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应用型模式下单片机课程的教学改革探索研究论文

发布时间:2021-01-11 10:50:54 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:根据新时期单片机技术人才能力的社会需求和单片机课程的特点,基于应用型人才培养模式,针对单片机原理及应用课程教学中存在的问题,从教学内容、教学方法、考核方式、项目教学及组建兴趣小组进行创新能力锻炼等方面介绍了单片机课程改革的思路、内容、措施和改革效果。实践表明,该改革对提高学生单片机开发能力、综合素质和创新能力均有一定效果。

关键词:应用型;单片机;教学改革

本文引用格式:严海领.应用型模式下单片机课程的教学改革探索研究[J].教育现代化,2019,6(72):202-203+215.

随着当今嵌入式产品的普及,嵌入式人才大量紧缺,一方面是该专业的门槛较高,需要扎实的硬件基础和计算机系统方面的内容;另一方面,嵌入式处理器更新速度太快。单片机课程是嵌入式人才培养的必修课,也是大学电子电气等相关专业的核心课程[1]。该课程主要以单片机为对象,介绍单片机系统的结构及设计方法,着重讲述进行系统设计时的基本概念和基本方法,为学生学习后续的嵌入式芯片和做系统开发打下坚实的基础。但是在实际的教学中,由于单片机课程内容多、涉及知识面广、教学内容及教学方法等的不合理,学生普遍认为单片机结构复杂,概念抽象,指令难记,学习缺乏兴趣,学习效果不理想。部分学习成绩好的同学,还存在理论成绩不错,但实际运用能力不强等问题,所以很多公司对学生的技能不敢恭维。为解决市场上单片机及嵌入式人才紧缺而大量学生不能胜任的问题,我们从单片机和嵌入式人才的特征出发,对单片机原理及应用课程教学中存在的问题进行分析,然后从教学内容、教学方法、考核方式等方面进行探索和改革。

一 单片机课程教学中存在的问题

(一)目前单片机的教学主要是让学生掌握单片机的结构和工作原理,由于单片机结构及原理看不到摸不着,学生没有学习兴趣,部分听课同学也难以理解课程讲的内容。同时,由于教材所讲大部分是理论知识,没有引入案例进行分析,学生无法掌握单片机的开发流程、思路和方法,因此也无法利用相关知识解决实际问题,无法达到应用型人才培养的目标。

(二)目前单片机课程考核大部分采用的是闭卷的方式,出勤和作业成绩占30%,期末考试成绩占70%,题目也基本上是基于理论知识,实践和设计类的题目所占比例较少,无法从考核方式上引导学生学习开发及应用性质的知识技能,也无法体现学生的开发创造能力。

(三)大部分学生不了解大学生比赛和项目,也不会参加相关的比赛和项目,学生缺乏相关的知识技能训练和活动体验,进而无法达到以赛促学、以项目引导学习的效果。

二 相应的改革措施

针对学生课上出现的问题,依托青年教师教学改革项目“应用型模式下单片机课程的教学改革探索”,完成相应课程改革。该项目2016年5月立项,项目的研究拟以14级能动、15级能动、16级能动专业为主要研究对象,目前已完成14级能动和15级能动专业学生的教学任务。根据计划,在教学过程中对教学内容、教学方法、单片机教材等都做了部分改进;同时引导学生组建兴趣团队,目前兴趣团队共主持自治区大学生创新实验项目两项,一项已结题;引导部分同学参加了2017年全国大学生电子设计竞赛,一个团队获得自治区三等奖;由于16级能动专业未开设单片机课程,后续修改项目计划,主要以14级电气专业毕业设计及兴趣团队为研究对象,单片机创新为主要改革方向。

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(一)改革教学目的

目前单片机的教学主要是让学生掌握单片机(微机)结构和工作原理,由于单片机(微机)结构及原理看不到摸不着,学生没有学习兴趣,部分听课同学也难以理解课程讲的内容。针对单片机课程的应用性质,明确课程的最终目的是应用单片机这个工具解决实际中的问题。授课过程中始终给学生传递这一思想:我们要学以致用。

(二)改革教学教材

为了引入项目教学的思想,增加案例教学,我们对教材进行了更换。由北京航空航天大学出版社出版的《单片机原理及接口技术》,更换为电子科技大学出版社出版的《单片机原理与应用》。该教材简化了单片机理论的难度和深度,加强了实践教学的内容,强调了单片机技术的应用能力。

(三)改革教学内容

根据单片机的教学目的,依托单片机的教材,在介绍了单片机的结构和工作原理的基础上,增加了单片机的开发工具、开发流程和方法。引入与生活相关的任务,每个知识模块分为“任务引入”,“任务分析”,“相关知识”,“任务实施”,“任务拓展”五部分[2]。“任务引入”让学生了解要解决什么问题;“任务分析”分析解决问题的思路、方法和要达到的效果;“相关知识”阐述要解决问题需要的基础知识和方法;“任务实施”指导学生利用所学知识解决问题;“任务拓展”通过横向或纵向的知识拓展,进一步提高学生的能力。

(四)改革教学方法

充分利用多媒体技术,展现单片机的开发过程;由于该课程未设置实验和课程设计,授课中利用项目教学的方法,设计了若干组可实现的项目,引导学生自主开发学习使用单片机;

(五)改革评价体系并完成问卷调查及数据分析

传统的平时成绩一般由课后作业和出勤两部分组成的,由于授课过程中给学生布置了项目作业,后续评价时将该部分成绩纳入到平时成绩中,作为成绩评价的一部分,引导学生积极参与单片机的开发学习。

学期结束后,对15能动1班和2班同学设置了针对教材选择、项目大作业设定、教师授课方法、考核方式、是否愿意参加大赛及项目等一系列改革措施的问卷调查,并完成数据分析。

调查结果显示:81.3%的同学认为单片机课程有用,18.7%的同学认为没有太大用;67.3%的同学认为教材选择较合适,27.1%的同学认为一般,5.6%的同学认为教材不合适;76.6%的同学认为教师讲授合理,70.0%的同学认为提问合理,75.8%的同学认为作业合理;80.4%的同学认为单片机项目作业有用,19.6%的同学认为项目作业没有太大用;64.5%的同学期望开卷考试,1.9%的同学期望闭卷考试,33.6%的同学期望通过做出实物的方法进行考核;78.4%的同学表示对单片机比较感兴趣;70.1%的同学表示愿意参加单片机类的大赛;72%的同学表示愿意参加单片机创新项目;66.4%的同学愿意通过幕课自己学习,33.6%的同学表示不愿意通过视频学习。

(六)组建单片机兴趣小组,参加大赛及项目

2016年张晓奇组兴趣团队“可移动太阳能板供电的交通灯设计”申请自治区级大学生创新实验项目,已立项;2017年冯乙桐组兴趣团队“实时检测水质水龙头设计”申请自治区级大学生创新实验项目,已立项;2017年8月组建三组兴趣团队参加2017年全国大学生电子设计竞赛,韦金宏组获得自治区三等奖。

(七)组织兴趣小组,创建创新创业兴趣团队

在系部支持下,以冯乙桐兴趣小组为先锋,在G1-560创建了创想工作室,主要完成学生兴趣小组的学习、培训、项目辅导、创新实验等任务。同时,结合当前机电系创新创业工作,后续系部拟以G1-506创新团队为核心力量,开展实验室开放、创新团队培养、大赛及项目孵化等各类创新任务。

(八)制作慕课视频,指导14级电气专业毕业设计,改革毕业设计完成结果

制作慕课小视频,主要包括单片机结构及原理的简单介绍,单片机开发流程介绍,单片机硬件电路设计基础、单片机C语言程序设计基础及仿真,指导14级电气专业15位同学完成单片机类毕业设计,要求所有同学均做出实物样机,其中3名同学成绩为优秀,5名同学成绩为良好,优良比占53.3%。

三 特色做法

①以项目大作业的形式替代实验和课程设计,用分组的形式引导学生成立兴趣小组,自行购买开发板,共同合作完成项目大作业,无需建立实验室,同时锻炼学生的沟通合作能力、分析解决问题及动手能力。相比建立专门的实验室更为灵活多样。

②通过引导部分学生参加大赛及项目,充分激发学生的学习兴趣及给优秀的学生提供展现的平台,起到示范带头作用。

③以兴趣小组带动系部创新创业活动的展开,创想工作室的团队成员正成为系部实验室开放和创新活动的核心力量。

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四 结束语

针对工程应用型人才培养需要和单片机课程特点,以“应用型模式下单片机课程的教学改革探索研究”自治区级青年教育教学改革项目为依托,从教学内容、教学方法、考核方式、项目教学及组建兴趣小组进行创新能力锻炼等方面介绍了单片机课程改革的思路、内容、措施和改革效果。近三年来,兴趣小组申请立项两项区级大学生创新实验项目,均结题。一组兴趣小组参加2017年全国大学生电子设计竞赛,获得自治区三等奖,以申报项目及大赛兴趣小组为核心,带动其他年级学生组建新的兴趣团队,目前三组兴趣团队入围2019年全国大学生电子设计竞赛校级选拔赛。实践结果表明,单片机课程教学改革实现了将理论教学与实践应用相结合、知识传授和能力素质相结合,有效地培养了学生的动手能力、工程应用能力、创新精神和合作意识[3]。

参考文献

[1]杨保亮应用型人才培养体系下单片机教学的改革探索[J].教育教学论坛2014,4(18):31-32.
[2]苏珊.单片机原理与应用[M].电子科技大学出版社,2016.
[3]葛浩,周海军.面向工程应用型人才培养的单片机课程教学改革与实践[J].滁州学院学报,2017,19(05):121-124.

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