| 标题 | 促进学生设计创新实践能力培养的有效途径 |
| 范文 | 楼然苗+刘玉良+胡佳文+陈庭勋 摘要：单片机的自动化智能应用在现代电子产业中发挥着重要的作用，学好学会单片机应用设计技能是电子信息类大学生的必然要求，通过精品课程立项建设来综合实施课堂与实践教学的内容与方法改革，促进学生设计创新实践能力培养，提高实际应用能力，具有重要的推动作用。 关键词：单片机精品课程建设实践 单片机课程作为电子信息类专业的核心基础课，如何让学生学好这门课，在培养学生电子自动化设计能力上有着非同寻常的作用，针对如何改革教学内容、改进教学方法来提高大学生的单片机自动化设计能力，各高校的教师都有着很好的经验与体会[1-6]。我校自上世纪80年代中期开设该课程以来，已相继在电子信息工程、电气工程及其自动化、船舶电子电气工程、机械设计与制造、轮机工程、航海技术等专业开设了课程教学，经过校级重点课程、校级精品课程、省级精品课程等立项建设，在提高教学质量、培养创新应用型人才中取得了较好的教学成效。 1.课程教学内容建设 单片机课程教学内容构建要突出理论与实践一体化思想，根据能力培养要求明确教什么、学什么、练什么，要及时追随单片机新技术、新编程软件，及时更新教学内容。 1.1教学培养计划的修订 单片机课程是电子信息工程、电气工程及其自动化、船舶电子电气工程的平台核心基础课，之前已有2004版、2007版、2010版三次修订，最新的2014版培养计划中理论课时从原先的48学时（3学分）改成了32学时（2学分），实验课时从原先的16学时（0.5学分）改成了实验独立设课的32学时（1学分），课程设计按原先仍为1.5周，教学时间安排在第四学期及第五学期。 1.2模块化教学内容构建 由于单片机课程涉及的专业较多，对电类及非电类专业教学采用相应的不同模块，教学模块包括：单片机原理与汇编设计基础模块(共20学时)、基础设计实例与分析模块（共2学时）、典型设计实例与分析选择模块（共6学时)、C程序设计基础选择模块（共4学时）、应用设计选择模块(共12学时)，根据电类与非电类二大平台再选择构成相应学时的教学内容。 1.3课堂教学内容组织 一是增加实践应用知识的比重。为突出教学内容的实践性，课堂教材中有大量的单片机应用实例作为教学内容，并在教学安排中提高这部分内容的授课学时。 二是及时增加新的应用技术。在编程工具上，采用汇编程序与C程序设计同步教学，在程序下载调试技术方面，采用宏晶公司的在线可下载单时钟高速单片机系列。教材中的设计例子有汇编与C二种，计划在以后的教学中，逐步用C语言取代汇编程序设计。 三是增加趣味性的应用实例。 理论课堂教材中的例题设计好坏对提高教学效果有直接的作用。在例题的设计中，尽可能选取既有应用价值又有趣味性的例题，这样对调动学生的学习积极性会起到较好的教学效果。如在程序设计的例题中，我们把流水灯的设计作为一个例子，它是实际节日彩灯的一种模拟，通过程序的适当变换，就能设计出五彩缤纷的流水灯，这对激发学生的学习兴趣和思维能力，提高他们的编程能力都有很好的帮助，这样的例题在教材中还有很多。 1.4实践教学内容设计 单片机实验和课程设计是本课程重要的实践环节，应当遵循以学生为主，教师为主导的教学理念，通过合理设置实验（或设计）项目、引入新的设计调试软件和方法、实行实验和设计过程的全程指导、尊重学生的个性发展等措施，激发学生实验与实践的积极性，达到培养学生实践动手能力和创新能力的目的。单片机实验项目的设置要坚持从基础性到综合设计性这种层次性提高的实验教学法，实验项目内容具有趣味性及知识点连贯性。单片机课程共开设10实验项目，其中基础性7个，综合设计性3个，3个综合设计性实验采用实验作品评分制。课程设计项目分选做题和自选题，30多个项目来源全为工程应用实际例子，学生可自行选择不同的难度进行课程设计，课程设计成绩采用设计作品评分制。 2.课程教学条件建设 2.1课程教材建设 到目前为止，课程组共编著出版了单片机各类教材书九本。现使用教材为2010版的《51系列单片机原理及设计实例》（北航出版社）及2013版的《单片机实验与课程设计指导书（Proteus仿真版）第二版》。其它教材还有《51系列单片机设计实例》（2003年）、《单片机课程设计实例指导》（2004年）、《51系列单片机设计实例(第２版)》（2005年）、《单片机C程序设计实例指导》（2005年）、《单片机课程设计指导》（2007年）、《单片机实验与课程设计（Proteus仿真版）》（2010年）、《单片机课程设计指导(第2版)》（2012年）、《单片机设计实例选集（一）》（2014年）。 2.2课程实验室建设 实验室建立了专门的单片机设计机房及电子制作实训室，一是单片机实验室安装了电子互动教学软件，在学生编程和调试时教师随时可以查看学生的设计情况，也可以在网络上指导，学生的实验及课程设计电子资料都可在网上收缴。二是将新软件、开发调试工具引入实验室。早期采用Wave、MedWin等软件进行单片机汇编程序的调试与编译，用仿真器、烧写器进行程序烧录芯片，现在应用Keil-C51、Proteus等先进软件进行单片机程序的编写与调试，芯片一般采宏晶系列单片机，不用烧写器能直接从串口进行芯片程序的写入。三是建立Proteus虚拟单片机设计实验仿真系统，学生可在寝室、家里进行单片机应用系统的硬件与程序设计调试，拓展了单片机实验场所的立体空间。 2.3实验项目的设计与研发 课程组教师自行开发了30多种用于单片机实验及课程设计、毕业设计的单片机电路板，提供了良好的生产型实践教学环境。自制的实验项目趣味性强，实验电路板价格成本低，携带方便，学生可在寝室编程练习，实践效果反映普遍较好。 2.4网络辅助教学平台建设 课程组在2005年建成单片机课程助学网站，2007年改版成为校级精品课程建设网站，2009年改版成为浙江省精品课程建设网站，网站具备了网上辅助教学的环境，在网上可观看五位教师的课堂全程录像、进行在线讨论，下载、上交作业，下载模拟测试卷、综合练习题，下载调试程序，进行模拟或正式的网上在线考试等。现已完成慕课网站的建设，正在试用完善中。 3.课程教学方法和手段改进 3.1教学方法改进 课程教学要掌握“课前引导、课堂注重、课后实践”三结合原则，重视探究性学习与研究性学习，体现以学生为主体的教育理念。 一是要培养学生学习本门课程的兴趣。通过开课前举办讲座、绪论课展示应用实物、课堂上多让学生上讲台、开展讨论式的教学等方式提高学习兴趣。 二是要将实践教学和理论教学交叉溶合。在一些理论课中，利用单片机应用系统的实物直观的演示或利用Keil-C、MEDWIN或WAVE等集成的调试环境进行编程及调试的教学，使学生尽早掌握调试工具，这会使学生对单片机原理的学习产生一种兴趣。同时在实验中进行理论指导，在理论教学之后立刻进行实验，这样可以巩固和强化理论教学知识。 三是要利用有助概念形象化的教学手段。例如把单片机的工作原理、程序和指令的执行过程以动态的多媒体课件形式表现出来。 四是要采用启发式教学。采用一题多解的教学方法，让学生独立思考，对同一问题找出多种解决的思路，从而提高他们分析问题和解决问题的能力,如负数补码的求法、流水灯循环轮流点亮的编程实现方法等。 3.2教学手段改进教学手段主要有：合理采用课件、提供网络辅助学习、开展网上视频自学、互动讨论、教学指导、网上考试与训练等。 一是课堂教学使用PPT并每年修改更新，合理地取代板书。多媒体教学大大增加了教师讲解的知识容量，有更充分时间讲解重点和难点。 二是把课件、上课录像等所有教学资料上网，使学生可以随时下载或阅读观看，在网上通过多种方式（如留言板、在线讨论）与学生沟通，进行网上辅导答疑。 3.3作业与考试方式改进 一是作业方式多采用计算机编程与小实验相结合的方式。如软件编程、定时/计数器、中断等作业，许多都可以在计算机上进行小实验，自己独立编程上机调试加以验证。单片机课程在2008年起采用了网上作业布置及上交的方法。 二是考试采用灵活的手段，理论考试采用开卷形式，强调对知识的理解和会应用，避免死记硬背。课程成绩采用理论考试和动手能力考核相结合。2008年起实施了无纸化的网络课程考试, 平时学生也可在课程网上进行模拟测试。 4.课程建设成效 一是建设了丰富的网络资源供学生自主辅助学习，网站建设全面，资料丰富，对外全面开放，凸现网络助学功能。 二是学生学以致用效果明显，在毕业设计中单片机应用类题目比例较高，在全国电子设计竞赛中成绩优异。在毕业设计中：选择单片机应用作为毕业设计（论文）的比例较高，在电气电信专业学生中： 2009年为21%,2010年为21%，2011年为26%，2012年为30%，2013年为26%。有部分学生毕业后从事单片机设计应用工作；2001-2013年，在全省、全国大学生电子竞赛中学生共获省级以上奖47组，其中国家一等奖2组、国家二等奖4组、省一等奖11组、省二等将15组、省三等奖15组。 三是单片机课程教改项目多，获奖多。近年来课程组老师发表单片机设计类论文19篇，教改论文2篇；指导学生发表单片机设计期刊论文9篇；“单片机原理及应用课程教学改革与实践”、 “单片机原理及应用系列教材”两个课程教改项目2次获浙江省教学成果二等奖。 四是出版了多部课程教材。共出版了单片机特色系列教材9本,实践性强的教材深受高校老师及学生的欢迎，教材曾被中华读书报评为5本最受欢迎的硬件书之一，发行总量10多万册，教材被国内的清华大学、北京大学、浙江大学等图书馆收藏，澳门大学、台湾大学图书馆也有部分教材收藏。 五是课程教学评价良好。通过课程组成员共同努力，课程建设与教学取得了明显的成效，学生对“单片机原理及应用”课程的学习兴趣较浓厚，近年来出现了课外学生自选单片机应用系统的课题设计的好现象，也推动了学生的课外电子设计活动开展；在近几年的学生评教中，课程主讲教师的课程评教平均评分均在90分以上；校外教学专家也对系列教材书的出版给予了较好的评价。 5、结束语 通过单片机精品课程的建设与改革实践，使我们切身认识到，要提高电子信息类专业大学生的电子设计实践创新能力，应充分发挥教师教改的主动性和积极性，调动学生的学习创新热情，从我做起，从一节课一门课做起，通过不断的教学改革与探索，逐步提高学校的办学质量与水平。 参考文献： [1]杨立生. “理实一体化”模式下的单片机课程教学改革[J]. 正德学院学报,2012,02:46-48. [2]许超,吴新杰,张丹. 基于Proteus和Keil的单片机课程教学改革[J]. 辽宁大学学报(自然科学版),2011,01:27-29. [3]汪万维. 单片机课程教学改革探讨[J]. 武汉大学学报(理学版),2012,S2:95-97. [4]鲁俊生,万忠,万光毅. 单片机课程教学改革的实践与思考[J]. 浙江万里学院学报,2003,04:11-14. [5]程晓艳,党国庆. 突出学生个性发展的大学单片机课程教学改革[J]. 新余学院学报,2012,04:117-118. [6]李峥,陈得宝. 单片机课程教学改革探讨[J]. 淮北煤炭师范学院学报(自然科学版),2010,02:78-80. |
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