“单片机”课程教学改革研究

牛志新，贾鸿莉，魏艳波，张冰

哈尔滨石油学院 黑龙江哈尔滨 150000

摘要：“单片机”课程是工科院校重要的专业必修课，在当前工业信息化和智能制造领域具有重要的应用价值，也是企业人才招聘的重要考核内容。因此，研究“单片机”课程教学改革对当前国民经济的发展、“中国制造2025”和企业转型升级具有重大现实意义。目前一直沿用的“单片机”课程教学主要以理论知识为重点，以教师为主体，成绩评定方式覆盖面窄，无法提高学生的工程实践能力。因此，研究“单片机”课程教学改革是一项必要且紧迫的任务。

关键词：“单片机”课程；教学改革；措施

1单片机原理及应用课程在教学中存在的问题

1.1理论教学与实践教学存在着严重的不平衡

“单片机原理及应用”的教学以理论教学为主，实践课次之。因教学内容的复杂性，学生在学习过程中，觉得教学内容枯燥、抽象，难以理解。因学生在学习单片机原理时，缺乏必要的数字电路以及编程语言等相关知识，很难对相关的内容产生学习兴趣。由于部分教师采用的教学方式以讲授为主，缺乏实际操作与讲解，学生难以进行深入具体的学习。在实际教学中，理论教学所占的比例远远大于实际操作，单片机原理的实验教学通常在“汇编语言设计”之后进行。这种教学模式的缺陷是:其一，在学生入门学习时，接触过多的基础原理，使学生感到枯燥;其二，软硬件教学的分隔现象明显，不利于对单片机的系统讲解及对学生的系统培养。

1.2教学方式陈旧

大部分高校在理论教学时通常会先讲解基础知识，之后再进行实践教学。尽管这一模式的知识体系、思路较为清晰，但过于机械化。同时，教学的辅助手段较为单一，无法具体呈现教学内容，使学生的学习兴趣无法得到充分的调动。

当前的实践教学形式过于单一，实践教学时多以单片机实验箱为平台，并以验证性实验为主。学生在做相关实验时，大多遵循教师讲授的实验步骤或教材，缺少对程序流程、代码的分析。对于一些涉及到电路硬件的实验，也只是遵照教材的内容在实验箱上进行简单的连线操作，缺少对实验电气图的完整规划与设计。受实验条件的限制，学生过于注重实验的结果，忽略了对硬件的规划与设计以及软件的调试等。

1.3教学内容复杂，加大了教学难度

传统的单片机教学多以单片机结构为教学主线，首先，讲解单片机的硬件结构;其次，讲解指令、软件编程等;最后，讲解单片机的系统以及各种元器件的应用。这种教学体系或结构影响学生的接受与理解。此外，由于单片机课程的复杂性与抽象性，对学生的进一步理解与学习产生了一定的阻碍，在影响教学效果的同时，也加大了教学的难度。

1.4课程考核方式不全面

普遍存在的问题是课程考核评价方式不科学不全面，很多高校仍然以考试成绩作为评价标准，衡量一个学生所学所掌握的只侧重于理论分数，许多学生为了获取高分将多数时间花在理论理解与记忆上，甚至压缩实验时间，导致许多学生虽然可以在考试中获得高分，但是实际进行操作、设计和应用时效果却很差，甚至有些学生无从下手。只从理论分数中不足以衡量学生对该门课程的掌握程度和评价学生的综合水平、创新能力。

2新工科背景下“单片机”课程改革措施

2.1优化教学理念

基于OBE教学思想，构建以学生为中心的教学理念。OBE模式强调学生在学习过程中的主体作用，主张学生自主学习、自我评价和相互评价。教师是教学过程的管理者、示范者和监督者，教师对学生起示范和指导作用，对学生的自学自评进行评价。因此，OBE的教学理念与新工科的建设理念是相通的。以OBE的工程教育思想，构建培养工程能力和创新能力的教学方法具有很好的借鉴作用。本课程将探索以学生为中心，教师为主导的教学理念，教学的各个环节紧密围绕学生进行设计并实施，注重培养学生自我探索和自我学习等多方面的能力，充分发挥学生的自主学习意识。

2.2优化教学模式

应用信息化技术，构建以学生为中心的教学组织新模式，应用工具软件制作课程资源，包括不大于15分钟的微课视频、精美的PPT、展示实物的图片及学习需要的其他文档资料;将课程资源上传“超星学习通”信息化网络平台;课程上线后教师发布公告，组织教学讨论区为学生答疑解惑。

学生应用“超星学习通”网络资源完成课程的预习工作，同时将难点问题在“超星学习通”网络平台讨论区反馈给教师;因此上课前，教师对学生的理解程度已有整体把握，教师就可以在课堂上进行教学重点强化和难点讲解，保证教师和学生在有限的“面对面”课堂教学时间互动的顺畅和高效;学生课后遇到问题，可以在线上实现师生讨论，并完成线上作业，对自己的学习情况进行检测，同时教师也可以通过学生的答题结果了解学生知识掌握情况。

2.3引入对分课堂优化教学方法

教师授课，采取“学生讲，教师听”的对分课堂的形式进行教学。教师讲授在先，学生学习在后，并且在教学过程中将教师讲授和学生讨论时间分开，将一半时间分配给教师课堂讲授，另一半分配给学生以小组讨论或学生讲解的形式进行自主学习，实现个性化的内化吸收。

课堂上，教师只介绍相关知识点的基本框架及概念，着重讲授重点、难点，而不穷尽教材内容。经过课堂学习之后，学生掌握教学的基本内容，熟悉重点、难点，降低课后自学的难度。将知识点对应的相关例题作为课后作业，学生以小组形式，自主学习，并在后续课堂上由学生代表对例题设计思路及原理进行讲解。

2.4优化教学内容

1)引入项目驱动式教学

教学过程结合具体的项目案例对知识点进行讲解，每个章节都设计相应的综合性案例，以提出项目案例要求的形式，引出对应知识点，在项目完成的过程中逐步掌握单片机及控制系统的抽象理论，把要讲授的抽象概念融合到所设计的综合性项目案例的解决过程中，通过这种项目驱动的方法，激发学生的学习兴趣和动力，提高学生自主学习的积极性，改善教学效果。

2)开展企业工程案例嵌入课堂教学

采取企业工程项目嵌入式教学，依托电气工程及其自动化专业开展的企业协同育人的优势条件，聘请企业资深研发工程师，对当前单片机及其控制理论最新应用领域与研发现状进行深入探讨，选取典型企业案例应用于教学，进一步扩展学生视野，加深知识的深度与广度，达到与国内外最新技术与市场接轨，在提高学生的综合技能的同时加强与企业应用的进一步联系。

3)实现平时项目案例作业新形式

通过在教学过程中布置平时项目案例来改变传统作业形式。学生基于仿真软件完成项目硬件设计、软件编程及系统仿真，在这个过程中学习项目开发过程，掌握课堂教授内容。将班级分成若干小组，每个小组由一名组长负责设计工作的协调统筹。小组成员按照自己的特长合理分工，共同讨论，协同完成项目开发，最后以集体参加答辩的形式进行考核。

结束语

“单片机”课程改革从新工科的视角上，提出基于OBE理念实现从“教师为中心”向“学生为中心”转变，通过信息化教学手段辅助教学和对分课堂的教学方法，提高学生求知欲和学习兴趣。在教学内容上跟踪企业和科研发展，使学生所学知识与技能满足用人单位需求标准，采用多元化评价方法，分析评价反馈结果，推动课程教学质量的可持续性改进及提高。

参考文献

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(专项课题:本项目为2020年黑龙江省教育科学规划专项课题“应用型本科人才线上教学的改革研究与实践”成果之一。负责人:陈泮洁，参与人:牛志新，魏艳波，贾鸿莉，张冰。)