促進學生設計創新實踐能力培養的有效途徑

    教育管理

    作者：樓然苗 劉玉良 胡佳文 陳庭勳

    摘要：單片機的自動化智能應用在現代電子產業中發揮著重要的作用，學好學會單片機應用設計技能是電子信息類大學生的必然要求，通過精品課程立項建設來綜合實施課堂與實踐教學的內容與方法改革，促進學生設計創新實踐能力培養，提高實際應用能力，具有重要的推動作用。

    關鍵詞：單片機精品課程建設實踐

    單片機課程作為電子信息類專業的核心基礎課，如何讓學生學好這門課，在培養學生電子自動化設計能力上有著非同尋常的作用，針對如何改革教學內容、改進教學方法來提高大學生的單片機自動化設計能力，各高校的教師都有著很好的經驗與體會[1-6]。我校自上世紀80年代中期開設該課程以來，已相繼在電子信息工程、電氣工程及其自動化、船舶電子電氣工程、機械設計與製造、輪機工程、航海技術等專業開設了課程教學，經過校級重點課程、校級精品課程、省級精品課程等立項建設，在提高教學質量、培養創新應用型人才中取得了較好的教學成效。

    1.課程教學內容建設

    單片機課程教學內容構建要突出理論與實踐一體化思想，根據能力培養要求明確教什、學什、練什，要及時追隨單片機新技術、新編程軟件，及時更新教學內容。

    1.1教學培養計劃的修訂

    單片機課程是電子信息工程、電氣工程及其自動化、船舶電子電氣工程的平台核心基礎課，之前已有2004版、2007版、2010版三次修訂，最新的2014版培養計劃中理論課時從原先的48學時（3學分）改成了32學時（2學分），實驗課時從原先的16學時（0.5學分）改成了實驗獨立設課的32學時（1學分），課程設計按原先仍為1.5周，教學時間安排在第四學期及第五學期。

    1.2模塊化教學內容構建

    由於單片機課程涉及的專業較多，對電類及非電類專業教學采用相應的不同模塊，教學模塊包括：單片機原理與匯編設計基礎模塊(共20學時)、基礎設計實例與分析模塊（共2學時）、典型設計實例與分析選擇模塊（共6學時)、C程序設計基礎選擇模塊（共4學時）、應用設計選擇模塊(共12學時)，根據電類與非電類二大平台再選擇構成相應學時的教學內容。

    1.3課堂教學內容組織

    一是增加實踐應用知識的比重。為突出教學內容的實踐性，課堂教材中有大量的單片機應用實例作為教學內容，並在教學安排中提高這部分內容的授課學時。

    二是及時增加新的應用技術。在編程工具上，采用匯編程序與C程序設計同步教學，在程序下載調試技術方麵，采用宏晶公司的在線可下載單時鍾高速單片機係列。教材中的設計例子有匯編與C二種，計劃在以後的教學中，逐步用C語言取代匯編程序設計。

    三是增加趣味性的應用實例。理論課堂教材中的例題設計好壞對提高教學效果有直接的作用。在例題的設計中，盡可能選取既有應用價值又有趣味性的例題，這樣對調動學生的學習積極性會起到較好的教學效果。如在程序設計的例題中，我們把流水燈的設計作為一個例子，它是實際節日彩燈的一種模擬，通過程序的適當變換，就能設計出五彩繽紛的流水燈，這對激發學生的學習興趣和思維能力，提高他們的編程能力都有很好的幫助，這樣的例題在教材中還有很多。

    1.4實踐教學內容設計

    單片機實驗和課程設計是本課程重要的實踐環節，應當遵循以學生為主，教師為主導的教學理念，通過合理設置實驗（或設計）項目、引入新的設計調試軟件和方法、實行實驗和設計過程的全程指導、尊重學生的個性發展等措施，激發學生實驗與實踐的積極性，達到培養學生實踐動手能力和創新能力的目的。單片機實驗項目的設置要堅持從基礎性到綜合設計性這種層次性提高的實驗教學法，實驗項目內容具有趣味性及知識點連貫性。單片機課程共開設10實驗項目，其中基礎性7個，綜合設計性3個，3個綜合設計性實驗采用實驗作品評分製。課程設計項目分選做題和自選題，30多個項目來源全為工程應用實際例子，學生可自行選擇不同的難度進行課程設計，課程設計成績采用設計作品評分製。

    2.課程教學條件建設

    2.1課程教材建設

    到目前為止，課程組共編著出版了單片機各類教材書九本。現使用教材為2010版的《51係列單片機原理及設計實例》（北航出版社）及2013版的《單片機實驗與課程設計指導書（Proteus仿真版）第二版》。其它教材還有《51係列單片機設計實例》（2003年）、《單片機課程設計實例指導》（2004年）、《51係列單片機設計實例(第２版)》（2005年）、《單片機C程序設計實例指導》（2005年）、《單片機課程設計指導》（2007年）、《單片機實驗與課程設計（Proteus仿真版）》（2010年）、《單片機課程設計指導(第2版)》（2012年）、《單片機設計實例選集（一）》（2014年）。

    2.2課程實驗室建設

    實驗室建立了專門的單片機設計機房及電子製作實訓室，一是單片機實驗室安裝了電子互動教學軟件，在學生編程和調試時教師隨時可以查看學生的設計情況，也可以在網絡上指導，學生的實驗及課程設計電子資料都可在網上收繳。二是將新軟件、開發調試工具引入實驗室。早期采用Wave、MedWin等軟件進行單片機匯編程序的調試與編譯，用仿真器、燒寫器進行程序燒錄芯片，現在應用Keil-C51、Proteus等先進軟件進行單片機程序的編寫與調試，芯片一般采宏晶係列單片機，不用燒寫器能直接從串口進行芯片程序的寫入。三是建立Proteus虛擬單片機設計實驗仿真係統，學生可在寢室、家進行單片機應用係統的硬件與程序設計調試，拓展了單片機實驗場所的立體空間。

    2.3實驗項目的設計與研發

    課程組教師自行開發了30多種用於單片機實驗及課程設計、畢業設計的單片機電路板，提供了良好的生產型實踐教學環境。自製的實驗項目趣味性強，實驗電路板價格成本低，攜帶方便，學生可在寢室編程練習，實踐效果反映普遍較好。

    2.4網絡輔助教學平台建設

    課程組在2005年建成單片機課程助學網站，2007年改版成為校級精品課程建設網站，2009年改版成為浙江省精品課程建設網站，網站具備了網上輔助教學的環境，在網上可觀看五位教師的課堂全程錄像、進行在線討論，下載、上交作業，下載模擬測試卷、綜合練習題，下載調試程序，進行模擬或正式的網上在線考試等。現已完成慕課網站的建設，正在試用完善中。

    3.課程教學方法和手段改進