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摘要：单片机课程是工科专业的必修课，是一门实践和应用性较强的课程，目前传统的教学模式已难以适应现代化技术的高速发展，因此本文针对单片机课程的“讲学训”一体同步实践教学模式进行了探索与实践。这种教学模式以解决问题为导向，围绕实现实验项目这一目标，展开对涉及的知识点的讲授，并让学生在实验实践的过程中，理解、掌握、巩固所学知识，从而提高学生对该课程的学习兴趣和主动性，提升学生专业素养。
关键词：教学模式；实践教学；教学项目
本文引用格式：王春梅.基于单片机课程的“讲学训”一体同步实践教学模式的探究[J].教育现代化,2019,6(78):260-263.
Research on Synchronous Practice Teaching Mode of"Teaching,learning and Training"based on MCU Course
WANG Chun-mei
(Linyi University,School of Automation and Electrical Engineering,Shandong,China)
Abstract:MCU course is a compulsory course for engineering specialty and a course with strong practicality and applicability.At present,the traditional teaching mode has been difficult to adapt to the rapid development of modern technology.Therefore,this paper explores and practices the“teaching and training”integrated practice teaching mode of MCU course.This teaching mode is problem-solving and focuses on the goal of realizing the experimental project,so that students can understand,master and consolidate the knowledge in the process of experimental practice,so as to improve students’interest and initiative in the course of learning and improve their professional accomplishment..
Key words:Teaching mode;Practical teaching;Teaching project
一 引言
近年来，随着我校电气工程及其自动化、自动化等专业的建设，“单片机原理与应用技术”课程的教学逐渐规模化，为课程建设和师资队伍建设奠定了基础。立足学校“创新创业型人才”培养的定位，针对“单片机课程”教学，我们不断改善教学条件和实验环境，同时专业教师也不断更新教学理念、教学内容和专业知识，探索和实践新的教学方法和实践手段。
经过几年的实践，完善了一套“讲学训”一体同步实践教学模式。通过全面推进这种教学模式，使学生的专业基础扎实，专业实践能力大大提高，强化了学生综合素质培养。目前我校学生在全国电子设计大赛、全国智能车大赛以及机器人大赛等重要赛事中，均取得了卓越的成绩，也充分证明了“讲学训”一体实践教学模式，能够极大的提升学生的实践应用能力，开拓学生创新能力。
为了更好地实施“讲学训”一体同步实践教学模式，我们将课堂搬进了实验室，该课程的所有教学内容均在实验室进行，“讲学训”一体化，就是让学生使用教师“讲授”到的新知识，“学会”在实验中的运用，并在随堂的针对性实验项目的“训练”中巩固知识。这种“讲学训”一体同步实践教学模式，激发了学生的好奇心和学习兴趣，让学生在主动积极的学习环境中，培养了分析和解决实际问题的能力[1]。
二 传统教学模式下存在的几个问题
“单片机课程”的过去传统的教学方式强调传授知识，忽视应用实践教学环节。一般的教学模式大都是：在课堂上向学生讲授完该课程的全部理论和知识后，再进入实验实训环节，人为的将学习基础知识和实验实训分离，这样不便于学生学习和巩固知识点。这种教学模式很难在学习过程中调动学生的兴趣和主动性，影响了学生对该课程的学习，与该专业人才培养目标相背离。
过去传统的“单片机课程”教学模式，存在以下问题。
（一）教师思想上对实践课不够重视
从我国过去的教育教学的历史来看，教师讲授知识与学生训练实践相对脱节，实践课程始终不受重视。直到现在，老师们重理论轻实践的观点依然存在，把教学工作的重心放在理论知识教学上，认为实验课只是验证相应的理论或有关知识点，学生掌握基础知识更重要。
（二）教学内容与应用脱节
对本科生的教学过程中，教学内容多以原理与结构为主，理论性知识讲解的较多，学生真正去实践应用的机会少。且设计的实验项目多以书本上的例子为主，不利于激发学生学习的兴趣和积极性，不利于学生应用实践能力的提高。
（三）教学手段相对落后
过去由于学校办学费用紧张和办学条件的限制，在实验实训课程中，需要购置很多实验耗材，花费大量财力。教师在实验实训的教学中，考虑到实验成本的问题，主要是以简单的实验操作方法，学生跟着学做而已。这样的训练无法起到提高学生专业水平的目的，严重影响了该课程的教学效果。
（四）实验项目针对性不强
在实验项目的设计上，往往是验证性实验多，创新性、综合型的实验项目少，实验缺乏层次性，递进性，综合性，综合型实验项目较少，实验项目与知识点关联度不强，无法切实地训练学生对知识点的掌握和运用能力。
三“讲学训”一体同步实践教学模式的实施
针对以上在“单片机课程”传统的教学模式中存在的问题，我们积极改进，不断完善“讲学训”一体同步实践教学模式。
根据单片机课程的特点，从培养专业知识扎实、实践能力强的高素质应用型人才的培养目标出发[2],以提升实验实践能力和注重培养专业素质为主线，课程组成员重新对课程章节及知识点的进行梳理、整合与优化，结合单片机课程的重要知识点，精心设计和组织学生实验项目。讲授课程时，以解决问题为导向，围绕实现实验项目这一目标，展开对涉及的知识点的讲解讲授，让学生在实验实践的过程中，理解、掌握、巩固所学知识，从而提高学生对该课程的学习兴趣和主动性，提升学生专业素养。
为了更好地实施这种模式的教学，专业教师需要提前打破原有的章节顺序，聚焦和提取课程中的重要知识节点，把重要知识点融合到实验项目的实现中，让学生在实现项目的操作过程中，实现对知识点的理解和掌握。
实践训练项目的设计上我们以由简到繁、由易到难的原则[3]，这样既能有效帮助学生尽快深入到项目中，又能不断地提高学生的自信。同时，学生在完成项目的过程中也会有很大的收获。为此，我们不再按原来的章节内容，按部就班地讲授，而是将“单片机课程”的授课内容进行优化重构为以下7个方面的知识点：①单片机I／O的使用和练习，学生通过简单的操作就可以控制单片机及其外设；②单片机中断技术；③定时器的使用；④掌握RS232通信协议；⑤学习比较、捕捉和PWM等功能；⑥学习两种串行总线接口：两线(SMBus)和三线(SPI)；⑦熟悉A／D与D／A转换；USB接口、TCP／IP接口及各种工业总线的硬件与软件设计。
实施“讲学训”一体同步实践教学模式主要分为三个阶段。
第一阶段：确立实践训练项目。为了让学生迅速地掌握所需知识，尽快完成单片机技术的入门，讲授时以实现实验项目来切入知识点的学习，把枯燥的知识点讲授，转化为有趣的从简单到复杂的训练项目，针对相应的知识点进行学习、训练、理解、掌握。
第二阶段：顺利入门，激发兴趣。该阶段中，首先对实验项目进行精心设计。简单、有用、有趣的实验项目，使初期学习单片机的学生，感到轻松有趣。心理上不排斥枯燥的学习知识点，而是通过实现有效有趣的实验项目，达到激发学生兴趣和好奇心的目的。
第三阶段：积极主动，有效提升。学生入门后，慢慢对单片机设计和开发产生兴趣。后期的教学过程中，教师只讲解所需要用到的理论知识，然后给出一定的解决思路，把学生分组后，运用前面所学知识，自主设计开发来实现。这样做给学生留出了适当空间，更能激发其求知欲、参与欲、创造欲。这阶段，学生疑问多新思路层出不穷。此时教师可关注各学生的特点及知识掌握程度，从而及时改进实验实践训练目标[4]。
通过这三个阶段，学生完成了对“单片机课程”从“未知”到“熟悉”的跨越。通常情况下，过去的教学模式，学生学习“单片机课程”，按照章节顺序，从基本知识到开发编程，大约需要大概一学期的教学工作量才能实现，而我们按照“讲学训”一体同步实践教学模式，仅用了三周的时间就把学生领进了单片机开发设计的世界，实现了简单有趣的实验项目的开发，这也充分体现了这种教学模式的优势。
通常情况下，学生们对所学知识点的未知，使他们无力掌握和运用，从而对所学的内容产生有一种畏惧感，对课程的兴趣更是无从谈起。基于这一点，该教学模式“让学生的学习成为他们体验的过程。”以此培养学生的兴趣和积极性。
最初的几个训练项目，我们设计时注重简易和有趣，依据老师的讲授的要点和操作步骤，经过简单的操作和实践，就能够很好地实现。旨在让学生掌握单片机开发的流程和步骤，在操作的过程中，即使存在有些问题，分组的学生可以一起讨论和分析，从而找出解决问题的方法，教师在点评各组实验项目实现时，要对学生给与表扬和肯定。让学生敢于尝试，敢于修改，敢于用新的办法解决问题。教师作为教学活动的设计者和参与者，要及时把握教学进度和优化教学效果，培养学生独立解决问题的能力，学生的信心树立起来之后，就进入了第二步骤的实施阶段。
通过加大实验项目的难度和综合性，增加解决问题步骤的复杂度，培养学生独立思考和分析的能力，提升学生解决复杂问题的能力。老师从开始的“有问必答”，转变为激励分组学生们要挑战自我，独立解决，充分运用学过的知识点，来解决实际难题。我们激励学生不断进取，挖掘潜能，挑战自我，并鼓励其与同伴进行合作。实现了从过去的“要我学”到现在的“我要学”的转变[5]。在引导学生自主训练的过程使其积极性得到大幅调动，解决问题时要进行多次的讨论、分析、分工合作，又让他们感受到团队的力量，也从中体验到阶段式的胜利的成就。
四“讲学训”一体同步实践教学模式的成效分析和优势
（一）对任课教师的影响
这种教学模式的实施，对任课教师的知识体系和结构提出了新的要求，因此需要任课老师提升自己课堂组织和教学讲授的能力。在具体实施的过程中，我们任课老师的教学能力和科研水平都得到了极大的提高，随着改革的进一步深化，这种影响将会更加明显和有效。
（二）对于学生的影响
这种教学模式的实施，使学生变被动地接受知识为主动地寻求知识，改变学生学习态度，由“要我学”到“我要学”。极大地提高了学生的学习兴趣和主动性，培养了学生善于动手、敢于操作的能力。因此在最近的几年里，学生在高规格的电子设计大赛或相应的学科竞赛中屡获重奖，取得极大的成功。
通过实施这种教学模式后，在单片机课程的教学中，较过去传统的教学模式，优势有以下几方面。
1.体现“知识为技能服务，技能为综合能力和素质服务”的教学思想。教学全过程以单片机课程的各个实验项目作为教学主线，进行展开，淡化理论知识的难度，拓展专业知识的深度，注重培养使用功能部件的能力，通过操作实现这种实验任务，使学生即学即用，尽快缩短从初学到使用的距离。
2.顺应学生的认知能力，以“宽、简、新、用”的原则确定教学内容和教学方案。“宽”是指拓宽专业知识面，针对学生学习基础不同、接受能力不同的现状，组织部分选学内容和课外阅读资料，以拓宽学生视野；“简”是指对教学内容设计上，要由简到繁，重点考察对知识点的理解和应用能力；“新”就是要体现单片机课程的新知识、新工艺、新应用；“用”是注重社会实际需求，培养解决实际问题的能力。
3.促进学生全面发展和综合素质的提升，注重对其专业素养的培养。在实现实验实践环节的过程中，针对出现的故障情况，培养学生分析问题、解决问题的能力，在教学实践的环节中，促进对创新意识和实践能力的培养等。
4.推进了单片机课程的教学内容的优化重构和教学方法改进。“讲学训”一体同步教学模式，实现理论教学与实践教学的紧密融合，通过一系列实践项目的实现，强化了类似于“单片机课程”一样的实践课程的操作和实训训练。让学生在不断的“训练”中，强化对知识的了解、获取、掌握、巩固，达到“学以致用”的目的，提高实践类课程的课堂教学效果。
五 小结
在“讲学训”一体同步实践教学模式的实施后，我们也清楚地认识到这种教学模式通常需要更多的教学实践来完善和改进。为实现对课堂时间的高效利用，对于基础知识的讲授我们已经录制好视频资料，目前正在尝试引入网络在线课程，作为课下学生开展学习单片机课程基础知识和进行扩展训练的有益补充。对于一些基础知识和基本技能，学生可以随时在线学习，以便在课堂上能够有更多的时间用于实践和训练。
“讲学训”一体同步实践教学模式，充分体现了“讲中学，学中训”的特征。将理论知识教学和实践操作教学有机结合，以实现实验项目为导向，把各个知识点贯穿于实践训练中，注重培养学生动手和实践能力，在实验操作中理解、掌握、巩固所学的理论知识和相关内容。与过去传统的教学模式相比，“讲学训”一体同步实践教学模式不再以教师“讲授知识”为中心，而是强调通过学生动手实践能力，来理解、掌握和巩固专业理论知识，达到培养专业知识扎实、实践能力强的高素质应用型人才的目的[7]。该教学模式能够有效解决理论教学与实践教学脱节的问题，提高学生的学习兴趣和分析解决问题的能力，是工科实践类课程教学改革的关键要素和突破口，也是提高专业人才培养质量的有效途径。
参考文献
[1]杨卫波,吴平,王峰.单片机课程改革与工程能力的培养[J].电气电子教学学报,2013,35(04):44-45.
[2]吴伶锡,詹杰,周仁龙.电子信息科学与技术专业特色课程体系研究[J].当代教育理论与实践,2010,2(01):105-107.
[3]李国军.基于职业能力培养的高职会计实践教学探究[J].高教论坛,2015(12):108-110.
[4]徐自远.从单片机技能大赛看单片机课程改革[J].电子世界,2013(20):252-253.
[5]刘红艳,朱朝艳.应用型本科院校的土木工程材料课程改革实践[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2011,13(03):119-121.
[6]李庭贵.单片机应用技术课程立体化教学资源建设[J].电子科技,2012,25(09):151-153.
[7]张晓燕,张良.转型背景下地方本科院校经管类专业人才培养模式研究[J].科技创新导报,2018,15(04):242-243+248.
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