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【摘 要】单片机原理及应用是医学影像专业非常重要的一门专业基础课,良好的实验教学可以帮助学生理解课程内容,掌握核心知识.针对传统单片机实验教学的各种弊端,任课教师和实验师探索构建一种全新的单片机实验教学模式.实践效果表明,新的实验教学模式能充分调动学生的实验兴趣和实验积极性,有助于学生理论知识的掌握和动手实践能力的提高.
【关 键 词】单片机；实验；教学改革
《单片机原理及应用》是医学影像专业的一门重要专业课,此专业开设关于X线机、CT、磁共振等医疗设备的课程,这些医疗设备均应用了单片机.医学影像专业的学生学好用好单片机,既可以帮助学生理解和学习医疗设备的结构、原理及工作特点,又贴近学生的专业特点及就业方向,从而可以很好的提高学生的就业竞争力[1].
但是,《单片机原理及应用》这门课程综合性强,既要学习单片机的硬件组成和功能,又要学习与硬件型号配套的软件编程,加之汇编语言属于低级语言,和硬件的配置情况有关,内容抽象,学起来艰涩难懂[2].良好的实验教学可以帮助学生理解课程内容,掌握核心知识,从而提高学生的学习积极性和学习效率.目前,关于单片机实验教学的研究很多,但大都是工科院校针对本校各工科专业进行的研究,针对医学影像专业的研究很少[3-9],所以任课教师和实验师从医学影像专业单片机实验教学存在的问题入手,着眼实际运用,对医学影像专业的单片机实验教学进行改革探索.
一、实验教学现状及原因
目前医学影像专业的单片机实验教学普遍现状是使用工科专业的教材和仪器,实验项目也与工科专业相似.对于医学影像专业的学生来说,单片机的学习本身就比较困难,如果不考虑此专业与工科专业的差别实施相同的教学方法和实验方案,其结果就是大部分学生没有学习的兴趣,学过之后既不会编制应用程序,也不会设计应用系统.究其原因,主要表现在以下四个方面.
1.实验教学方法滞后,不利于激发学生的实验兴趣
按照传统的实验教学方法,学生在学完简单的汇编指令后开始上实验课.实验的内容、步骤以及实验电路和仪器等都提前安排好,学生只要按照实验指导书的安排就能顺利完成实验.这样的实验课缺乏设计性和自选性,学生的实验结果和实验报告基本相同,这就在很大程度上抑制了学生的主观能动性,不利于激发学生的实验兴趣,致使实验课成为形式课.此外,传统的实验教学中,教师布置好实验任务后往往只看学生的实验结果,对学生实验过程中出现的问题关注不足,这样容易使问题被忽视,还容易使部分同学抄袭其他同学的实验,这些均不利于激发学生的实验兴趣.
2.实验项目内容设置不合理,不利于培养学生的实验积极性
传统的实验教学中,实验项目都是从实验仪器配带的实验项目中选取.这些实验项目虽然可以紧扣理论知识,但各个实验项目独立性强,几乎没有考虑知识的前后贯穿和最后应用系统的设计,这容易使学生学了后面的忘了前面的,自己设计简单的应用系统更是无从下手,非常不利于培养学生的实验积极性.
3.实验环境受限,不利于实施实验前指导,实验后答疑的教学全过程
在实验教学中,教师可以在实验的过程中给学生指导,但实验课的时间非常有限,实验前指导和实验后答疑的另外两个实验教学过程几乎缺失.实验课前学生拿到实验项目后至实验开始实施的这段时间里,学生几乎得不到老师的实验指导,学生做完实验后出现的疑问也得不到及时解答,这会使学生刚刚激发的学习兴趣又没有了.
4.实验考核方式落后,不利于树立学生的正确学习导向
目前单片机实验课的成绩大多取决于实验报告,由此学生往往对实验过程草草了事,而对实验报告很认真,并互相抄袭,这对实验成绩的评定造成了很大的困难.此外,课程的期终考试多为闭卷形式,考察的知识点多为记忆性的,对于学生分析问题、解决问题的能力很难考察.这种考核方式使学生只加强原理知识的死记硬背,对实验技能的培养不重视,从而树立了错误的学习导向.
二、实验教学改革的目标
单片机实验教学改革的目标就是要改变传统单片机实验教学的各种弊端,探索构建新的单片机实验教学模式,从而激发学生的实验兴趣,培养学生的实验积极性,提高学生的主观能动性和创造性,进而引导学生树立正确的学习导向.
三、实验教学改革的探索与实践
针对传统单片机实验教学的弊端,拟对医学影像专业的单片机实验课进行以下改革：
1.改进实验教学方法,激发学生的实验兴趣
在学生熟悉了实验环境后,摒弃原来学生照实验指导书做实验的实验教学方法,在具体实验项目实施前一周,给学生实验项目和实验目的及思考题,具体的实验步骤、实验程序以及电路设计均由学生自己完成.这期间老师给予适当的指导,并鼓励团队协作,由2至5名同学组建一个实验小组,共同进行实验的设计和实施.在上实验课时,老师随时关注实验过程并及时与同学交流,而不仅仅看实验结果,由此激发学生的实验兴趣.
2.设计合理的实验项目,培养学生的实验积极性和主观能动性
根据医学影像专业学生的特点以及学时安排,重新设计实验项目.新实验项目不仅紧扣理论知识,还注意知识的前后贯通和实验项目的前后联系.所有的实验项目均围绕十字路口交通信号灯系统进行设计,学生在由浅入深的实验过程中可以自己一步步完成一个十字路口交通信号灯系统,这不仅可以达到复习理论知识的目的,还可以引导学生自己完成一个应用系统的设计,由此培养学生的实验积极性和主观能动性.
3.创造环境,认真实施实验前指导、实验后答疑的教学全过程,保护学生的学习兴趣
根据学生的实际情况和要求,在每次实验课前安排三到五次的实验前指导,指导学生在进入实验室之前自己完成实验电路及实验程序的设计.实验课上指导老师密切观察学生的实验过程,对出现的情况及时解决,由此督促学生认真做实验.实验课后安排一次答疑时间,对学生实验课上产生的疑问进行解答,由此来保护学生的学习兴趣.
4.改变考核方式,引导学生树立正确的学习导向改变传统实验的考核方式,把每次实验的全过程作为实验的主要考核依据,实验报告只做辅助参考,由此得出实验的平时成绩.最后一次综合实验课老师不给任何指导,完全由学生完成,作为实验的期终成绩.本课程的最终成绩由期终闭卷考试成绩和实验平时成绩及实验期终成绩组成,由此改变学生只加强原理知识的死记硬背,对实验技能培养不重视的情况,从而引导学生树立正确的学习导向.
以上措施在医学影像专业实施两年来,取得良好效果,学生不但实验的积极性提高了,理论知识掌握的也扎实了,而且学期末大多数同学能灵活运用所学知识自己完成综合应用设计实验项目.
四、总结
本文针对当前医学影像专业单片机实验教学的现状,从实验项目、教学方法、教学环境、考核方式等方面对单片机的实验教学改革进行了探索和实践.近两年的实践效果表明,新的单片机实验教学模式,不仅提高了学生的实验兴趣和积极性,还加强了学生对理论知识的理解和灵活应用,为学生将来的学习打下了良好的基础.