新工科下的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)改革研究

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摘要:“新工科”背景下開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)模式的改革與探索，構(gòu)建全新工科人才培養(yǎng)模式，至關(guān)重要。本文以《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》為例，以“新工科”理念為主線，研究了“啟發(fā)學(xué)生自主探索”的實(shí)踐教學(xué)新模式；在此基礎(chǔ)上，提出了一種“課下促升課上，課上反哺課下”的新舉措，實(shí)現(xiàn)師生“雙贏”，建立實(shí)踐教學(xué)的長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制；最后以互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)等新技術(shù)為依托，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)體系和反饋監(jiān)控平臺(tái)，有效地提高了實(shí)踐教學(xué)效果。實(shí)踐結(jié)果表明：這一系列的實(shí)踐教學(xué)模式的改革對(duì)新工科人才培養(yǎng)有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞:新工科、實(shí)踐教學(xué)模式、長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制

引言

近年來(lái)，在新工科建設(shè)的大背景下，高校作為新工科人才培養(yǎng)的責(zé)任主體，必然面臨著新的挑戰(zhàn)，為了培養(yǎng)一大批多元化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，就需要探索和實(shí)踐新的教學(xué)模式和新的教學(xué)方法[1-2]。高校的實(shí)踐教學(xué)體系分為三部分：基本知識(shí)技能、專(zhuān)業(yè)綜合技能和多元化創(chuàng)新技能。其中基本知識(shí)技能是基礎(chǔ)，專(zhuān)業(yè)綜合技能是能力，多元?jiǎng)?chuàng)新技能就是目標(biāo)。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，知識(shí)獲得已經(jīng)不存在障礙，那么要達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，中間環(huán)節(jié)的能力培養(yǎng)就至關(guān)重要，它是將知識(shí)融合，達(dá)到多元?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，能力培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)綜合技能在高校中體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，在“新工科”背景下開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)模式的改革與探索，構(gòu)建全新工科人才培養(yǎng)模式，至關(guān)重要。

1單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》是很多高校電子信息專(zhuān)業(yè)、計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的動(dòng)手實(shí)踐課程，是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前課程在實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問(wèn)題有：實(shí)踐教學(xué)模式單一，學(xué)生被動(dòng)的接收；綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)置創(chuàng)新性不足，限制了學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)[3]，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制；實(shí)踐考核以“分組”形式進(jìn)行，存在部分學(xué)生“打順風(fēng)車(chē)”的現(xiàn)象，未形成有效的綜合評(píng)價(jià)考核體系，不能促進(jìn)學(xué)風(fēng)好轉(zhuǎn)。因此在“新工科”背景下，亟待探索新的課程改革方案。

2單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的改革思路

2.1構(gòu)建“新工科”背景下實(shí)踐教學(xué)新模式

隨著新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，我國(guó)推出“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等一系列國(guó)家重大科技戰(zhàn)略，“新工科”創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展成為新時(shí)期發(fā)展的熱點(diǎn)議題，工科人才的培養(yǎng)在促進(jìn)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國(guó)家整體創(chuàng)新水平的提高中起著重要的作用。因此，在新工科背景下開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)模式的改革與探索，構(gòu)建全新工科人才培養(yǎng)模式，至關(guān)重要[4-5]?！秵纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)》涉及的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抽象，指令功能繁多，編寫(xiě)調(diào)試程序比較困難，綜合性強(qiáng)，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；而且實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)只有20學(xué)時(shí)。因此，如何在保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量提升的前提下，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成綜合實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，是當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中所面臨的挑戰(zhàn)。本文通過(guò)研究“新工科”的內(nèi)涵和外延，以“新工科”理念為主線，將傳統(tǒng)以“教師演示”為主的實(shí)踐教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢l(fā)學(xué)生自主探索”的主動(dòng)探索新模式。深入研究“新工科”背景下創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，探索啟發(fā)式教學(xué)法、討論式教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)模式等的融合，使學(xué)生能夠主動(dòng)參與到實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中來(lái)，化被動(dòng)為主動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的興趣，注重個(gè)性發(fā)展與多元?jiǎng)?chuàng)新并舉，探尋適合我校學(xué)生特點(diǎn)的實(shí)踐教學(xué)藝術(shù)，切實(shí)注重實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高[6-9]。

2.2采用“課下促升課上，課上反哺課下”的措施，建立實(shí)踐教學(xué)的長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)陳舊，內(nèi)容單一，主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的難度和深度不夠，綜合性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性不足，限制了學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)，學(xué)生興趣不高，總是認(rèn)為：學(xué)習(xí)這些東西沒(méi)用？很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。在“新工科”大背景下，如何把新工科的理念貫穿到實(shí)踐教學(xué)中，并落到實(shí)處呢？這就需要從實(shí)踐教學(xué)的本質(zhì)出發(fā)，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)方法的改革。因此，本文提出了“課下促升課上，課上反哺課下”的新舉措，充分調(diào)動(dòng)了教師和學(xué)生的積極性，實(shí)現(xiàn)師生“雙贏”，建立了實(shí)踐教學(xué)的長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制。首先，通過(guò)在課下引入學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、科研項(xiàng)目等環(huán)節(jié)，以參賽項(xiàng)目實(shí)操訓(xùn)練題目，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和科研項(xiàng)目為導(dǎo)向，制定“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)”綜合性實(shí)驗(yàn)題目，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力，注重個(gè)性化發(fā)展與多元?jiǎng)?chuàng)新并舉，提高課上實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量；然后，當(dāng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合能力得到提高后，鼓勵(lì)學(xué)生多參與學(xué)科競(jìng)賽，申請(qǐng)大創(chuàng)項(xiàng)目，積極參加教師的科研項(xiàng)目，凝練自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，多獲取競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)、獲批大創(chuàng)項(xiàng)目，充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生的實(shí)踐積極性，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)有所用，讓教師感悟到教有所獲，實(shí)現(xiàn)師生“雙贏”，以此良性循環(huán)下去，有助于建立實(shí)踐教學(xué)的長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

2.3建設(shè)“小組”綜合評(píng)價(jià)考核體系，促進(jìn)學(xué)風(fēng)改進(jìn)

《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》的考核采用“分組”制，旨在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、溝通交流以及多元化創(chuàng)新能力，促進(jìn)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)；考核方式采用“考勤+實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)+驗(yàn)收+答辯+提問(wèn)”的形式。對(duì)于考勤和實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)的考核，參考一般做法即可，重點(diǎn)對(duì)于后三個(gè)步驟的考核，即驗(yàn)收、答辯和提問(wèn)。驗(yàn)收環(huán)節(jié)包括仿真驗(yàn)收和實(shí)物驗(yàn)收兩類(lèi)，由各組學(xué)生獨(dú)立操作演示。對(duì)于仿真驗(yàn)收，學(xué)生將完整的流程，包括建立工程、添加項(xiàng)目文件、編輯文件、編譯文件、仿真調(diào)試等步驟全部演示。對(duì)于實(shí)物驗(yàn)收，學(xué)生將自己焊接的外圍電路模塊連接到最小系統(tǒng)板上進(jìn)行操作演示，并說(shuō)明自己的方案設(shè)計(jì)及思路。教師根據(jù)仿真演示和實(shí)物演示的效果，以及學(xué)生的講解情況給出成績(jī)。答辯環(huán)節(jié)由學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告并自述，簡(jiǎn)要說(shuō)明自己硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的各模塊功能，以及設(shè)計(jì)和調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法，再由教師提問(wèn)，根據(jù)回答情況，結(jié)合報(bào)告和自述給出這一部分成績(jī)。最后，針對(duì)以往“分組”實(shí)踐環(huán)節(jié)中存在“打順風(fēng)車(chē)”的現(xiàn)象，本文增加學(xué)生“提問(wèn)”環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)，針對(duì)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中提問(wèn)的數(shù)量和質(zhì)量給出這部分的成績(jī)。本文設(shè)計(jì)的考核指標(biāo)能夠真實(shí)反應(yīng)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用的實(shí)際情況，通過(guò)考核指標(biāo)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生更加主動(dòng)地學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)風(fēng)改進(jìn)。

2.4以互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)等新技術(shù)為依托，構(gòu)建“反饋和交流”平臺(tái)，把控實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量

實(shí)踐教學(xué)改革離不開(kāi)質(zhì)量監(jiān)控[10]。實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中及時(shí)“反饋和交流”是提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量關(guān)鍵。學(xué)生是實(shí)踐教學(xué)的主體，實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的好壞，學(xué)生最有發(fā)言權(quán)。教師只有及時(shí)與學(xué)生溝通、交流，查找存在的問(wèn)題進(jìn)而分析，提出整改措施，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的有效性。本文以互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)等新技術(shù)為依托，構(gòu)建了“反饋和交流”平臺(tái)，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的反饋信息，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中形成一個(gè)閉環(huán)監(jiān)控，切實(shí)促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高。

3結(jié)論

本文通過(guò)研究“新工科”的內(nèi)涵和外延，首先以“新工科”理念為主線，積極研究和探索新實(shí)踐教學(xué)模式；提出了一種“課下促升課上，課上反哺課下”的新舉措，充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生的積極性，實(shí)現(xiàn)師生“雙贏”，建立實(shí)踐教學(xué)的長(zhǎng)效聯(lián)動(dòng)機(jī)制，完善實(shí)踐教學(xué)體系；在此基礎(chǔ)上，建立了完善的綜合評(píng)價(jià)考核體系，促進(jìn)學(xué)風(fēng)的改進(jìn)；同時(shí)以互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)等新技術(shù)為依托，構(gòu)建“反饋和交流”平臺(tái)，監(jiān)控實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量；最后，通過(guò)2016級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)中實(shí)踐應(yīng)用，得到學(xué)生的一致好評(píng)，取得了較好的反響。

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作者：師紅宇 李怡 單位：西安工程大學(xué)