基于融合理念的独立学院微机原理课程教学方法

容爱琼 钟书棋 吕马仟 徐展熙 刘文达 唐明煜

摘要：针对独立学院的微机原理课程，提出了基于融合理念的教学方法。分析了独立学院微机原理课程教学现存问题;分析了该教学方法的意义，论述了“融合式”的教学实践。教学实践表明，基于融合理念的微机原理课程教学方法为学生建立了课程间有机联系的知识体系，有助于强化学生对知识的认识及应用能力、培育学生的系统观念，教学效果较好。

关键词：融合理念;独立学院;微机原理;知识体系

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）51-0159-02

微机原理是一门应用性和综合性较强的机电类专业基础课程，与多门专业基础课程存在知识关联。当前，大工程观培养与新工科建设得到教育界的广泛关注，前者注重学科之间的交叉与关联[1-3]，后者内含交叉、融合、关联、注重工程实践、关注前沿发展等先进理念[4-5]。对于微机原理課程，以先进教育理论为指导，加强课程间关联、构筑知识体系具有较大现实意义。

本文结合独立学院实际情况，提出了基于融合理念的微机原理课程教学方法。在教学实践中，理论讲授和实验应用联动进行，理论讲授与实验教学同步进行，基于“项目驱动型”的教学方法设计多个课题项目;引入单片机行业的新工具新技术，搭建实验平台;融入C语言程序设计、电工电子、自动控制原理等多门相关课程的知识，建立较为完善的知识体系。该方法可强化学生的工程应用能力，对培养学生的大工程观具有较好的促进作用。

一、教学方法研究背景

独立学院的办学定位是培养应用型人才，对于工科专业强调工程教育的实践性与学生工程应用能力的培养。目前，独立学院的微机原理教学存在以下主要问题：（1）机电课程教学之间缺乏知识关联，常规教学顺序是“电工电子、C语言程序设计、微机原理”，不同课程往往跨学期开展，在教学过程中缺少知识点的串联;（2）实验平台一般采用传统的MS-51系列单片机，对复杂电控应用的适用性较差;（3）学生普遍存在基础较差等问题，缺乏知识体系的整合能力。

因此，在课程教学上，一方面须完善实验实践平台，强化工程应用能力的培养;另一方面须注重知识体系的建立，串联多门课程之间的知识和信息。

二、基于融合理念的教学方法

1.融合理念的教学意义。对于机电类专业，微机原理与多门专业基础课程存在知识关联。良好的教学应当明晰不同课程的知识与信息之间的联系，以培养学生的“关联力”。

针对目前微机原理教学中存在的问题，基于融合理念的教学方法可通过建立较为完整的知识体系、实施融合式教学来破解不同课程之间的“知识壁垒”，让学生在相关课程有机联系的知识体系中进行学习，如图1所示。促进相关知识的融会贯通，对于具体一门课程而言可起到强化记忆、强化认识、强化应用的作用，对于知识体系而言可帮助学生建立课程交叉、知识融合的意识，有助于培养学生的“大工程观”。

2.理论、实验、课程项目三者融合。教学实践发现，无论是“先完成全部理论后进行实验”，还是“先完成部分理论再完成对应实验”，都存在理论与实验在时空和衔接上分离的问题。理论与实验往往由不同教师完成，在知识讲授上缺乏衔接。而以设计性实验为牵引，促使学生自主学习的教学方法在独立学院实行具有一定的难度。

因此，对于独立学院，须要将理论教学和实验实践紧密融合在一起，如图2所示。将理论和实验教学统一安排在多媒体教学机房;每两名学生为一组，分配一套自制的单片机实验平台，包括一块STM32单片机最小系统板、一个仿真器、一块电动机驱动板、一套智能小车平台，如图3所示;结合单片机实验平台讲授理论知识，并在课堂上指导学生完成基础实验，实现“理论知识即学即用”，帮助学生快速入门。完成入门后，采用“项目驱动型”教学方法，设置多个课程项目以培养学生的自主学习能力。

当前单片机行业发展迅速，对此全面试行以ST公司32位单片机为教学工具的课程改革，芯片型号为STM32F103VET6。与MS-51相比，选用STM32具有以下优势：ST公司提供了丰富的函数库，容易入门;ST公司开发了新工具STM32CubeMX，可自动生成寄存器配置代码;国内学习STM32的资源非常丰富，便于学生自学自练。

3.C语言程序设计与微机原理融合。对C语言程序设计与微机原理两门课程进行融合教学，具有以下优点：单片机程序设计提供了一个贴近工程应用的编程对象;C语言课程为学生理解和应用ST公司基于C语言的函数库准备了基础知识，可改善微机原理教学效果。

在课程安排上，C语言程序设计在前，微机原理紧接其后;在教学内容上，微机原理使用C语言进行程序设计。

4.电工电子与微机原理关联。考虑到独立学院学生的实际情况，对微机原理所涉及的硬件电路知识采用“迂回式教学”。教学初期，不深入讲解硬件电路方面知识。在完成微机原理基础理论的讲授和主要模块的实验后，大部分学生已完成微机原理的入门，此时以单片机实验平台为对象，对原理图中所涉及的电工电子知识进行适时讲解，为学生建立以单片机为核心的电子控制系统硬件部分的知识体系，如图4所示。

5.自动控制原理与微机原理关联。单片机在各类自动控制系统中得到广泛应用。自动控制原理与微机原理这两门课程存在较大联系，但前者知识点比较抽象，单纯进行课堂讲授，学生较难理解。

对此，以课程项目的形式，指导学生利用单片机实验平台进行智能小车电动机转速控制等实验。结合具体控制应用，讲授闭环系统、反馈控制、PID算法、稳态分析和动态分析等教学内容和知识点，便于学生理解自动控制原理。

三、结语

常规微机原理课程教学缺乏融合和关联，本文针对独立学院实际情况，提出了基于融合理念的教学方法。在教学中以微机原理课程为关联中心，融入了多方面的知识和信息，取得了较好的教学效果，今后将进一步改进和推广。

参考文献：

[1]李培根.工程教育需要大工程观[J].高等工程教育研究，2011，（03）：1-3+59.

[2]居里锴，徐建成.“大工程观”下工程实践教学改革的探索与实践[J].中国大学教学，2013，（10）：68-70.

[3]金国华，金鑫，邓小伟，等.大工程观视角下独立学院工程人才培养模式探析[J].高等工程教育研究，2012，（02）：43-47.

[4]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017，（01）：1-9.

[5]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017，（03）：1-6.