以实践教学促进学生理论知识的掌握和创新能力的培养
摘要：以《单片机原理及应用技术》课程为案例，分析了我校目前该课程理论与实践教学的现状及教学效果。针对存在的问题给出了具体的应对方法及实施策略，并阐述了具体实验项目的设计依据、如何实施及实施效果。
关键词：现状；引导；项目；效果中图分类号：G642.0
文献标志码：A
文章编号：1674-9324（2020）09-0107-02
收稿日期：2019-04-15
作者简介：梁应选（1968-），男，陕西大荔人，高级工程师，主要从事机械设计、测控技术等方面教学科研工作。
一、引言
人才培养的主旨和目标是提高能力，而能力的提高是在掌握一定的知识基础上经过培养和实践锻炼实现的。
丰富的知识可以促进能力的增强，能力的增强可以促进知识的掌握。运用知识必须在灵活掌握所学理论知识的基础上，经过实践探索得以实施，因此运用知识是学习知识的升华，其能力的培养自然也是一个漫长的过程，创新能力的培养尤其如此！
二、教学现状分析（一）理论课程教学现状
作为一个省属地方性院校，我校的培养目标是为社会输送高级应用型人才。然而，实际的理论课程设置与其他研究型名牌院校所差无几，甚至是为了攀高、拷贝名牌院校的课程设置体系。因此，培养的学生从事科学研究缺乏名牌院校学生的雄厚的理论基础，从事一线实际工作又缺乏高职院校学生的动手实践的本领，导致学生高不成、低不就的被动就业局面，自然也就远远背离学校的培养目标。
（二）实验教学课程现状
实验教学环节仍沿袭多年来课实验的教学模式，上什么课、做什么实验，并与理论教学齐头并进，导致学生掌握的知识支离破碎，无法有机地将所学知识串联应用；课程学习的局部性、孤立性现实和工程实际应用的综合性、系统性要求不相适应，造成相当部分的学生主动实践学习积极性不够，专业能力及综合应用知识能力不强。最终造成的恶果是学生在实验过程中产生学无所用的悲观情绪，继而造成学生厌学，甚至是逃学的不良反应。
三、应对方法
面对严峻的就业形势及社会对应用型高级人才的渴求，学校顶层设计部门及时反省，提出了适当压缩专业课理论课时，加大相关课程，尤其是专业课实
验课时的新政策。目的在于向实践学习，进而促进基础理论知识的掌握。
四、具体实施
作为一个一线的实验教学人员及有一定工业现场从业经验的教师，自己或许更明白企业更需要何种人才。因此在不知不觉的教学实践中，结合自己对学校政策的理解，从以下几个方面对实践教学环节进行了大胆的尝试和探索，以期许同行的认可。本文以单片机课程为例，介绍实践教学环节的设计步骤。
（一）先期引导
1.单片机的特点及应用。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比采用电子或数字电路更加强大；用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
关于这部分内容的介绍，目的在于让初学者明白：应用单片机能做什么？从而引导学生明确学习的目的，提高学习的主动性。
2.学习单片机的方法。学习单片机的要领就是：在实践中成长。就如同：学开车，你得坐车上去开，坐沙发肯定学不会。同样的道理，学单片机，整天盯着单片机书刊肯定不行，你也必须亲自动手去练。可为什么那么多人学单片机的时候，总是只抱着一本书看呢？第一，我们小学中学甚至大学的学习模式都是如此，学什么东西主要都是靠看书，应付书面考试；第二，很多人想实践却不太清楚该怎么去实践。在学实际技术的过程中，和应付考试不同，书上的内容不需要你去
编程课到底学什么梁应选，王楠
（陕西理工大学机械学院，陕西汉中
723001）
硬性记忆，书是用来查的，不是用来背的。遇到问题查下书比直接看书的效果要好过百倍。
（二）凝练问题
1.了解什么是单片机最小系统？即用最少的原件组成单片机可以工作的系统。单片机最小系统的三要素：电源、晶振、复位电路。
2.单片机内部资源。作为单片机用户，要明确哪些是供我们使用的东西。总结起来，主要有三大资源。
（1）Flash ———程序存储空间，早期单片机是OT-PROM （2）RAM ———数据存储空间（3）SFR ———特殊功能寄存器。
3.开发环境。单片机开发，需要用的两个软件：Keil uVision4的51版本；STC 系列单片的下载软件STC-ISP 。这两个软件由教师提供给学生先期熟悉。
4.相关硬件。要求熟悉常用外围电路中的硬件原理。如：LED 灯、LED 数码管、三极管、电容、74HC138译码器、LCD1602液晶显示器、步进电机、MAX232、AD0809转换、RS232串口；单片机内部定时器/计数器、中断等相关知识。
这部分内容的介绍，目的在于让初学者明白重点学什么。
五、实验项目设计本着由易到难、循序渐进的思想设计了如图所示九个实验项目。其中基础项目4项，综合实验项目5项，涵盖了单片机课程的绝大部分内容。
六、实验项目组织实施过程
1.修订教学大纲改课实验为实验课，分两个阶段完成实验项目全部分内容。第一阶段实验项目安排在课程学习中期阶段，要求学生从理论上熟悉凝练的问题的基础部分内容；第二阶段实验项目安排在课程学习即将结束期阶段，要求学生从理论上熟悉凝练的问题的基础部分及综合部分全部内容。
2.在具体实验项目开始之前，对同一实验项目，学生分组拿出实验项目的初步方案；教师分组对各小组方案进行审查，具体审查内容包含：方案合理性、运用了哪些知识点、软件编程思路的合理性等内容，教师根据学生实验方案，提出具体修改建议；学生根据建议，继续完善并完成最终的实验方案。
3.学生依据最终的实验方案，首先，在protues 仿真软件上完成电路原理图的搭建，软件编程，并在软件环境下仿真运行程序，查看运行结果；其次，利用实验室所提供的元器件搭建真实的硬件电路，编写程序，进一步验证实验结果的正确性。
4.教师先以分组考核的方式对各小组依据现阶段已学得知识点，对学生具体实验项目实施过程各部分硬件电路、软件编程的依据、方法进行提问，了解同一组不同学生知识掌握程度，并记录打分。
5.同一班级，各小组主要针对多个同一问题，不同实现方法共同讨论。最后，由教师总结、点评不同小组实现办法的优劣，并推荐学生尽量采用较为优秀的实验方法。
采用任务驱动的办法，力求让所有学生全员参与，互相促进，通过实践共同提高掌握知识的能力。
七、实施效果
2016年实验室筹划建设完成“基于protues 虚拟仿真实验教学系统”后，依附该平台对我校测控技术与仪器专业2015级所属班级进行了试运行，极大提高了学生动手能力、软件编程水平及课程理论知识掌握程度；与此同时利用仿真软件，也同时带动学生对数模电等课程内容的掌握；提高相关专业学生参加各种类型大学生科技竞赛的积极性。自2016年以来先后有多名学生参加了全国第七届机械设计创新大赛陕西赛区的比赛，学院报送的19件作品当中，获一等奖10项，二等奖7项，三等奖2项，并有两项作品入围全国总决赛。现在正在积极开展以老带新的实践尝试，以期让更多的学生参加各级、各类比赛，力求使更多的学生动手能力和理论水平得到进一步提升。
参考文献：
[1]杨春丽.应用型本科院校单片机课程教学改革与实践[J].教育教学论坛,2017,(35):141-142.
[2]曹建树，代峰燕，俞建荣，李明利.应用型工科院校单片机课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2012,31(03):129-132.
[3]徐敏，卢周平.“单片机原理及应用”课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2006,(01):82-84.
By Practical Teaching to Promote Students to Master the Theoretical Knowledge and the Cultivation of
Innovation Ability
LIANG Ying-xuan,WANG Nan
(School of Mechanical Engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong,Shaanxi 723001,China)
Abstract :Using the "Single Chip Microcomputer Principle and Application Technology"course as a case,analyzes the actuality and teaching effect of theory and practice of the course.The methods and strategies had been given to solve the problems,and the design of the concrete experiment basis,how to carry out and implement effect.
Key words :
situation;guide;project;effect
实验项目

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