MOOC思维在“单片机原理与应用”课程中的应用①

王常顺

(山东交通学院信息科学与电气工程学院，山东济南 250357)

一、引 言

随着社会经济的快速发展和国家对经济、产业结构的战略性调整，应用型人才越来越受到用人单位的青睐。作为山东省内唯一一所参加教育部“应用科技大学改革试点战略研究”的公办院校，[1]山东交通学院将人才培养的目标定位为“培养交通事业一线有成长力的工程师和管理者”，并进行了应用型人才培养方式改革，在改革中加强了对学生实践能力、创新创业的培养。在应用型人才培养中，实践教学是学生将知识用于实践的第一步，对应用型人才培养中的实践动手能力、工程意识和创新思维能力培养具有非常重要的作用，近年来也得到了各高校的重视。

“单片机原理及应用”是电气工程及其自动化专业的学科基础课，具有非常强的实践性和应用性。借助本次应用型人才培养方式改革，针对“单片机原理与应用”授课中存在的问题，以提升学生的实践动手能力、工程意识和创新思维能力为目标，构建了“学—练—用”一体化的教学体系。通过引入MOOC教学 ，[2]对教学内容、教学方式等进行了全方位的改革。近年来学生的竞赛成绩说明了改革的有效性。

二、存在问题分析

“单片机原理与应用”是学生学习计算机控制技术的基础，其先导课程有“模拟／数字电子技术”“C语言编程”等，设置1—2周课程设计。[3][4]通过本课程的学习，为全国大学生电子设计竞赛、大学生物联网创新创业大赛等学科知识竞赛奠定了技术基础。同时该课程很好地锻炼了学生的实践动手能力，从而促进学生的工程意识，启发创新思维能力。然而，在传统的教学中，该课程仍存在诸多问题。

1.教学内容及方法落后

传统教学中，该课程分为40课时的理论教学和24课时的实验教学。课堂上大量讲解单片机的结构、原理、汇编编程等，然后在实验教学中通过试验箱及仿真器验证所学内容。这种教学方法脱节现象严重，学生在理论课中听“天书”，实验课上难以下手编程，应用中完全不知道如何设计系统。

2.实践教学内容枯燥

受限于试验箱，在后续的实践教学中通常只是几个实验的综合。而且题目一成不变，学生投机取巧，向高年级同学讨要程序的现象非常普遍。

3.无法调动学生的积极性

传统教学方式的中心是教师，学生在学习中仅是被动地接收知识。这非常容易导致学生在学习过程中敷衍了事，达不到锻炼其实践动手能力的目的，更难以谈及培养工程意识和创新思维能力。

三、教学改革方法

根据传统教学中存在的问题，我校在应用型人才培养中对传统教学进行了深入的改革，以培养学生的实践动手能力、工程意识和创新思维能力为目的，构建了“学—练—用”一体化的单片机教学体系，如图1所示。

图1 单片机教学体系

1.教学手段改革

在学校的支持下，将该课程建设成MOOC课程，授课中以学生为中心，教师作为课程的组织者和协调者。学生通过视频学习基础知识，开展相互讨论，主动学习；教师在课堂和MOOC平台上引导学生学习，通过组织学生讨论、相互批改作业、组织测验、开展前沿知识讲座等方式教会学生解决问题的思路，注重授之以“渔”，这不仅让学生扎实地掌握知识，还能接触到最新的技术，从而更好地激发其学习的动力。

2.教学方法改革

授课中不再区分理论课和实验课，授课地点变更为实验室，有助于学生更好地理解和掌握知识。[5]通过自编教材搭配低成本的实物开发板，做到一人一机，学生将知识应用在开发板上，从而不再听“天书”，学生与教师之间的交流才能更“接地气”。在学习中，一些高成本的元器件可以通过Proteus仿真软件学习，实验室则提供相应的模块供分散性交叉练习。

3.实践教学内容改革

在实践教学中选用具有工程背景的实例，引导学生从任务分析出发，依次设计控制电路、绘制程序流程图、编写代码，最后进行程序的调试与系统功能测试，注重引导训练学生的工程思维。所用实例每年都会更新，由学生从自己感兴趣的工程领域进行选题，教师审核所选题目。这种选题方式是根据学生的兴趣而来，可以最大程度上激发学生学习的主动性。

4.评价考核机制改革

为了充分体现学生的实践能力和创新思维，考核方式也与传统方式有着很大的区别。首先，课程考核采用上机考试的方式进行，让学生编程并调试实现题目要求；其次，增加平时成绩所占的比重，最大程度上避免学生为了考试而学习或突击应付考试。在实践环节和创新环节，采用“硬件实物制作+课程设计答辩+设计报告(论文)+竞赛成绩+代码”的方式，综合考查学生的实践能力、创新能力。在考核中增加对代码考核的目的是促使学生编程规范化，从而潜在地培养其工程意识。

5.加强开放性实验室建设

通过建立竞赛平台、校企合作、参与教师科研项目等方式，进一步加强实验室开放建设工作。通过这种方式，不仅可以充分调动学生参加学科知识竞赛和科技活动的积极性，培养和选拔科技竞赛人才，还能让学生的实践能力、工程意识和创新意识在实践中得到锻炼，在无声中成长。

结 语

以山东交通学院应用型人才培养改革为契机，在“单片机原理与应用”课程中借助于MOOC思维对教学内容、授课方式进行了深层次的改革，构建了“学——练——用”一体化的教学体系。改革后，我校电气工程及其自动化专业2012级及2013级学生在参加全国大学生电子设计大赛和大学生物联网创新创业大赛的参赛人数和参赛队伍都比以往有了大幅度的提升，学生在就业市场上也得到了相关用人单位的好评。这说明，该教学方法对学生的实践能力、工程意识和创新思维能力都有明显的促进提升作用。

[1]王常顺，肖海荣，潘为刚.应用科技大学模式下单片机类课程实践教学改革与探索[J].科技创新导报，2014(34)：238-238.

[2]曾阳素，朱鸿鹏，唐杰.基于MOOC的地方高校教学模式的创新与实践[J].科技创新导报，2015(24)：1-2.

[3]史先桂.应用型人才培养模式下《单片机原理及应用》实践教学体系建设[J].湖北科技学院学报，2015，35(10)：168-170.

[4]唐炜.“单片机原理与应用”课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2002，24(3)：21-23.

[5]王常顺，肖海荣.单片机原理与应用实践教学改革研究与探索[J].科技创新导报，2014(31)：127-127.