“以学生为中心 以应用为导向”的单片机课程改革

杨智 李建奇 杨民生 李建英

摘要：单片机对于提升学生的实践能力、创新能力和综合素质有着非常重要的作用。本文对传统的单片机教学中存在的一些不足进行了分析，并提出了几个亟待解决的问题。根据笔者多年来的教学实践，提出“以学生为中心，以应用为导向”的教学指导思想，并给出了一些具體的改革措施，实践证明这些教学措施大大改善了教学效果。

关键词：单片机；课程改革；应用导向

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）17-0123-02

单片机在工业过程控制、人工智能、智能仪表、通信设备以及家电的智能化等方面得到了广泛应用[1]，它是通信、电子、控制和计算机等多个专业的一门主干课程。单片机注重于应用能力的培养和训练，学生在学习这门课后应该具备独立完成一个单片机嵌入式系统的硬件及软件的设计[2]。笔者多年从事单片机原理与应用技术这门课的教学与实践，发现目前教学与实践中存在不少问题：课程教学内容与实际岗位需要存在脱节的现象，课程教学目标偏离教学初衷[3]，重理论轻实践，实验过程流于形式，等等诸多问题。本文提出几个亟待解决的问题，并针对这些问题提出了有针对性的解决方案。

一、当前单片机原理与应用教学存在的问题

1.教学以教师为中心，学生课堂参与度不高。现在普遍的单片机理论教学都是教师从头到尾滔滔不绝的讲授，学生整堂课都在尽力的跟上教师的节奏，理解教师的思路，这就导致课堂上学生缺少自己的思考，被迫的进行“填鸭式”的学习，结果导致教师上课讲得很累，学生听课容易走神，这样的教学效果怎么会好，学生怎么能真正消化掉知识。随着互联网技术的发展、智能手机的大众化，学生可以随时随地的获取大量的相关理论知识，网络上的教学视频更是应有尽有。现在学生不缺乏获取知识的途径，而是需要帮助他们理解、消化、运用知识的措施。因此，笔者认为单片机的教学重点不应该是教师的“教”，而是学生的“学”。课堂教学的中心不应是教师，而是学生。

2.实验实践流于形式，实验过程引导不足。目前单片机实验实践基本上是教师布置任务，然后对任务进行讲解，再由学生自行实验，最后提交实验报告。实验中的核心环节——学生探索性实践往往被忽视，一些学生整个实验过程不知所措、无从下手，只等别人做出实验再复现即可交差。很多学生只是对着实验指导书一步步的根据步骤完成实验验证。这样的实验课毫无趣味性，毫无挑战性可言，这使得学生无法深入掌握知识，无法综合运用所学技能，实验实践流于形式。教师在实验过程中缺乏引导，在实验环节设计上缺少灵活性、趣味性。这样的实验实践很难适应应用型人才的培养。

3.考核机制不适应新需求，未突出知识应用能力。单片机的考核大多沿袭理论性课程的考核方式，主要采取卷面考试为主，实验实践考查为辅。往往卷面成绩占70%，甚至到80%，而实验实践成绩占比不超过30%。这样的考核机制对学生的学习方式是极为不利的，这只会让学生重理论轻实践，误导学生的学习方向和学习方式。单片机原理与应用技术不是一门纯理论性的课，而是一门注重实践、以解决工程问题为目的的应用型课程。因此，常用的卷面考核机制不适应社会对应用型人才的新需求，考核机制的创新和改革亟待探索。

二、单片机原理与应用课程的改革措施

1.理论教学以学生为主，教师为辅。围绕“理论教学以学生为中心、理论教学为工程应用服务”这个宗旨，对课堂教学环节进行了重新设计，把课堂时间还给学生，让理论结合实际，从以下几方面进行改革：（1）增加学生课堂讨论时间。每节课提出1—2个讨论式问题，先抛出问题，给出足够的时间让学生分组讨论。讨论完毕后，由学生代表阐述小组讨论结果，最终教师给出点评。（2）鼓励学生上台实操。单片机应用中比较关键的一点是编写程序，程序的编写几乎渗透到每一节课。对于一些不是很难的代码，鼓励并邀请学生上台编写代码，教师进行引导、提示、鼓励，协助学生完成代码编写。（3）学生课程作品展示。给每组学生分配一个项目，课后自主完成，让学生从需求分析、电路图设计、程序流程图设计到硬件焊接、代码编写再到软硬件调试和系统调试的整个项目完成过程进行讲解。教师根据学生的讲解和作品进行提问，学生对提问做出回答，最后由教师做出点评。这样就达到了把课堂时间还给学生，将知识实用化的目的。

2.精细化实验实践过程，加强引导和监督。单片机是一门实践性非常强的课程，一切理论知识的学习都是以解决实际问题为导向。而实验实践是锻炼学生综合运用知识、解决实际工程问题的最好方式，实验环节的成功与否决定着单片机教学的质量优劣。因此，精细化实验过程、加强实验引导和监督势在必行。首先，在分配实验任务的时候，要给任务分等级，比如基本任务、提升任务和挑战任务。这样任务有难度阶梯，学生可以从易到难，一步步的完成任务，让不同学习层次的学生都有事可做。其次，每个任务必须由教师进行验收。验收包括功能实现情况、代码书写规范、对具体代码的理解和临时增加小任务现场测试等。再次，鼓励学生进行创新性实验。学生可以根据兴趣爱好增加任务难度，对实验时间不作限制。对于创新性实验完成的比较好的学生给予奖励，并将作品送到优秀学生作品展台进行展示。这样极大地激励了学生的自主学习能力，充分调动了学生的学习积极性。

3.弱化传统卷面考试，强化实验实践考核。单片机是一门实践性极强的课程，因此应该弱化甚至取消传统的卷面考试，强化实验实践的考核，使课程学习重点放在学生的设计与实践能力的培养上，避免传统教学模式下培养的学生只会考试，与实际应用脱节[4]。课程综合成绩由三部分组成：平时成绩、期末成绩和加分项成绩。平时成绩由实验、课程设计和参加电子竞赛获奖情况综合给定；期末成绩由课程作品展示和现场答辩情况给定；对于参加课程相关横向项目和其他竞赛做出贡献的学生进行加分。这样一来，成绩不仅直接反映了学生的知识应用能力和解决实际工程问题的工程能力，成绩的高低直接代表应用能力的强弱，而且这样的考核方式对学生的学习方法和学习态度有着至关重要的引导作用。这种考核方式才能真正让单片机的教学回归其真正目的，将知识转化为实用技能。

三、总结

传统的单片机教学存在着许多不足之处，其教学方式和考评机制已经跟不上社会发展潮流与企业对人才的要求。传统的单片机教学的不足主要体现在课堂以教师为中心，学生课堂参与度不够；实验实践环节流于形式，没有落到实处；考核考评机制落后，容易误导学生的学习方向。为了提升单片机教学质量，本文针对以上问题提出了“以学生为中心，以应用为导向”的课程教学指导思想。教学实践证明，课程改革取得了不错的教学效果。

参考文献：

[1]刘耀明，刘电霆.“单片机原理及应用”课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2007，（4）：9-11.

[2]尤晓萍，林育兹.基于创新实践的单片机教学方法探索[J].教育教学论坛，2015，（1）：238-239.

[3]肖伸平，凌云，何小宁，曾红兵.单片机应用技术课程实践化教学改革的探索[J].实验技术与管理，2006，（12）：104-106.

[4]张毅刚，胡瑞强.基于Proteus的单片机课程的教学改革与实践能力培养[J].教育教学论坛，2012，（5）：149-150.