應(yīng)用型高校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)難點(diǎn)與改革實(shí)踐*

嚴(yán)育才 ， 張 融 ， 陳愛平

（1.武昌工學(xué)院智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430065；2.綠色風(fēng)機(jī)制造湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430065）

1 實(shí)驗(yàn)課的作用

實(shí)驗(yàn)是教育和學(xué)習(xí)過程中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，在很多課程中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)達(dá)到的教學(xué)效果明顯比理論課好。通過實(shí)驗(yàn)操作如觸摸、目測(cè)、耳聽等，學(xué)生可以獲得直接的、相關(guān)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)理論課中所講解的概念、原理的理解，特別是實(shí)驗(yàn)上用到的概念、原理。實(shí)驗(yàn)操作可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、動(dòng)手操作能力，發(fā)展學(xué)生的智力；實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和遵守紀(jì)律、愛護(hù)儀器的優(yōu)良品質(zhì)；實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情和對(duì)科學(xué)的興趣；實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生初步了解對(duì)應(yīng)課程理論的思想方法、研究方法；實(shí)驗(yàn)可以使老師了解學(xué)生課程理論知識(shí)掌握情況、綜合素質(zhì)[1-2]。以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課為例，通過單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課學(xué)生能掌握單片機(jī)的編程方法、編程規(guī)則及外圍電路設(shè)計(jì)技巧，能夠獨(dú)立創(chuàng)作一些單片機(jī)作品，解決一些工程控制問題。

2 改革前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

2.1 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式存在的不足

改革前實(shí)驗(yàn)課流程如下：先由老師簡單介紹實(shí)驗(yàn)流程，然后學(xué)生分組進(jìn)行操作，老師在旁邊輔導(dǎo)，檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這雖然在一定程度上可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，但是明顯存在以下不足：1）由于在教學(xué)過程中缺少同學(xué)互動(dòng)、師生互動(dòng)、新技術(shù)應(yīng)用體驗(yàn)、再鞏固環(huán)節(jié)等重要環(huán)節(jié)，容易使學(xué)生失去對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣。2）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中缺少實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論、操作過程的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明等，即使是最優(yōu)秀的學(xué)生，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告也只停留在實(shí)驗(yàn)儀器的熟練操作，很難讓學(xué)生展現(xiàn)他們的聰明才智，也很難讓學(xué)生體驗(yàn)付出和創(chuàng)新帶來的成就感，這樣會(huì)影響主動(dòng)學(xué)習(xí)型學(xué)生的積極性，主動(dòng)性一般的學(xué)生也就跟著不積極，然后出現(xiàn)大部分學(xué)生應(yīng)付實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)象[3]。3）教學(xué)形式很難照顧到學(xué)生的個(gè)體差異，也很難針對(duì)不同層次的學(xué)生采用不同的教學(xué)方法，直接影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和效果。4）實(shí)驗(yàn)課考核體系沒有與時(shí)俱進(jìn)，多數(shù)學(xué)生只滿足于記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及應(yīng)付實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)課考核體系完全沒有起到激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性的作用，反而打擊了優(yōu)秀學(xué)生的積極性，并為不自覺學(xué)生提供了蒙混過關(guān)的機(jī)會(huì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)平臺(tái)存在的不足

高校中傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課組織和教學(xué)形式雖然曾經(jīng)呈現(xiàn)出優(yōu)秀的教學(xué)效果，也培養(yǎng)出很多優(yōu)秀的學(xué)生，但是時(shí)過境遷，經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，學(xué)生的成長環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化。如今高校的學(xué)生是拿著數(shù)碼產(chǎn)品成長起來的，學(xué)生的興趣和習(xí)慣相對(duì)于信息產(chǎn)品普及以前的大學(xué)生發(fā)生很大改變，很多學(xué)生沒有足夠的耐力靜下心來鉆研實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和支撐理論，建立自身知識(shí)塊之間的連接，更談不上知識(shí)塊交叉應(yīng)用及大知識(shí)面擴(kuò)張帶來創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。目前大多數(shù)應(yīng)用型高校的學(xué)生要么有他們喜歡的教學(xué)工具或者平臺(tái)吸引他們學(xué)習(xí)，要么學(xué)到知識(shí)立馬就變現(xiàn)獲得回報(bào)從而吸引他們學(xué)習(xí)，滿足以上條件才會(huì)積極學(xué)習(xí)，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)平臺(tái)不滿足這兩個(gè)條件。

針對(duì)目前應(yīng)用型高校學(xué)生普遍沒有足夠的耐力靜下心來學(xué)習(xí)鉆研的現(xiàn)狀，必須運(yùn)用新時(shí)代的教學(xué)平臺(tái)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行改革以適應(yīng)當(dāng)今的大學(xué)生。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和策略

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革從教學(xué)形式和教學(xué)平臺(tái)兩方面進(jìn)行，改革后的實(shí)驗(yàn)課引導(dǎo)學(xué)生在理論驗(yàn)證性的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐和發(fā)明創(chuàng)造，讓學(xué)生發(fā)揮自己的主體性作用[4]。

教學(xué)平臺(tái)改革通過運(yùn)用新時(shí)代教學(xué)平臺(tái)展開。教學(xué)形式改革針對(duì)改革前實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式缺少同學(xué)互動(dòng)、師生互動(dòng)、新技術(shù)應(yīng)用體驗(yàn)、再鞏固環(huán)節(jié)等環(huán)節(jié)，難使學(xué)生體驗(yàn)付出和創(chuàng)新帶來的成就感，難照顧到學(xué)生的個(gè)體差異，難針對(duì)不同層次學(xué)生采用不同教學(xué)方法等缺點(diǎn)展開。教學(xué)平臺(tái)改革和教學(xué)形式改革交叉進(jìn)行。

3.1 教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)形式改革

實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該利用現(xiàn)代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，增加學(xué)生和教師的互動(dòng)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)力爭讓每一位學(xué)生都能得到訓(xùn)練，使實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)發(fā)展的需求相統(tǒng)一。

1）課前一天提前通知學(xué)生預(yù)習(xí)，通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)通知。除了常規(guī)的發(fā)布學(xué)生預(yù)習(xí)的通知外，可以別出心裁，讓學(xué)生換個(gè)角度參與第二天的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，從而達(dá)到預(yù)習(xí)的效果。即發(fā)布第二天課堂實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，讓學(xué)生站在老師的角度制作一個(gè)備課PPT或者找一個(gè)教學(xué)視頻，讓學(xué)生去思考、查閱資料，假設(shè)他自己是第二天實(shí)驗(yàn)課的老師，那么他會(huì)講解哪些知識(shí)點(diǎn)以及如何講解。讓學(xué)生把查閱到的資料和理解總結(jié)展示在PPT上，發(fā)布在學(xué)習(xí)通討論組由老師評(píng)閱打分，這樣學(xué)生在查閱資料的過程中會(huì)學(xué)到很多東西，哪怕學(xué)生只是查閱資料找到了一個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，那么他自己肯定也會(huì)瀏覽該視頻，那么就間接達(dá)到了預(yù)習(xí)的效果[5]。

2）課前用學(xué)習(xí)通平臺(tái)簽到。課前用學(xué)習(xí)通平臺(tái)簽到能起到讓學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)的作用，也可以說課前用學(xué)習(xí)通平臺(tái)簽到是正式進(jìn)入課堂的過渡階段。

簽到的組織工作和簽到樣式設(shè)計(jì)很重要，屬于重在細(xì)節(jié)的工作。學(xué)習(xí)通上的簽到有普通簽到、手勢(shì)簽到、位置簽到、二維碼簽到、簽到碼簽到5種方式。每種簽到方式都有其特殊的功能，普通簽到?jīng)]有時(shí)空限制，手勢(shì)簽到只有現(xiàn)場(chǎng)的同學(xué)才知道老師指定的手勢(shì)，位置簽到可以設(shè)置到只有教室內(nèi)的學(xué)生能簽到，二維碼簽到只能現(xiàn)場(chǎng)掃描屏幕上的二維碼才能簽到，簽到碼只能輸入老師設(shè)置的簽到數(shù)碼才能簽到。根據(jù)不同簽到形式的特點(diǎn)靈活運(yùn)用簽到方式，能避免審美疲勞等學(xué)生抵觸的情況發(fā)生，增強(qiáng)趣味性，同時(shí)提高學(xué)生簽到的積極性，從而保證簽到數(shù)據(jù)的真實(shí)性。學(xué)生抵觸簽到就容易出現(xiàn)弄虛作假的情況。

簽到效果的好壞還在于組織工作細(xì)節(jié)的把握上。細(xì)節(jié)方面很大程度上在于老師的表情要和藹可親，不能生硬呆板；老師在簽到認(rèn)定方面要尊重學(xué)生的人格，體現(xiàn)關(guān)懷和仁愛，避免像個(gè)居高臨下呆板嚴(yán)苛的執(zhí)法者。

同時(shí)正確運(yùn)用簽到方式和把握好簽到組織工作細(xì)節(jié)，能充分發(fā)揮簽到工作在教學(xué)中的過渡作用，對(duì)優(yōu)化課堂教學(xué)效果有較大的作用。

3）課程過程中實(shí)行操作積分獎(jiǎng)勵(lì)制度。每次實(shí)驗(yàn)課分成兩個(gè)階段，多個(gè)梯度進(jìn)行。每次實(shí)驗(yàn)按照達(dá)標(biāo)完成實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新提高實(shí)驗(yàn)兩個(gè)階段進(jìn)行，這兩個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)又分如下兩個(gè)梯度：①完成實(shí)驗(yàn)且結(jié)果正確；②老師變換實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求，學(xué)生在上個(gè)階段實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，自己調(diào)整程序和硬件接線能順利完成。

達(dá)標(biāo)完成實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新提高實(shí)驗(yàn)兩個(gè)階段的每個(gè)梯度，前3組完成的學(xué)生，每人加課堂積分3分，這樣每次實(shí)驗(yàn)課有4次加課堂積分的機(jī)會(huì)。實(shí)踐證明，在此激勵(lì)下，學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)課上的學(xué)習(xí)積極性明顯提高。

4）課后加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)思考討論。當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)完成后，在學(xué)習(xí)通上發(fā)布實(shí)驗(yàn)相關(guān)拓展思考題或建立討論組，可以通過加平時(shí)分來激勵(lì)學(xué)生參與討論，通過課后的思維拓展來開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思考能力。明面上是老師課后發(fā)布的拓展思考作業(yè)或者討論作業(yè)，但是學(xué)生在完成作業(yè)的同時(shí)，需要回憶自己在實(shí)驗(yàn)課中的實(shí)踐操作過程，總結(jié)分析為什么這樣操作、這樣實(shí)施的目的是什么以及該實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步拓展后需要怎么做，在不知不覺中既鞏固了課堂知識(shí)，又潛移默化地提升了自身的獨(dú)立思考能力及創(chuàng)新思維[6]。

5）課后反思總結(jié)。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)反思的一大特點(diǎn)是必須有自己實(shí)驗(yàn)的感受和感悟。例如，感受到理論的應(yīng)用和實(shí)操給自己帶來了哪些成就感，感悟到哪些新發(fā)現(xiàn)。

教師一般比較重視課堂教學(xué)前的準(zhǔn)備，易忽略課后的反思與總結(jié)。教師及時(shí)總結(jié)和反思課堂上的得與失，是提升自身教學(xué)能力的關(guān)鍵。特別是要在反思中慢慢積累個(gè)性化課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在反思中形成教育智慧。教師要及時(shí)記錄課堂中學(xué)生出現(xiàn)的突出問題，分析問題，找到解決問題的方法，記錄調(diào)整教學(xué)方式后的效果，記錄課堂中學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的精彩片段，思考為什么講解這個(gè)地方學(xué)生的參與度很高，除了知識(shí)點(diǎn)本身的吸引力外還有什么原因，是講解方式生動(dòng)有趣還是加分制度的激勵(lì)，通過反思總結(jié)自己的教學(xué)智慧，積淀教育智慧[7]。

3.2 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)改革

改革后單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課從眾多實(shí)驗(yàn)中優(yōu)選7次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改革。

為了適應(yīng)學(xué)生、提高教學(xué)效果，7次實(shí)驗(yàn)優(yōu)選和設(shè)計(jì)成3個(gè)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)、2個(gè)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)、2個(gè)探索類實(shí)驗(yàn)。不同類型的實(shí)驗(yàn)課可以滿足不同層次學(xué)生的需要[8-9]。

驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)方案、步驟和方法操作，目的是加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解；設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生運(yùn)用已掌握的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，在實(shí)驗(yàn)方案的指導(dǎo)下，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和方法，目的是充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新、實(shí)踐精神；探索類實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，其可以和教師的科研課題結(jié)合起來，在實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹笇?dǎo)下學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、步驟和方法，完成系統(tǒng)工作，這不僅鼓勵(lì)了學(xué)生大力創(chuàng)新，也活躍了實(shí)驗(yàn)教學(xué)氣氛[10]。

3.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分制度改革

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告不夠重視創(chuàng)新創(chuàng)造，也不夠重視學(xué)生的獨(dú)到操作體會(huì)和細(xì)節(jié)，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是一個(gè)模板，抄襲嚴(yán)重，不能體現(xiàn)優(yōu)秀學(xué)生的體力付出和智力付出。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，本實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容上突出創(chuàng)新創(chuàng)造、獨(dú)到操作體會(huì)和細(xì)節(jié)[11]。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)也更加突出認(rèn)可創(chuàng)新創(chuàng)造、獨(dú)到操作體會(huì)和細(xì)節(jié)。這樣能區(qū)別認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀學(xué)生和普通學(xué)生，既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，又能保證公平，特別是優(yōu)秀學(xué)生很支持這個(gè)制度。

3.4 教學(xué)沉淀效果改革

把上屆學(xué)生優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)報(bào)告、較差實(shí)驗(yàn)報(bào)告掃描復(fù)印給學(xué)生看，同時(shí)對(duì)失分點(diǎn)和學(xué)生的態(tài)度等原因進(jìn)行分析，讓學(xué)生清楚應(yīng)付實(shí)驗(yàn)的后果，這樣對(duì)學(xué)生有很好的激勵(lì)效果[12]。

4 結(jié)語

經(jīng)過上述的教學(xué)平臺(tái)改革、教學(xué)形式改革、教學(xué)設(shè)計(jì)改革、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分制度改革、教學(xué)沉淀效果改革后，學(xué)生們課上課下積極性明顯提高。上課時(shí)學(xué)生們積極動(dòng)腦動(dòng)手，努力在第一時(shí)間做出階段實(shí)驗(yàn)成果、實(shí)驗(yàn)完成結(jié)果、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新成果，并報(bào)告給老師登記平時(shí)分；實(shí)驗(yàn)報(bào)告也不再是全班一個(gè)模板，很多學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中有創(chuàng)新性內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果明顯提高，學(xué)生們也表示很喜歡改革后的教學(xué)組織形式。