基于“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛實一體化的單片機教學(xué)模式研究

丁帥 麻曉飛 陳燕慧 孫雪梅

摘要：隨著電子技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，信息化教學(xué)手段在高等教育中扮演著重要角色。為解決高等學(xué)校單片機教學(xué)中存在的人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的矛盾及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、教學(xué)方式單一等諸多問題，本文提出“互聯(lián)網(wǎng)+虛實一體化”的教學(xué)模式，并對該教學(xué)模式在單片機教學(xué)中的應(yīng)用進行了探索。通過構(gòu)建該教學(xué)模式，對單片機教學(xué)進行改革和實踐，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下提高單片機的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 單片機 互聯(lián)網(wǎng)+ 虛實一體化 教學(xué)模式

0引言

單片機是機械電子、自動控制和電子信息類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，具有很強的應(yīng)用性和實踐性，并且技術(shù)更新較快。目前，國內(nèi)許多高校大多采用實驗箱進行單片機實驗教學(xué)?；趯嶒炏涞膯纹瑱C實驗，雖然硬件資源豐富，但缺少相應(yīng)的靈活性，學(xué)生只能按照規(guī)定的步驟完成有限的實驗項目，很難進行個性化設(shè)計性實驗的拓展與開發(fā)。

“互聯(lián)網(wǎng)+”是利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用信息通信技術(shù)， 把互聯(lián)網(wǎng)和包括傳統(tǒng)行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)結(jié)合起來，在新的領(lǐng)域創(chuàng)造一種新的生態(tài)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時代是新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時代知識和信息的高度流通、融合，為開展適合強調(diào)全面素質(zhì)教育的新課程改革的單片機教學(xué)模式提供了強有力的技術(shù)支撐。利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的教學(xué)模式，可以解決一些原來不好理解和學(xué)習(xí)的問題，互聯(lián)網(wǎng)上提供了海量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生利用這些資源加深理解、豐富知識，組建興趣學(xué)習(xí)小組或者協(xié)會，參加技能競賽等方法可以幫助學(xué)生理解枯燥的知識，鍛煉動手實踐能力、開發(fā)研究能力。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代將改變和影響我們的教育，對傳統(tǒng)的教學(xué)模式產(chǎn)生了巨大的沖擊。本文結(jié)合傳統(tǒng)的高校單片機課程，研究“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下的課程改革與建設(shè)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性和主動性，課內(nèi)課外全身心投入，增強學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，達到很好的教學(xué)效果。這要求我們，必須緊跟時代發(fā)展的潮流，對互聯(lián)網(wǎng)在單片機教學(xué)模式中的應(yīng)用進行深入的研究。

1單片機課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)內(nèi)容空泛

現(xiàn)階段，在借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行單片機教學(xué)時，內(nèi)容涉及到通信學(xué)、電子工程、自動化等多個領(lǐng)域，專業(yè)化有所缺乏，體現(xiàn)了當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機教學(xué)應(yīng)用過程中內(nèi)容空泛的問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，也常常由于內(nèi)容過于冗雜，而使得專業(yè)素質(zhì)得不到有效的提高。

1.2實踐教學(xué)力度不足

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于單片機教學(xué)，主要由理論教學(xué)和實踐教學(xué)組成，二者都是不可缺少的部分，但在實際教學(xué)過程中，很多學(xué)校都將理論教學(xué)作為單片機教學(xué)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要內(nèi)容，而忽略了實踐教學(xué)的開展。很多時候，理論教學(xué)都成為了單片機教學(xué)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的首要任務(wù)，學(xué)校將至少90%的時間花在理論教學(xué)上，而對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)卻有所忽視，導(dǎo)致學(xué)生理論知識豐富而實踐能力不足的現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.3教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新

長期以來，單片機教學(xué)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，常常采用固定的模式，缺乏一定的創(chuàng)新。在教學(xué)過程中，以C語言和匯編語言為主要的編程教學(xué)內(nèi)容，按指令、程序和輔助項目的固定教學(xué)順序進行教學(xué)，教學(xué)系統(tǒng)一成不變，與日益變化的單片機教學(xué)目標(biāo)不相吻合。大多數(shù)的學(xué)生都慣用同一種思考方式，創(chuàng)造性思維不足，使得互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無法在單片機教學(xué)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，單片機教學(xué)改革無法獲得全新的突破。

1.4教學(xué)觀念稍顯落后

受傳統(tǒng)觀念的影響，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于單片機教學(xué)時都以課堂教學(xué)為主，強調(diào)通過課堂提高教學(xué)的有效性。但很多時候，教學(xué)的效果并不理想，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都感受到了枯燥無聊，對單片機學(xué)習(xí)的興趣不足，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機教學(xué)模式中應(yīng)用的有效策略

2.1應(yīng)用“虛實結(jié)合、軟硬結(jié)合”的開放式實驗教學(xué)模式

在實踐教學(xué)過程中教師利用計算機仿真搭建虛擬環(huán)境，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠身臨其境，增強學(xué)生對事物的理解，提高學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)，提高教與學(xué)的互動效果。針對剛接觸單片機技術(shù)的學(xué)生，因為無相關(guān)的專業(yè)工作經(jīng)驗，所以缺乏對單片機的了解。在電子技術(shù)基礎(chǔ)薄弱的情況下，學(xué)生在書本或網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺上看到的單片機及基于單片機技術(shù)開發(fā)的電子產(chǎn)品時，很難想象單片機技術(shù)與普通的數(shù)字電子技術(shù)之間的差異，教學(xué)效果不顯著，教學(xué)質(zhì)量差。為此，教師在單片機技術(shù)教學(xué)過程中融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，采用動態(tài)模擬和虛擬仿真等方式，幫助學(xué)生認識單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理，使學(xué)生全面了解單片機結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣。

在單片機教學(xué)過程中進行虛實結(jié)合，即在教學(xué)過程中既要進行虛擬仿真又要進行硬件電路實訓(xùn)。在講單片機實例時可以先用仿真軟件仿真，這樣學(xué)生可以有個直觀的了解，然后進行硬件實訓(xùn)時不至于脫節(jié)，對于硬件實訓(xùn)過程中遇到的問題也容易對癥分析。

2.2重視實踐教學(xué)，提高學(xué)生的實踐能力

結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的單片機教學(xué)有效性的提高離不開實踐教學(xué)，僅依靠理論教學(xué)如同紙上談兵，因此，學(xué)校應(yīng)當(dāng)將實踐教學(xué)放在與理論教學(xué)平行的高度上。

（1）加大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提供開放平臺。在不斷的教學(xué)實踐中，開發(fā)教學(xué)實驗系統(tǒng)、單片機實踐教學(xué)系統(tǒng)，把大量的教學(xué)資源放到網(wǎng)站上，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。同時開發(fā)自測系統(tǒng)，在學(xué)生學(xué)完一章內(nèi)容后，都可以在網(wǎng)上進行自測;課程學(xué)完后，也可以進行整體測試，同時顯示測試成績與糾錯答案。通過網(wǎng)上的階段式和整體式測試復(fù)習(xí)，使學(xué)生達到反復(fù)訓(xùn)練學(xué)習(xí)的效果，鞏固了所學(xué)的內(nèi)容。

（2）加大校企合作的力度，通過與有關(guān)企業(yè)的合作，為學(xué)生提供一個可以鍛煉自己的實踐平臺，并且，為培養(yǎng)符合企業(yè)要求的社會優(yōu)質(zhì)人才做鋪墊，當(dāng)然，這也要求學(xué)校在選擇合作企業(yè)的過程中，必須結(jié)合學(xué)生的具體實踐需求和學(xué)習(xí)特點確定合適的合作對象，而不是來者不拒，脫離學(xué)生談校企合作。

（3）學(xué)校在安排單片機教學(xué)進度的過程中，應(yīng)當(dāng)分配給實踐教學(xué)足夠的時間，正確認識到實踐教學(xué)對于單片機教學(xué)的重要性，在理論教學(xué)過程中適當(dāng)穿插實踐教學(xué)，讓二者共同進步，最終促進學(xué)生的全面發(fā)展。

2.3對應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的單片機教學(xué)方式進行創(chuàng)新

在單片機教學(xué)過程中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，很重要的一點是對教學(xué)方式進行創(chuàng)新。

（1）可以適當(dāng)設(shè)定情境，比如，在講解SPI接口，可以設(shè)定企業(yè)應(yīng)用SPI通信的情境，將應(yīng)用的各種細節(jié)呈現(xiàn)于學(xué)生面前，以幫助其更好地理解。

（2）教師可以與學(xué)生互換身份，讓學(xué)生充當(dāng)教師在講臺上講課，而教師則坐在臺下充當(dāng)學(xué)生聽課。讓學(xué)生通過認真的“備課”充分理解教學(xué)內(nèi)容，同時，在上課的過程中加深對所教內(nèi)容的記憶并提高學(xué)習(xí)興趣。而坐在臺下聽講的教師要適當(dāng)給予學(xué)生合適的建議，并對學(xué)生的講課表現(xiàn)予以充分的肯定。通過這種創(chuàng)新的模式提高互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機教學(xué)改革的應(yīng)用效果。

3結(jié)束語

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機教學(xué)模式中的應(yīng)用，是時代發(fā)展的重要趨勢，研究互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機教學(xué)模式中應(yīng)用的有效措施，是順應(yīng)時代發(fā)展潮流的表現(xiàn)。在單片機的教學(xué)過程中，將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)與單片機教學(xué)相結(jié)合，將“教與學(xué)”“練與做”很好地融合，使學(xué)生掌握基本知識和操作技能，并將關(guān)鍵的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)融入進去，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際問題的能力。將“教、學(xué)、做”定為“互聯(lián)網(wǎng)+”時代工科學(xué)科如單片機、嵌入式教學(xué)的教學(xué)理念，樹立培養(yǎng)出更多實用型工科人才的教學(xué)目標(biāo)。最終，學(xué)生將跟上“互聯(lián)網(wǎng)+”時代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展需求，為學(xué)生科研深造和未來的工作提供很好的前提保障。

參考文獻

[1] 丁保華，張有忠，陳軍等.單片機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（01）：117-119.

[2] 朱敏杰，羅珩，余亞東.改革單片機教學(xué)培養(yǎng)應(yīng)用型人才[J].實驗室研究與探索，2012，31（02） ：144-147.

[3] 趙月靜，陳繼榮，張永弟.單片機原理及應(yīng)用課程創(chuàng)新實踐教學(xué)改革[J].實驗技術(shù)與管理，2013，30（01） ：176-179.

[4] 李星星，張開洪，張穎.單片機課程實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2017（06） ：167-185.

[5] 顧娜，季肖楓.應(yīng)用型本科單片機技術(shù)課程教學(xué)改革[J].中國冶金教育，2016（01） ：72-74.

[6] 胡翼，邵李煥，高惠芳.單片機系列課程教學(xué)及實踐的改革和探索[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報，2016，12（01） ： 75-78.