基于以賽導(dǎo)學(xué)的單片機(jī)教學(xué)改革〔〕:

摘要：單片機(jī)是一門綜合性和理論性很強(qiáng)的課程，針對我校學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺乏，學(xué)習(xí)不主動，理論才能、創(chuàng)新才能不夠等問題，提出"以賽導(dǎo)學(xué)、以賽促學(xué)、賽教結(jié)合";系列教學(xué)改革。理論證明這項(xiàng)改革措施收到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：學(xué)科競賽；單片機(jī)；教學(xué)改革

本文引用格式：袁靜.基于以賽導(dǎo)學(xué)的單片機(jī)教學(xué)改革[J].教育現(xiàn)代化,2022,7(46):65-67.

一引言

近年來對高校工程人才的培養(yǎng)提出了新要求，而我國高校的工程教育普遍存在教學(xué)方法和評價(jià)方式單一，教育教學(xué)信息化程度不高，知識更新速度慢；工程性缺失和理論環(huán)節(jié)薄弱，教師教學(xué)才能亟待進(jìn)步的問題?！?】這種高等工程教育狀況讓我們培養(yǎng)出來的學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)才能缺乏，缺乏科學(xué)研究思維，缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神、人際交往才能[1,2]。

單片機(jī)課程是宿遷學(xué)院電子信息工程、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的專業(yè)課。在學(xué)生專業(yè)課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)占據(jù)重要位置。該課程在工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中對培養(yǎng)和進(jìn)步學(xué)生工程分析和解決實(shí)際問題的才能起著重要的作用。且我校的學(xué)生一直存在學(xué)習(xí)興趣缺乏，不主動，不自信；理論才能、創(chuàng)新才能不夠；綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際工程問題的才能不夠等問題。為理解決上述問題，課程組基于OBE教育理念，構(gòu)建課程教學(xué)閉環(huán)形式，持續(xù)開展了"以賽導(dǎo)學(xué)、以賽促學(xué)、賽教結(jié)合";系列教學(xué)改革。通過理論和理論的教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)生工程才能的進(jìn)步。

這里的"賽";有兩層含義，一是指單片機(jī)類學(xué)科競賽，以學(xué)科競賽引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)科競賽題目綜合性較高，可以綜合考核學(xué)生應(yīng)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題的才能【3】。和我校的專業(yè)培養(yǎng)目的、課程目的相吻合。因此課程組從各類學(xué)科競賽中選擇適宜的賽題和工程式教學(xué)方法結(jié)合。"賽";的第二層含義是指學(xué)生個(gè)體之間、團(tuán)隊(duì)之間學(xué)習(xí)的比賽，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二賽教結(jié)合中"賽";的選擇

以學(xué)科競賽為載體，促進(jìn)教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變，逐步建立起以學(xué)科培養(yǎng)為核心的教學(xué)體系【4】。

學(xué)科競賽的目的一般是嚴(yán)密結(jié)合教學(xué)實(shí)際，著重知識理論根底、注重前沿技術(shù)，促進(jìn)電子信息類專業(yè)和課程的建立，引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新才能、協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動手才能的培養(yǎng)和工程理論的訓(xùn)練，進(jìn)步學(xué)生針對實(shí)際問題進(jìn)展電子設(shè)計(jì)、制作的綜合才能[5,6]。和我校信息工程學(xué)院的專業(yè)培養(yǎng)目的、課程目的相吻合。因此課程組從各類學(xué)科競賽中選擇適宜的賽題和工程式教學(xué)方法結(jié)合。

課程組比擬了全國單片機(jī)類的學(xué)科競賽，從全國大學(xué)生電子競賽、全國大學(xué)生智能汽車競賽和全國大學(xué)生藍(lán)橋杯單片機(jī)設(shè)計(jì)與開發(fā)大賽中，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況選擇了藍(lán)橋杯大賽。

三賽教結(jié)合中"工程";的選擇

課程組采用"學(xué)科競賽賽題分合";進(jìn)展教學(xué)內(nèi)容組織，以一個(gè)典型學(xué)科競賽賽題工程為導(dǎo)引，將該工程分解得到相應(yīng)的知識模塊，在后續(xù)各章節(jié)中進(jìn)展詳細(xì)講解，為了防止教學(xué)內(nèi)容因工程集中而過于片面，融入國際前沿學(xué)術(shù)和最新研究成果、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步等新知識。最后在實(shí)驗(yàn)課中設(shè)置一次綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將分解后的任務(wù)整合，單獨(dú)實(shí)現(xiàn)工程要求的功能。通過實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以考察教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

課題組在藍(lán)橋杯十屆單片機(jī)賽題中選擇了第五屆競賽題目?多功能事件記錄器?作為賽教結(jié)合的切入點(diǎn)。

溫度記錄器的設(shè)計(jì)內(nèi)容為物體接近設(shè)備時(shí)能測量環(huán)境中的溫度、濕度，并按照要求將采集數(shù)據(jù)存儲和顯示。其系統(tǒng)硬件組成框圖如圖1所示。

該工程根本涵蓋了單片機(jī)教學(xué)大綱的內(nèi)容，包括51單片機(jī)的根本硬件知識，C51編程方法，IO口控制，串行總線接口，鍵盤，LED顯示等。從而實(shí)現(xiàn)了從實(shí)際工程出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生掌握根本應(yīng)用知識，并逐步接觸各功能接口模塊的應(yīng)用，解決學(xué)生難于理解的問題。賽題和課程內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

四賽教結(jié)合中"教";的改革

〔一〕理論教學(xué)內(nèi)容改革

〔1〕刪除兼容性差的匯編語言，增加兼容性和移植性強(qiáng)的C51語言。

〔2〕增加單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用模擬電路、數(shù)字電路的參數(shù)設(shè)計(jì)，增加常用傳感器工作原理的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識交融，將傳統(tǒng)、單一的知識才能點(diǎn)多樣化、多元化【7】。

〔3〕強(qiáng)化單片機(jī)和外部設(shè)備的總線技術(shù)。讓學(xué)生可以掌握更多單片機(jī)擴(kuò)展外部模塊的方法。

〔4〕增加仿真軟件Proteus和Keil的使用。單片機(jī)是理論性很強(qiáng)的課程，教學(xué)改革前學(xué)生理論課后，只能通過實(shí)驗(yàn)課才能驗(yàn)證理論教學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生不能及時(shí)掌握理論知識的應(yīng)用，學(xué)生學(xué)會仿真軟件的使用后，可以在課后甚至課堂中利用仿真軟件理解理論知識的應(yīng)用方法，且因?yàn)榉抡孳浖梢詫?shí)現(xiàn)軟硬件聯(lián)調(diào)，防止了以往學(xué)生理論中過于強(qiáng)調(diào)軟件編程，硬件設(shè)計(jì)才能缺乏的問題。

〔5〕為了防止教學(xué)內(nèi)容因工程集中而過于片面，在各章節(jié)中注意知識和學(xué)科的拓展，融入非51系列單片機(jī)的介紹，國際前沿學(xué)術(shù)、最新研究成果和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步等新知識。通過與前沿技術(shù)成果相結(jié)合，保證學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)意所需要的新知識才能的持續(xù)更新。

〔6〕實(shí)訓(xùn)課中選擇具有學(xué)科穿插特點(diǎn)的工程作為學(xué)生的課題，培養(yǎng)學(xué)生建立多學(xué)科穿插的意識，具備在多學(xué)科空間觀察、考慮問題、完成工程工程的才能【7】。

〔二〕理論教學(xué)內(nèi)容改革

〔1〕將實(shí)驗(yàn)工程分成根底型、進(jìn)步型和綜合型三個(gè)等級，學(xué)生可以結(jié)合自身對知識的掌握程度自主選擇實(shí)驗(yàn)難度，并逐級攻克，體驗(yàn)闖關(guān)的樂趣，進(jìn)步學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)的興趣。實(shí)驗(yàn)過程采用"三步法";，第一步，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、提供Proteus和Keil軟硬件仿真結(jié)果，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前必須提交預(yù)習(xí)報(bào)告；第二步，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，教師適當(dāng)給予指導(dǎo)；第三步，教師現(xiàn)場對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)展辯論和結(jié)果驗(yàn)收，保證每一位學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)掌握相關(guān)的理論知識?！?〕實(shí)訓(xùn)課題從單片機(jī)相關(guān)學(xué)科競賽中選擇，培養(yǎng)學(xué)生的綜合理論才能，并從中選擇根底較好的學(xué)生參加學(xué)科競賽【7】。

〔三〕教學(xué)方法改革

在教學(xué)過程中，為了提升學(xué)生的綜合才能，打破課堂沉默，課程組采用了多種教學(xué)方法改革【5】。

〔1〕以賽導(dǎo)學(xué)，將學(xué)科競賽和教學(xué)內(nèi)容相交融，搭建工程背景，將復(fù)雜的工程拆分成假設(shè)干個(gè)簡單的小任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主考慮如何通過所學(xué)的知識解決問題，進(jìn)步學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

〔2〕以賽促學(xué)，課堂教學(xué)時(shí)，在一些知識節(jié)點(diǎn)中采用答題競賽的方式，促進(jìn)學(xué)生主動探究問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作才能。

〔3〕任務(wù)驅(qū)動，每章節(jié)內(nèi)容通過兩到三個(gè)小任務(wù)串聯(lián)起來，學(xué)生以個(gè)人或小組的形式自主探究或互動協(xié)作提出方案、解決問題。這種通過小組內(nèi)部互相討論、分析進(jìn)展合作學(xué)習(xí)的形式，可以使學(xué)生集思廣益，取長補(bǔ)短，體會成功帶來的樂趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)興趣。

〔4〕利用泛雅平臺實(shí)現(xiàn)線上線下交融，在每次課前，教師通過網(wǎng)絡(luò)課程和學(xué)習(xí)通APP發(fā)布任務(wù)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)，課堂中通過抽測檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。課后通過網(wǎng)絡(luò)作業(yè)引導(dǎo)學(xué)生回溯課堂內(nèi)容，及時(shí)掌握重要的知識點(diǎn)。教師也可以通過階段測試及時(shí)理解學(xué)生對知識的掌握程度。網(wǎng)絡(luò)課程中提供豐富的教學(xué)資源，學(xué)生可以這局部資源擴(kuò)展知識面，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科穿插的才能。

〔5〕第二課堂多樣化，成立"電子興趣小組";"大學(xué)生創(chuàng)業(yè)工程開發(fā)";"全國大學(xué)生電子競賽";等各種小組團(tuán)隊(duì)，作為學(xué)生理論創(chuàng)新才能和個(gè)性開展的平臺，并配有專業(yè)指導(dǎo)教師，將課堂教學(xué)延伸到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的課外理論中，讓學(xué)生忙起來動起來，進(jìn)步學(xué)生綜合應(yīng)用才能和創(chuàng)新才能。

〔四〕以賽反響教學(xué)

從參加第二課堂的學(xué)生中選拔根底較好的學(xué)生參加各類學(xué)科競賽，通過選拔賽和學(xué)科競賽的結(jié)果，可以暴露出許多學(xué)生的學(xué)習(xí)問題。[8]例如，2022年電子信息工程專業(yè)學(xué)生在參賽后，分析出學(xué)生的主要問題有以下幾方面。

〔1〕根底知識掌握不牢靠，根本概念、硬件模塊的應(yīng)用不熟悉。

〔2〕編程才能明顯強(qiáng)于硬件設(shè)計(jì)才能。

〔3〕串口通訊模塊不熟悉。

〔4〕獨(dú)立解決問題的才能還需進(jìn)一步鍛煉。

通過分析學(xué)生參加比賽中遇到的問題，可以進(jìn)一步促進(jìn)單片機(jī)教學(xué)改革，讓學(xué)生可以扎實(shí)掌握相關(guān)知識。

五評價(jià)方法改革

〔一〕加強(qiáng)過程評價(jià)

〔1〕理論知識考核

為強(qiáng)化過程學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，增加階段性考試。將教材內(nèi)容按照根底理論局部和理論理論局部，分別進(jìn)展階段性考試，其中根底理論局部進(jìn)展1次階段性考試，理論理論局部一章1次。增加階段性考試后，過去的1次期末考試將演變?yōu)?次考試〔6次階段性考試和1次期末考試〕。為了讓學(xué)生可以重視階段性考試，將階段性考試成績記入期末總評。

〔2〕實(shí)驗(yàn)考核

以往實(shí)驗(yàn)成績的評定大多根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出，課堂實(shí)驗(yàn)過程沒有有效評價(jià)，為激發(fā)學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)過程中的積極性、主動性和創(chuàng)造性，現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)成績考核調(diào)整為：指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的完成情況，按三個(gè)分值區(qū)間給予成績：根底型為6075分；進(jìn)步型為7685分；綜合型為86分以上。假設(shè)學(xué)生不滿意于實(shí)驗(yàn)成績，可提出申請?jiān)俅沃刈?，成績以最后次為?zhǔn)。實(shí)驗(yàn)課堂成績和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績按6:4折算出實(shí)驗(yàn)總評成績。

〔二〕加強(qiáng)多元評價(jià)

為進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮該課程理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，將學(xué)生參加課外電子競賽活動的成績計(jì)入課程作業(yè)成績，加強(qiáng)多元評價(jià)。傳統(tǒng)的作業(yè)成績比擬單一，現(xiàn)將參加電子競賽、電子挑戰(zhàn)杯、參加電子興趣小組完成作品情況和平時(shí)綜合性大作業(yè)等幾個(gè)方面成績一并計(jì)入作業(yè)成績。作業(yè)成績的多樣性，可以有效的引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生對電子競賽活動的興趣和參與，增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的濃度，促進(jìn)學(xué)風(fēng)建立。

六總結(jié)

以學(xué)科競賽導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，并將其拆分成簡單任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握如何解決復(fù)雜的工程問題。通過多種教學(xué)方法活潑課堂，進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自主性。這些教學(xué)改革措施施行以來，我院學(xué)風(fēng)濃郁，學(xué)生課程卷面及格率持續(xù)進(jìn)步，2022級電子信息工程專業(yè)比2022級進(jìn)步56.5%，2022級電子信息工程專業(yè)比2022級進(jìn)步76.8%。學(xué)生參加學(xué)科競賽興趣濃重，在重大學(xué)科競賽中獲獎率大幅度進(jìn)步，近5年學(xué)生在省級以上學(xué)科競賽中

獲獎30余項(xiàng)。由此可見本課程的教學(xué)改革不僅進(jìn)步了的學(xué)生對根底知識的掌握程度，也增強(qiáng)了學(xué)生的理論動手才能，到達(dá)了課程的培養(yǎng)要求。

參考文獻(xiàn)

【1】何海榮.信息化時(shí)代融入BIM技術(shù)的建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)策略研究[J].當(dāng)代教育理論與教學(xué)研究,2022(07):1-2.

【2】姜夢陽.工程管理中的BIM與BIM人才培養(yǎng)[J].湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)(人文社會科學(xué)版),2022,17(04):62-64.

【3】陸國棟,陳臨強(qiáng),何欽銘,等.高校學(xué)科競賽評估:思路、方法和探究[J].中國高教研究,2022(2):63-68,74.

【4】曾妍.?單片機(jī)技術(shù)?混合教學(xué)形式研究與理論[J].教育現(xiàn)代化,2022,5(46):119-121.

【5】任玲芝,楊回回,李巖巖.