高校单片机实验课教学难点与改革

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摘要：实验课的存在价值和重要程度绝不低于理论课，但是传统实验课教学形式、教学平台存在明显不足，难以吸引数字时代成长起来的学生静下心学习，导致教学效果不理想。针对这样的现象，课题组在多年教学经验的基础上，对教学平台、教学形式、教学设计、实验报告评分制度、教学沉淀效果进行了全方位、多层次的改革创新。教改实践证明，改革创新教学方式后，学生课堂表现明显更积极，学生作品质量和学习成绩明显提高。

关键词：80C51单片机；实验课；教学改革

1实验课的作用

实验是教育和学习过程中不可或缺的一个环节，在很多课程中，实验环节达到的教学效果明显比理论课好。通过实验操作如触摸、目测、耳听等，学生可以获得直接的、相关的感性认识，加深对理论课中所讲解的概念、原理的理解，特别是实验上用到的概念、原理。实验操作可以培养学生的观察能力、思维能力、动手操作能力，发展学生的智力；实验可以培养学生实事求是的科学态度和遵守纪律、爱护仪器的优良品质；实验可以激发学生学习激情和对科学的兴趣；实验可以使学生初步了解对应课程理论的思想方法、研究方法；实验可以使老师了解学生课程理论知识掌握情况、综合素质[1-2]。以单片机实验课为例，通过单片机实验课学生能掌握单片机的编程方法、编程规则及外围电路设计技巧，能够独立创作一些单片机作品，解决一些工程控制问题。

2改革前实验教学存在的问题

2.1实验课教学形式存在的不足

改革前实验课流程如下：先由老师简单介绍实验流程，然后学生分组进行操作，老师在旁边辅导，检查实验结果，最后撰写实验报告。这虽然在一定程度上可以锻炼学生的动手能力，但是明显存在以下不足：1）由于在教学过程中缺少同学互动、师生互动、新技术应用体验、再巩固环节等重要环节，容易使学生失去对实验课的兴趣。2）传统实验报告中缺少实验结果的分析和讨论、操作过程的发现和发明等，即使是最优秀的学生，传统实验报告也只停留在实验仪器的熟练操作，很难让学生展现他们的聪明才智，也很难让学生体验付出和创新带来的成就感，这样会影响主动学习型学生的积极性，主动性一般的学生也就跟着不积极，然后出现大部分学生应付实验课的现象[3]。3）教学形式很难照顾到学生的个体差异，也很难针对不同层次的学生采用不同的教学方法，直接影响了学生学习的积极性和效果。4）实验课考核体系没有与时俱进，多数学生只满足于记录实验数据以及应付实验报告，实验课考核体系完全没有起到激发学生主动性的作用，反而打击了优秀学生的积极性，并为不自觉学生提供了蒙混过关的机会。

2.2实验课教学平台存在的不足

高校中传统的实验课组织和教学形式虽然曾经呈现出优秀的教学效果，也培养出很多优秀的学生，但是时过境迁，经济和信息技术的发展日新月异，学生的成长环境发生了翻天覆地的变化。如今高校的学生是拿着数码产品成长起来的，学生的兴趣和习惯相对于信息产品普及以前的大学生发生很大改变，很多学生没有足够的耐力静下心来钻研实验现象和支撑理论，建立自身知识块之间的连接，更谈不上知识块交叉应用及大知识面扩张带来创新发现。目前大多数应用型高校的学生要么有他们喜欢的教学工具或者平台吸引他们学习，要么学到知识立马就变现获得回报从而吸引他们学习，满足以上条件才会积极学习，而传统的实验课教学平台不满足这两个条件。针对目前应用型高校学生普遍没有足够的耐力静下心来学习钻研的现状，必须运用新时代的教学平台对传统实验课教学设计进行改革以适应当今的大学生。

3实验教学改革和策略

实验教学改革从教学形式和教学平台两方面进行，改革后的实验课引导学生在理论验证性的基础上进行创新实践和发明创造，让学生发挥自己的主体性作用[4]。教学平台改革通过运用新时代教学平台展开。教学形式改革针对改革前实验课教学形式缺少同学互动、师生互动、新技术应用体验、再巩固环节等环节，难使学生体验付出和创新带来的成就感，难照顾到学生的个体差异，难针对不同层次学生采用不同教学方法等缺点展开。教学平台改革和教学形式改革交叉进行。

3.1教学平台和教学形式改革

实验课应该利用现代通信技术和网络教学平台，增加学生和教师的互动环节。实验课教学力争让每一位学生都能得到训练，使实验课的内容、培养目标与社会发展的需求相统一。1）课前一天提前通知学生预习，通过学习通平台发通知。除了常规的发布学生预习的通知外，可以别出心裁，让学生换个角度参与第二天的实验课程内容，从而达到预习的效果。即发布第二天课堂实验的内容，让学生站在老师的角度制作一个备课PPT或者找一个教学视频，让学生去思考、查阅资料，假设他自己是第二天实验课的老师，那么他会讲解哪些知识点以及如何讲解。让学生把查阅到的资料和理解总结展示在PPT上，发布在学习通讨论组由老师评阅打分，这样学生在查阅资料的过程中会学到很多东西，哪怕学生只是查阅资料找到了一个相关的实验教学视频，那么他自己肯定也会浏览该视频，那么就间接达到了预习的效果[5]。2）课前用学习通平台签到。课前用学习通平台签到能起到让学生快速进入学习状态的作用，也可以说课前用学习通平台签到是正式进入课堂的过渡阶段。签到的组织工作和签到样式设计很重要，属于重在细节的工作。学习通上的签到有普通签到、手势签到、位置签到、二维码签到、签到码签到5种方式。每种签到方式都有其特殊的功能，普通签到没有时空限制，手势签到只有现场的同学才知道老师指定的手势，位置签到可以设置到只有教室内的学生能签到，二维码签到只能现场扫描屏幕上的二维码才能签到，签到码只能输入老师设置的签到数码才能签到。根据不同签到形式的特点灵活运用签到方式，能避免审美疲劳等学生抵触的情况发生，增强趣味性，同时提高学生签到的积极性，从而保证签到数据的真实性。学生抵触签到就容易出现弄虚作假的情况。签到效果的好坏还在于组织工作细节的把握上。细节方面很大程度上在于老师的表情要和蔼可亲，不能生硬呆板；老师在签到认定方面要尊重学生的人格，体现关怀和仁爱，避免像个居高临下呆板严苛的执法者。同时正确运用签到方式和把握好签到组织工作细节，能充分发挥签到工作在教学中的过渡作用，对优化课堂教学效果有较大的作用。3）课程过程中实行操作积分奖励制度。每次实验课分成两个阶段，多个梯度进行。每次实验按照达标完成实验和创新提高实验两个阶段进行，这两个阶段的实验又分如下两个梯度：①完成实验且结果正确；②老师变换实验结果要求，学生在上个阶段实验训练的基础上，自己调整程序和硬件接线能顺利完成。达标完成实验和创新提高实验两个阶段的每个梯度，前3组完成的学生，每人加课堂积分3分，这样每次实验课有4次加课堂积分的机会。实践证明，在此激励下，学生们在实验课上的学习积极性明显提高。4）课后加强实验思考讨论。当堂实验完成后，在学习通上发布实验相关拓展思考题或建立讨论组，可以通过加平时分来激励学生参与讨论，通过课后的思维拓展来开发学生的创新思考能力。明面上是老师课后发布的拓展思考作业或者讨论作业，但是学生在完成作业的同时，需要回忆自己在实验课中的实践操作过程，总结分析为什么这样操作、这样实施的目的是什么以及该实验进一步拓展后需要怎么做，在不知不觉中既巩固了课堂知识，又潜移默化地提升了自身的独立思考能力及创新思维[6]。5）课后反思总结。实验课教学反思的一大特点是必须有自己实验的感受和感悟。例如，感受到理论的应用和实操给自己带来了哪些成就感，感悟到哪些新发现。教师一般比较重视课堂教学前的准备，易忽略课后的反思与总结。教师及时总结和反思课堂上的得与失，是提升自身教学能力的关键。特别是要在反思中慢慢积累个性化课堂教学经验，在反思中形成教育智慧。教师要及时记录课堂中学生出现的突出问题，分析问题，找到解决问题的方法，记录调整教学方式后的效果，记录课堂中学生参与学习活动的精彩片段，思考为什么讲解这个地方学生的参与度很高，除了知识点本身的吸引力外还有什么原因，是讲解方式生动有趣还是加分制度的激励，通过反思总结自己的教学智慧，积淀教育智慧[7]。

3.2实验课教学设计改革

改革后单片机实验课从众多实验中优选7次实验，并对实验的教学设计进行了改革。为了适应学生、提高教学效果，7次实验优选和设计成3个验证类实验、2个设计类实验、2个探索类实验。不同类型的实验课可以满足不同层次学生的需要[8-9]。验证类实验根据实验指导书的实验方案、步骤和方法操作，目的是加深学生对理论知识的理解；设计类实验需要学生运用已掌握的理论知识和实验技能，在实验方案的指导下，自行设计实验步骤和方法，目的是充分发挥学生的主观能动性，引导学生的创新、实践精神；探索类实验对学生的综合素质提出了更高的要求，其可以和教师的科研课题结合起来，在实验目的指导下学生自行设计实验方案、步骤和方法，完成系统工作，这不仅鼓励了学生大力创新，也活跃了实验教学气氛[10]。

3.3实验报告评分制度改革

传统实验报告不够重视创新创造，也不够重视学生的独到操作体会和细节，导致很多实验报告都是一个模板，抄袭严重，不能体现优秀学生的体力付出和智力付出。针对这个现象，本实验课实验报告内容上突出创新创造、独到操作体会和细节[11]。评分标准也更加突出认可创新创造、独到操作体会和细节。这样能区别认真做实验的优秀学生和普通学生，既能提高学生学习积极性，提高教学质量，又能保证公平，特别是优秀学生很支持这个制度。

3.4教学沉淀效果改革

把上届学生优秀实验报告、较差实验报告扫描复印给学生看，同时对失分点和学生的态度等原因进行分析，让学生清楚应付实验的后果，这样对学生有很好的激励效果[12]。

4结语

经过上述的教学平台改革、教学形式改革、教学设计改革、实验报告评分制度改革、教学沉淀效果改革后，学生们课上课下积极性明显提高。上课时学生们积极动脑动手，努力在第一时间做出阶段实验成果、实验完成结果、实验创新成果，并报告给老师登记平时分；实验报告也不再是全班一个模板，很多学生的实验报告中有创新性内容。实验课教学效果明显提高，学生们也表示很喜欢改革后的教学组织形式。

作者:严育才 张融 陈爱平 单位:武昌工学院智能制造学院 绿色风机制造湖北省协同创新中心