新工科下的單片機課程設計改革研究

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摘要:“新工科”背景下開展實踐教學模式的改革與探索，構建全新工科人才培養(yǎng)模式，至關重要。本文以《單片機課程設計》為例，以“新工科”理念為主線，研究了“啟發(fā)學生自主探索”的實踐教學新模式；在此基礎上，提出了一種“課下促升課上，課上反哺課下”的新舉措，實現(xiàn)師生“雙贏”，建立實踐教學的長效聯(lián)動機制；最后以互聯(lián)網，大數據等新技術為依托，構建綜合評價體系和反饋監(jiān)控平臺，有效地提高了實踐教學效果。實踐結果表明：這一系列的實踐教學模式的改革對新工科人才培養(yǎng)有促進作用。

關鍵詞:新工科、實踐教學模式、長效聯(lián)動機制

引言

近年來，在新工科建設的大背景下，高校作為新工科人才培養(yǎng)的責任主體，必然面臨著新的挑戰(zhàn)，為了培養(yǎng)一大批多元化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，就需要探索和實踐新的教學模式和新的教學方法[1-2]。高校的實踐教學體系分為三部分：基本知識技能、專業(yè)綜合技能和多元化創(chuàng)新技能。其中基本知識技能是基礎，專業(yè)綜合技能是能力，多元創(chuàng)新技能就是目標。在互聯(lián)網時代，知識獲得已經不存在障礙，那么要達到培養(yǎng)目標，中間環(huán)節(jié)的能力培養(yǎng)就至關重要，它是將知識融合，達到多元創(chuàng)新應用的關鍵環(huán)節(jié)。然而，能力培養(yǎng)的專業(yè)綜合技能在高校中體現(xiàn)在課程設計、專業(yè)實習等實踐教學環(huán)節(jié)。因此，在“新工科”背景下開展實踐教學模式的改革與探索，構建全新工科人才培養(yǎng)模式，至關重要。

1單片機課程設計的現(xiàn)狀

《單片機課程設計》是很多高校電子信息專業(yè)、計算機專業(yè)的一門重要的動手實踐課程，是培養(yǎng)學生能力的關鍵環(huán)節(jié)。目前課程在實踐教學中存在的主要問題有：實踐教學模式單一，學生被動的接收；綜合性實驗設置創(chuàng)新性不足，限制了學生綜合技能的培養(yǎng)[3]，實踐教學環(huán)節(jié)缺乏長效聯(lián)動機制；實踐考核以“分組”形式進行，存在部分學生“打順風車”的現(xiàn)象，未形成有效的綜合評價考核體系，不能促進學風好轉。因此在“新工科”背景下，亟待探索新的課程改革方案。

2單片機課程設計的改革思路

2.1構建“新工科”背景下實踐教學新模式

隨著新一輪科技革命與產業(yè)變革，我國推出“中國制造2025”“互聯(lián)網+”等一系列國家重大科技戰(zhàn)略，“新工科”創(chuàng)新驅動發(fā)展成為新時期發(fā)展的熱點議題，工科人才的培養(yǎng)在促進社會市場經濟發(fā)展及國家整體創(chuàng)新水平的提高中起著重要的作用。因此，在新工科背景下開展實踐教學模式的改革與探索，構建全新工科人才培養(yǎng)模式，至關重要[4-5]。《單片機課程設計》涉及的系統(tǒng)結構抽象，指令功能繁多，編寫調試程序比較困難，綜合性強，嚴重影響了學生的學習積極性；而且實踐學時數只有20學時。因此，如何在保證實踐教學質量提升的前提下，在有限的學時內完成綜合實踐教學任務，是當前實踐教學中所面臨的挑戰(zhàn)。本文通過研究“新工科”的內涵和外延，以“新工科”理念為主線，將傳統(tǒng)以“教師演示”為主的實踐教學模式轉變?yōu)椤皢l(fā)學生自主探索”的主動探索新模式。深入研究“新工科”背景下創(chuàng)新驅動發(fā)展、“互聯(lián)網+”等重大戰(zhàn)略，探索啟發(fā)式教學法、討論式教學法、項目教學法和任務驅動的實踐教學模式等的融合，使學生能夠主動參與到實踐教學活動中來，化被動為主動，旨在培養(yǎng)學生對實踐環(huán)節(jié)的興趣，注重個性發(fā)展與多元創(chuàng)新并舉，探尋適合我校學生特點的實踐教學藝術，切實注重實踐教學質量的提高[6-9]。

2.2采用“課下促升課上，課上反哺課下”的措施，建立實踐教學的長效聯(lián)動機制

傳統(tǒng)的實踐教學中，實驗內容相對陳舊，內容單一，主要以驗證性實驗為主，設計性實驗的難度和深度不夠，綜合性實驗創(chuàng)新性不足，限制了學生綜合技能的培養(yǎng)，學生興趣不高，總是認為：學習這些東西沒用？很難調動學生的積極性。在“新工科”大背景下，如何把新工科的理念貫穿到實踐教學中，并落到實處呢？這就需要從實踐教學的本質出發(fā)，進行實踐教學方法的改革。因此，本文提出了“課下促升課上，課上反哺課下”的新舉措，充分調動了教師和學生的積極性，實現(xiàn)師生“雙贏”，建立了實踐教學的長效聯(lián)動機制。首先，通過在課下引入學科競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科研項目等環(huán)節(jié)，以參賽項目實操訓練題目，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和科研項目為導向，制定“單片機課程設計”綜合性實驗題目，培養(yǎng)學生的知識運用能力，注重個性化發(fā)展與多元創(chuàng)新并舉，提高課上實踐環(huán)節(jié)教學質量；然后，當學生的專業(yè)綜合能力得到提高后，鼓勵學生多參與學科競賽，申請大創(chuàng)項目，積極參加教師的科研項目，凝練自己的專業(yè)知識，多獲取競賽獎項、獲批大創(chuàng)項目，充分調動教師和學生的實踐積極性，讓學生體會到學有所用，讓教師感悟到教有所獲，實現(xiàn)師生“雙贏”，以此良性循環(huán)下去，有助于建立實踐教學的長效聯(lián)動機制。

2.3建設“小組”綜合評價考核體系，促進學風改進

《單片機課程設計》的考核采用“分組”制，旨在培養(yǎng)學生自主學習、協(xié)作學習、溝通交流以及多元化創(chuàng)新能力，促進綜合素質的培養(yǎng)；考核方式采用“考勤+實驗室表現(xiàn)+驗收+答辯+提問”的形式。對于考勤和實驗室表現(xiàn)的考核，參考一般做法即可，重點對于后三個步驟的考核，即驗收、答辯和提問。驗收環(huán)節(jié)包括仿真驗收和實物驗收兩類，由各組學生獨立操作演示。對于仿真驗收，學生將完整的流程，包括建立工程、添加項目文件、編輯文件、編譯文件、仿真調試等步驟全部演示。對于實物驗收，學生將自己焊接的外圍電路模塊連接到最小系統(tǒng)板上進行操作演示，并說明自己的方案設計及思路。教師根據仿真演示和實物演示的效果，以及學生的講解情況給出成績。答辯環(huán)節(jié)由學生上交實驗報告并自述，簡要說明自己硬件設計和軟件設計的各模塊功能，以及設計和調試中發(fā)現(xiàn)的問題和解決方法，再由教師提問，根據回答情況，結合報告和自述給出這一部分成績。最后，針對以往“分組”實踐環(huán)節(jié)中存在“打順風車”的現(xiàn)象，本文增加學生“提問”環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)，針對學生在課程設計過程中提問的數量和質量給出這部分的成績。本文設計的考核指標能夠真實反應學生知識運用的實際情況，通過考核指標促進學生學習方式的轉變，使學生更加主動地學習，促進學風改進。

2.4以互聯(lián)網，大數據等新技術為依托，構建“反饋和交流”平臺，把控實踐教學質量

實踐教學改革離不開質量監(jiān)控[10]。實踐教學過程中及時“反饋和交流”是提高實踐教學質量關鍵。學生是實踐教學的主體，實踐教學質量的好壞，學生最有發(fā)言權。教師只有及時與學生溝通、交流，查找存在的問題進而分析，提出整改措施，促進實踐教學的有效性。本文以互聯(lián)網，大數據等新技術為依托，構建了“反饋和交流”平臺，及時了解學生對實踐教學的反饋信息，在實踐教學過程中形成一個閉環(huán)監(jiān)控，切實促進實踐教學質量的提高。

3結論

本文通過研究“新工科”的內涵和外延，首先以“新工科”理念為主線，積極研究和探索新實踐教學模式；提出了一種“課下促升課上，課上反哺課下”的新舉措，充分調動教師和學生的積極性，實現(xiàn)師生“雙贏”，建立實踐教學的長效聯(lián)動機制，完善實踐教學體系；在此基礎上，建立了完善的綜合評價考核體系，促進學風的改進；同時以互聯(lián)網，大數據等新技術為依托，構建“反饋和交流”平臺，監(jiān)控實踐教學質量；最后，通過2016級電子信息科學與技術專業(yè)中實踐應用，得到學生的一致好評，取得了較好的反響。

參考文獻

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作者：師紅宇 李怡 單位：西安工程大學