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基于课程链的微机原理与单片机课程实践教学改革研究

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  摘要:“微机原理及接口技术”与“单片机及应用”课程涉及计算机软、硬件及电子技术等多学科知识,实践应用紧密结合,属于微型计算机课程链教学体系下主要课程。本文面向学生创新实践能力培养,改革了自动化专业“微机原理与接口技术”“单片机原理与应用”两门课程的实践环节,完成了初步的微型计算机课程链实践体系构建。
  关键词:课程链;微机原理;单片机
  中图分类号:G642.0     文献标志码:A     文章编号:1674-9324(2019)19-0131-02
   课程体系建设是实现专业培养目标的重要环节,自动化专业属于工程性质非常强的专业,其培养的人才,是我国工业2025战略规划实现的主要力量之一。目前,国内自动化专业普遍开设了《微机原理与接口技术》《单片机原理与应用》《嵌入式系统技术及应用》《计算机控制技术》等微型计算机系列课程,我校自动化专业也是如此。这些课程均具有硬件与软件结合紧密、理论性与实践性强的特点。由于这些课程的教学内容既紧密相关,又表现出鲜明的层次化,具有递进的“链式”关系,因此,这些课程构成了一条强相关的微型计算机课程链。
  但在教学活动中,我们发现这条链上的实践教学环节存在一系列问题,具体包括:
  1.课程间的实践环节设计完全独立,或内容重复,或毫无相关,缺乏系统性和递进性。
  2.各课程实践内容层次模糊,广度和深度把握不均衡,综合性、设计性不强等。
  3.各课程实践平台重复建设,有效教学资源得不到充分利用。
  4.课程理论教学与实践环节脱节。上述问题的存在不利于学生对课程的理解和掌握,不能适应创新实践能力培养要求。解决微型计算机课程链实践教学环节上述问题,对发展学生的创新思维和创新能力、增强学生的工程实践能力具有重要的现实意义。
  本文以我校自动化专业建设为背景,以学生专业技能素质要求为导向,依托省级精品课程《微机原理及应用》项目建设,面向学生创新实践能力培养,改革了自动化专业《微机原理与接口技术》、单片机原理与应用》两门课程的实践环节,完成了初步的微型计算机课程链实践体系构建。实现了《微机原理与接口技术》、《单片机原理与应用》两门课程之间的实验教学内容系统化改革,完成了这两门课程各自的基础性、设计性、研究性有机结合的层次化实践教学内容设置,同时探索了有效的理论教学与实践教学融合方式,从而激发学生学习兴趣和积极性,提高教学质量,进而增强自动化专业学生的专业技能与工程实践能力,发展学生的创新思维和创新能力。
  一、课程链课程间实践教学内容系统化
  结合我校自动化专业培养计划,依据层次递进、减少重复等原则设计实验内容,调整《微机原理与接口技术》《单片机原理与应用》实验教学内容与学时数,对内容相近或重复的部分进行整合和删减,尽量避免内容上的冗余,同时补充新理论、新方法。同时通过市场调研及与公司企业交流合作,深入研究最新行业动向、技术方向及嵌入式工程师等职位所需资格能力,改进实验内容以整合相关课程中相同知识点使之更加精练。根据市场和企业对硬件人才的需求,将重要、经典的基本概念、知识点连同相应的实验串联起来讲授和实践,帮助学生更加系统有效地学习硬件课程。此外,为强调微机基本原理以及硬件共性的知识点,通过对比式实验内容突出原理的普遍性。以系统的存储器扩展为例,《微机原理与接口技术》此部分实验重点应突出利用作为数据/地址分时复用总线来完成对存储器单元地址的确定,而在《单片机原理与应用》部分则强调用相应口线作为数据/地址时分复用总线完成地位地址设计,高位地址则用另一口线完成的方法。
  二、课程链各门课程实践内容层次化
  我们将每门课程的实践环节划分为四种层次:基础型实验,设计型实验,课程设计性实验,开放性实验与学科竞赛。基础实验侧重点是要求学生掌握基本的程序设计和调试方法,能熟练掌握基本的编程与调试技巧并熟悉各种接口硬件模块;设计型实验其目的是让学生的学习做到由浅入深,从基础知识理解到综合能力培养;课程设计型实验则是在前期设计型实验的基础上,结合实际的应用系统,完成一个实际系统的设计制作,通过这样的一个课程设计类的实验可以让学生更深入地理解和掌握课程内容,提高学生的学习积极性和创新性;开放性实验活动并将开放性实验推广至学科竞赛、科研项目申报以及毕业设计当中,可以提升学生综合实践能力,同时也使得本课程实践教学得以很好地延伸和发展,进一步全面提高学生的思维能力、动手能力和创新能力,并且令学生获得学以致用的成就感,同时也改善為了竞赛而竞赛、项目申报缺少可持续发展空间及毕业设计硬件系统设计少的局面。
  三、引入项目驱动式仿真实践教学模式
  引入项目驱动法及Proteus、Keil等仿真技术,在项目仿真实现过程中贯穿各知识点,解决教师难教,学生难懂问题。以教学内容为基础,选择一个与教学内容相吻合的实例,该实例涉及教学内容的各模块,以实例贯穿整个教学主线,课程讲授完,实例相关模块也介绍完毕。教师借助于Proteus、Keil等仿真软件,在课堂演示项目实例对应的硬件仿真与软件调试,使学生形象地观察并深刻地理解每一步软件和硬件之间的内在关系。通过该方法,理论与实践相结合,学生更容易对知识点产生兴趣,课程内容也更便于理解,同时也使得学生进一步熟悉和理解工程设计的设计方法和设计流程。
  四、其他措施
  我院加大实验室建设力度,于2015年更新了微机原理及单片机实验设备,给学生创造良好的学习环境。学院积极与企业建立联系,加强合作,建立产、学、研基地,给学生提供实践平台,让学生走出校门,走进企业,在实践中积累经验,学以致用。
  五、总结
  本本改革了自动化专业《微机原理与接口技术》《单片机原理与应用》两门课程的实践环节,完成了初步的微型计算机课程链实践体系构建:整体设计课程链实践教学环节,实现课程链中的两门主要课程之间实践环节系统化,建立有机统一的递进式的实践教学体系;突出培养创新意识,课程链中的两门主要课程各自形成基础性、设计性、研究性相结合的层次化实践教学内容;理论教学与实践教学有效融合,突出工程背景应用,推进科研成果向教学内容的转化,教学与科研有机结合。
  参考文献:
  [1]赵敏华,何波,孟月波.基于工程教育认证的自动化类专业课程体系探究[J].教育教学论坛,2018,(14):219-220.
  [2]徐旭,董全德,李明.基于课程链的单片机课程教学改革研究与实践[J].赤峰学院学报:自然科学版,2016,32(16):240-241.
  [3]沈学东.软件综合实践课程链式教学模式的实践与探索[J].课程教育研究,2017(43):236.
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