学生的工程实践能力和综合运用所学知识去分析和解决问题的能力

“单片机原理及应用”课程是讲授微机原理、接口技术及应用的课程。是机械电子工程及其自动化课程体系中实践性很强的专业基础课。单片机是一种集CPU、存储器、定时器、计数器、I/O接口、A/D、D/A于一体的微型计算机芯片，具有体积小、性能好、控制功能强、开发周期短等诸多优点，广泛应用于机电一体化产品和其他智能产品中。《单片机原理及应用》的目的是引导学生掌握微型计算机的基础知识，掌握以单片机为核心的计算机应用系统的组成，根据需求设计系统并通过编程实现相应的功能，独立完成简单的机电产品控制系统的设计和制作，培养学生分析和解决机电工程中复杂工程问题的能力，培养学生的工程实践能力和运用所学知识分析和解决问题的综合能力。

本课程技术性、工程性和实践性都很强。在教学过程中，我们发现了以下问题:一是在教学过程中，往往过分强调理论知识，而忽视了工程应用能力的培养。很多同学反映内容太抽象，学起来很枯燥；二是学生学习热情不高，学习目标不明确，理论知识无法指导实际应用，学完之后就把什么都束之高阁，无法有效运用所学进行项目实践；三是专业课实验室不对学生开放，导致资源浪费，不能满足学生日常实践的需要。因此，针对传统教学模式中单片机原理及应用的不足，提出新的改革思路和方法具有重要的现实意义。

1课程教学内容和教学方法的改革

单片机原理及应用课程涉及硬件结构、编程方法、内部资源、存储器扩展、接口扩展技术和串行总线接口技术等。理论内容体系很多。如何在仅有的32学时内使学生掌握单片机的硬件结构和编程方法，加强应用能力的培养，是本次课程改革的关键。传统的课程教学方法往往强调理论知识，而单片机原理及应用课程具有很强的实践性。单纯强调理论知识会让学生感到枯燥乏味，背离了培养工程实践能力的初衷。因此，要根据学生就业的实际需要，合理设计教学计划，精心安排教学顺序，在课堂教学中合理穿插案例教学。上课前，要求每个学生买一套单片机实验仪器。上课以演示和实验为主。知识点在演示中讲授，学生在实验中强化学习知识点。

通过一个小的实验案例来直观地演示编程过程，可以激发学生的学习兴趣。比如在硬件架构的教学过程中，可以设置一个简单的LED闪烁实验。简单讲解后，通过实验演示，可以逐步加强学生对管脚、机器周期、最小系统等硬件资源的理解。通过激发学生的实际操作，丰富了教学内容，让学生切实感受到理论解决实际问题的力量，从而进一步调动学生的学习热情。传统的教学方式主要以教师在课堂上传授知识为主，而消化吸收往往放在缺乏互动的课后环节。但是单片机原理及应用的理论体系庞大而复杂，导致学生在学习过程中出现无法及时解决的问题。一旦他们在课堂上犯了错误，听力效果就会大打折扣，课后需要大量额外的时间自学。导致学生学习积极性不高，学习效率下降。

随着电子信息技术的飞速发展，各种网络教学应用应运而生，如大学海量开放网络课程、rain课堂等。如何利用网络教学，提高学生课堂学习效率，是我们教学方法改革的重要内容。翻转教学模式下，老师提前两天将所教知识点发布到网络平台，供学生下载分享，同时布置任务，提出重点问题。借助网络，学生可以在课前获取知识，根据老师布置的任务，自主学习教学内容。为了增强学习效果，学生们通常以小组为单位进行交流。课堂成为师生交流互动的平台。学生通过小组报告展示小组报告的效果，可以就老师和其他学生小组提出的问题分享自己的看法。

最后，老师针对存在的问题，进一步组织学生讨论，然后留下一些开放性问题，让学生课后开阔视野。在翻转课堂中，教师和学生的角色发生了变化，课堂变成了以教师为中心的模式。教师更侧重于帮助学生提出问题，启发学生思考和讨论，转向主动获取知识。学生成为主动的学习者。他们在课前独立获取知识后，在课堂上针对具体问题进行小组互动，加深了学生对学习内容的理解。这种以学生为主，教师为辅的教学模式，可以充分调动学生的积极性，培养学生独立思考的能力，大大提高学生的学习效果。

2课程考核方式和评价的教学改革

《单片机原理及应用》课程传统的考试机制比较单一。有些同学虽然考试得了高分，但不会用在实践中。因此，为了实现教学与实际应用的统一，有必要对该课程的考试形式进行改革，以培养学生的工程实践能力。为了保证基础知识的考核，注重应用能力的考核，所以采用“闭卷考试+PPT报告+大作业”的考核方式。考试占40%，PPT报告占20%，大作业占40%。闭卷涵盖了大纲中的所有知识点，主要考察学生对理论基础知识的掌握情况。PPT报告以AT89系列单片机内部资源及应用为对象，让学生自主学习。以分组和内容PPT报告的形式进行研讨式教学，每组3人。评估学生的自学、团队合作和沟通能力。

该作业侧重于对学生实践能力的评价，主要考察学生熟练使用Proteus仿真软件和Keil编译软件的能力，从而促进学生掌握单片机的设计和编程方法。首先，给定学生的测试问题，学生将1-2人一组进行硬件设计、程序软件、焊接和调试对象等工作。根据具体问题。大作业评分要根据实物的调试情况、任务的复杂系数、功能完成程度等综合评定。在学生答辩过程中，可以进行组间互评、组内互评和教师评价，构建全方位、立体化的评价规则，实现公正可靠的评价体系。通过大作业，促进了学生学习的主动性，增强了学生的实际操作能力，实现了教学与实际应用的统一。

3实践教学改革

《单片机原理及应用》是一门应用性很强的课程。为了实现学生学以致用的目的，培养学生解决工程问题的思维，提高学生解决工程问题的能力，针对专业实验室利用率低的情况，我们采用了开放实验室的管理模式。在课程实践能力的培养上，单片机六小时实验安排了基本编程练习、工业顺序中断控制实验、汽车转向灯定时控制实验、AD/DA接口验证实验，基本囊括了单片机片上资源和外部接口的所有软硬件知识点。实验班配备一名实验管理老师。为了加强理论和实验学习的统一，鼓励学生将实验中遇到的问题带回课堂讨论。

课程结束后，安排为期2周的单片机课程设计，提供电子钟设计、温湿度检测与显示系统设计、电子琴设计、步进电机控制设计、DC电机控制设计、16×16点阵显示器设计、智能汽车控制系统设计等多个专题。学生可以从题库中选择题目，也可以自主选择。学生自行设计硬件电路，绘制原理图，编写Keil软件，在Proteus软件中进行仿真测试，然后在多功能单片机开发板实验箱上进行连接测试。最后根据自己的任务需求，购买元器件，焊接在面包板上进行调试。

学生可以根据自己的能力发挥主观能动性，在原有的题目上拓展新的功能。最后根据任务完成情况、硬件调试情况、功能实现情况、现场答辩情况进行评分。为了提高学生参与的积极性，我们将开放专业实验室进行操作，学生可以选择课外时间探索单片机的应用，并以此为契机开展更多的应用项目。通过一些有代表性的应用项目实践，提高学生解决问题的能力，培养学生的创造力，提高学生学习的积极性和主动性，增强学生的专业实践能力，培养符合工程教育专业认证要求的工科毕业生。

4结论

单片机技术已经渗透到生活的方方面面，是机械电子专业学生必备的实践技能。针对传统教学模式下单片机原理及应用课程重理论轻实践的现状，对单片机原理及应用课程的教学内容、教学方法、考核方式和实践环节进行了一系列改革和探索。可以提高学生对课程的参与度，增加学生动手实践环节，可操作性强，对于机械电子工程专业人才的培养具有重要的理论价值和实践意义。