創(chuàng)新型單片機課程教學(xué)工具的開發(fā)

楊俊杰 張新康 肖淼 徐凱峰 譚栓斌

摘 要：創(chuàng)新型單片機課程教學(xué)工具是西安思源學(xué)院高級工程師譚栓斌提出一種全新的教學(xué)工具，要求在教師精心設(shè)計指導(dǎo)下，通過預(yù)先的設(shè)計和模塊，使常用模塊簡化。引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，并進行探討和研究，尋求出解決方法。該教學(xué)工具的開發(fā)烘托了課堂氣氛，促進了老師與學(xué)生之間緊密的聯(lián)系，提高了老師的教學(xué)質(zhì)量。單片機作為一門應(yīng)用性實踐性很強的專業(yè)課程，需要更多地操作、處理、表達與交流等探索活動，獲得知識與技能達到培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的課程建設(shè)目標(biāo)是一個值得深思的問題。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型 單片機 教學(xué)工具 模塊

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0216-02

1 開發(fā)背景

相比單片機技術(shù)日新月異，單片機市場日益多元細(xì)分的今天，我國大部分高校的單片機教學(xué)現(xiàn)狀盡如人意，主要存在以下幾點問題。

首先，教學(xué)與實踐是分開的；學(xué)生對老師講的沒有一個很具體的認(rèn)識，所以，學(xué)生在沒有做實驗前只能靠自己的想象來理解老師所講的知識點，沒有一個更系統(tǒng)、更直觀的認(rèn)識，并且所學(xué)習(xí)內(nèi)容一成不變，經(jīng)常會出現(xiàn)講課時學(xué)生想象，當(dāng)見到實物時與想象差變很大無法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且晦澀難懂不易理解，而且該課程相對比較抽象，學(xué)生普遍反映入門較難且難以理解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而單片機的傳統(tǒng)教學(xué)方式多以課堂原理來講解與少量硬件實驗相結(jié)合，實踐內(nèi)容少，不能充分激發(fā)學(xué)生興趣，使其處于被動接受知識而不是主動求知[1]。

其次是基本上都采用5l單片機作為研究性教學(xué)工具，學(xué)生對其他系列型號的單片機陌生，實際運用能力較差。學(xué)生照方抓藥，不利于學(xué)生自主性的培養(yǎng)，即使會運用也只會簡單的，而設(shè)計性實驗也與社會要求的單片機應(yīng)用設(shè)計過程相差甚遠(yuǎn)，大多數(shù)學(xué)生難以真正掌握單片機的設(shè)計與調(diào)試。只會照搬書本無法融會貫通，使教學(xué)與實際相差甚大，無法達到教學(xué)目的。

最后，是教學(xué)手段單一。大多還停留在“黑板+粉”學(xué)習(xí)方式，或者多媒體PPT的階段。教授效率不高、填鴨式、互動少，使得學(xué)生被動疲憊，前一個還沒有理解就需要強加入另一個知識點，教學(xué)效果難如人意，學(xué)生缺乏主觀能動性。

綜上，單片機目前的教學(xué)現(xiàn)狀與技術(shù)一線存在著一定的脫節(jié)與差距，不利于對學(xué)生單片機實踐與開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而單片機的學(xué)習(xí)是微觀的，是具體的。本著教與學(xué)兩方面共同努力的思想，單片機教學(xué)的改革勢在必行。

創(chuàng)新型教學(xué)工具是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，為了更全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)并熟練運用單片機這門課程，而開發(fā)的教學(xué)工具。它是把大家在課程中所遇到的實驗問題加以全面地整合的一本教學(xué)工具書。構(gòu)建一個開放性的活動課程，通過學(xué)生自主獨立地發(fā)現(xiàn)問題、實驗、調(diào)查、信息搜集。并且會把接線圖、原理、還有常見的一些運用方法、還有程序都會加進去，使學(xué)生能夠更加直觀的理解其工作原理，并且能夠簡單運用其所學(xué)知識與生活實際相結(jié)合。

教育部2005年一號文件《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中指出培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的主要任務(wù)和要求是：著眼于國家現(xiàn)代化建設(shè)和人的全面發(fā)展需要、加大教學(xué)投入、強化教學(xué)管理、深化教學(xué)改革、堅持傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，更加注重能力培養(yǎng)，著力提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力、全面推進素質(zhì)教育。文中指出更加注重能力培養(yǎng)，著力提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力與開發(fā)創(chuàng)新型單片機教學(xué)工具的目的一致[2]。

2 單片機教學(xué)工具的開發(fā)

2.1 單片機教學(xué)工具的設(shè)置

將教學(xué)工具引入課堂以實際操作為主看為輔，以便老師高效教學(xué)，學(xué)生更加生動形象地理解，引發(fā)學(xué)生對知識的自主學(xué)習(xí)、自主理解、自主認(rèn)知和自主運用。項目式教學(xué)中教師的作用是輔助，是配角，是給各組學(xué)生提供資料、方法，讓學(xué)生能夠針對問題主動思考并得到解決[3]。

單片機教學(xué)工具要以提高教學(xué)質(zhì)量，使用便捷方便，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和對知識的認(rèn)知能力為核心。是以《單片機原理與應(yīng)用》課本為指導(dǎo)整合了上面的實驗項目，把它以模塊的形式呈現(xiàn)出來，同學(xué)們可以通過觀看老師試驗進而自主運用，從而自主認(rèn)知。通過這種模式完善課程體系與教學(xué)內(nèi)容，重視內(nèi)容與技能的有機結(jié)合。強化學(xué)生能力的培養(yǎng)真正地把實踐搬到了課堂上。

具體模塊有：LED流水燈；16×16點陣；十字路口交通指示燈；溫度傳感器；電子萬年歷；八路搶答器；錄音播放；模塊，實現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合。

2.2 單片機教學(xué)工具的課堂輔助教學(xué)

要充分利用教學(xué)工具的課堂輔助教學(xué)，教師引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計、制作和拓展案例。掌握大量實用方法、技巧和經(jīng)驗。讓學(xué)生在真實的環(huán)境中學(xué)以致用，善教者必善問，善問者必善思。在課堂教學(xué)中應(yīng)圍繞單片機工作原理與案例設(shè)計。將單片機教學(xué)工具與課程內(nèi)容有機的結(jié)合進行講述。適時向給學(xué)生提出問題，激發(fā)學(xué)生的問題意識，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣，例如：在講解單片機循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計時，可以提出一個LED流水燈的實驗讓學(xué)生自己動手操作，觀察實驗現(xiàn)象，可以從實質(zhì)上了解控制元件與被控元件的連接方式，從而掌握運用。

2.3 單片機教學(xué)工具的實驗室教學(xué)

大學(xué)實驗一般演示模仿的驗證性式樣，如果提前自己掌握了基礎(chǔ)實驗，那么學(xué)生就可以自主拓展實驗設(shè)計，這樣可以提升學(xué)生的動手能力，達到切實掌握單片機應(yīng)用技術(shù)的要求。這里可以將與單片機教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的子模塊如“16×16點陣伺”除了驗證性的操作之外，還可在下達技術(shù)要求的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生在開放式實驗室中自行設(shè)計開發(fā)，即由驗證性 實驗拓展為分析設(shè)計的綜合性實驗，使學(xué)生在“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中獨立思考。自己動手發(fā)現(xiàn)和解決問題，自主建構(gòu)課程的知識與能力體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和專業(yè)素養(yǎng)。

2.4 持續(xù)性教學(xué)工具評價

將單片機教學(xué)工具與課程內(nèi)容有機結(jié)合進行講述，適時向給學(xué)生提出問題，激發(fā)學(xué)生的問題意識，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣單片機教學(xué)工具要以提高教學(xué)質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維能力為核心。使學(xué)生在“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中獨立思考。自己動手發(fā)現(xiàn)和解決問題，自主建構(gòu)課程的知識與能力體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和專業(yè)素養(yǎng)和解決問題的能力。

3 結(jié)語

單片機廣泛運用在家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)自動化、自動控制、通信、國防技術(shù)尖端、汽車電子設(shè)備等領(lǐng)域[4]，所以，在學(xué)生要主動學(xué)習(xí)課程內(nèi)容時，更需要善于自主學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中要善于觀察和總結(jié)，充分調(diào)動自己的求知和創(chuàng)新能力。并且與老師形成互動，在完成老師所講內(nèi)容上加以利用，并且有一定的創(chuàng)新能力將所學(xué)知識運用于生活實際。

參考文獻

[1] 蔡守華，周濟人.工科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計中新問題及對策[J].揚州大學(xué)學(xué)報：高教研究室，2008（2）：93-96.

[2] 教育部.關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見，[2005]1號[Z].

[3] 教育部，財政部，關(guān)于實施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見，教高[2011]6號[Z].

[4] 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2007.