單片機實踐教學(xué)的研究

潘 剛

（四川文理學(xué)院 計算機學(xué)院，四川 達州635000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，社會對應(yīng)用型人才的需求在不斷地增長，高等學(xué)校作為培養(yǎng)人才的基地，理應(yīng)順應(yīng)時代發(fā)展要求，努力為社會培養(yǎng)出更多更好的高素質(zhì)人才，而實踐教學(xué)作為高校培養(yǎng)人才的一個重要組成部分，在應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)中扮演著重要的角色，是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，在提高學(xué)生實踐操作能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、促使學(xué)生養(yǎng)成良好科學(xué)素養(yǎng)及自主探索精神方面有著不可替代作用.[1]因此，深入研究改進實踐教學(xué)的方法和措施對提高實踐教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型人才具有重要意義.本文對近幾年來所從事單片機課程實踐教學(xué)經(jīng)驗進行總結(jié)，并結(jié)合單片機的特點和發(fā)展趨勢，對單片機課程實踐教學(xué)的教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行了一些有益探索和總結(jié)，并提出了一些改進的建議.

1 單片機特點和發(fā)展趨勢

單片機種類繁多，應(yīng)用廣泛，滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，品種型號逐年擴充；不僅有供擴展外部電路用的三總線結(jié)構(gòu)，還配置有傳感器、人機對話 、網(wǎng)絡(luò)多通道接口等.單片機的這些特性決定了單片機課程的特點：①單片機課程內(nèi)容豐富，覆蓋的知識面比較廣；②單片機課程應(yīng)用性和實踐性非常強；③單片機技術(shù)發(fā)展快，課程內(nèi)容設(shè)置要不斷的更新以滿足越來越廣泛的應(yīng)用需求.

2 現(xiàn)行實踐教學(xué)內(nèi)容存在的問題

實踐教學(xué)的內(nèi)容安排是由人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求決定的.[2]《單片機原理及應(yīng)用》課程是一門必修課程，根據(jù)“培養(yǎng)具有良好工程素養(yǎng)，具備從事系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)分析與系統(tǒng)集成能力的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才”的培養(yǎng)目標(biāo)的要求，對現(xiàn)行實踐教學(xué)內(nèi)容深入分析，認真總結(jié)后發(fā)現(xiàn)整體內(nèi)容基本能夠滿足培養(yǎng)目標(biāo)的要求，但還有一些地方需進一步完善：

2.1 實驗技術(shù)和實驗手段落后

現(xiàn)有的單片機實驗設(shè)備使用已有十多年，它們所使用的實驗技術(shù)和實驗手段都已落后，基于此設(shè)備設(shè)計的一些實驗項目已經(jīng)不能適應(yīng)單片機技術(shù)的發(fā)展需要.這就要求對基于原有設(shè)備的部分實驗項目進行整合、取舍，使其能跟上時代發(fā)展的步伐.

2.2 實驗內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性

現(xiàn)有的實踐教學(xué)課程是根據(jù)現(xiàn)有實驗設(shè)備設(shè)置的，實踐教學(xué)內(nèi)容安排不甚合理，未能遵循學(xué)生“由易到難、由簡單到復(fù)雜、循序漸進”的學(xué)習(xí)規(guī)律，這不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；另外，不同類型的實驗所占的比例也有待調(diào)整，目前主要以驗證型實驗為主，創(chuàng)新型和綜合性實驗偏少，這不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、也不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力.[3]因此，有必要根據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計一個科學(xué)合理的內(nèi)容體系.

3 實踐教學(xué)的改革措施

3.1 實踐教學(xué)內(nèi)容改革

實踐教學(xué)內(nèi)容的改革是單片機課程實踐教學(xué)改革的核心之一，也是實踐教學(xué)改革的難點和重點.由于單片機技術(shù)涉及的知識面比較廣，綜合了硬件設(shè)計、軟件設(shè)計及相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)等，具有較強的實踐性.[4-5]為了讓學(xué)生能更好地掌握相關(guān)知識，《單片機原理及應(yīng)用》課程實踐教學(xué)在實驗內(nèi)容的選取上既要注意知識的廣度，又要照顧到內(nèi)容的深度，還要考慮到教學(xué)循序漸進的原則，因此把教學(xué)內(nèi)容分為以下幾個部分：基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計類實驗.

3.1.1 基礎(chǔ)性實驗：它主要是訓(xùn)練學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本技術(shù)運用的實驗活動.通過這些實驗訓(xùn)練，能夠加強學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解，提高學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力.

3.1.2 綜合性實驗：綜合性實驗是在學(xué)生掌握了一定的專業(yè)理論知識和基礎(chǔ)性實驗基本操作技術(shù)后，鍛煉學(xué)生動手能力、培養(yǎng)良好實踐技能的一個重要環(huán)節(jié)，同時也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種有效手段.另外，還可以設(shè)計一些二次開發(fā)類的綜合性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的二次開發(fā)能力.

3.1.3 設(shè)計性實驗：設(shè)計性實驗是訓(xùn)練學(xué)生將相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合進行一種創(chuàng)造性思維的實驗活動，這部分實驗帶有一定的探索性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的研究探索和創(chuàng)新能力，可以設(shè)計一些現(xiàn)實應(yīng)用中會出現(xiàn)，但書本上沒有的問題，讓學(xué)生獨立思考，利用所學(xué)到的知識對問題進行推理分析，逐步細化，最終形成一套完整的解決方案.

實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計好后，再根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，結(jié)合學(xué)生的實際情況，合理分配基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗在整個實踐教學(xué)內(nèi)容體系中所占的比例.

3.2 實踐教學(xué)方法的改革

實踐教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)新能力，但目前大多數(shù)實驗教學(xué)都是由教師操作演示，學(xué)生被動地按照實驗步驟完成相關(guān)實驗，這樣既不能有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.因此，實踐教學(xué)方法亟待改革.根據(jù)本人在單片機課程教學(xué)的經(jīng)驗，結(jié)合實踐教學(xué)的目標(biāo)和單片機課程的特點，對實踐教學(xué)方法提出以下改革建議：

3.2.1 理論教學(xué)和實踐教學(xué)相互穿插，采取“邊講理論，邊做實驗，寓理論于實驗中”的教學(xué)方法，這種教學(xué)方式可以解決理論與實驗不同步、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高的問題.[6-7]

3.2.2 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法.[8-9]這種教學(xué)方法要求教師將教材內(nèi)容進行重新整合，把新知識隱含在一個或者多個任務(wù)之中，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中積極主動探索新知識并不斷獲得成就感，增強自己的自信心，從而提高學(xué)生自學(xué)和解決問題的能力，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強學(xué)生的獨立意識和協(xié)作精神.

4 實施實踐教學(xué)改革的效果

在認真總結(jié)了以前教學(xué)工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對《單片機原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)過程做了以下調(diào)整：

（1）教學(xué)內(nèi)容上對實驗內(nèi)容進行了調(diào)整，刪除了3個簡單的驗證性實驗，增加了1個綜合性實驗和2個設(shè)計類實驗，并對實驗內(nèi)容進行了改編，使其在知識的廣度和深度上更加符合循序漸進的學(xué)習(xí)規(guī)律.

（2）教學(xué)方法上在日常教學(xué)過程中，借助單片機實驗仿真工具proteus軟件，邊講理論基礎(chǔ)知識，邊做仿真實驗，將理論知識融入到實驗中，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；課后給學(xué)生布置一些精心設(shè)計的作業(yè)，這些作業(yè)涵蓋的知識點既包含了以前學(xué)習(xí)的內(nèi)容，又涉及到了下一次課或下兩次課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，希望通過這種方式來幫助學(xué)生溫故舊內(nèi)容，探索新知識，以此來提高學(xué)生的自學(xué)和獨立解決問題的能力.

新的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法實施后，教學(xué)質(zhì)量較以前有了明顯的提高，達到了我們預(yù)想的效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得以激發(fā)，學(xué)習(xí)狀態(tài)有了很大的改觀；②學(xué)生的實踐動手能力有了明顯的提高；③學(xué)生獨自解決問題的能力和創(chuàng)新能力有了很大的改善.

為了更客觀地分析實踐教學(xué)改革的效果，現(xiàn)將改革前后兩個班級學(xué)生平時實驗完成情況如表1和期末考試卷面成績的統(tǒng)計情況如表2進行對比.

表1 實踐教學(xué)改革前后兩個班級實驗情況對比表

表2 實踐教學(xué)改革前后兩個班級考試卷面成績對比表

由表1可見，改革前后實驗完成情況：綜合性實驗由53%上升到93%，設(shè)計類實驗由11%上升到74%.

由表2可見，改革前后考試卷面成績：90分以上人數(shù)由0上升到7%，70～90分的人數(shù)由11%上升到56%，60～70分的人數(shù)由63%下降到37%，60分以下人數(shù)由26%下降到0.

由以上分析，我們可以清楚地了解到，實踐教學(xué)改革后學(xué)生的考試成績和實踐動手能力有了明顯地提高，這充分說明了上文提出的實踐教學(xué)改革措施是有效的、可行的.

5 結(jié)束語

本文以單片機課程為例，深入分析了單片機課程在實踐教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面存在的一些問題，針對這些問題提出了一些改進的建議.當(dāng)然這些改革措施還有很多地方有待改進，需要在以后教學(xué)實踐過程中不斷總結(jié)不斷完善.因此，下一步我們需要在這些改革意見的基礎(chǔ)上，對每一個方面改革建議具體實施的細節(jié)上進一步深入探索，力爭使其取得更好的實際效果.

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[4]張德偉.單片機課程教學(xué)模式的探索與實踐[J].中國科技信息，2007（12）：268-270.

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