摘 要 針對(duì)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)困難、學(xué)習(xí)效果不理想等問(wèn)題，提出以實(shí)踐能力提高為主線、培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力為目標(biāo)，解決實(shí)際問(wèn)題為需要的線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，從盲目學(xué)習(xí)到有目的、有針對(duì)性學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高機(jī)械類專業(yè)單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 單片機(jī);實(shí)踐教學(xué);教學(xué)質(zhì)量;混合式教學(xué)模式

引言

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程作為機(jī)械類專業(yè)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程專業(yè)）重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門結(jié)合電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，也是后續(xù)“數(shù)控”類課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。

通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐工作，筆者深深感受到“單片機(jī)原理及應(yīng)用”這門課程是既難教、又難學(xué)。例如在講授單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)時(shí)，機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生如果在硬件方面的電子線路預(yù)備知識(shí)儲(chǔ)備不足，或者對(duì)先修課程的學(xué)習(xí)沒(méi)有能夠達(dá)到足夠的深度和廣度，這就會(huì)嚴(yán)重地影響學(xué)生對(duì)單片機(jī)的入門學(xué)習(xí)，從而致使部分學(xué)生喪失能學(xué)會(huì)或?qū)W會(huì)這些課程的信心。

1課程設(shè)置對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的影響

機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的時(shí)候會(huì)因?yàn)槿腴T難而喪失信心，究其原因，與機(jī)械類專業(yè)的基礎(chǔ)課程設(shè)置有很大的關(guān)系。

1.1 理論學(xué)時(shí)短

我校以及一些高等院校的機(jī)械類專業(yè)在單片機(jī)原理及應(yīng)用的理論教學(xué)中，學(xué)時(shí)數(shù)安排為短學(xué)時(shí)，而我校機(jī)械類專業(yè)的單片機(jī)理論學(xué)時(shí)只有16學(xué)時(shí)，且一直以來(lái)總是以單片機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)為主線，首先講解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，其次講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)，軟件編程，然后講授單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展以及各種外圍器件的應(yīng)用，最后再講一些應(yīng)用實(shí)例。在16學(xué)時(shí)的基本理論授課過(guò)程中，只能給同學(xué)講授最基本的單片機(jī)知識(shí)，這樣大多數(shù)學(xué)生會(huì)感到本門課程枯燥難學(xué)，甚至?xí)泻芏嗤瑢W(xué)直到本門課程結(jié)束了還不能理解尋址方式是什么，對(duì)ROM和RAM存儲(chǔ)器單元的分配仍然感到很模糊，編程就更不用說(shuō)了。等到做實(shí)驗(yàn)或課題的時(shí)候?qū)懗绦驔](méi)有思路，對(duì)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程不清楚，于是就有很多學(xué)生都會(huì)感嘆：?jiǎn)纹瑱C(jī)太難學(xué)了！

1.2 電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱

硬件方面的電子線路是學(xué)習(xí)單片機(jī)必須儲(chǔ)備的預(yù)備知識(shí)[1]。而機(jī)械專業(yè)的學(xué)生對(duì)于電路基礎(chǔ)、模擬電子線路和數(shù)字電子線路只是在一門課程《電工學(xué)》中講述，課程學(xué)時(shí)偏少，這些重要的先修課程對(duì)機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)沒(méi)能達(dá)到足夠的深度和廣度，這嚴(yán)重地影響了學(xué)生的入門學(xué)習(xí)，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握不好就會(huì)影響后續(xù)的學(xué)習(xí)效果。

1.3 匯編指令難以理解

現(xiàn)在機(jī)械類專業(yè)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，主要通過(guò)三門課程來(lái)完成：大學(xué)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)，VB，C語(yǔ)言。而在三門課程的教學(xué)過(guò)程中教師一般不會(huì)對(duì)數(shù)制、碼制、內(nèi)存、寄存器、總線、8位、32位機(jī)等概念進(jìn)行深入的介紹，一般課程結(jié)束后，大多學(xué)生只是對(duì)這些名詞有點(diǎn)印象，根本談不上真正地理解。沒(méi)有這些重要的概念，學(xué)生聽(tīng)起單片機(jī)課程來(lái)就會(huì)產(chǎn)生云里霧里不知所云的感覺(jué)。而單片機(jī)的低級(jí)語(yǔ)言—匯編語(yǔ)言的指令又和其硬件原理密切相關(guān)，如果硬件電路沒(méi)有完全掌握，那么對(duì)于匯編指令也很難完全理解。

1.4 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)都是使用指導(dǎo)書(shū)上現(xiàn)成的資料，編譯現(xiàn)成的程序，沒(méi)有人去分析程序的流程，更談不上去修改和完善了。對(duì)于單片機(jī)電路也只是按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)在實(shí)驗(yàn)箱上做簡(jiǎn)單的連線，沒(méi)有一個(gè)整體的電氣原理圖概念，最終還是不會(huì)設(shè)計(jì)電路，甚至連基本的電氣原理圖都讀不懂。然而實(shí)驗(yàn)條件有限，不可能每個(gè)同學(xué)都能得到老師的輔導(dǎo)，加上實(shí)驗(yàn)課通常是以兩學(xué)時(shí)為單元進(jìn)行教學(xué)安排，而實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備、清理又要占用一部分時(shí)間，有些好學(xué)的同學(xué)剛搞清楚程序的思路，興趣剛起，時(shí)間卻到了，學(xué)生只得草草收工。

2線上線下混合式教學(xué)方法設(shè)計(jì)

我們進(jìn)行機(jī)械類專業(yè)單片機(jī)原理教改研究的目的是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生入門，使其具備進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的能力，為后續(xù)“數(shù)控”類課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)困難等原因分析，任課教師要根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，突出重點(diǎn)，注重難點(diǎn)，不斷地改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，努力提高教學(xué)質(zhì)量。

（1）理論教學(xué)：萬(wàn)事開(kāi)頭難，精彩的開(kāi)場(chǎng)白很重要，因此第一堂緒論課上采用形象教學(xué)，在課堂上利用Proteus仿真軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的流水燈控制過(guò)程，使學(xué)生對(duì)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件調(diào)試等有感性的認(rèn)知。再以案例教學(xué)為主，根據(jù)所選案例的實(shí)際需要先簡(jiǎn)略介紹，再利用案例引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。由于教學(xué)課時(shí)有限，教師上課主要對(duì)所布置的案例進(jìn)行引導(dǎo)、答疑，案例的完成大部分要靠學(xué)生在課外完成，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自覺(jué)補(bǔ)習(xí)過(guò)去掌握不牢的知識(shí)和自學(xué)以前沒(méi)有接觸到的內(nèi)容，通過(guò)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)方法的改革大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，很好地促進(jìn)了學(xué)生積極思考，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

線上教學(xué)主要通過(guò)學(xué)院的“Course Grading” （簡(jiǎn)稱CG）平臺(tái)或郵件等多種方式靈活發(fā)布微課、作業(yè)，作業(yè)題型包括填空、選擇、判斷、簡(jiǎn)答、分析、設(shè)計(jì)等。學(xué)生通過(guò)郵件或CG平臺(tái)在線提交作業(yè)。

教師和學(xué)生線下溝通方式除了利用手機(jī)和電子郵件，還廣泛借助互聯(lián)網(wǎng)社交工具，建立QQ群、微信群等多種溝通渠道，學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)照片或語(yǔ)音的形式向群里的教師或同學(xué)發(fā)出求助，使問(wèn)題及時(shí)得到解決。

（2）實(shí)踐教學(xué)：根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和興趣方向，引導(dǎo)學(xué)生積極參與小型單片機(jī)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。2-3人一組，完成至少1項(xiàng)以單片機(jī)為核心的作品，使其了解、掌握需求分析、分工協(xié)作、設(shè)計(jì)調(diào)試等一系列開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)。

線上教學(xué)部分，要求學(xué)生掌握單片機(jī)仿真軟件 Proteus 的基本使用方法，為其在單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)踐設(shè)計(jì)中繪制應(yīng)用電路原理圖打下良好的基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師講解項(xiàng)目目標(biāo)，學(xué)生提出至少2種以上設(shè)計(jì)方案，對(duì)比分析，選擇1種可行方案后進(jìn)行仿真硬件電路設(shè)計(jì)，仿真通過(guò)后，方可在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備上完成硬件連接和軟件調(diào)試，也可在自行購(gòu)買的面包板上實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)連接和編寫系統(tǒng)程序。整個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過(guò)程完全由學(xué)生設(shè)計(jì)和完成，教師只負(fù)責(zé)引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。項(xiàng)目的最終完成，通過(guò)線上答辯等形式已經(jīng)鍛煉學(xué)生成為一個(gè)產(chǎn)品或者小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的工程素養(yǎng)，使學(xué)生開(kāi)始學(xué)會(huì)思考，慢慢進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（3）多媒體課件、微課輔助教學(xué)。充分采用多媒體、微課等教學(xué)手段，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)匯編指令的理解程度。由于機(jī)械類學(xué)生以前還沒(méi)有接觸到低級(jí)語(yǔ)言的匯編指令，因此很難理解。對(duì)于這部分教學(xué)內(nèi)容，課堂上可以充分利用多媒體的動(dòng)畫效果，對(duì)每條指令制作出動(dòng)畫效果，把復(fù)雜的匯編指令形象化，這樣學(xué)生就很容易理解。課外輔助教學(xué)部分，通過(guò)“CG”平臺(tái)把單片機(jī)原理、指令系統(tǒng)等難學(xué)難懂的內(nèi)容制成生動(dòng)形象，通俗易懂的微課件，使得學(xué)生除了上課時(shí)間外，也可以在課余時(shí)間，反復(fù)多次學(xué)習(xí)。

（4）過(guò)程化考核教學(xué)：取消“一考定成績(jī)”的考核方式，增設(shè)階段性考試，任課教師通過(guò)階段性考核可以對(duì)教學(xué)效果及時(shí)了解，及時(shí)發(fā)現(xiàn)“學(xué)困生”，通過(guò)與輔導(dǎo)員互動(dòng)、課堂關(guān)注、結(jié)對(duì)子幫扶、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)答疑等一系列手段幫助“學(xué)困生”完成課程學(xué)習(xí)。

依托“CG” 平臺(tái)輔助教學(xué)過(guò)程管理，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)建立課程題庫(kù)，學(xué)生在線完成階段考試，并在提交后自動(dòng)完成評(píng)判。通過(guò)該教學(xué)平臺(tái)積累的成績(jī)信息及操作數(shù)據(jù)，任課教師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，做到有問(wèn)題及時(shí)處理、及時(shí)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)狀態(tài)預(yù)警，為開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

考核成績(jī)構(gòu)成：線上線下實(shí)驗(yàn)（占比20%）、階段考試（占比20%）和期末考試（占比60%），每部分滿分都為100分。

最評(píng)成績(jī)=線上線下實(shí)驗(yàn)*20%+階段考試*20%+期末考試 *60%

以上是我根據(jù)我校機(jī)械類專業(yè)單片機(jī)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)情況，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談幾點(diǎn)對(duì)于單片機(jī)教學(xué)的一些粗淺看法。水平有限，不妥之處望同行專家批評(píng)指正。

3結(jié)束語(yǔ)

單片機(jī)原理與應(yīng)用課程在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及工程實(shí)踐應(yīng)用能力方面，發(fā)揮著積極的作用。這就要求教師跟緊單片機(jī)的發(fā)展潮流，不斷地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，加強(qiáng)單片的實(shí)踐環(huán)節(jié)，采取多種途徑，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的合一[2]。筆者在機(jī)械類專業(yè)的單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)與學(xué)生的配合，不斷地摸索與嘗試線上線下混合式教學(xué)模式，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍龍，苗磊，黃凱峰.新工科下單片機(jī)課程混合式教學(xué)模式改革探索與應(yīng)用[J].淮南師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，1（1）：132-136.

[2] 李志宇.以混合式學(xué)習(xí)模式改善電工學(xué)教學(xué)效果的研究[J].大學(xué)教育，2017（4）：77-78.

作者簡(jiǎn)介

毛艷娥（1971-），女，遼寧省沈陽(yáng)市人;學(xué)歷：博士，職稱：副教授，現(xiàn)就職單位：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，研究方向：智能控制理論與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)等方面。