张巧杰　杨秀媛

摘要：首先分析单片机原理及应用课程教学改革的必要，列举出工程式教学改革的优点，提出工程式教学改革应从课程体系改革、教学内容改革、教学模式改革、教学方法和手段改革、评价与考核方式等五方面入手，讨论了工程教学改革过程中存在的问题，最后总结了课程改革的经验。

关键词：单片机；工程教学改革；课程改革

中图分类号：TM615 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）10-0093-02

一、单片机原理及应用课程教学改革的必要性

电气工程及其自动化专业以工程教育为主线，课程教学与实践教学体系的设置充分考虑培养学生的工程实践能力和开拓创新能力。以工业电气自动化为专业方向，以新能源及节能技术应用为专业特色，将新能源及节能技术和电气控制技术结合，注重在工程技术方面的实践技能和动手能力的培养。单片机原理及应用是电气工程及其自动化专业的一门重要专业基础课、必修课、核心课，教学上以单片机结构及应用设计为主，要求学生在理解单片机原理和结构的基础上，掌握常用电气设备接口控制线路原理及微机控制技术，为后续课程设计、学科竞赛、专业实习、毕业设计等环节做准备，也为以后从事电气系统微机控制技术打基础。单片机系统结构抽象、指令繁多、独立编写程序难度指数较高，令初學的学生望而生畏，严重挫伤其学习积极性和自觉性。为了解决这些问题，各高校纷纷进行教学改革。经过调研，高校卓越工程班纷纷推行工程式教学，单片机教学都由传统式教学转变为案例式教学、工程式教学模式，将单片机理论与实际应用相结合、教学与工程实践相结合、书本知识与操作技能相结合，不断启发学生思考、理解工程案例的信息，培养学生勤于思考、独立思考，锻炼其动手能力，为PLC、DSP等微处理器课程学习打下基础，也为微控制器类课程设计、毕业设计等实践环节培养了动手操作技能；同时，工程式教学能够彰显办学特色，夯实基础理论，拓展知识面，培养实践动手能力强、具有创新意识的应用型高级专业人才，完全符合应用技术型大学的培养目标。

二、单片机原理及应用课程教学改革的内容

1.课程体系改革。打破传统课程体系设置。根据工程教育改革思路，构建基本理论与实践内容相结合、创新教育与工程要求相结合、理论知识与操作技能相结合的课程体系。

2.教学内容的改革。在考虑教学大纲的前提下，一方面通过对企业和科研单位走访调研，了解他们对单片机人才需求状况，向企业技术人员了解单片机工作岗位需求；另一方面可以通过人才招聘会，了解企业对单片机人才的需求状况、需求的能力；然后分析总结这些需求，结合课程大纲要求，形成若干个教学项目，再把每一个教学项目分解为若干个学习任务，最后形成以市场需求为导向、以项目内容为驱动、将理论知识与实践操作能力培养相结合的教学内容。

3.教学模式改革。工程式教学模式中教室有双重功能，既是讲课的教室也是实验室，边讲变练，将教、学、练紧密结合起来，即使有没听明白、理解不透彻的内容，也可以通过动手练习，从试验中反刍理解理论知识。学生在课堂上不仅学习单片机原理，其单片机设计与开发等能力也得到训练。工程式教学模式让学生在实践中学，在实践中练，通过实践先获得第一感知，然后透过现象理解理论本质，尊重实践结果，培养科学态度，掌握基本的科学实验方法，培养综合运用理论知识解决工程实际问题的能力，为学生毕业与就业的“零距离”对接奠定基础。

4.教学方法和手段的改革。在工程式教学模式中，根据不同的工程案例，可用的教学方法和手段多种多样，比如任务驱动法、小组合作讨论及案例教学法、项目驱动教学法等。相对于传统讲授式教学法，学生“学中做、做中学”，更加自由，不再拘泥于传统的被动听课，可以查阅资料、总结资料，可以分组讨论，可以设计硬件、编写软件，尽可能发挥自己所长，学习更加轻松。在此过程中，学生的创新能力、实践动手能力得到提升，特别是团队合作精神得到锻炼。在单片机实训平台上，单片机的内部资源和外围器件采用任务驱动教学法、示范模拟训练教学法、小组讨论教学法等，单片机系统设计和开发内容采用研讨问题教学法、项目驱动教学法，从而使学生按照点、线、面逐渐递进掌握单片机原理及应用。

5.评价与考核方式改革。传统的考核方式以期末考试为主，有些内容死记硬背，部分学生靠考前突击，并寄希望于教师考前画重点，限制了学生的学习范围，知识面窄。为了促进学生学习的积极性、主动性，全面客观地考查学生的知识掌握情况，采用过程评价与课程期末总评评价相结合的方式，过程评价根据学生在学习过程中的表现、学习成果等进行任务评价，根据每个项目或者知识点预习情况、课堂参与分组讨论情况、提出的解决方案或编出的程序质量、同组成员的认可情况等综合考虑各种因素后给出过程评价。为了学生能综合运用单片机知识，把所学知识转化为能力，为将来工作中工程实践做准备，当所有教学项目完成后布置一个实战题目作为课程期末评价。过程评价与课程期末评价的成绩比重为6∶4甚至更高。

工程式案例是从实际工程中提取出来的实际案例，具有工程多样化、复杂化的特点，每个学生给出的解决方案也各不相同。让同学们展示自己的设计方案和调试结果，老师给予中肯的评价和肯定，及时肯定学生的努力。尽力做到同一案例有不同解决方案，让学生动脑分析每种方案的优劣，在对比中复习知识点，温故而知新。观察同学参与工程案例分析、讨论情况，对工程问题考虑全面情况、总结发言情况以及在项目完成过程中承担任务情况、报告撰写情况，综合这些因素给出每个项目个人过程评价成绩；对比所有同学的完成情况，根据小组独立完成情况及努力程度给出一个小组过程分数；每个同学的过程分数由个人过程分数和小组过程分数组成。过程评价与期末课程评价的成绩比重为6∶4。假设共分析7个工程案例，则每个学生的最后成绩为：[（（个人过程分数+所在小组过程分数）/7]×60%+课程期末评价成绩×40%。

三、单片机原理及应用课程改革遇到的问题

1.工程案例选择问题。工程案例选择既要和教学大纲保持一致，又要考虑学生基础情况，经过一年一年实践锤炼，不断补充不断修改，基本能够有效涵蓋所涉及的知识点，也适当地给学生留出足够的自由发挥空间，激发学生的创新思维。案例的内容围绕课程知识点设计，并且扩展设计空间，逐渐加深设计难度，体现出层次差异，并与以前所学知识具有一定的结合性，承前启后，体现知识的系统性，从而促使学生对所涉及知识点能深入理解和灵活运用。

2.硬件电路板的调试安装。工程教学离不开实验室，但又不能完全在实验室进行，因为工程教学中工程案例的调试必须在实验室进行；工程原理的讲解、学生分组讨论、展示自己的设计方案、设计成果最好在教室进行（这个之前做过尝试，由于实验室被实验装置隔离成一个个小单元，交流问题缺乏眼神交流，效果欠佳）。这就要求支撑工程教学的硬件电路板，部分时间要带到教室去，既要实现教学案例功能，又要方便携带。教室里受电源限制，硬件电路板必须提供方便的电源接口。另外教室里环境不如实验室，没有专门的防静电措施，电路板要求更加稳定耐用。诸多情况给电路设计提出了更高的要求。

单片机原理及应用课程工程教学方法改革，用工程式教学取代传统“填鸭式”教学，教学内容更加贴近工程实际，教学方法和手段更受学生欢迎，理论联系实践，学习理论的同时培养了工程实践能力。考核模式更加自由合理，学生无须在期末考试的压力下背书背题，在平时完成一个个工程作品中，学习了理论，提高了实践动手能力，学会了团队合作，综合能力得到显著提高。工程式教学方法，学生边学边练，循序渐进，学习方式更加自由随意，符合当代学生的学习心理，收到良好的学习效果。

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