楊風(fēng)健，霍旭陽，李洪亮，齊秋菊

(吉林醫(yī)藥學(xué)院醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新訓(xùn)練中心，吉林 吉林 132013)

在新工科背景下，對高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新要求?！皢纹瑱C(jī)綜合實(shí)驗(yàn)”是電子相關(guān)專業(yè)學(xué)生的重要實(shí)踐課程，起著承上啟下的作用，專業(yè)性及實(shí)踐性均較強(qiáng)，涉及知識面廣，學(xué)習(xí)難度較大。本文針對醫(yī)學(xué)院校內(nèi)工科專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，分析學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，對“單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探索改進(jìn)?，F(xiàn)將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與教學(xué)改進(jìn)效果與大家分享。

1 教學(xué)分析

1.1 課程概況

在本校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的課程設(shè)置中，“單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)”是“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的后續(xù)課程，是一門獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課，共32學(xué)時(shí)，2門課程均在大二上學(xué)期授課?！皢纹瑱C(jī)綜合實(shí)驗(yàn)”的課程目的是強(qiáng)化單片機(jī)理論基礎(chǔ)知識并學(xué)以致用，提升學(xué)生編程能力及電子產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)能力。

1.2 學(xué)情分析

本校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是醫(yī)學(xué)院校背景下的工科專業(yè)，經(jīng)過近幾年的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生并非通過一志愿報(bào)考錄取，而是報(bào)考了醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)。由于部分同學(xué)采取服從調(diào)劑的報(bào)考策略或者對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的認(rèn)知不足，最終進(jìn)入本專業(yè)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)與自己預(yù)期的醫(yī)學(xué)專業(yè)有較大差距，而是從事理工科專業(yè)的學(xué)習(xí)，便會在心理產(chǎn)生一定的抵觸情緒，學(xué)習(xí)積極性受到很大影響。

2 傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

2.1 實(shí)驗(yàn)過程操作繁瑣

“單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)”一般是基于51單片機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而51單片機(jī)下載程序需要采用冷啟動的方式，不具有在線調(diào)試的功能，學(xué)生在開發(fā)過程中需要反復(fù)下載和驗(yàn)證程序。而在硬件操作和調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)不可預(yù)知的問題，給實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行制造了很多障礙，不利于學(xué)生專心完成程序設(shè)計(jì)工作，導(dǎo)致效率低下，浪費(fèi)了寶貴的課堂學(xué)習(xí)時(shí)間。

2.2 難度偏高，學(xué)生興趣不足

由于醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的理工科基礎(chǔ)相對薄弱，對于難度較大的工科實(shí)驗(yàn)課程，主觀上會產(chǎn)生畏難情緒，不利于課程的開展。同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容晦澀難懂，脫離實(shí)際生活，使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解不夠透徹，更難以調(diào)動其學(xué)習(xí)的熱情和興趣。

2.3 內(nèi)容不能匹配工程需求

由于學(xué)生缺乏編程經(jīng)驗(yàn)，編寫程序的方式五花八門，缺乏規(guī)范，程序晦澀難懂，難以維護(hù)，一旦進(jìn)入實(shí)際工作崗位之后會發(fā)現(xiàn)與企業(yè)的要求有較大差距，造成脫節(jié)的現(xiàn)象。因此在平時(shí)的教學(xué)過程中應(yīng)該提前滲透相關(guān)的工程要求，提升代碼編寫的規(guī)范性、可讀性、可維護(hù)性，貼近實(shí)際工作的要求，為日后的工作打下良好基礎(chǔ)。

3 虛實(shí)結(jié)合的項(xiàng)目式教學(xué)方案設(shè)計(jì)

3.1 以興趣為引導(dǎo)

教學(xué)內(nèi)容的安排以趣味性、實(shí)用性為總體原則，并要求考查知識相對全面。本課程中共設(shè)置了3個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，分別是電子時(shí)鐘、秒表和電壓表的設(shè)計(jì)。這三個(gè)項(xiàng)目同學(xué)們很容易理解和接受，在實(shí)際的生活和學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到，大家對其功能及實(shí)現(xiàn)方法相對熟悉，容易激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。

3.2 虛實(shí)結(jié)合為手段

為解決頻繁向單片機(jī)下載程序以及51單片機(jī)無法在線調(diào)試程序的問題，實(shí)驗(yàn)中采用proteus仿真軟件進(jìn)行程序的調(diào)試和驗(yàn)證。當(dāng)仿真實(shí)驗(yàn)調(diào)試無誤時(shí)，再將程序下載到實(shí)際單片機(jī)中進(jìn)行驗(yàn)證，節(jié)省課堂時(shí)間，學(xué)生得以集中精力編寫程序并解決問題。

3.3 項(xiàng)目式教學(xué)為載體

本實(shí)驗(yàn)課程采用的項(xiàng)目式教學(xué)，共設(shè)置了3個(gè)項(xiàng)目。第一個(gè)項(xiàng)目由指導(dǎo)教師帶領(lǐng)全體同學(xué)共同完成，按照實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)的過程及規(guī)范，從需求分析開始，到最終實(shí)物驗(yàn)證、功能檢查。指導(dǎo)教師帶領(lǐng)學(xué)生完成第一個(gè)項(xiàng)目的過程中，需要詳細(xì)講解完成項(xiàng)目的步驟和思路，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的共性問題時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行糾正和講解。剩余兩個(gè)項(xiàng)目以學(xué)生自行設(shè)計(jì)完成為主，教師解決問題和指導(dǎo)為輔。

3.4 工程需求為規(guī)范

程序撰寫要求同學(xué)按照以下原則進(jìn)行編寫：①底層驅(qū)動源碼分單元進(jìn)行編寫。對底層驅(qū)動程序按單元劃分，提升程序的可移植性和可維護(hù)性；②主程序架構(gòu)采用基于定時(shí)器中斷的任務(wù)式編程結(jié)構(gòu)。程序初始化時(shí)為每個(gè)任務(wù)分配其執(zhí)行的時(shí)間間隔，利用定時(shí)中斷回調(diào)的方式，按照時(shí)間間隔循環(huán)啟動各個(gè)任務(wù)；③核心代碼采用狀態(tài)機(jī)編程方式，狀態(tài)機(jī)編程可將復(fù)雜程序簡單化，有助于厘清程序思路，便于維護(hù)和調(diào)試。

4 教學(xué)效果

為了真實(shí)反映學(xué)生的編程能力及實(shí)踐水平，采用現(xiàn)場隨機(jī)抽題的方式進(jìn)行上機(jī)考試，完成具有一定功能的編程題目，根據(jù)學(xué)生的完成時(shí)間、功能實(shí)現(xiàn)完整度及代碼編寫質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)?？己私Y(jié)果表明，結(jié)合仿真技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，可以提高學(xué)生的實(shí)際動手能力，提高學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)效率，有助于學(xué)生了解工程實(shí)際。通過來自于學(xué)生的反饋信息也表明，學(xué)生普遍認(rèn)為課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加貼近工程實(shí)踐，編程能力有較大提升。