單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

呂琛

摘 要： 針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，文章從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、完善實(shí)驗(yàn)條件、改革實(shí)驗(yàn)方法、調(diào)整考核模式、注重教師培養(yǎng)五個(gè)方面探討單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革措施，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革

目前各大高校的自動(dòng)化、電子信息、計(jì)算機(jī)等專業(yè)均開設(shè)單片機(jī)課程，該課程理論和技術(shù)應(yīng)用性較強(qiáng)，是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其中單片機(jī)實(shí)驗(yàn)是極為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。然而單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在諸如課時(shí)短、內(nèi)容陳舊、教學(xué)設(shè)備有限、實(shí)驗(yàn)手段單一、理論實(shí)踐脫節(jié)、缺乏有效考評(píng)機(jī)制等不足[2-4]，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課興趣不濃厚、主動(dòng)性不強(qiáng)、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力差，因此有必要進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革。

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程通常作為理論課程的延續(xù)，課時(shí)有限，內(nèi)容不夠豐富；實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)不合理，大多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，而設(shè)計(jì)、創(chuàng)新和綜合型實(shí)驗(yàn)較少甚至沒有；有些高校常年使用同一本實(shí)驗(yàn)教材，內(nèi)容陳舊，不能適應(yīng)當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，這些都造成學(xué)生對(duì)本就理論枯燥難懂的單片機(jī)課程失去興趣，不利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)遵循先簡(jiǎn)單后復(fù)雜、先基礎(chǔ)后綜合、最后到獨(dú)立設(shè)計(jì)創(chuàng)新應(yīng)用的學(xué)習(xí)規(guī)律設(shè)計(jì)。因此，在實(shí)驗(yàn)課程前期以認(rèn)識(shí)基本硬件和軟件，了解基本指令、熟悉設(shè)計(jì)語(yǔ)言為主，通過教師在課堂上做示范性講解，鞏固學(xué)生理論知識(shí)，消化課堂內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)課程中期以綜合實(shí)驗(yàn)為主，參照實(shí)驗(yàn)任務(wù)書，讓學(xué)生自主完成硬件接線、軟件編程并進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證，最后通過觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最終掌握單片機(jī)的基本知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)課程后期則以創(chuàng)新型實(shí)踐、開放實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生應(yīng)在課下自主學(xué)習(xí)，結(jié)合興趣小組、與企業(yè)合作或參與科研課題，通過相關(guān)教師的輔導(dǎo)，對(duì)自己感興趣的單片機(jī)應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試和運(yùn)行，甚至制作出能夠?qū)崿F(xiàn)功能的電路板，該環(huán)節(jié)可大大提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。通過合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，最終培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高解決實(shí)際問題的能力。

2.完善實(shí)驗(yàn)條件

2.1硬件條件

很多高校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件采用體積較大的實(shí)驗(yàn)箱，訓(xùn)練模塊固定且需要固定的使用場(chǎng)地，這在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，也給學(xué)生造成了“不能隨時(shí)驗(yàn)證編程結(jié)果”的不便，尤其隨著單片機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，固定實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容必然無法順應(yīng)時(shí)代需求，因此購(gòu)置先進(jìn)的儀器設(shè)備，如便攜式的實(shí)驗(yàn)箱，或者同指導(dǎo)教師一同改造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不失為改善單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件條件的好方法。此外，若條件允許，則可以在實(shí)驗(yàn)室配備很多媒體教學(xué)設(shè)備，專業(yè)書籍，設(shè)置討論區(qū)，供學(xué)生學(xué)習(xí)與交流。

2.2軟件條件

過去單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的軟件環(huán)境多使用匯編語(yǔ)言，但由于匯編語(yǔ)言不易移植等缺點(diǎn)已逐步被C語(yǔ)言取代，因此對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用應(yīng)采用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。此外，在實(shí)驗(yàn)條件有限的情況下，學(xué)生通過電腦，利用虛擬仿真軟件即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，例如Proteus、Keil、Protel等常用的電子仿真軟件的使用或整合，能使初學(xué)者盡快掌握單片機(jī)的程序開發(fā)，減少耗材的同時(shí)不需要考慮電路問題，此后進(jìn)行實(shí)物制作將事半功倍。

3.改革實(shí)驗(yàn)方法

3.1以學(xué)生為主體

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法多以老師為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受位置，學(xué)生的主觀能動(dòng)性很難得到激發(fā)，這樣既缺乏對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，更不利于發(fā)展其獨(dú)立創(chuàng)新能力，最終不能學(xué)以致用。改革后應(yīng)以學(xué)生為主體，例如把學(xué)生分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，老師在教授完必要的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)后，就可以讓各小組學(xué)生通過學(xué)習(xí)、實(shí)踐、交流和討論完成實(shí)驗(yàn)，最后由學(xué)生制作PPT進(jìn)行匯報(bào)，這樣可以大大提高學(xué)生的自學(xué)能力并培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.2以項(xiàng)目為載體

以項(xiàng)目為載體，就是在參與項(xiàng)目的過程中實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，例如把單片機(jī)課程分解成若干個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目又分為基礎(chǔ)知識(shí)部分、操作練習(xí)部分及思考練習(xí)部分。通過這三個(gè)部分滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，基礎(chǔ)知識(shí)和操作訓(xùn)練主要是打牢學(xué)生的基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力，思考與練習(xí)主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。能力較突出的學(xué)生，可以通過業(yè)余時(shí)間參與大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃等活動(dòng)，申報(bào)參加與單片機(jī)相關(guān)的研究項(xiàng)目，通過專業(yè)老師的指導(dǎo)，達(dá)到熟練應(yīng)用單片機(jī)的目的，同時(shí)進(jìn)一步提高他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3.3實(shí)驗(yàn)室開放

由于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)有限，往往不能滿足一些對(duì)單片機(jī)有濃厚興趣的學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，因此在條件允許的情況下，在課外時(shí)間適當(dāng)?shù)亻_放實(shí)驗(yàn)室，提供給學(xué)生一個(gè)更加開放和便于隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠使學(xué)有余力的學(xué)生有更多收獲。

3.4校企結(jié)合

單片機(jī)課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，我們培養(yǎng)的學(xué)生很多都會(huì)進(jìn)入各企事業(yè)單位的一線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作，因此要適應(yīng)市場(chǎng)需求，培養(yǎng)才有針對(duì)性。校企結(jié)合最主要的目的是使學(xué)生能夠在處理現(xiàn)實(shí)問題中，提高技能，適應(yīng)社會(huì)。校企結(jié)合的形式是多樣的，例如把企業(yè)中的成功案例作為單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的訓(xùn)練項(xiàng)目，聘請(qǐng)企業(yè)中有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員作為兼職教師指導(dǎo)學(xué)生，建立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生們?cè)诮佑|學(xué)習(xí)到企業(yè)案例的同時(shí)能解決企業(yè)中面臨的問題，等等。學(xué)生既能從中得到解決問題的成就感，又能提高對(duì)單片機(jī)的興趣。

4.調(diào)整考核模式

實(shí)驗(yàn)的考核是保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的重要手段，以往單片機(jī)實(shí)驗(yàn)多從學(xué)生們的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面進(jìn)行考核，但由于實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間有限，既對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行考核又對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行考核的方式往往流于形式，導(dǎo)致在教學(xué)中不能從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，沒有人性化的教學(xué)設(shè)計(jì)，最后應(yīng)付了事。本文提倡以過程考核為主，弱化理論考試。改革的方向是應(yīng)該因人而異，充分發(fā)揮每個(gè)人的主觀能動(dòng)性。教師應(yīng)更注重實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，而不是僅盯著實(shí)驗(yàn)是否成功，更重要的是從不成功的實(shí)驗(yàn)中找出問題，幫助學(xué)生解決問題，注重調(diào)動(dòng)學(xué)生求知的積極性?？茖W(xué)本來就是在不斷的失敗中尋找成功的方向，只要有良好的學(xué)習(xí)和互動(dòng)過程，那么結(jié)果自然就水到渠成了。

5.注重教師培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身對(duì)教師的動(dòng)手能力就有較高要求，結(jié)合綜上對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討，對(duì)教師的綜合素質(zhì)提出了更高要求。過去培養(yǎng)教師的途徑主要有通過老教師對(duì)新教師的傳幫帶或參與科研項(xiàng)目帶動(dòng)教學(xué)成果，增加專業(yè)教師企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷與時(shí)間，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)與能力等，本文提出對(duì)于理工科教師應(yīng)注重人文精神的培養(yǎng)，因?yàn)槲覀兣囵B(yǎng)學(xué)生的目的并不是完全以就業(yè)為導(dǎo)向，更應(yīng)該以提高學(xué)生專業(yè)興趣和科學(xué)探究能力為主。

6.結(jié)語(yǔ)

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是單片機(jī)教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神，從而保證教學(xué)質(zhì)量?？傊?，我們要切實(shí)從培養(yǎng)學(xué)生的角度出發(fā)，跟上單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過多種途徑，不斷探索研究單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)，推動(dòng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到切實(shí)提高，為其以后在更高層次的應(yīng)用打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

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