工程教育認證單片機原理課程教學(xué)改革
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了工程教育認證單片機原理課程教學(xué)改革范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要:單片機原理是電氣工程及其自動化本科生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。工程教育認證背景下，本文闡述了單片機原理傳統(tǒng)教學(xué)方式和考核機制的不足，以培養(yǎng)目標(biāo)為主線，以解決存在問題為目標(biāo)，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，依次從優(yōu)化理論教學(xué)方法、改進實驗教學(xué)方法、改革課程評價方法四方面，進行單片機原理課程教學(xué)改革探索。引導(dǎo)學(xué)生有效學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及解決實際問題的能力。
關(guān)鍵詞:工程教育;單片機原理;教學(xué)改革;持續(xù)改進
一、緒論
工程教育認證制度對于保障工程教育的質(zhì)量及其發(fā)展有重要作用，是國際通用的制度。我國在2016年6月正式加入了《華盛頓協(xié)議》，此協(xié)議在國際本科工程教育學(xué)位互認方面具有很大影響力，這標(biāo)志著我國工程教育認證水平和國際認可度不斷提高，對提高我國工程教育認證質(zhì)量和提升中國工程教育認證國際競爭力具有重要意義［1］。單片機原理是電氣工程及其自動化專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。本課程的核心教學(xué)成效有以下兩方面，一是學(xué)生能夠熟練地掌握和應(yīng)用單片機的基本知識、原理和技能，能夠?qū)纹瑱C系統(tǒng)進行相應(yīng)的設(shè)計開發(fā)、調(diào)試和應(yīng)用，二是培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、邏輯思維能力，進而提升學(xué)生的就業(yè)競爭力，且為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和教學(xué)打下了堅實的理論和實踐基礎(chǔ)［2］。為了保證上海理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)工程教育認證培養(yǎng)目標(biāo)更好地達成，培養(yǎng)更多具備國際等效工程能力的專業(yè)技術(shù)人才，本文對工程教育認證背景下的單片機原理課程教學(xué)模式改革進行了相關(guān)探索和實踐。
二、單片機原理課程培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)存問題
以學(xué)生為中心，對全體學(xué)生進行工程能力的培養(yǎng)，是工程教育認證的核心理念。落實在制定培養(yǎng)目標(biāo)、教育教學(xué)資源建設(shè)的評估和質(zhì)量監(jiān)控機制的全過程中。工程教育認證是基于學(xué)生學(xué)習(xí)的效果和能力的提高作為評價教育質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的認證體系［3］。以上海理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)工程教育認證培養(yǎng)目標(biāo)為例，旨在培養(yǎng)“工程型、創(chuàng)新性、國際化”的電氣工程及其自動化領(lǐng)域的復(fù)合型人才，可以勝任電氣工程、能源技術(shù)等領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)制造或經(jīng)營管理等工作，滿足國家和長三角區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展對新工科、工程型、復(fù)合型人才的需求。具體到工程教育認證過程中，《單片機原理》課程培養(yǎng)目標(biāo)要求畢業(yè)生能夠具備識別、表達，并通過文獻研究分析電氣工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題的能力。單片機原理在電路原理、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、自動控制原理以及計算機應(yīng)用基礎(chǔ)等先修課程的基礎(chǔ)上，重點培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中使用單片機的能力，包括單片機系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)、調(diào)試和應(yīng)用等工程能力。對于未修前面所述課程或者前修過程基礎(chǔ)較弱以及沒有硬件開發(fā)經(jīng)驗的同學(xué)而言，單片機自身特性決定了該課程知識點龐雜且零碎，基礎(chǔ)概念相對抽象、對學(xué)生動手能力要求高，課程內(nèi)容有較強的實踐性［4］?？偨Y(jié)傳統(tǒng)單片機原理課程的教學(xué)方式，主要存在以下幾點不符合工程教育認證的理念:(1)單片機原理這門課程在進行理論教學(xué)的過程中，其基礎(chǔ)概念比較復(fù)雜、涉及的知識點很多，且對學(xué)生的抽象思維要求較高，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下要求學(xué)生對單片機基本概念有一定的了解，并且掌握相關(guān)的匯編語言，能夠編寫一些簡單的程序，然后完成布置的習(xí)題即可［5］，這種方式不利于達到工程教育認證背景下單片機原理課程培養(yǎng)目標(biāo)。(2)在傳統(tǒng)教學(xué)方法中，單片機原理這門課程是以教師為中心，基于“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)方式，按照教師的知識和經(jīng)驗以及課程大綱要求來設(shè)計教學(xué)過程，講課順序也是按知識點從前到后依次講解，教師的理論講授在教學(xué)過程中占據(jù)絕對主導(dǎo)位置。但這種教學(xué)方式缺乏單片機理論知識與實際應(yīng)用的聯(lián)系，與工程教育專業(yè)認證中強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和解決電氣工程領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題能力仍具有一定的差距。(3)以驗證性實驗為主的單片機原理配套實驗課程內(nèi)容相對固定，學(xué)生依照實驗手冊中的內(nèi)容按部就班地進行，即可得到結(jié)果，這不利于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，也不利于進一步鍛煉學(xué)生單片機系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、硬件測試和軟件調(diào)試等能力。
三、單片機原理教學(xué)模式探索
工程教育認證背景下，單片機原理課程需要改變傳統(tǒng)教學(xué)中存在的弊端，強調(diào)以培養(yǎng)工程實踐能力為中心，強調(diào)教師與學(xué)生之間的交流互動，通過整合多種教學(xué)方法，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，以老師課堂上所講授內(nèi)容為基礎(chǔ)，進行歸納總結(jié)以及應(yīng)用，并借助多種輔助手段，如查找相關(guān)文獻，學(xué)習(xí)單片機和相關(guān)芯片手冊等，提高學(xué)生運用所學(xué)知識進行綜合應(yīng)用和實踐的能力，不斷優(yōu)化課程體系，以更有效的實踐能力培養(yǎng)方式來適應(yīng)工程教育認證對這門課程的畢業(yè)要求。本文以工程教育認證為背景，針對單片機原理課程教學(xué)中存在的弊端，充分考慮工程教育認證對該課程畢業(yè)要求，從優(yōu)化理論教學(xué)方法、改革實驗教學(xué)方法、改進課程評價方法三個方面出發(fā)，對單片機原理課程教學(xué)的創(chuàng)新性教學(xué)模式進行探索。
(一)優(yōu)化理論教學(xué)方法教師運用微課、慕課、電子教材等豐富的多媒體資源，根據(jù)課程教學(xué)大綱和往屆學(xué)生的教學(xué)效果反饋，結(jié)合單片機的原理、結(jié)構(gòu)和功能等特點，去設(shè)計適用于本專業(yè)學(xué)生的教學(xué)資源，并基于此制作多媒體教學(xué)內(nèi)容。課程開始時對班級學(xué)生按自由組合的方式進行分組，約5—8人一組。以小組為單位的學(xué)習(xí)方式貫穿于整個單片機原理課程的學(xué)習(xí)過程中，小組成員需要在學(xué)習(xí)過程中，完成課程設(shè)計內(nèi)容，互相督促，查漏補缺解決學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題并進行總結(jié)。課堂上，引入學(xué)生以小組為單位自學(xué)并輪流講授的方式，給學(xué)生提供充分的展示自我的機會，強調(diào)創(chuàng)新思維在單片機應(yīng)用中的重要性，鼓勵學(xué)生對單片機進行創(chuàng)新性應(yīng)用和拓展，分享創(chuàng)新過程中的經(jīng)驗和體會，營造一種鼓勵創(chuàng)新的學(xué)習(xí)氛圍。在學(xué)習(xí)掌握單片機原理和結(jié)構(gòu)的過程中，發(fā)揮小組的能動性，對組內(nèi)成員的知識掌握情況進行匯總，并及時反饋，進而使得教師能夠有目的性地調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和重點。以小組為單位的學(xué)習(xí)方式，有利于使學(xué)生從傳統(tǒng)課堂上的被動聽講轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，進而調(diào)動學(xué)生共同學(xué)習(xí)的積極性和主動性。在小組成員講授結(jié)束以后，教師對不足之處進行補充并對學(xué)生所講內(nèi)容的完整性和清晰度進行評價，進而提升學(xué)生的課堂參與度以及互相學(xué)習(xí)的積極性，也進一步提高了課堂的教學(xué)效率。
(二)改進實驗教學(xué)方法將驗證性實驗和設(shè)計性實驗相結(jié)合，驗證性實驗旨在幫助學(xué)生在單片機初學(xué)階段將課本抽象的理論知識以具體的方式進行呈現(xiàn)，進而使學(xué)生能夠?qū)嶒炁c課堂上講授的內(nèi)容結(jié)合起來，有助于進一步加強學(xué)生對單片機原理和結(jié)構(gòu)的理解。在多次驗證和實踐中，各小組的主觀能動性和小組協(xié)作能力逐步提高。為了提升學(xué)以致用的理念，增強實踐效果，教師可在課程中期有目的、有意識地分配給學(xué)生多種開放設(shè)計的題目，學(xué)生設(shè)計方案并以該方案進行實驗，在實驗中進行調(diào)試和驗證。單片機原理設(shè)計實驗過程中，遇到不懂的知識點，學(xué)習(xí)實踐小組可以隨時查閱相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，并將知識點及時應(yīng)用到設(shè)計性實驗中，有效加深學(xué)生對單片機相關(guān)基礎(chǔ)概念的理解。在實驗教學(xué)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人公，不僅要主動學(xué)習(xí)單片機原理的基本知識，還要積極培養(yǎng)自己對相關(guān)知識進行分類整合的能力，從而形成自己的知識框架和體系。同時，要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，敢于面對問題、敢于解決問題、善于合作共贏、善于協(xié)同創(chuàng)新。鼓勵學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生組隊，參加學(xué)校、市級和國家各個級別的電子競賽活動，以賽促學(xué)，以賽代練，通過各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和動手實踐能力，鍛煉學(xué)生將理論和實踐相結(jié)合的能力，拓展和提升學(xué)生各方面的素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，做到理論知識的學(xué)以致用和動手能力的充分鍛煉。
(三)改革課程評價方法制定工程教育認證體系下的單片機原理課程評價方法，該評價方法與傳統(tǒng)單一的試卷評價方式不同，同時包含課程理論綜合評價、實驗設(shè)計及結(jié)果評價、創(chuàng)新能力評價、解決工程問題能力評價等?？荚嚢鄶?shù)簡答題、少量填空、方案設(shè)計及思維拓展題等幾部分。充分發(fā)揮單片機課程學(xué)習(xí)小組在課程評價方法中的作用，在學(xué)生平時成績評價環(huán)節(jié)，既包含教師打分也引入團隊成員互評機制。將學(xué)生的最終成績由教師評分、個人自我評價、小組成員的評價這三部分進行評分權(quán)重的認定。教師評分可依據(jù)該學(xué)生在小組中所起的作用以及其課程綜合能力的高低和創(chuàng)新性。小組成員可參考該學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力及為小組所做出的貢獻等方面進行評價。鑒于以上評價和打分，結(jié)合教育認證的課程達標(biāo)要求，并根據(jù)不同的分數(shù)權(quán)重對該學(xué)生的此門課程進行綜合認定。
四、結(jié)語
本文指出了工程教育認證背景下該課程傳統(tǒng)理論教學(xué)、實驗教學(xué)和評價方法的弊端，并針對這些弊端，對工程教育專業(yè)認證背景下單片機課程教學(xué)改革方式進行了探索。通過改革教學(xué)方法，進而調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力和終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，增加學(xué)生的動手機會，積累動手實踐經(jīng)驗，加強理論和實踐的聯(lián)系，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，為培養(yǎng)符合工程認證體系的畢業(yè)生奠定堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。
參考文獻:
［1］湯賜．以工程教育認證為導(dǎo)向的課程設(shè)置［J］．中國電力教育，2014(36):80-81+88．
［2］李朝青．單片機原理及接口技術(shù)(第4版)［M］．北京航空航天大學(xué)出版社，2013．
［3］趙亦希，陳佳妮，陳關(guān)龍．以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向是工程教育專業(yè)認證的基本準(zhǔn)則［J］．上海教育評估研究，2014(4):5-7．
［4］李敏．單片機理論實驗課程改革教學(xué)體會［J］．科技風(fēng)，2011(20):230．
［5］趙宇洋，李爭，王春梅．基于工程教育認證的單片機PBL教學(xué)模式探索與實踐［J］．高教學(xué)刊，2019，(2):90-93．
作者：袁慶慶 夏鯤 單位：上海理工大學(xué)
