基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)模式研究與構(gòu)建

黃晶

摘要：實(shí)踐教學(xué)是工科諸多專業(yè)中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力尤為重要，關(guān)系到整體教學(xué)質(zhì)量以及人才培養(yǎng)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。本文分析了目前單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，提出從實(shí)踐環(huán)節(jié)全程融入教學(xué)活動(dòng)，構(gòu)建基于項(xiàng)目導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)手段多樣化，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等幾個(gè)方面進(jìn)行嘗試的一些方法和措施。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式；應(yīng)用能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）10-0150-02

單片機(jī)具有功能強(qiáng)、使用靈活、可靠性高、成本低、面向控制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表、家用電器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、電子通信和辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域[1-2]。單片機(jī)課程是一門硬件、軟件有機(jī)結(jié)合，技術(shù)性、實(shí)踐性、工程性很強(qiáng)的課程，作為工科院校電類或相關(guān)專業(yè)重要的一門專業(yè)必修課，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在單片機(jī)教學(xué)過程中占有非常重要的地位，如何切實(shí)提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量一直是需要深入研究的問題[3]。針對(duì)目前單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的不足，本文從實(shí)踐環(huán)節(jié)全程融入教學(xué)活動(dòng)，構(gòu)建基于項(xiàng)目導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)手段多樣化，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等幾個(gè)方面進(jìn)行了深入探討。

一、現(xiàn)狀分析

單片機(jī)課程是技術(shù)性、實(shí)踐性、工程性很強(qiáng)的一門課程，單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在目前的教學(xué)中主要存在以下問題：

1.理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。單片機(jī)系統(tǒng)是軟件和硬件的有機(jī)體系，初學(xué)者會(huì)感覺很枯燥，一旦跟不上教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生就會(huì)掉隊(duì)，并由此產(chǎn)生厭倦情緒。傳統(tǒng)的教學(xué)是理論教學(xué)先行，開課四到五周之后才開始實(shí)驗(yàn)課程，造成了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)銜接松散。

2.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資源的不適應(yīng)性。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常采用實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)，學(xué)生只能按部就班地進(jìn)行連線實(shí)驗(yàn)，只是簡單地模仿和進(jìn)行簡單的編程驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)手段單一，學(xué)生創(chuàng)新發(fā)揮的空間十分有限，體現(xiàn)出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資源的不適應(yīng)性。

3.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降牟贿m應(yīng)性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞菍?shí)驗(yàn)教師給定具體的實(shí)驗(yàn)題目，每次實(shí)驗(yàn)課學(xué)生都在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)箱上做同一個(gè)項(xiàng)目，以教師為主體，學(xué)生處于被動(dòng)的接受地位。實(shí)驗(yàn)箱上的資源確實(shí)很豐富，但多數(shù)學(xué)生只能機(jī)械地進(jìn)行連線、下載給定的程序，驗(yàn)證固有現(xiàn)象。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞`了學(xué)生的思維，限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮，扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容陳舊，教科書內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重，而根據(jù)教材內(nèi)容設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)內(nèi)容一樣落后。另外，與教材相比，依賴于硬件設(shè)備的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加難以更新，導(dǎo)致很多屆學(xué)生做的實(shí)驗(yàn)完全一樣。整個(gè)班級(jí)的學(xué)生做同樣的實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性為主，編寫簡單的程序或簡單地修改現(xiàn)成的例程就能完成，缺少深度和廣度，與實(shí)際應(yīng)用相去甚遠(yuǎn)。單片機(jī)技術(shù)日新月異，而陳舊的教學(xué)內(nèi)容會(huì)極大地限制學(xué)生的視野。

二、新型實(shí)踐教學(xué)模式構(gòu)建

作為教師，應(yīng)大膽地進(jìn)行課程教學(xué)方式方法的研究與改革，讓學(xué)生在學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，迅速掌握單片機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力。針對(duì)上述存在的問題，筆者在單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)中，以教育科學(xué)理論與方法為指導(dǎo)，以培養(yǎng)“應(yīng)用型”技術(shù)人才為目標(biāo)，從以下幾個(gè)方面嘗試構(gòu)建基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)模式。

1.實(shí)踐環(huán)節(jié)全程融入教學(xué)活動(dòng)中。將實(shí)踐環(huán)節(jié)全程融入教學(xué)活動(dòng)中，使生澀難懂的內(nèi)容變得直觀和形象，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。在第一堂上課時(shí)，把教師科研項(xiàng)目的開發(fā)板、學(xué)科競賽或往屆畢業(yè)設(shè)計(jì)中的一些作品（如語音數(shù)字溫濕度計(jì)、多路搶答器、簡易八音盒、智能小車控制器等）帶進(jìn)課堂，吸引學(xué)生的眼球，通過實(shí)物展示使學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)首先有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，再通過舉例講解單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到單片機(jī)的應(yīng)用無處不在，單片機(jī)是通過軟件控制硬件工作，硬件與軟件結(jié)合非常緊密，硬件是單片機(jī)的骨架，軟件是單片機(jī)的皮肉器臟及思想。接下來通過圖片形式簡要介紹單片機(jī)內(nèi)部的主要功能部件和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程。最后針對(duì)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，對(duì)如何掌握單片機(jī)課程、如何提高單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)能力給出一些學(xué)習(xí)建議。

2.構(gòu)建基于項(xiàng)目導(dǎo)向的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式。以實(shí)際項(xiàng)目為引導(dǎo)，并將其貫穿到整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過程中，使學(xué)生在實(shí)施項(xiàng)目的過程中掌握理論知識(shí)、鍛煉實(shí)踐能力、提高技能。例如，從構(gòu)建簡單項(xiàng)目LED閃爍燈開始，到完成LED流水燈，逐漸增加難度，完成模擬十字路口交通燈、多功能LED數(shù)字時(shí)鐘，在由簡單到復(fù)雜的遞進(jìn)式項(xiàng)目中，學(xué)生可逐漸掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、I/O口使用、匯編語言指令、匯編語言程序設(shè)計(jì)方法、中斷/定時(shí)器系統(tǒng)及其應(yīng)用、電路連接與程序調(diào)試方法。每個(gè)項(xiàng)目完成后，學(xué)生都可以看到自己制作的作品成果，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備、手段多樣化。（1）自制實(shí)驗(yàn)板。針對(duì)實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)模式固定，硬件電路不能改動(dòng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容老舊，難以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展等問題，開放式的、模塊化的、組合式的自制實(shí)驗(yàn)板可作為重要的補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)板小巧、靈活，攜帶、使用都很方便，可以在實(shí)驗(yàn)室、教室、寢室等地方使用，成本低廉。（2）將Protues和Keil結(jié)合的仿真軟件用于實(shí)踐教學(xué)，以脫離實(shí)驗(yàn)箱的限制。

4.更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是依據(jù)實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)的硬件電路編制的，而這些內(nèi)容往往是生產(chǎn)廠家提供的，與實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重?？梢栽诖嘶A(chǔ)上拓寬選材途徑，例如從理論教學(xué)、學(xué)生競賽、教師科研、企業(yè)案例中選擇，精心設(shè)計(jì)，貫穿知識(shí)點(diǎn)，特別要結(jié)合新發(fā)展的技術(shù)。

三、結(jié)語

本文對(duì)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了分析和探討，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，提出了具體措施與建議，通過教學(xué)過程實(shí)施，取得令人滿意的教學(xué)效果。通過構(gòu)建單片機(jī)課程新型實(shí)踐教學(xué)模式，大大提高了單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性，切實(shí)提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，可有針對(duì)性地培養(yǎng)和提高學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，更加符合高校培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)人才的目標(biāo)，更加符合社會(huì)的人才需求。

參考文獻(xiàn)：

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