識，還將對創(chuàng)新型應用人才的培養(yǎng)起到良好的驅動作用。

四、結束語

高等院校創(chuàng)新型應用人才的培養(yǎng)絕非一朝一夕之功，需要學校制度、資金等強有力的保障，同時也需要高校教師具有創(chuàng)新精神與敏銳的嗅覺，并在應用專業(yè)課的教授與學生創(chuàng)新應用能力的培養(yǎng)方面付出巨大努力。就單片機課程而言，應將學生實踐動手能力的培養(yǎng)放在首位，將教學內容與現(xiàn)代的教育方法緊密結合，將教學與科研、教學與時代科技的發(fā)展緊密結合，相互促進，力爭達到教與學的和諧統(tǒng)一。

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