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1.1課程教學的理念與思路
單片機原理課程其理論性和實用性都很強,在課程設置上以行業和崗位需求為導向,以職業能力培養為目的.單片機原理課程中各學習項目的設計、元器件的選用、電路的焊接及軟件編程都盡可能符合企業產品的生產標準.在教學理念上改變傳統的以學科體系為基礎的教學思路,整個課程完全以實訓平臺中的項目來制訂教學內容,按典型工作過程劃分實訓項目,以任務和行動過程為導向,構建學習領域.教師可以把典型電路板引入課堂教學中,如單片機最小系統板、矩陣按鍵學習板、D/A轉換學習板和LED顯示學習板等.這樣可以提高學生初次學習單片機的直觀感,學生能夠一目了然地看到每一個典型電路的組成.然后通過實驗教學的與時俱進、實訓基地的現場體驗等行之有效的措施,可以較好地解決本專業學生在學習該課程過程中理論和實踐脫節的矛盾.
1.2單片機原理教學內容組織安排
為了使單片機原理課程的理論和實踐教學獲得雙贏的教學效果,將單片機的教學內容重新進行整合和定位,靈活地設置課程的教學內容,將前沿的知識融入課堂,加大教學信息量.注重學生綜合設計能力和應用技能的培養,將要講授的內容以任務的形式提前布置給學生,每個任務可能是一個子課題的一部分,每個子課題可能是一個項目的一部分.這樣就形成了自下向上的教學方法,學生作為任務完成的主體,以培養學生職業能力為中心,讓學生在做中學,在學中做,在邊學邊做中養成獨立分析問題和解決問題的能力,并將所學知識進一步鞏固和升華.此外,2006年就完成了單片機實訓平臺的建設,結合“三大”教育理念和人才培養目標的定位,對單片機原理課程的教學計劃也作了相應的調整,加強了實踐環節的考核,即在每學期結束時分別安排1周、2周、3周的綜合實驗的設計任務.針對課程需要,采取階梯式的方式設計若干個實際項目,學生依據自身的能力在設計學習項目時遵循由單一到綜合,由簡單到復雜,既能統籌兼顧,又能有的放矢的原則.通過一系列實訓項目的訓練,提高了學生的理論水平和動手實踐能力.
1.3多種教學方法的運用
在單片機原理課程的教學中,充分發揮單片機實訓平臺優勢,結合課程特點和學生學習基礎,以工作任務為中心,科學地設計教學內容.旨在讓學生能真正地參與到課堂中,調動學生獲取知識的主動性,做課堂真正意義的主角.在教學環節中,針對不同階段,不同的教學內容,可以采用多種教學方法.一是“任務驅動型教學法”,即任課教師將整門課的教學內容劃分為多個模塊,每一模塊由多個課題組成,每一課題由一個或多個任務組成,每一任務由任務目標、任務分析、相關知識和任務實施4個相互連貫的部分組成.在教師的指導下由全班或小組成員針對每一個任務提出各自的設計方案,各成員組相互學習,取長補短,最后由教師總結歸納的教學方法.二是“案例教學法”,即教師將真實的案例信息提供給學生并提出問題,組織學生以問題為中心展開討論,教師加以引導啟發.以學生為學習主體,讓學生參與教學互動,培養學生分析和解決實際問題的能力.三是“培訓式教學方法”,即以單片機培訓班的培訓模式為參考,以企業項目或電子設計大賽賽題為教學內容,以提高學生設計能力為主線,將理論與實踐有機結合.由于采用了靈活多樣的教學方法和手段,不僅提高了學生的學習興趣,對學生個性化培養、團結協作精神的培育都奠定了一定的基礎.
2依托實訓基地進行課程教學改革
2.1教學改革與適應人才市場需求相結合
高校的教學改革要緊跟人才市場變化形勢,積極探索符合專業自身特點和企業需求的經典實訓項目和內容.不斷完善教學內容,更新教學方法,進行創造性教學,為社會培養具有積極性、獨立性、創造性和合作型的人才.校企合作教育是一種值得推薦的人才培養模式,利用學校和企業不同的教育資源和教育環境,采用課堂教學與學生參加實際工作有機結合的方式來培養適合用人單位需要的應用型人才.如每年的“凌陽大學計劃”就是一種很好的校企模式.學生通過在實訓基地的學習培訓鍛煉,很快掌握企業要求的各項基本技能,實現了學生到學員的完美轉變,憑借其專業基礎可以很快適應企業的各項要求.
2.2教學改革與實訓平臺相結合
利用實訓平臺,布置學生完成一串燈的亮滅控制,這個過程中學生能夠更深刻理解指令是怎樣轉化成信號去控制電子產品的,從而能夠更好地理解單片機軟硬件協同工作的意義.學生完成這個實訓后還可以進一步布置相應的課外實訓題目,如各種彩燈的控制,十字路口的交通燈控制等.當學生學完LED數碼管顯示原理及顯示方式后可以布置學生完成點亮一個LED數碼管,用數碼管的動態方式實現自己生日的顯示,最后能夠完成電子鐘的設計.這樣由淺入深,由表及里,使學生的思維得到更好的鍛煉.通過實訓平臺的學習和實踐,學生可以逐步學會矩陣鍵盤、定時器中斷、液晶顯示、串口通信、紅外接收、A/D和D/A轉換等單片機的實用單元電路設計,熟練掌握基本電路的硬件原理分析和軟件設計.通過這種最簡單實用的方法,帶領學生走進單片機世界的大門,使學生在最短的時間內了解單片機的工作原理和設計過程,并學在其中、樂在其中.
2.3通過“項目制”實施一體化教學
在課堂內容基礎上,利用單片機實訓基地作為學生實踐創新能力和個性發展的載體,可以形成一、二課堂良性互動的良好局面.采用“教、學、做”一體化模式,以教師為主導,以學生為中心,邊講邊學,邊學邊練,學生在教師的指導下完成教學情境規定的相關項目.教學模式見圖5.任課教師將學生分成若干個項目組,根據教學情境設計任務,課前將任務書和相關學習參考資料布置給學生,讓學生提早了解課程的基礎知識.進入情境教學環節,教師先將關鍵環節示范給學生,然后讓學生獨立實踐,完成任務.教師通過啟發、提問等形式,引導學生自主學習、分析和思考,學生在此互動中可以自由交流彼此的想法,取長補短,最后找到一個最佳的設計方案.這樣就將理論教學很好地融入到實踐教學之中.通過學生的討論和總結,教師有針對性地進行點評和講解,使學生掌握相關知識.通過單元測試,進一步鞏固所學的知識與技能.綜合考慮各環節中表現突出的學生,給予參加各類競賽的機會.
1.2我校教學現狀我校單片機教學并沒按合理的課程設置,倚重C語言的單片機語言很早就開課,與單片機教學存在巨大的脫節。導致學生不能把二者更有效的結合起來;某些專業把單片機課程和數電、微機原理等基礎課程一起教授,甚至提前,這會導致學生沒有一個較好的理論基礎,一下上升到一個高度,使學生學習非常吃力,十分空洞;同時實驗課程過于死板,根據實驗指導書依葫蘆畫瓢,收獲甚微;課程設計過于模板話,缺少自我創新,學生馬虎對待,導致結課后學生幾乎一無所獲。
2.課程改革
2.1教學內容的改革針對我校單片機教學存在的各種問題,首先進行了培養方案的調整。制定教學大綱時對教材進行相應刪減,對于老化、無關和過于理論的內容進行刪除,增加一些在實際生活中應用比較廣泛的實際案例和最新的單片機理論知識。在教學過程中,加強C語言的學習,讓學生既能看懂匯編語言,同時也能夠運用C語言進行編程。在理論教學模式的改革中建立以具體任務為教學主線,通過有趣的實例引出問題,帶著問題學習理論內容。出于學生對驗證性實驗的抵觸心理考慮,我們把所有驗證性實驗全部改為設計性實驗。在具體實施時,提前把下一次實驗課所涉及的原理及相關內容告訴學生,要求學生提前預習。在實驗課上,首先要求學生利用Proteus仿真軟件進行硬件仿真,然后編寫程序。考慮到時間問題,我們的實驗課在進行排課時采用四節連排,并且實驗和理論各占一半學時。為了更好的解決學生理論和在實踐中反映的問題,使理論和實驗聯系起來,每個理論老師必須帶所教授班級至少兩個班的實驗課。在實驗過程中,實驗老師隨機提問,通過回答問題和操作情況給每個學生評分。統一制定教學計劃,每堂課有必須完成的基本任務,基本任務完成后由實驗老師針對所在班級情況布置擴展要求,并記錄實際完成情況。實驗教學雖然跟傳統相比加強了設計環節,但是仿真軟件跟實際設計還是有所區別。為了更好的解決這個問題,在為期兩周的單片機課程設計環節,首先由指導老師給出多個題目方向、基本要求和原則,學生根據興趣選擇相關題目進行仿真電路設計并列出元器件清單,然后根據老師發的元器件自己焊接。在這個環節里,學生不再能依賴實驗指導書或者課本,而要獨立思考,完成硬件設計和源程序的編寫。在調試和焊接過程中,學生還必須自己動手分析解決出現的問題。通過課程設計這個實踐環節,學生可以更好的了解單片機系統開發的整個過程,既鍛煉了他們的動手能力及創新精神,又激發了學生的主觀能動性和創造性,對培養學生的動手能力和創新精神是非常有利的。
2.2教學方法的改革興趣是最好的老師。理論教學時老師可以先帶學生們一起做一些有趣的仿真實驗或則給學生演示生活中的實際的例子,帶動學生的好奇心和積極性,然后針對里面的知識點進行講解。實驗時可以讓學生分成小組,形成團隊和競爭對手的關系,給每一個小組安排較有新意或實用性的課題,讓學生發揮主觀能動性,通過小組討論形成各自設計思路,然后論證方案、編寫程序、連接硬件,最后實現整個系統的功能。實現了學中做的目的。同時通過相互競爭與學習的過程,培養學生發現問題、分析問題、解決問題及團隊協作能力。在教學中,要以老師為主導,學生為主體。為了更好的達到培養應用型人才的目的,特別是在實踐過程中老師應當最大限度地調動和發揮學生的主觀能動性,引導學生積極對待教學各個環節中出現的問題,并自己動手解決這類問題。老師只需給學生指明方向,避免多走彎路,并解答已經出現的一些疑難問題,使同學們加深對理論知識理解的同時,學到了實際知識,培養了分析問題、解決問題的能力,減少了對教師的依賴心。
2教學研究的改革與創新
2.1教學內容的改革
高職教育是一種以職業能力形成為中心的教育,實踐教學的地位已經得到了大幅度的提高,理論教育為實踐教學服務的思想在單片機課程中已經得到了貫徹。筆者在對電氣自動化專業和數控專業人才職業能力需求進行調研的基礎上,結合專家組的建議,根據學校的辦學定位、專業人才培養目標來制訂教學大綱,教學內容的選取對應于學生的能力基礎狀況,遵照高職教育“理論夠用”為度的原則,緊密結合當地企業對單片機的應用需求和現實生活中單片機的應用實例,將單片機的理論知識與實踐動手能力有機結合,在教學過程中,通過一些基礎性的實驗和綜合性的實訓來加強學生的專業實踐能力,有利于學生持續發展。
2.2教學方法的改革
單片機原理與控制技術是一門實戰性很強的學科,在課程教學中注重理論與實踐的結合。采用了多種教學方法,達到了“精理論、重實踐、會設計”的人才培養效果。2.2.1充分利用多媒體教學資源和計算機網絡資源。在課堂教學中,采用多媒體課件,將本次課程所需達到的教學目標和實現此教學目標所需要的理論知識及實際操作步驟向學生演示,同時將重點的知識利用板書加以強調,使教學內容更直觀、更生動,從而達到提高課堂教學效率的目的。在課外建立專用郵箱、QQ群進行交流。通過這些平臺,學生獲得大量的學習資料。另外,學生與老師之間、學生與學生之間的交流更容易,更容易拓展學生的知識面,解決疑難問題的機會增多。2.2.2項目任務驅動教學法。教學過程中,根據單片機在各行各業的實際應用,設置了一系列包含能力要素的項目任務,如模擬霓虹燈的設計、汽車轉向燈的設計、點陣顯示電子廣告牌等。在教學中,通過完成任務的需求來學習基本知識和技能。比如:利用單片機設計一個模擬霓虹燈的控制系統,要求用8個LED燈模擬城市夜空中霓虹燈的閃爍效果。這一任務要用P1口輸入/輸出和調用延時程序等知識,學生希望自己完成這個任務獲得成就感,所以就產生一種想學的欲望。這時,學生在學習相關知識的時候就會更主動,更積極、更認真。完成這個任務后,老師對此任務再做修改,然后讓學生相互討論、自主完成。最后提出擴展性任務讓學生課外訓練。采用這種教學方法,不知不覺的就激發了學生的學習興趣和學習的主動性,促進了枯燥的理論知識的學習,增強了課堂學習的效果。2.2.3“引-激-拓”課堂教學模式。“引-激-拓”課堂教學模式的特點是把課堂上學習的知識向課外延伸,給學生一個想象的空間。引:課前引入學生感興趣的生活中的實例,用此來吸引學生的注意力。激:用引入的實例激發學生的學習興趣、學習的好奇心和本身的求知欲。拓:拓展教材上的知識點,增強學生解決實際問題的能力。2.2.4采用多種課堂形式。采用討論課、小組交叉檢查、課堂答辯,師生換位等多種課堂形式,促使學生對內容的關注和對理論學習的主動。同時,增強老師與學生之間、學生與學生之間的交流和互動,通過師生換位讓學生經歷不同角色的變換,獲得檢查別人與被別人檢查的不同體驗;獲得當老師和當學生的不同感受,進而學會尊重自己,尊重他人。2.2.5培養學生主動學習能力。課堂是教學的主戰場,學生是課堂教學的主體,以往傳統的教學方法已經不適合當前的高職學生。所以在教學中要不斷鼓勵學生主動參與、勤于動腦,培養學生分析問題和解決問題的能力。使學生能帶著問題聽課,從聽課的“旁觀者”向“參與者”的角色轉變。在學習過程中,每個學生都主動參與方案討論和工作步驟制定,承擔小組中的各自工作任務,協作完成。
2.3考試方法的改革
考試是對學生知識、能力驗收的一種手段,既要考核學生對課程相關理論知識的掌握,也注重考核理論知識在實踐中運用的能力,更重要的是加強對學生實踐操作技能的考察。改革考試方法,將過去的一張理論卷考核方式變為將學生的理論考試、平時成績、實踐操作等方面均納入考核成績的評定中,全面綜合評定學生的實際能力。
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黨的十報告中指出:“全面實施素質教育,深化教育領域綜合改革,著力提高教育質量,培養學生社會責任感、創新精神和實踐能力”。同志提出的“中國特色、世界水平的現代教育”是“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興夢的重要組成部分。劉延東同志在2014年高校咨詢會上也提出:“要把立德樹人、提高質量貫穿綜合改革全過程,創新人才培養機制,切實落實人才培養中心地位”。當前,高校在人才培養模式、課程教學內容和方法、實踐教學環節等方面還存在著一些不足,如何培養創新人才是高校教育工作者需要著重關注和實踐的課題。我校電氣信息類專業結合2014版培養計劃修訂,做了部分課程的教學改革與實踐嘗試,現與大家交流學習。
一、主要改革內容及實施情況
(一)充分發揮培養計劃在引領學生創新能力
在2014級電類學生培養計劃修訂中,對電類三個專業的學科基礎課、專業核心課、專業方向課、專業選修課、集中實踐教學環節進行課程調整、學時調整。充分發揮培養計劃在引領學生創新能力培養中的核心作用。
(1)2014級船舶電子電氣工程專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中:一是新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程(32學時實驗);二是將“單片機原理及應用”課程(36+20)改為“單片機原理及應用”課程(32學時理論)及“單片機原理及應用實驗”課程(32學時實驗)兩門課程;三是將“電路分析”課程(52+16)改為理論與實驗分別獨立的兩門課程。
在專業核心課中:取消了“船舶通信與導航”課,改列為專業選修課。
在專業選修課中:取消了電子綜合設計輔導(2學分、24+8學時、第5學期)課,新增加了“電子技術創新實驗輔導”實驗課程(1學分、32學時實驗、第5學期)。
在集中實踐教學環節中:一是取消了“電子技術課程設計”(2學分、2周、第3學期)新增了針對性更強的兩門“模擬電子技術課程設計”(1.5學分、1.5周、第4學期)及“數字電子技術課程設計”(1學分、1周、第4學期)課;二是將“單片機課程設計”(1學分、1周、第5學期)改成(1.5學分、1.5周、第4學期);三是取消了“船舶電氣設計與檢驗課程設計”(1學分、1周、第6學期),新增了“船舶機艙測控系統課程設計”(1.5學分、1.5周、第6學期)。
(2)2014級電氣工程及其自動化專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中:一是取消了“電氣工程導論”課程;二是取消了“計算機輔助設計”,新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程(32學時實驗);三是將“單片機原理及應用”課程(42+16)改為“單片機原理及應用”課程(32學時理論)及“單片機原理及應用實驗”課程(32學時實驗)兩門課程;四是將“電路分析”課程(52+16)改為理論與實驗獨立的兩門課程。
在專業核心課中:一是將“單片機原理及應用”調整到學科基礎課;二是取消了“供配電系統”課程(2.5學分、36+4學時、第7學期),改增為“工廠供電”課程(3學分、40+8、第7學期);三是將“檢測與轉換技術”(2學分、26+6學時、第4學期)學分調整為(2.5學分、28+12學時、第4學期);四是將“自動控制原理”課程(3.5學分、48+8學時、第5學期)學分調整為(4學分、52+12學時、第5學期)。
在專業方向課中:一是取消了“變壓器應用技術”課程(2學分、28+4學時、第7學期);二是取消了“船舶動力裝置與輔助機械”(2學分、28+4學時、第6學期)課;
在專業選修課中:一是取消了6門課程,分別是:信號與系統、文獻檢索、企業管理、電氣工程專題講座、集散控制系統、電子綜合設計輔導;二是新增“電子技術創新實驗輔導”(1學分、32學時實驗、第5學期)、“新能源技術”(1學分、16學時、第5學期)兩門課程;三是將“AUTOCAD”課程(2學分、16+16上機、第5學期)改為實驗課程(1學分、32學上機、第5學期)。
在集中實踐教學環節中:一是取消了“專業綜合課程設計”(2學分、2周、第7學期);二是新增了“測控技術課程設計”(1學分、1周、第5學期)及“電氣控制技術課程設計” (1學分、1周、第6學期)兩門課程。
(3)2014級電子信息工程專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中:一是取消“計算機輔助設計”(16+16)課,改成了“電路原理圖與PCB設計”課程(32學時實驗);二是增加了由專業核心課調整來“單片機原理及應用”課程(32學時理論)及“單片機原理及應用實驗”課程(32學時實驗);三是將“電路分析”課程(52+16)改為理論(56)與實驗(16) 兩門獨立的課程。
在專業核心課中:取消了“信息論與編碼”(24+8)課程并調整“單片機原理及應用”課程(40+16)到學科基礎課。
在專業方向課中:一是在通信系統方向:將“程控交換”(32)課程換成為“移動通信”(22+10)課程;二是在嵌入系統方向:將“ARM處理器原理及應用”改為“嵌入式系統”(22+10),新增“ 計算機操作系統”(16+16(上機))及調整來“ 電子綜合設計輔導”(16+16);而“DSP原理及應用”、 “多媒體技術”、“ 電子設計自動化”調整到專業選修課中;三是取消了電子系統設計方向。
在專業選修課中:一是取消了“復變函數與積分變換”、“JaVa語言程序設計”、“數據結構”、“數據庫技術及應用”、“Linux軟件設計”、“計算機接口與通信”、“自動控制原理”、“電視原理”8門課程;二是由專業方向課調整來“DSP原理及應用”、“多媒體技術”、“電子設計自動化”3門選修課;三是新增“專業導論”、“學科前沿信息”、“新能源技術”、“現代控制理論[雙語] ”、“信息論與編碼”、“集成電路設計”、“計算機網絡安全”7門課程。
在集中實踐教學環節中:一是取消了“電子設計方向專業課程設計”(2學分、2周、第7學期);二是新增了“工程訓練C”(1周,1學分),調整了“模擬電子技術課程設計”(2周,2學分)、“數字電子技術課程設計”(2周,2學分)、“單片機原理及應用課程設計”(4周,2學分)。
(二)加強幾門關鍵課程的課改示范工作,提升課程在電子能力培養中的關鍵作用
(1)電子綜合設計輔導課程的教改實施情況
電子綜合設計輔導課程是訓練學生綜合設計能力的課程。學院2009年起將原來的“電裝實習”改成(電子裝配)“工程訓練”和“電子綜合設計輔導”(2學分、24+8學時、第5學期)兩門課程,并結合課余電子制作訓練作為補充。電子綜合設計輔導課程每一年的設計制作內容在原有的基礎上都有新增,加強設計內容的新型性和實用性,至今實驗室已有50多個設計實訓模數電路板。2014版培養計劃中“電子綜合設計輔導”課程調整為實驗課程“電子技術創新實驗輔導”(實驗30學時)。
電子裝配工藝訓練對學生的知識基礎要求較低,在原2010版教學計劃中安排在大一第二學期進行,重點是訓練學生的電子電路焊接技術,為以后的電子裝配打下基礎。教學時數為一周,時間上分散進行,歷時半個學期。電子綜合設計輔導課程是學生進行電子設計的入門課,除公選課、選修課形式外,興趣小組形式的學習培養也是一個最有成效的環節,使得對電子設計有基礎、有興趣的同學得到充分發揮與提升能力。對電子制作訓練做到有計劃性,一般分為四個階段:
第一階段:為電子制作基本能力訓練。安排在入學后的第二學期,以興趣小組形式進行。內容主要為:焊接技術訓練、認識基本元器件(學會萬用表的使用)、識圖、音頻放大電路制作。
第二階段:電子制作入門訓練。安排在入學后的第三學期,以公選課的形式進行。主要學習繪圖、制作與測量(學習Protel(Altium Designer)軟件的使用,學會常用電子儀器的使用,利用波形圖分析電路的工作狀態,分析能力訓練),內容有:簡單電源電路、電動機驅動電路、光控燈開關電路、溫控加熱器電路等。
第三階段:電子設計基礎訓練。主要是結合理論知識設計電路,安排在入學后的第四學期,以選修課的形式進行。內容有:音響電路(含音調電路、功率放大器電路)、隔離放大器電路、充電器電路等。
第四階段:電子設計綜合能力提高訓練。主要為綜合設計中、大規模電路,安排在入學后的第五學期,以選修課的形式進行。內容有:搶答器電路、開關電源電路、數控電源電路、無線通信電路、鎖相環振蕩電路、轉速檢測電路、充電器電路。
(2)單片機原理及應用課程的教改情況
單片機作為電子自動化控制的主要手段,其作用越來越重要。我院該課程為省級精品課程,課程組老師進行了一系列的教學實踐,編寫了新的教學文件,每年修改電子教案、課件,出版新的教材與實驗指導書,不斷完善學習資源,實施電子考試等等,為學生的自動化電子設計起到了重要的支撐作用。在2014版教學計劃中理論學時改為32,實驗改為獨立設課,學時為32,課程設計為1.5周。單片機實驗電路板全部為校內老師設計制作,實驗室至今有單片機綜合應用設計電路板30多件。
(3)新增電子技術實踐公選課
針對大學生電子設計競賽中發現的理論教學與學生實踐應用能力脫離現象比較嚴重的問題,從2014年下半年開始學院在二年級學生中設立“電子技術實踐”公選課程,從學生學習電子技術知識的初始階段就引導學生向技術應用方向發展,培養學生理論聯系實際、實際凝練為理論知識的能力,拓展學生的創新思維能力。電子技術實踐課程在一定程度上打破課程的專業界限、學科界限,使得知識、技術、信息等多方面融會貫通,在還不能完全打破現有教學模式的情況下,以教學實驗班的形式增加一個補充教學環節,以音頻功率放大器的設計制作為立足點,從應用目標出發搜索知識點,解決技術問題,培養思維方式。電子技術實踐公選課作為教學模式創新探索,在教學過程中最大程度地改變學生被教師控制之下被動地學習的局面,改變單純死記硬背完成學業的局面,轉而讓學生養成從解決問題的角度去思考、查找知識,提高學生的主觀能動性、創新意識。在教學環節上將實驗教學、理論教學、課程設計三點連成一線。在教學效果上力求學以致用,學有所用,以適應大學生電子設計競賽的要求,適應技能考證的要求,適應用人單位對應用型人才的需求。
(三)編寫、修訂教材、教案,建立完善教師與學生教學學習資源
編寫出版《電子綜合設計常用模塊與實例指導》、《單片機設計實例集》等實踐指導教材;為學生開展考證培訓修訂《電子工程師考證培訓講義》等;編寫新的教學文件及電子教案、課件等,建立完善教師與學生教學學習資源。
一是修訂出版了《單片機實驗與課程設計指導(Proteus仿真版)》、《電子設計常用模塊與實例》、《單片機設計實例選集(一)》、《51系列單片機原理及應用》等實踐指導性強的教材;二是在原網絡課程的基礎上進行了單片機慕課網站的建設,新編了150題左右的作業練習題庫;三是修改2014級教學大綱、電子教案及課件;四是設計開發2014級用的新實驗電路板并用于每年的學生電子設計競賽訓練。
(四)加強實踐能力培訓,提高學生的綜合能力
加強實踐能力培訓,提高學科競賽的獲獎數量、提高學生、專利證書數量、提高學生電子工程師/板級工程師/電工等從職證書數量。
(1)加強了學科競賽的輔導力度。一是組織學生電子協會,每周至少開展一次活動,以加強低年級同學的基礎技能訓練;二是與飛思卡爾智能汽車競賽相結合,利用各種提高學生能力的資源,充實學生的實踐活動;三是培養充實指導教師力量,2014年學院的指導教師隊伍擴大至9人,落實了組隊學生與指導教師的互選環節,密切指導教師與參賽學生的聯系,特別是在暑期中通過明確訓練計劃、訓練內容增加指導教師的投入精力;四是針對大學生電子設計競賽中發現的理論教學與學生實踐應用能力脫離現象比較嚴重的問題,從2014年下半年開始在二年級學生中設立電子技術實踐公選課程,在教學效果上力求學以致用,學有所用,以適應大學生電子設計競賽的要求。
(2)重視指導學生、申報專利工作,培養科學研究能力 。通過學生課程設計、畢業設計、電子競賽、省創新研究項目等實踐,指導學生以論文或專利的形式固化研究成果,近年來學生發表的電子設計類論文、實用專利、省大學生科技創新(電子電氣類)項目、國家級大學生創新創業訓練項目增加明顯。
(3)加強校內電子工程師等考證培訓工作。學院培訓中心通過了市職業技能鑒定條件驗收,成立了市“職業技能鑒定所”和電工方面考證員,可進行中、高級電工,中、高級維修電工,初級電子設計工程師、板級設計工程師、單片機C語言程序設計師7種電子電氣類證書的證書認定,為學生培訓考評提供了極大的便利。
(4)加強了畢業設計真題實做的要求。學院將畢業設計任務早計劃、早布置,以提高畢業設計論文的真題實做時間,現一般是在第7學期初就布置任務,畢業論文答辯分二次進行,在較長的時間內可給學生留出較多時間完成高質量的畢業設計論文,學生畢業設計真題實做的比例在90%以上。
(五)落實考證考級替代學分考試的制度
落實考證考級替代學分考試的制度,將提高從職能力的技能考證、考級、競賽獎等納入到教學學分中。
學院出臺了關于《本科生畢業設計(論文)替代管理辦法》(試行)的文件,規定了5類學生學業成果(考證、考級、論文、專利、競賽獎)或經學院本科畢業設計(論文)工作小組認定可以代替畢業設計(論文)的其他成果可替代畢業設計(論文)學分。
二、實踐成果
兩年間,學生在電子工程師、電工考證、學科競賽獲獎方面成績提高明顯,取得電子工程師證書30 人;電工證書192人;在大學生電子設計競賽中,獲省一等獎學生為9人,二等獎學生為18人,三等獎學生為21人;在全國(省)飛思卡爾智能汽車競賽及智能機器人大賽中獲一等獎6人,特等獎2人,二等獎9人,三等獎24人。兩年間,學生發表電子設計類論文10篇,取得電子設計類實用專利35項。
三、不足分析
一是教學計劃改革后課時量壓縮造成教師“搶課”現象,并由課程門數增多及投入精力不足造成教學改革的實踐效果下降;二是團隊精神在學院教改項目中體現不夠,大多數教師還是安于老的教學方式,教改積極性不高,大范圍的教改項目推進困難。
提高教學質量不僅需要領導重視,更需要教師的人人參與。教學改革不能停留在口號上,更應建立在教師行動上。高校要把提高教師的影響力與學生的競爭力作為學校發展的基本目標,以社會需求為導向,進一步改革人才培養模式,為社會輸送合格的創新創業型應用人才。
參考文獻:
[1] 唐樹森,李維. 電氣信息類專業基礎課程綜合改革的研究與實踐[J]. 中國電子教育,2004,03:44-46.
中圖分類號:TP368.1-4
隨著知識經濟的不斷發展,企業對于綜合型人才的需求更加的迫切,培養高素質的創新型人才已被確定為我國高等教育發展的根本目標。單片機課程是電子類專業的一門核心課程,具有很強的綜合性與實踐性特征,該課程不僅為后續課程的學習奠定基礎,并且也提供了一種培養創新能力的良好手段。傳統的單片機課程教學在提升學生創新能力培養方面還存在很大的欠缺性,因此,為了在單片機課程教學中強化創新能力培養,必須對傳統單片機課程的教學模式進行改革。
1.教學與實踐改革存在的問題
1.1教學方式有待改進
在單片機的教學過程中不少教師常常以單片機理論為教學的重中之重,實驗常安排一些與實踐結合不緊密的基礎實驗,從而難以與實踐緊密結合起來;再加上一些教師強調筆試的重要性,勢必造成學生失去學習的興趣和積極性,將更多精力用于考試過關,而難以使理論知識得到實踐和應用。例如循環左移和右移指令的講解,只做理論上的推導,很難加深學生的印象,若能引入適當的EDA技術將這個循環左移和右移過程形象地展示出來,既能加深學生的印象還能提高其學習興趣[1]。
1.2傳統教學的內容問題
由于單片機教材與實際應用有一定的差距,教材中提到的理論與實物已經是幾年前的市場產品或者是面臨淘汰的產品,這樣就會使學生接觸到一些過時的知識卻沒有看到新的改進,從而在一定程度上影響了學生的知識面和實踐能力。實驗課程體系驗證性實驗過多、綜合性、啟發性實驗太少,沒有大型設計性和綜合性實驗,基本沒有對學生動手實踐能力達到提高和訓練[2]。
1.3學生對實踐和動手缺乏積極性
不少學生對單片機的實踐性缺少認識,不主動參與實踐和設計,他們寧愿將時間放在英語考試或計算機等級考試上,卻對單片機技術的實踐和操作缺少興趣,因此培養和調動學生積極性顯得尤為重要。
2.教學實踐改革中的有效建議
2.1教學項目的創新設計
教學項目是課程教學內容的載體,教學項目設計的好壞直接關系到單片機課程的教學效果。為了培養學生的創新能力,筆者設計了一些創新性的教學項目,旨在為學生提供更大的創新設計空間。比如:設計智能打鈴器、盆栽自動灌溉裝置、自動避障小車等。這些教學項目不僅可以鍛煉學生的單片機開發能力,也可以為學生提供很大的創新空間。學生在完成這些項目的基本功能后,還可以根據自己的想象力對其進行改進,使其功能更加完善。
2.2n程題目的創新設計
單片機課程設計是單片機教學的一個重要檢驗環節,其題目的設計對于培養和考核學生的創新能力非常重要。題目的設計和選取可以從以下幾個方面入手:借鑒歷屆電子設計大賽的題目;從日常生活中尋找與們課堂教學相關的資源,將其改良為可行性課題;以在研的教師科研課題為藍本,將部分研究內容作為設計制作的題目供學生練習,培養其創新能力。比如,筆者根據自己的日常生活經驗,設計了智能水杯題目,不限定水杯的具體功能,要求學生充分發揮自己的想象力和創新能力,分組設計出不同功能的智能水杯。各個小組完成了不同的創新設計,有的小組設計了具有自動顯示水溫功能的水杯,有的小組設計了具有定時提醒喝水功能的水杯,有的小組設計了具有音樂播放功能的水杯,等等。
2.3開發單片機創新實驗裝置
傳統的單片機實驗箱內部電路固定,學生只能按照實驗指導書的步驟,機械地做一遍驗證性實驗,無法進行創新性設計。針對傳統單片機實驗箱的缺點,筆者開發了一套靈活性和擴展性強、易于升級的單片機創新實驗裝置。其設計思路是將搭建各種不同功能單片機系統所必需的組成電路分離,設計出各個獨立的功能模塊,在該裝置上學生可自主選擇功能模塊,完成創新性單片機系統的設計。另外,利用Proteus與Keil軟件整合構建單片機創新虛擬仿真實驗室,它可為學生提供豐富的虛擬儀器和元器件資源,為學生提供良好的創新平臺。
2.4請高校研究生作有趣易懂的產品設計報告
以往常有教師向院上提出應該多請專家給學生作專題報告以拓展學生的知識面,盡管學院作出了一定的努力,然而許多國內專家總是忙于手頭工作,或者因為路程問題最后不能完成這一愿望,即便有的專家過來作完報告,卻也難以收到預期的效果,一些學生往往反映太過深奧,或者難于理解或者與所學知識關聯不大。對此我們可以請來高校一些發表過優秀論文的研究生,利用周末過來講解和展示他們的設計成果這些研究生往往非常樂意奉獻自己的論文成果,因此講解得較為詳細具體,并且可以做到淺顯易懂而本科生在具有一定理論基礎情況下都能聽懂。
2.5 考核方法的創新設計
通常來說考核就是對教師教學效果的檢驗和學生水平的測試,同時也是督促和激發學生認真學習的原因和動力。在單片機的教學與實踐改革過程中,我們提出了一種注重實踐能力和應用能力培養的考核方式,課堂考勤占10%,平時成績占30%期末考試占60%。這種考核方式突出的特點是平時成績比例較高,同時對其考核將一半的分值設定為實驗成績,并對學生在實驗中的具體表現從實驗態度、完成實驗的情況、實踐動手能力和課程設計等幾方面進行量化。
3.結語
單片機技術是電子類專業的核心課程,有較強的實踐性,因此學生只有在單片機開發實踐中才能真正掌握其開發方法、鍛煉創新能力。但加強學生的實踐應用能力和創新能力并不是一件容易的事情,需要教師首先轉變教學的觀念,從教學的教學項目、課程題目上大膽創新,并在實驗裝置上下功夫,做出創新,并通過產品設計報告、以及考核方法創新的輔助,全面的提升學生的創新能力,相信在堅持不斷的推進、實踐和努力中,一定能在學生單片機應用及創新能力提升上有所收獲。
中圖分類號:G712文獻標識碼:B文章編號:1006-5962(2013)02-0027-02
高職機電一體化專業課程設置的培養目標是:面向工業企業生產現場,電氣控制系統制造公司、機電設備制造公司、機電設備、電氣設備、工控設備制造公司或公司、科技開發公司,培養適應社會需要,全面發展,適應本專業相對應職業崗位的高等技術應用性專門人才,主要崗位群定位是自動化設備安裝員、自動化設備調試員、中高級維修電工等,本專業有五個主干學科:電氣工程、電子工程、機械工程、計算機科學與技術、控制科學與工程,都是為了崗位需要設置的專業知識。其中《自動化生產線安裝與調試》作為一門核心專業課在第四學期進行了貫穿和綜合。
1自動化生產線的課程設置
機電一體化專業人才培養能力有:識圖繪圖能力、機電安裝調試維修能力、電控系統調試檢修能力、自動線調試維護能力、機電設備管理能力及機電產品營銷能力等。《自動化生產線安裝與調試》前序課程有PLC技術、傳感器技術、電機與控制,后序課程有機床維修等。在我們所要實現的教學目標中知識目標涉及到:機械手工作原理、握機械手控制原理、機械手氣動原理、熟悉安全操作規程;能力目標有:對已安裝的機械手機械部件進行測量;對機械手的氣路進行基本調試;根據故障現象判斷故障部位;檢查分析、找到故障點并分析解決故障;遵守安全操作規程;素質目標有嚴謹的職業態度、規范的操作習慣、創新精神、團結協作精神、自主學習精神及溝通能力。
此核心課程以項目驅動教學開展課程教學,提升學生的職業能力,以具體自動化生產線為載體,融合認知、安裝、調試和檢測等內容,實現教、學、做、評一體化教學,突出課程的職業性、實踐性和開放性。以學生為主體,采取多樣化教學方法。以自動化設備改造為工作過程,涉及電路圖分析、電氣圖設計、程序設計、設備組裝、設備運行調試、設備檢測、設備維護等行動領域,設置六個學習情境:零配件拆裝、傳感器檢測、氣路檢測、異步電機檢測、步進電機檢測、整體檢測調試,分成20個任務。
項目一:供料站的安裝,有機械拆裝、氣路拆裝、電器拆裝三個任務;項目二:加工站的安裝,設計任務有加工站組裝、光電傳感器檢測、限位傳感器檢測三個任務;項目三:裝配站的安裝,設計任務有裝配站組裝、電磁閥檢測、氣缸檢測三個任務;項目四 :分揀站的安裝,設計任務有分揀站組裝、傳送帶的檢測、異步電機的檢測、變頻器的檢測四個任務;項目五:輸送站的安裝,設計任務有輸送站組裝、光纖傳感器檢測、機械手檢測、步進電機的檢測、溜板檢測四個任務;項目六:整體運行調試,有PLC控制網絡構建、程序編寫、綜合調試三個任務。
2自動化生產線的教學方法與評價設計
2.1教學方法。
(1)講授法:講解項目任務,傳授項目任務相關的知識點,針對學生實施過程中出現的不足進行知識點的說明。
(2)現場教學法:在符合生產要求的工作環境中進行操作技能和維修應用能力實踐,提高職業氛圍,在工作過程中提升學生的職業道德、職業素養和崗位適應能力。
(3)任務驅動法:將教學過程融入項目任務中,讓學生自主討論分析實施,學生在工作過程中得到知識。
(4)小組討論法:學生每六~八人為一個小組,小組討論分析,討論解決,分工協作完成項目任務。
六步教學實施:明確任務、討論分析、制定方案、檢測故障、檢驗效果、總結分析。老師交代目標,注意觀察和記錄小組對現象分析情況,解答學生提出的問題,對跟主題分析偏離太遠的小組予以引導,讓學生自行摸索,在后期對學生可能會引起事故或損壞設備和工具的異常操作給予糾正,最后老師組織小組進行故障排除工作匯報,互評,并對每組進行考核評價,再引導學生自行總結。
2.2評價設計。
課程采用過程考核與期終考核相結合、企業考核與校內項目考核相結合、教師考核與學生考核相結合的多元化考核方式,利于理論聯系實際,有利于學生的學習創新和思考,更督促他們到實際中去發現和改進,去尋找合適自己的項目和課題。
課程考核為:校內項目,企業,綜合實訓三大類。當堂課的考核有:教師考核、小組互評、小組自評;教師考核內容為五項:任務分析情況,實施方案制定,任務完成質量、分工協作精神、故障檢測手段、安全操作規范、小組總結。
和很多專業課一樣,多種教學方法和全面的評價方案,有效保證了教學效果。
3相關課教學
3.1電機與電氣控制的教學。
本課程以發電機為主題,以工作任務為導向,以工廠實用型電氣控制系統設計、安裝、調試與維護情景教學為主線貫穿全課程,用實物進行直觀性教學,使學生感性認識強,理性認識夠。
典型的教學任務有三相異步電動機全壓啟動、三相異步電動機長動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機延時啟動控制(或三相異步電動機Y-降壓啟動)、機械手控制等。
課程特色是學生充分利用所學知識、網絡資源、閑瑕時間作為期三個月的“繼電控制課程設計”。任務書要求能夠根據功能要求選擇個元器件的類型及其型號;了解個元器件的工作原理和使用方法;把各元器件連接起來實現本課程設計的要求。設計內容和要求:兩臺電動機都存在重載啟動的可能,任何一級傳送帶停止工作時,其他傳送帶都必須停止工作,控制線路有必要的保護環節,有故障報警裝置。課程設計書要有課題介紹、題目、摘要、總體方案設計、設計目的、控制要求、設計要求、 硬件選型、主電路原理圖的設計、 控制電路原理圖的設計、重載保護電路設計、欠壓保護電路設計、總結。
3.2PLC教學。
PLC是可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)的簡稱,早期是一種開關邏輯控制裝置,隨著計算機技術和通信技術的發展,其控制核心采用微處理器,功能有了極大擴展,除了最廣泛的取代傳統的繼電器-接觸器控制的開關量邏輯控制外,還有過程控制,數據處理,通信聯網與顯示打印,PLC接口采用光電隔離,實現了PLC的內部電路與外部電路的電氣隔離,減小了電磁干擾。
PLC有5種編程語言:
(1)順序功能圖(SFC)。
順序功能圖常用來編制順序控制類程序,包含步、動作、轉換三個要素。順序功能編程法是將一個復雜的控制過程分解為小的工作狀態,這些狀態按順序連接組合成整體的控制程序。
(2)梯形圖(LD)。
梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式,是在常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的,形象、直觀、實用,電氣技術人員容易接受,要求用帶CRT屏幕顯示的圖形編程器才能輸入圖形符號,是目前用得最多的一種PLC編程語言。
(3)功能塊圖(FBD)。
功能圖編程語言是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言,與數字電路中的邏輯圖一樣,極易表現條件與結果之間的邏輯功能。
(4)指令表(IL)。
采用經濟便攜的編程器將程序輸入到可編程控制器就用指令表,使用的指令語句類似微機中的匯編語言。指令表程序較難閱讀,其中的邏輯關系很難一眼看出,所以在設計時一般使用梯形圖語言。如果使用手持式編程器,必須將梯形圖轉換成指令表后再寫入PLC,在用戶程序存儲器中,指令按步序號順序排列。
(5)結構文本(ST)是文字語言。
編程語言的學習是PLC教學的一項重要內容,中間加以不同的應用實例:順序控制電路、常閉觸點輸入信號的處理,使用多個定時器接力定時的時序控制電路、三相異步電動機正反轉控制電路、鉆床刀架運動控制系統的設計,LED數碼管顯示設計,還經常根據繼電器電路圖設計梯形圖。
增加的學習情境還常有如下任務:洗手間的沖水清洗控制、進庫物品的統計、競賽搶答器裝置設計、彩燈或噴泉PLC控制;尋找數組最大值并求和運算、電熱水爐溫度控制等。
3.3單片機。
單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。用于示波器、報警系統、移動電話、彩電等日常方面,在智能儀器儀表、工業控制、家用電器、計算機網絡和通信領域、醫用設備領域、工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領域也都有廣泛應用。
數據大都在單片機內部傳送,運行速度快,抗干擾能力強,可靠性高,微型單片化集成了如看門狗、AD/DA等更多的其它資源。教學內容以80C51為核心講授單片機的的引腳、存儲器組織結構、典型語句,以實例應用為線索:單燈受控閃爍、P1口外接8只LED發光二極管模擬彩燈、單片機做加、減、乘、除運算等項目。各子任務都作硬件電路及工作原理分析、主程序流程圖設計、源程序的編輯、編譯、下載、單片機的I/O接口分配及連接。
教學采用ISP-4單片機實驗開發板,可以完成大量的單片機學習、開發實驗,對學習單片機有極大的幫助。該板采用在線可編程的AT89S51單片機,有程序下載功能,可將編輯、編譯、調試好的單片機代碼下載到AT89S51單片機中。
3.4變頻器技術及應用。
變頻技術讓學生熟練掌握各種電力電子器件的工作原理、主要參數、驅動電路與保護技術;掌握交-直-交變頻器、交-交變頻器、諧振型變頻的工作原理和應用范圍;掌握脈寬調制控制、矢量控制和直接轉矩控制等先進技術;了解變頻器與感應電動機組成變頻調速系統、變頻器與雙饋電機組成調速系統、變頻器與同步電動機組成變頻調速系統,掌握電力電子電機系統的組成、工作原理、控制方法、運行特性等,是強電應用和現代技術推廣的有力體現。
3.5傳感器與自動檢測技術。
傳感器技術代替人的感觀,在各種環境下應用,檢測技術是一套有效的反應體系,包括信息的獲得、測量方法、信號的變換、處理和顯示、誤差的分析以及干擾的抑制、可靠性問題等。因此掌握常用傳感器的工作原理、結構、性能,并能正確選用,了解傳感器的基本概念和自動檢測系統的組成,對常用檢測系統有相應的分析與維護能力。對工業生產過程中主要工藝參數的測量能提出合理的檢測方案,能正確選用傳感器及測量轉換電路組成實用檢測系統的初步能力。
教學過程進行小論文制作,讓學生提高計算機應用水平,使學生從文字處理水平提高到辦公處理水平。對分節、目錄、文獻標識作嚴格要求。題目如數字顯示電子稱、基于霍爾傳感器的轉速表、單片機電子秤研究、光纖測溫儀、煙霧報警器、小車尋跡設計、電熨斗自動恒溫系統、電渦流探傷、電感測厚儀等。
4畢業論文指導分析
畢業論文專業聯系實際,通常小型自動化系統以單片機為主,大型自動化生產線以PLC為主,系統運行動力離不開電機,觀察離不開傳感器,調速可用變頻器,綜合所學,學生的論文涉及廣泛,有效教學可對應從如下方面側重指導。
4.1立意選題。
根據實際和研究方向做好側重和體現,如“觸摸屏控制的堿液配置系統”和“兩種液體混合裝置的PLC控制系統”的系統性和方向性,“車庫自動門的PLC自動控制”和“測速雷達信號處理系統”的檢測指標要求等。
4.2材料整合。
在任務要求明確的基礎上,首先確定相關技術指標,對應查找并列出論文結構,一份畢業論文至少含有三到五門課的內容,對應于研究方向進行相應編排和取舍。
4.3技術處理。
所搜集圖片的背景往往有水印,要去掉,圖片按要求進行不同方向的剪切。圖表里的文字應是五號或小五,注意表格標題要單獨標出等等格式要求。流程圖、梯形圖的設計與表現。
多種教學方法和理論聯系實際教出具有學習能力和創新能力的學生,系統的學習與應用創造練就出具有競爭力的學生,專業課的有效教學和畢業論文的順利設計將顯示本專業沉甸甸的含金量。
參考文獻
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[2]馬玉春.《電機與電氣控制》,北京交通大學出版社,2011年1月
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.12.012
Assessment Reform Research for the Course of Automotive
Electronic Control Unit and Interface Technology
ZHANG Zhiyong, LIU Zhiqiang, DU Ronghua
(College of Automobile and Mechanical Engineering, Changsha University
of Science and Technology, Changsha, Hu'nan 410114)
Abstract The course of automotive electronic control unit and interface technology is a specialized course which integrates the single chip microcomputer principle and the automotive electric control system. The traditional method of test paper method can only study the single chip microcomputer principle, the basic concept of the control system, the master degree of programming language, which cannot investigate the students for the control system designing, program debugging and other practical ability. Course assessment reform integrated with the classroom quiz, after-school simulation experiments, classroom experiments, the on-computer test together, which can comprehensively study of the degree of students knowledge, as well as the practical ability of the design and control system.
Key words Automotive electronic control system; single chip microcomputer; course assessment; computer simulation
0 前言
“汽車電控單元與接口技術”是車輛工程和汽車服務工程兩個專業本科生的專業核心課程,為學生將來從事汽車電子與控制技術工作提供理論基礎。通過對本課程的學習,使學生熟悉目前國內外汽車電控系統發展的最新動態,掌握嵌入式控制系統的基本結構、工作原理和軟硬件設計知識,培養學生運用嵌入式控制芯片、電子元件設計控制系統、人機接口界面的實踐能力。因此,在有限的課時中如何讓學生既掌握嵌入式控制系統的特點、工作原理、設計方法,同時還要使學生具備一定的實踐能力,如分析問題、解決問題的能力,是本課程教學過程中需要考慮的重點,而課程考核方式是促成以上目標的重要手段。合適的課程考核方式不僅能引導學生如何去學習,提高學習積極性,同時也促進教師在教學過程中結合先進的教學方法和手段,更新教學內容等。然而,現有的“汽車電控單元與接口技術”課程考核方法仍以傳統的考卷筆試為主,但這種筆試方式僅能對單片機原理、控制系統的基本概念、編程語言的掌握程度進行考查,無法考查學生的控制系統的設計、程序調試等實踐能力。另外,現在的教學方法很大程度上仍繼承于普通專業基礎課程的教學模式,即分別利用獨立章節教授獨立的內容。顯而易見,這樣的教學方法不適應內容綜合性強,且存在多學科交叉的課程教學。
鑒于該課程考核方式和教學體系存在的問題,本課程考核改革旨在探索汽車電子類課程群考核的適用模式,以及汽車電控單元與接口技術課程形成性考試和期終考試的目標、形式、題型和題量。通過本課考核的改革,指導學生在學習過程中理解把握課程的重點內容,培養學生的自學能力和創新能力。同時,引導師生樹立緊貼生產實際的課程考核理念,明確課程考核目標,鼓勵學生主動學習,積極主動思考,積極培養學生實際動手操作能力,提高學生素質,進一步推進由傳統教學模式向應用型創新汽車人才培養模式的轉變。
1 網絡教學平臺
本課程采用多媒體教室授課,基本知識介紹以講授為主,在進行應用實例編程時,采用小組討論的方式,各小組重點針對應用實例實現的目標、手段、技術等討論,最終完成電路設計、程序設計并以電子文本的形式上交。對常用單片機類型和操作系統、編程語言等發展趨勢等概述性內容進行講解時,對學生采用文獻綜述報告的形式進行學習內容的考核。鼓勵學生利用網絡資源,查找和了解最新汽車電控單元的發展趨勢,最終通過獨立思考、總結形成綜述性論文。另外,本課程的作業根據不同題型的特點,采用網絡電子版作業與紙質版作業相結合的方式。對于問答、判斷等題型,采用網絡提交作業,對于計算題,則采用紙質版形式上交作業。另外,在網絡課程的討論區積極發言與回復問題,也作為課程考核的內容之一。
本課程考核方式采用多種立體式考核方式,考核形式包括上課考勤、實驗動手能力與實驗報告完成情況考核、網絡課程討論區發言、綜述性論文以及期終考試等五部分。上課情況與網絡課程討論區活躍度的考核成績占總成績的15%,實驗動手能力與實驗報告完成情況占總成績25%,綜述論文成績占總成績的10%,期終考試成績占總成績的30%,平時上課出勤率在90%以上方能參加期終考試。
2 形成性考核方式
為了全面考核學生的綜合素質,采用的形成性考核內容的設計遵循下列原則:(1)簡便性原則。考核形式簡便,不拘泥于形式,可隨機提問考核,可課堂做作業,便于老師掌握學生理解知識的程度;(2)針對性原則。考核內容符合學生實際,緊密結合課程教學的實際需要,解決教學中的重點難點問題;(3)靈活性原則。對考核內容可適當拓寬,引導學生閱讀與課程內容和教學進度相關的參考書,體現注重培養自學能力的特點。
形成性考核成績占考核總成績的40%,其中大作業共計安排4次,單次考核按20分制進行評定,4次考核合計40分,24分及格,分別包括控制系統設計和實驗或仿真實驗。
(1)第一次形成性考核。考核內容:指令系統及匯編語言程序設計;考核形式:以指令系統中的數據傳送指令運用為基礎,分組假設數據傳送條件,掌握基本的數據傳送指令運用方法;考核時期:完成相應章節的教學任務后,在課堂外完成。
(2)第二次形成性考核。考核內容:單片機I/O口功能運用的Proteus仿真;考核形式:結合單片機I/O口的工作方式,選擇數碼管驅動方案,并給予說明;考核時期:完成相應章節的教學任務后,在課堂外完成。
(3)第三次形成性考核。考試內容:單片機中斷系統的Proteus仿真;考試形式:完成相應章節的教學任務后,引導學生設計中斷觸發方式和中斷響應處理方案;考試時期:完成相應章節的教學任務后,在課堂外完成。
(4)第四次形成性考核。考試內容:定時器/計數器的Proteus仿真;考試形式:完成相應章節的教學任務后,引導學生設計定時器/計數器的應用案例;考試時期:在課堂外完成。
其中形成性考核評分標準為:(1)8~10分:按時交作業,程序與電路設計正確,仿真結果正確,電路正確規范;(2)6~7分:按時交作業,程序與電路設計基本正確,仿真結果基本正確,電路基本規范;(3)3~5分:交作業滯后,程序與電路設計不夠全面,但仿真結果部分正確,電路設計無大錯;(4)0~2分:嚴重拖交作業,程序與電路設計錯誤較多,仿真結果不正確,電路設計錯誤。
3 教學內容與方法改革
為了與課程考核方式相適應,在教學內容和方法也應該做相應的改革。(1)在教學內容上,除了嚴格按照相關教學大綱的要求完成規定的教學內容之外,課程借鑒了國內外同類課程的內容體系,選擇性地介紹國外內關于嵌入式系統、操作系統、先進控制方法等方面的最新成果和未來發展趨勢。(2)為了配合網絡平臺教學和形成性考核,在課堂教學引入軟件仿真技術,可直觀地、實時地和可重復地將知識點形象化、具體化,同時還能與同學們進行互動,啟發同學們去思考。在網絡課程討論區里面,有針對性地提出啟發性的問題;在網絡資源中上傳了很多經典的單片機應用實例仿真程序,引導學生利用網絡自主學習。(3)在課件中融入了各種視頻、圖片文件,充分利用網絡公開課資源,演示單片機的各資源的工作原理,使教學不再空洞、枯燥,學生能利用資源對單片機原理有充分的認識和了解,進一步拓展了教學形式。
4 結論
本課程考核改革于2011-2012第二學年在車輛工程專業、汽車服務專業兩個教學班實施,授課學生人數為127人。通過本課程考核改革,學生學習積極性明顯增強,表現在上課出勤率、課后提問數量、試驗完成率等指標明顯提高。最后基于形成性考試方法,學生考試及格率達到100%,且成績分布服從正態分布,證明了該考核方法的有效性。
論文資助項目:湖南省普通高等學校教學改革研究項目(湘教通[2014]247號),學生能力導向的機械類專業工程訓練改革與實踐,回歸工程實踐的機械類專業工程教育人才培養模式改革與實踐
參考文獻
[1] 張志勇,李岳林,劉志強,等.汽車電控單元與接口技術教學方法研究[J].科教導刊,2013(10):169-170.
關鍵詞:
單片機;流碼;課程改革;圖形化語言
0引言
“單片機技術與應用”這門課程目前是電子信息、電氣類專業學生必修的課程之一,通過該課程的學習,學生能夠理解智能儀器的原理及應用方法、了解自動控制設備的控制方法,以及能夠完成一些簡單電子產品的開發設計工作。單片機可以看做屬于計算機硬件范疇的課程,該類課程比較抽象,學生不易入門,是學生比較難以掌握的課程。隨著技術的發展,目前市場上使用的單片機內核種類很多,51、AVR、PIC、MSP430等都是比較常見的單片機類型,但是其中51內核單片機一直是眾多高校或者職業院校教學一直采用的芯片類型。經典51內核單片機之所以被廣泛用于教學主要有以下幾方面原因:
(1)技術成熟,相關學習及應用資料多。
51單片機相對于其他類型單片機起步較早,上世紀80年代就開始傳入我國進行研究應用了。在30多年的教學、科研過程中積累了大量的學習和應用材料,所以不論對于老師教學還是學生自學都有大量的參考學習資料,可以從書籍、網絡論壇、期刊論文數據庫等多途徑獲得。
(2)任課教師普遍熟悉51單片機的原理及應用
很多任課教師自身在學習過程中接觸的就是51內核單片機,所以教師教學過程中更傾向于選擇51單片機作為授課對象,就這樣一代傳一代,51單片機的應用客戶群逐漸壯大起來。
(3)51單片機本身也在不斷完善發展
同為51內核單片機,但是不同品牌廠商對自己的產品都在不同方面進行完善,宏晶科技有限公司的STC各系列單片機就是其中的代表,不論從運算速度、可靠性上還是片上資源上都不斷進行更新,另外在供電方面還有低功耗的類型。所以從技術應用上,51單片機經過多年的發展并沒有落后于其他MCU。
1單片機學習難點
在教學過程中發現,不論是51還是其他內核的單片機都存在入門難特點,這主要是由單片機硬件本身特性決定的。以51單片機為例,單片機學習的難點主要有這幾方面:
(1)硬件結構理解比較抽象
(2)編程語言學習困難
很多學生在學習單片機硬件結構時,對各部分結構的理解停留在概念描述層面,不能很快轉變思維方式,對其功能,實際作用與實際工作和應用聯系不起來。對于沒有編程基礎的同學,不論是學習匯編語言還是C語言,在程序編寫上都需要有一個思維轉變適應的過程,很多學生不適應,一直覺得單片機難學。
(3)知識點難理解
在單片機學習過程會涉及到很多新名詞和知識,例如中斷、定時計數器、串口等,這些功能的工作方式或者啟動流程也是學習過程中需要注意的難點。單片機課程教學可以看成以下三個部分:單片機及語言的選擇、教學實施過程、目標,如圖1所示。檢索很多文獻發現,為了達成教學目標,教學中設計實施了各種教學方法、教學模式改革和創新,對學生學習應該說有很大幫助,但沒有改變單片機學習困難和不易上手的本質。
2高職學生學情分析
當前高職生源存在以下幾個普遍問題:
(1)學生高考成績低,基礎不好;
大部分高職生的基礎就相對薄弱,有些甚至基本的高中物理電學基礎知識都不能很好掌握。
(2)自控性較差,習慣性不學習
高職生源部分學生自控能力差,上課經常玩手機或者看小說等,從小沒有養成良好的學習習慣,所以在教學過程中教師采取各種教學方法吸引學生注意力,但對于一些純理論枯燥的較難知識點,教學效果還是不理想。
(3)對問題的理解能力相對較弱
高職學生與本科生相比,對問題的理解能力的平均水平相對弱,對較為抽象的問題學習起來也會相對吃力。
3新興開發平臺及語言降低單片機學習門檻
(1)Arduino平臺
Arduino是在AVR單片機基礎上開發的一款便捷靈活、方便上手的一款包括軟件和硬件的的開源電子原型平臺。硬件(各種型號的Arduino板)、軟件(ArduinoIDE)。后來隨著技術發展,以其他芯片為基礎的Arduino核心板也出現了,運算速度和硬件資源都相應的得到了提高。軟件平臺ArduinoIDE是基于processingIDE開發。對于初學者來說,極易掌握,同時有著足夠的靈活性。Arduino語言基于wiring語言開發,是對avr-gcc庫的二次封裝,不需要太多的單片機基礎、編程基礎,學習起來相對于直接C語言或者匯編語言開發單片機應用程序更為簡單,可以快速地進行產品開發。另外Arduino平臺在網絡上可以找到很多開源的軟件和硬件資源供初學者學習使用。
(2)圖形化語言開發平臺
圖形化語言開發平臺是近些年編程語言的一個發展方向。Arduino平臺也開發了相應的圖形化程序開發環境,通過圖形化方式更直觀的表現出程序邏輯,直接避開了文本代碼方面的記憶,對于英語不好見英文就怕的學生來說這種圖形化程序更容易接受。最近幾年在圖形化編程環境領域出現了一個新平臺叫Flowcode,目前已經更新到V6版本,該平臺支持PIC、AVR、ARM三種硬件芯片的程序編寫。這款平臺的編程語言也很有創意,類似于程序流程圖,簡稱“流碼”,同時還兼容C語言,對于已經完善的C語言代碼可以直接嵌套到流碼程序中。此外該平臺還支持中文菜單,更容易被學生接受。由于流碼程序近似于程序流程圖,和其他圖形化語言相比,流碼對學生編程思維邏輯培養上更具優勢。在該平臺中還集成了一些基礎功能的驅動宏,直接進行圖標拖拽調用即可,不需要學生深入了解硬件結構和具體寄存器工作原理及配置,這部分工作,Flowcode平臺已經代勞。通過該平臺的學習可以讓學生更快更好理解單片機的用途,并能很快上手應用。
4結語
職業教育教學應該隨著行業技術的發展與時俱進,跟上技術前沿,這樣職業教育才更有意義,培養出的人才能更適應社會需求,圖形化語言對于單片機技術人才培養上縮短了培訓周期,這也意味著單片機行業程序開發人才的供給更快捷,可以為縮短企業產品研發周期和后備技術人才的供給周期,同時也是單片機技術與應用課程授課內容改革的一個重要方向。
參考文獻:
[1]張江城,胡橙.基于Arduino的高職高專單片機相關課程改革設計[J].中小企業管理與科技旬刊,2016(10).
一、在單片機教學過程中遇到的一些問題以及存在的問題
我們看到了單片機在生產生活中的重要作用,那么在教學過程中是否能真正教會學生這些東西呢?一般來說,對于教師教授課程并不是什么問題,從CPU到I/O,從硬件到軟件,頭頭是道。但是一提到用它來開發新產品,就沒多少能動手的了。從我校近幾年畢業生的實際情況來看,的確是這樣。在一些電子類專業的畢業生在做畢業設計的時候,很多學生都選擇了這個課題,都想做單片機應用類的,如有關單片機的溫度控制、調速控制、數據采集系統等。
這些學生經過自己的一番努力,通過查資料,自己鉆研,也都完成了自己的畢業論文,而且也很優秀,但是真正能做出來實物的,幾乎就沒有幾個人。換一句話說,學生確實是掌握了這門專業的知識,但是同時又脫離了實際生產。這樣的學生又怎么能成為專業類人才?又怎么能在社會立足呢?
原始的單片機教材,編寫的都是單片機結構和各個模塊的功能。這樣的教材雖然非常詳細,也能讓學生學習到更全面的專業知識,但是對于我們的專科生來說,是有些不太合適的。分析其原因主要包括以下幾點:
1.對于專科生來說,主要目的是就業,我們教授學生主要是技能的提高,所以只需重點教授學生有關單片機的應用即可,不需花費大量時間給學生建立完整的理論體系。
2.學生普遍的對抽象知識不感興趣,所以在給學生講課時,不應長篇大論的講授知識,應該結合學生的特點,一步一步,結合實際進行教學。
3.課本上的知識是傳統知識,是多年不曾改變的,甚至于有些內容已經嚴重脫離了實際,與當前實際生產不同,不利于學生掌握新知識,學習新電路。
由此,我們也看到了一些學校在教授學生時,重理論輕實踐的情況非常嚴重。從多年的教學經驗以及對此專業的長期研究,總結出了以下幾條原因:
首先,是教師教學觀念上的錯誤。一些教師認為,讓學生學習了專業知識,然后再上幾節實驗課,就算是理論與實踐相結合了,也把這門學科當做與其他科目一樣進行教學,卻不知單片機的教學與其他完全不同,尤其需要注重實踐經驗的培養,完全不是通過幾節實驗課就能掌握單片機的。
其次,是學校設備的不足。一些學校能夠讓學生上幾節實驗課就已經很不容易了,更別說讓學生進行單片機的應用訓練以及嘗試生產開發產品。
最后,是師資的缺乏,不少教授單片機課程的教師,自己都沒有真正開發過此類產品,更別說教授學生學習此項技能,掌握相關能力了。
上面這些問題表現得特別突出,限制了學生在單片機實際應用能力的提高,而對于我們所教授的專科學生,重點即是實際應用能力的培養,所以二者之間的矛盾表現的尤為突出,迫切需要我們思考并提出切實可行的解決方案。
二、教學改革的思考及實踐
教師在講課之初,應該認真把握好課程的難易程度以及教學方式,教師在教授過程中不要從頭到尾地一味講解理論知識,而應該從一開始先把單片機的開發流程呈現給學生,讓學生認真了解這一系統,并給同學觀看一些簡單的電路如燈管控制器,讓學生利用一些簡單的軟件進行程序操作,編譯調試等,并觀察實際效果。這樣一來,學生就會很容易的了解到開發應用的具體程序,并且產生了極大的學習興趣。還有利于這一課程的順利教學。因為單片機這門課程有很強的理論性、綜合性、實踐性、操作性等特點,所以傳統的那些教學方法、教學理論、教學安排都已經不再適用了,我們必須提出一些切實可行的改革方案。
首先,是教學內容的改革。傳統的教學過程中,教師都是先傳授基本理論知識,等學生掌握了完整的知識體系,才會教授學生應用開發等內容,這樣就導致了學生僅是記住了一些枯燥的理論知識,并未掌握單片機的應用。所以,教師在教授課程的時候應盡量選擇一些項目式編寫的教材,這樣才能讓學生有機會在學習中實踐,在實踐中學習,將理論融于實際電路,也能更好掌握單片機的典型應用。
其次,是教學方法上的改革。在傳統的教學中,我們知道都是老師教,學生被動接受的情況,一點也不能提高學生的積極性,也沒有給學生充分的思考空間。改革以后的課程安排中,教師應該用理論實踐一體化、項目式教學等具有現代特色的教學手段,以學生為主體,鍛煉學生的合作精神和探索精神,在教學項目中貫穿枯燥的理論知識。
最后,是教學評價方法的改革。單片機這門課實踐性非常強,所以要求教師在評價學生學習情況時,不能單純地靠一張試卷來考核學生,還應該看到學生在平時學習過程中所表現出來的實踐能力和應用開發能力。
參考文獻:
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)11-2563-02
Teaching Reform and Exploration of MCU Course for“A Plan for Educating and Training Outstanding Engineer”
XIE Guang-qian
(School of Computer Science & Information,Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213002, China)
Abstract: Under the education background of“a plan for educating and training outstanding engineers”this paper analyzes some problems in traditional education models of the principle and application of MCU course and explains the necessity of teaching reform of MCU. The paper also elaborates the educational reform of the MCU from the aspects of the reform of theroy and practice teaching methods,and assessment methods of MCU. In this way,the student studies with clear objectives in order to develop their practice ability, engineering ability and innovative ability, which can help students becoming the outstanding embedded system engineers to satisfy the needs of society.
Key words: a plan for educating and training outstanding engineers(PETOE); MCU; teaching reform
“卓越工程師教育培養計劃”是《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》中高等教育質量提升的重要內容。2009年12月教育部正式啟動“卓越工程師培養計劃”。實施“卓越計劃”是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才,為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國的戰略[1]。
作為以“卓越計劃”為指導思想的應用型本科院校,所培養的人才定位于面向生產、建設和管理的第一線,能夠靈活應用所學知識解決實際問題,既有較厚實的理論基礎和人文素質,又有較強的實踐能力和創新精神。在課程建設的過程中,不能完全照搬研究型院校的課程模式,也要有別于高職高專類院校的教學方法。因此,作為一批新興的應用型本科而言,在課程建設中,要以“卓越計劃”為大前提,從中探索出一種適合自己的教學方法改革模式[2]。
“單片機原理及應用”作為工科院校電類或相關專業重要的專業必修課,是一門結合電子、計算機等技術的應用性很強的課程。為達到培養目標,我們對傳統的,以課堂講授為主的教學模式進行改革,將項目實踐的教育理念引入單片機課程改革,對教學計劃、課內課外的教學內容和教學方式做重新設計,經過幾個學期的教學實施過程,學生反映效果普遍較好。
1傳統的單片機教學存在的問題
1.1教學方式單一枯燥
傳統單片機教學理論課和實驗課分開,穿行,實際教學中根本不能滿足教學要求,存在較多問題。其教學基本思路是按教材編寫的順序,先講單片機硬件基礎知識,然后講解單片機的指令系統和匯編語言程序的編制、接口技術及應用實例,教學形式單一,方法呆板,往往讓學生找不到學習重點,從而導致學生逐漸喪失對單片機學習的興趣,結果造成課堂教學效果越來越差。實驗課則以教師為中心,學生在規定的時間內,用統一的模式,按照指導書上規定的步驟做相同的實驗。再加上對實驗項目檢查手段的限制,使得很多學生動力不足,抄襲嚴重,導致實驗效果大大折扣。這與遵循“以應用為先導,強化學科基礎,突出實踐能力,重視創新潛質與素質協調發展”的卓越工程師人才培養思路相違背。
1.2課堂教學太抽象
單片機內容涉及的概念較多,大量的操作命令貫穿始終,許多匯編指令既難理解又容易忘記。而單片機的硬件結構知識本來就很枯燥,傳統的說教式的教學方法,使學生感到學習內容晦澀抽象難以理解,缺乏直觀的表現形式,導致學習效果不甚理想。
1.3理論學習和工程實踐脫離
單片機的課程比較抽象內容單調而枯燥,同時它又是一門實踐性很強的學科。要求學生在學好理論課的同時,還要有較強的動手能力。傳統的教學方式上采取的單一的書本教學法,不能很好的調動學生的學習興趣。即使做實驗,也是在老師的指導下,按照實驗指導書的說明和要求,在實驗箱上較容易實現。讓學生覺得單片機的實際使用,對自己還是遙不可及的事情。很明顯,傳統的單片機教學缺乏實際工程背景。
2面向卓越工程師的單片機教學改革
2.1改革教學形式,增強教學的趣味性
美國現代心理學家布魯納說:“學習最好的刺激,乃是對所學材料的興趣。”興趣是最好的導師[3]。如何提高學生的學習興趣是面向卓越工程師的單片機教學改革的首要目標。因此,在對單片機的具體內容講述之前,給學生展示一些往屆學生用單片機進行畢業設計的產品:如溫度報警裝置、酒精濃度測試儀、電壓電流檢測儀、智能尋跡小車等。讓學生直接看到、聽到單片機的實際作用,從而拉近了單片機與學生之間的距離,學生對單片機的作用也有了立體的概念,接著介紹單片機在家用電器、工業控制測量及其它方面的應用,使學生明白學習的目的。并且從中選取一簡單產品引申到理論教學中涉及的主要內容,從而激發他們的學習興趣,在頭腦中形成理論知識框架。
在教學中選用C語言作為開發語言,摒棄了傳統的匯編語言開發模式。眾所周知匯編語言抽象、晦澀難懂,對于較長的程序,學生更是難以理解。C語言是一種編譯型程序設計語言,它兼顧了多種高級語言的特點,并具備匯編語言的功能。目前,使用C語言進行程序設計已經成為嵌入式軟件開發的一個主流。用C語言開發系統可以大大縮短開發周期,明顯增強程序的可讀性,便于改進、擴充和移植。而我們學生是學計算機的,大家都有很好的C語言基礎。從而使學生從心底里面有了學好單片機課程的信心。
2.2以工程項目為背景,使學生學習目標明確[4-5]
在單片機教學過程中,為了提高教學效果,我們將工程項目的思想引入到實際教學過程中,并貫穿于單片機教學的始終。經過3年的教學實踐,取得了不錯的教學效果。該方法的基本思路是選擇合適的單片機開發板,作為課堂教學現場演示。通過現場程序的編寫,直接在開發板顯示結果,使學生有直觀的感覺,從而大大增強了學習效果。該開發板的選擇尤為重要,應能實現單片機教學中所有的程序和實驗。類似的板子網上賣的也多,價格100元左右,通過USB接口下載程序,使用特別方便。作為培養學生以卓越工程師為目標,下一步的設想是帶領學生自己做出這樣的單片機開發板。我們學院正調整電子線路設計課程的教學計劃,從而實現與單片機課程有序銜接。每次上課之前,首先明確本次課程教學的目標,使學生知道本節課為了干什么?讓學生帶著目的去思考。一般情況下,我會用一堂課講理論,第二堂課編寫程序,并在開發板上實現,讓學生即時對理論知識有了現場實際的實現。這里要注意,程序一定要現場寫,出了錯也沒關系,讓學生一起找程序的錯誤,提高了學生的專注力。例如,在講完了單片機的整體結構,我首先講解如何實現循環燈,當然之前要分析單片機開發板的硬件原理圖,穿插講解硬件的一些基本知識,為什么電路要這樣設計?為什么要這樣布板?接著用keil軟件編程實現,現場演示。在實現定時器的實驗的時候,我們同樣使用循環燈實驗,只不過確定了循環間隔。講到外中斷的時候,我們還是用固定間隔的循環燈,只不過這次實驗只有家了觸發,它才循環。從而使前后內容進行了很好的銜接。學生們對學習的內容和目標一目了然,大大增強了他們的學習興趣和動力。
2.3改變考核方式,提高學生的實際動手能力
單片機作為一門實踐性很強的學科,合適的實驗尤為重要。傳統的實驗方式以教師為中心,按照指導書的步驟實現實驗內容,缺乏必要的考核手段。在面向卓越工程師背景下,已有所欠缺。按照近3年的實踐,我們提出了一套合適的實驗實現和考核辦法。作為一門實踐性很強的課程,應提高實驗在整個單片機課程的比重。我們的實驗指導書只有每次實驗的內容,實驗步驟簡略,讓學生自己去摸索。實驗的內容就是在課堂上演示程序的基礎之上稍作修改即可,只要上課認真聽總該沒問題。同時要求學生自己購買單片機開發板,便于課后自己學習調試,而且開發板價格也不貴。根據近3年的統計,基本上2~3人就有一套單片機開發板。每次實驗內容都是當堂布置的,建議用買的開發板實現。采取合適的實驗考核手段對學好單片機尤為必要。我們實驗時,原則上不超過3人一組,實驗分數占單片機課程分數30%。而實驗分數主要依據就是學生完成實驗的情況。最先完成的一組100分,最后完成的一組60分,至于其他組的分數按照60~100等間距劃分。實驗的目的是為了掌握知識本身,而不是純粹為了好的實驗成績,我們允許學生實驗時交流。在每組學生做完時,我會提兩個問題讓學生回答,當然問的是本組做的比較少的同學。如果問題沒有回答出來,20分鐘后再有資格被我檢查,還會問學生兩個問題。所以實驗時,每組學生都在認真的討論,達到了良好的學習效果,提高了學生的實際動手能力。
2.4通過課程設計,增強學生實際解決問題的能力[6]
由于單片機的實驗受課時的限制,每個實驗往往都是就單片機某一方面的功能進行實現,缺乏單片機綜合設計。所以為了更好把單片機所有功能綜合在一起,增加了單片機課程設計這一環節。這也體現了卓越工程師計劃“以應用為先導,強化學科基礎,突出實踐能力,重視創新潛質與素質協調發展”的人才培養思路。就本學院而言,安排了兩周時間的課程設計,通過課程設計的實戰性,提高學生實際解決問題的能力。我們安排5個課題,讓學生進行選擇,通過實際項目的設計,極大的提高了學生的學習積極性,更好的鞏固了單片機基本知識,知道了單片機的實際作用。例如我們當中之一的課題就是溫度控制器的設計,通過單片機測量現場溫度,并能實現溫度語言報警,而且結合所學軟件知識,實現上位機的通信和即時數據的圖形顯示和存儲。在課程設計過程中,也鍛煉了學生繪制電路板的能力。通過課程設計這一環節,讓學生掌握實際項目開發過程,從而為以后的工作打好良好的基礎。
3結束語
卓越工程師計劃強調學生對專業基礎知識的深入掌握和對專業知識的熟練應用。通過對單片機課程的教學改革,增強了課程的實踐性和實用性,充分調動了學生學習的積極性和主動性,培養了學生動手能力、分析和解決工程實踐問題的能力,為學生在今后的實習與工作奠定良好的基礎。(下轉第2578頁)
參考文獻:
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