摘 要：文章詳細(xì)闡述了安徽三聯(lián)學(xué)院單片機(jī)課程改革的經(jīng)驗。該校以實踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行了一系列課程改革，初步形成了課內(nèi)、課外相結(jié)合，以賽促學(xué)、賽教結(jié)合的培養(yǎng)體系。理論課一改過去傳統(tǒng)的教學(xué)模式，引入仿真技術(shù)，并采用案例教學(xué)，讓學(xué)生體驗、感悟知識。課外實踐充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，提高學(xué)生運(yùn)用知識進(jìn)行創(chuàng)新實踐活動的能力。實踐也證明了這套培養(yǎng)體系對提高學(xué)生的實踐能力很有成效。

關(guān)鍵詞：實踐能力；單片機(jī)；課程

英國工程及科技學(xué)會（Institution of Engineering and Technology，IET）2013年度工程和技術(shù)技能與行業(yè)需求調(diào)查報告顯示，42%的受訪者認(rèn)為工程技術(shù)人才的技能水平距離合理技能水平的差距越來越大，這種問題對新畢業(yè)的大學(xué)生來說更為突出[1]。2014年教育部已明確要求部分普通本科高等院校要向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

單片機(jī)是電氣信息類專業(yè)中一門應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)計劃中有著至關(guān)重要的課程地位，它不僅銜接著整個專業(yè)計劃中的基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程，同時也承擔(dān)著提高學(xué)生實踐動手水平，知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用技能的教學(xué)任務(wù)[2]。近年來，很多高校圍繞著提高學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力這一目標(biāo)進(jìn)行了一系列課程改革，并取得了一些成果[3-4]。圍繞著這一目標(biāo)，我們依據(jù)學(xué)校的實際情況也嘗試實行了一些改革措施，并初步形成了課內(nèi)、課外相結(jié)合的培養(yǎng)體系。課內(nèi)，優(yōu)化單片機(jī)系列課程（包括單片機(jī)理論課、單片機(jī)實驗課和單片機(jī)綜合課程設(shè)計）的內(nèi)容安排及教學(xué)手段，將實踐能力的培養(yǎng)融入每一個教學(xué)環(huán)節(jié)中。課外，通過“以賽促學(xué)”“以賽促教”的賽教融合的教學(xué)手段，形成“創(chuàng)新實踐平臺+學(xué)生創(chuàng)新小組”的創(chuàng)新工作平臺[5]。

1 課內(nèi)培養(yǎng)體系

1.1 理論課引入仿真技術(shù)，采用案例教學(xué)

傳統(tǒng)的單片機(jī)理論課教學(xué)是灌輸式教育，以教師為主體，講完基礎(chǔ)理論知識，再舉一兩個例子，學(xué)生學(xué)完單片機(jī)這門課后，大部分還是懵懂狀態(tài)，不能靈活運(yùn)用知識進(jìn)行軟件設(shè)計，也不太懂硬件設(shè)計，這種滿堂灌的教學(xué)方式，很難調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更遑論培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣了。為了改善這一情況，在教學(xué)內(nèi)容的組織安排方面，我們設(shè)計了幾個項目作為案例，這些項目涵蓋了單片機(jī)大部分的知識模塊，如：鍵控花樣流水燈項目，涉及的知識模塊包括通用輸入/輸出端口、中斷管理，系統(tǒng)時鐘與控制、定時器；錄放音項目，涉及的知識模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)化器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、系統(tǒng)時鐘與控制、定時器；數(shù)字時鐘項目，涉及的知識模塊包括LCD液晶驅(qū)動模塊、系統(tǒng)時鐘與控制、鍵盤。按照知識間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，每一個項目都被分解成幾個小項目或小模塊，難易程度由簡到難，直至達(dá)到最終設(shè)計目標(biāo)。此外，還設(shè)計了以此項目為基礎(chǔ)的拓展項目作為課后思考題，學(xué)生按自愿原則組成學(xué)習(xí)小組，每位小組推選出一名小組長負(fù)責(zé)協(xié)商，小組成員共同討論完成課后拓展。

以鍵控花樣流水燈為例，此項目的教學(xué)是這樣設(shè)計的，（1）先進(jìn)行實物演示或仿真演示，讓學(xué)生獲得直觀的體驗。（2）講解通用輸入輸出端口的理論知識。（3）通用輸入輸出端口及C語言編程訓(xùn)練：通過proteus演示項目“點(diǎn)亮發(fā)光二極管”，引導(dǎo)學(xué)生自行修改軟件設(shè)計讓發(fā)光二極管閃爍、奇偶交替亮以及實現(xiàn)簡單流水燈，并完成仿真。（4）加入中斷管理知識，做“鍵控流水燈”項目，使用按鍵控制流水燈。（5）加入定時器模塊，做“鍵控花樣流水燈”項目。使用定時器產(chǎn)生PWM控制發(fā)光二極管亮度。（6）課后拓展項目：“十字路口交通燈”。

課堂上借助仿真技術(shù)，讓學(xué)生直觀地觀測到在仿真環(huán)境下進(jìn)行電路設(shè)計、程序編寫及系統(tǒng)調(diào)試，不需要任何成本，也不受時間和空間的限制，能充分發(fā)揮學(xué)生實踐自主性，留給學(xué)生更多的思考空間，對于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力有很大幫助[6]。我們在理論課中引入了仿真技術(shù)，一方面教師可利用仿真技術(shù)在課堂上做仿真演示，讓學(xué)生有比較直觀的感官體驗。另一方面，也給學(xué)生布置了一些小題目，要求學(xué)生課后完成一些小設(shè)計并進(jìn)行仿真調(diào)試，充分培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及靈活運(yùn)用知識解決問題的能力。

通過引入仿真技術(shù)，采用案例教學(xué)，既方便學(xué)生理解掌握理論知識，也增加了課程的趣味性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。為后續(xù)開展的實踐教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)。

此外，在上理論課的時候，我們設(shè)計的例題也會用不同型號的單片機(jī)，講解時結(jié)合TI官方給的相關(guān)數(shù)據(jù)手冊和使用指南，在講解理論的同時，也教會學(xué)生如何查找相關(guān)數(shù)據(jù)，并學(xué)會使用英文參考文獻(xiàn)，為以后的實踐和工作打下基礎(chǔ)。為方便部分接受比較慢的學(xué)生的學(xué)習(xí)，我們還特地錄制了一些實踐教學(xué)的微視頻，放在學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺供學(xué)生下載自學(xué)。

1.2 實驗課緊密結(jié)合理論課

很多高校的實驗安排都是理論課結(jié)束后才開始實驗課，此舉或許能夠防止實驗開在了理論課前，但實驗課的作用卻被弱化了。我們的實驗課是授課老師根據(jù)實驗課和理論課的內(nèi)容安排，自己跟教務(wù)人員溝通安排的，確保實驗緊跟在理論后面。實驗可以給學(xué)生更為直觀的體驗，更有助于學(xué)生對理論知識的理解，也為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。在實驗項目安排上，每個實驗不僅有基礎(chǔ)性的項目，也有按難度遞進(jìn)的設(shè)計性項目，對知識掌握水平不同的學(xué)生在課上都能盡“力”而為。

1.3 課程設(shè)計

指導(dǎo)教師按1∶1.5的比例給出設(shè)計題目，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇設(shè)計題目，在完成基本要求的同時，學(xué)生可以自由發(fā)揮，對項目進(jìn)行改進(jìn)，鼓勵學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力。

2 課外培養(yǎng)體系

2.1 引導(dǎo)學(xué)生建立了自己的團(tuán)體組織—“電子協(xié)會”

“電子協(xié)會”是由學(xué)院的電子愛好者建立的，自主管理，同高校其他社團(tuán)組織一樣，每年都會招新，這樣各個年級的會員就形成了梯隊，充分發(fā)揮了傳幫帶的作用，也形成了良性循環(huán)的培養(yǎng)體系。

2.2 創(chuàng)新實驗室實行開放性管理

學(xué)院建有創(chuàng)新實驗室，給學(xué)生提供了創(chuàng)新實踐活動的場地和一些必要的實驗儀器設(shè)備。創(chuàng)新實驗室實行開放性管理，由實驗教師與“電子協(xié)會”共同管理，“電子協(xié)會”明確值班人員，實驗教師配合管理，這種管理模式提高了學(xué)生的自主能力。創(chuàng)新實驗室開放管理模式為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新提供了條件，讓學(xué)生有了一種“主人翁”的感覺，從被動地接受知識的灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)、思考，從而培養(yǎng)他們自覺地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的良好習(xí)慣[7]。

2.3 組織學(xué)生參加各類比賽，激發(fā)學(xué)生的興趣

為了給學(xué)生提供充分的參與機(jī)會，學(xué)院自己主辦了電子設(shè)計大賽。自2015年“惠而浦”杯電子設(shè)計大賽以來，逐步規(guī)范了院級“電子設(shè)計大賽”，每年舉辦一次，分初賽和決賽兩場，初賽采用卷面考的方式，決賽采用設(shè)計并制作實物的方式?？偟膮①惾藬?shù)達(dá)到學(xué)院總?cè)藬?shù)的50%。除此之外，還可以參與校內(nèi)其他學(xué)院主辦的相關(guān)賽事，譬如，交通學(xué)院的“交通設(shè)計大賽”，機(jī)器人學(xué)院的“機(jī)器人大賽”等。通過這些校級比賽選拔學(xué)生參加各種其他國家級、省級的比賽。近年來，安徽三聯(lián)學(xué)院每年都會組織學(xué)生參與多項國家級、省級賽事，譬如，TI杯電子設(shè)計大賽，“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、安徽省機(jī)器人大賽、安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目等，并取得了不錯的成績。

3 結(jié)語

經(jīng)過一系列的改革，我們已初步形成了課內(nèi)、課外相結(jié)合，以賽促學(xué)、賽教結(jié)合的培養(yǎng)體系，通過這一培養(yǎng)體系引導(dǎo)學(xué)生主動融入體驗知識、感悟知識、運(yùn)用知識和創(chuàng)新實踐這一過程，學(xué)生實踐能力得到明顯的提高。以電子信息工程專業(yè)為例，目前在校生共有6個班，截至2018年10月份，已獲得安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項3項，國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項2項，TI杯電子設(shè)計大賽安徽省賽二等獎一項，“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽安徽賽區(qū)銀獎一項。

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