單片機(jī)實驗教學(xué)模式改革及研究

馮軍 王超 陳文波 寧志剛

摘要：單片機(jī)實驗是一門重要課程，優(yōu)化其教學(xué)模式具有重要意義。首先分析了單片機(jī)實驗教學(xué)中存在的問題，提出了加強(qiáng)實踐教學(xué)認(rèn)識，優(yōu)化實驗項目，進(jìn)行開放化、自由化、游戲化教學(xué)模式的探索。經(jīng)過實踐，發(fā)現(xiàn)改革后的教學(xué)模式，提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)實驗，教學(xué)模式，強(qiáng)能力，重應(yīng)用

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0123-02

單片機(jī)課程是眾多電類專業(yè)所必修的專業(yè)實驗課程，涉及的專業(yè)課程眾多。通過單片機(jī)的實驗教學(xué)，才能夠讓學(xué)生熟練的運用匯編語言進(jìn)行編程，設(shè)計出滿足某種特定功能的單片機(jī)應(yīng)用電路[1]，今天各高校充分認(rèn)識到對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的重要性，傳統(tǒng)的教學(xué)理念已不能滿足當(dāng)今行業(yè)企業(yè)的對應(yīng)用型人才的需求。因此，如何優(yōu)化單片機(jī)實驗教學(xué)模式，提升單片機(jī)實驗教學(xué)質(zhì)量是相關(guān)專業(yè)改革的重點。

一、傳統(tǒng)單片機(jī)實驗教學(xué)存在的問題與不足

1.重理論輕實踐

實驗教學(xué)是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是理論學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的橋梁，同時也是企業(yè)對人才需求的要求。[2]今天，衡量一個學(xué)生能力的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再是卷面成績，企業(yè)最關(guān)注的也不再是一紙成績單，而是學(xué)生實踐創(chuàng)新能力與動手探索能力。當(dāng)今和許多綜合性和理工類院校對實驗課程的設(shè)置存在一定的不足，許多專業(yè)課程沒有實驗環(huán)節(jié)，個別課程實驗課時少之又少，單獨開設(shè)的實驗課程屈指可數(shù)?？梢姡蟛糠衷盒Ｒ廊黄赜诶碚摰慕虒W(xué)，在單片機(jī)試驗的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)重依然采用的是偏重驗證性和演示性的實驗，僅僅是為了完成實驗環(huán)節(jié)而設(shè)立的實驗課程，為了做實驗而做實驗，長期下來會導(dǎo)致學(xué)生對實踐能力的掌握嚴(yán)重不足，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、理解問題、解決問題的實踐能力嚴(yán)重欠缺。

2.學(xué)生對實驗的感性認(rèn)識不足

大部分學(xué)生由于受到傳統(tǒng)的教學(xué)模式的影響，以及今天的考研模式的推動，把大部分時間和精力投入到理論學(xué)習(xí)中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對實驗課程的重視程度，甚至很多學(xué)生認(rèn)為實驗就是玩玩而已，只要按流程操作完成就可以了，缺乏主動的探索意識。

3.實驗教學(xué)滯后現(xiàn)象嚴(yán)重

由于實驗設(shè)備和實驗教師等軟件和硬件等原因，導(dǎo)致今天各高校的實驗課程教學(xué)嚴(yán)重滯后于理論教學(xué)，尤其作為單片機(jī)實驗，滯后性尤為明顯，這里既有客觀原因也有主觀因素。首先，由于教學(xué)手段、實驗設(shè)備的落后，明顯不能滿足日益先進(jìn)的試驗程序;其次，實驗教師的觀念未能與時俱進(jìn)，及時更新，依然依靠多年的實驗項目和教學(xué)案例以及固有的經(jīng)驗進(jìn)行教學(xué)，不能結(jié)合社會行業(yè)需求安排實驗項目及程序;第三，電工與電子技術(shù)發(fā)展迅猛，出現(xiàn)許多新工藝新技術(shù)，理論教學(xué)中及時增加了新的內(nèi)容，而實驗教學(xué)并未更新，內(nèi)容長期不變，成為實驗教學(xué)的瓶頸。上述因素均造成理論與實驗脫節(jié)，對于更新的技術(shù)和內(nèi)容來說變成了紙上談兵，學(xué)生的實踐能力不能適應(yīng)日益發(fā)展變化的市場需求。

二、單片機(jī)實驗教學(xué)優(yōu)化方案

隨著社會對行業(yè)需求人才要求的日益提高，高校對工程類專業(yè)人才的培養(yǎng)漸漸開始從理論型、學(xué)術(shù)型人才轉(zhuǎn)向技術(shù)型、應(yīng)用型高技能人才。這就要求高校課堂中對實驗、實踐環(huán)節(jié)要越來越重視，尤其在單片機(jī)實驗中的投入應(yīng)力度加大，不斷更新實驗內(nèi)容，運用各種現(xiàn)代化教學(xué)手段，這樣才能提高學(xué)生的動手能力和實踐分析能力。[3]這就要求單片機(jī)實驗要改變傳統(tǒng)軟件、硬件分離的狀態(tài)，提高軟件和硬件的結(jié)合。為了加強(qiáng)能力型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，應(yīng)該從以下幾方面進(jìn)行改善：

1.加強(qiáng)對實踐教學(xué)的認(rèn)識

提高對單片機(jī)實踐教學(xué)的認(rèn)識要從根本做起，從學(xué)校對實驗硬件設(shè)備的投入，到學(xué)院對培養(yǎng)方案計劃的修改，再到實驗教師對單片機(jī)實驗的設(shè)置，最后到學(xué)生對實驗興趣的提升，通過優(yōu)化實踐課程，讓實踐不再是一種形式，而是與企業(yè)需求項目有密切關(guān)聯(lián)的必經(jīng)過程。只要從軟、硬件同時改善單片機(jī)實驗，學(xué)生一定會對實驗課程引起很大興趣，同時可以用企業(yè)來說話，往往企業(yè)人員的影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于老師和課堂的說服力度，這樣學(xué)生從根本上認(rèn)識到實踐的重要性。

2.優(yōu)化實驗項目，建立單片機(jī)實驗數(shù)據(jù)庫

單片機(jī)實驗項目要做到以設(shè)計性、創(chuàng)新性為主，系統(tǒng)的在經(jīng)典理論的實驗基礎(chǔ)上融入設(shè)計行為和創(chuàng)新意識，將原本純粹的驗證性實驗變成學(xué)生自主參與、自主設(shè)計與開發(fā)的創(chuàng)新型項目，提高學(xué)生的主觀性即主動的設(shè)計創(chuàng)新能力，同時適當(dāng)?shù)囊肫髽I(yè)項目編程，利用學(xué)校的硬件接線與程序的編寫相結(jié)合，完成各種電路的繪制與搭接。學(xué)生對企項目的興趣比虛擬的課程實驗興趣更大，因此可以通過建立以項目為載體的單片機(jī)實驗數(shù)據(jù)庫，根據(jù)學(xué)生對不同項目的興趣點有選擇性的進(jìn)行試驗訓(xùn)練，這種方式對學(xué)生主觀能動性的提高有極大的幫助，不但加強(qiáng)了學(xué)生對技能的操作能力和創(chuàng)造力，也提前培養(yǎng)了學(xué)生對企業(yè)行業(yè)知識技能的掌握力。

3.開放化、自由化單片機(jī)實驗教學(xué)模式的嘗試

當(dāng)代大學(xué)生存在不喜歡受約束、受限制的性格特點，對課堂教學(xué)有著更強(qiáng)烈自由的渴望。對于單片機(jī)實驗來說，僅限在課程安排的限制時間內(nèi)完成實驗過程，對于很多學(xué)生來說是比較局限的，時間不充足，不能更好的達(dá)到實驗?zāi)康?。因此，會存在有些學(xué)生為了在下課前能夠完成實驗而匆忙操作，導(dǎo)致出現(xiàn)錯誤現(xiàn)象。[4]因此開放性實驗教學(xué)模式可以讓學(xué)生隨時可以來實驗室完善它們的作品，也可以讓更加有興趣的同學(xué)利用課余時間創(chuàng)造開發(fā)他們自己的產(chǎn)品，這樣可以促進(jìn)學(xué)生大膽地去創(chuàng)造，去改革，去實踐。這種模式有助于實驗室設(shè)備利用率的提高，充分利用實驗室的資源，為學(xué)生創(chuàng)造更多的機(jī)會提高他們學(xué)習(xí)的能力及操作技能。在學(xué)院的支持下建立了開放性實驗室，由任課教師及學(xué)生統(tǒng)一管理，購買單片機(jī)及常規(guī)的元器件，并配備單片機(jī)實驗箱;任課教師都不定時地進(jìn)行指導(dǎo)，并組織學(xué)生討論。

4.讓單片機(jī)實驗“游戲化”

以“游戲性”為驅(qū)動力可以有效提升學(xué)生的創(chuàng)造能力，以學(xué)生感興趣的方向為切入點，讓學(xué)生在有興趣的“游戲”中完成任務(wù)。游戲化實驗教學(xué)在最大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣上很有效果，滲透性強(qiáng)，現(xiàn)在的學(xué)生不喜歡枯燥的學(xué)習(xí)模式，在實驗過程添加“游戲”的成分——學(xué)生感興趣的實驗項目。單片機(jī)實驗打破傳統(tǒng)的集成式的實驗板，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣去實驗數(shù)據(jù)庫自行選擇實驗項目，改變傳統(tǒng)單片機(jī)實驗教學(xué)中只注重學(xué)生動手能力培養(yǎng)、注重某一個單一功能的電路設(shè)計的教學(xué)方法。這種“游戲”模式可以讓學(xué)生自己動腦對自己的興趣項目進(jìn)行電路設(shè)計，自己思考采用何種方案、何種結(jié)構(gòu)、何種功能的電路來實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。根據(jù)自己選擇的項目和制定的方案選定具體元器件設(shè)計具體電路。這種模式就像學(xué)生們在根據(jù)自己的思維去完成一個游戲一樣，整個實驗成為有交互、有自主權(quán)的游戲過程。既鍛煉了他們手腦結(jié)合的能力，同時激發(fā)了學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)造性。[5]

三、效果分析

在經(jīng)過2個學(xué)期的教學(xué)實踐，效果較以前有較大提高。首先，學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識到單片機(jī)實驗的重要性。課堂上不清楚的、不太明白的，很多同學(xué)課后主動去單片機(jī)開放性實驗室做實驗，在實驗過程中尋求幫助，加強(qiáng)對新知識的理解。其次，學(xué)生對單片機(jī)實驗有了極大的興趣。學(xué)生經(jīng)常討論實驗過程及結(jié)果，甚至有一定的創(chuàng)新思維，積極思考，進(jìn)行探索。最后，新教學(xué)模式下的學(xué)生，單片機(jī)方面的理論知識、動手能力都比傳統(tǒng)模式的學(xué)生要強(qiáng)，而且給學(xué)生主動學(xué)習(xí)單片機(jī)知識的提供了動力。

四、結(jié)語

單片機(jī)實驗是一項綜合性、設(shè)計性較強(qiáng)的實驗教學(xué)模式，學(xué)生在實驗過程中真正做到理解實驗?zāi)康?，了解行業(yè)需求，自己動手、動腦，不依賴?yán)蠋?，試驗中學(xué)生能根據(jù)具體項目需求自主完成實驗方案的選擇和設(shè)計，這種強(qiáng)能力、重應(yīng)用的單片機(jī)實驗教學(xué)模式不僅提升了學(xué)生的理論與實踐相結(jié)合的能力，提高了學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的效率，同時使學(xué)生畢業(yè)后能盡快的融入社會，為學(xué)生進(jìn)行高層次的研究和工作打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌忠興.基MCS-51單片機(jī)實踐教學(xué)平臺的構(gòu)建[J].實驗室科學(xué)，2012，（1）.

[2]高慶華.單片機(jī)實驗教學(xué)模式改革探索[J].實驗室科學(xué)，

2013，（10）.

[3]甕嘉民.周成虎.電子創(chuàng)新開放實驗室建設(shè)的探索研究[J].實驗技術(shù)與管理，2012，（1）.

[4]田運生.劉維華，王景春.綜合性設(shè)計性實驗項目建設(shè)的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012，（2）.

[5]周家婕.淺談優(yōu)化單片機(jī)實驗教學(xué)提高實驗教學(xué)質(zhì)量[J].計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012，（13）.

（責(zé)任編輯：劉翠枝）