單片微型計算機實驗教學模式改革研究

蒙志強　宋曉華　許舟舟　盧從娟　潘雪嬌

摘? ?要：針對目前大部分高校非計算機專業(yè)將“微機原理”和“單片機原理及運用”兩門課程壓縮為“單片微型計算機”一門課程后，課程學時數(shù)少，實驗教學項目缺乏系統(tǒng)性、學生編程困難等問題，本文結(jié)合我校電氣工程專業(yè)特點，采用了“線上仿真預(yù)習+線下實踐操作”混合式教學模式，實踐證明，該教學模式能夠培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力，提高學生創(chuàng)新實踐本領(lǐng)，增強學生實驗的積極性，取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：單片微型計算機? 實驗教學? 模式改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0183-02

單片微型計算機控制技術(shù)廣泛運用于家電、軍工、醫(yī)療等各行各業(yè)，也是電子、儀器儀表和電氣自動化等電類專業(yè)的核心課程[1]。該課程主要培養(yǎng)學生軟件設(shè)計、硬件設(shè)計、工程意識與素養(yǎng)、綜合開發(fā)與創(chuàng)新能力;該課程也是學生從事嵌入式技術(shù)和智能控制的基礎(chǔ)，因此實踐教學是該課程不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也是教學改革的重要內(nèi)容之一[2]。

1? 單片微型計算機傳統(tǒng)實驗教學模式存在問題

近年來，隨著高等學校的教學改革和本科生的總學時數(shù)減少，交叉綜合學科課程越來越多，本科生學習難度越來越大，單片微型計算機這門課程在當前教學背景下應(yīng)運而生。該課程典型的特點是：知識更新速度快、理論概念抽象、軟硬件知識結(jié)合緊密、實踐性強。筆者長期從事這方面實驗教學，深感存在以下幾個問題。

（1）實驗教學模式單一，高校大部分實驗課還存在以教師講授為主，學生按照老師講授生搬硬套完成實驗，實驗效果差。

（2）實驗教學內(nèi)容陳舊，以驗證實驗項目為主，設(shè)計性、綜合性實驗項目為輔;實驗項目設(shè)置理想化，缺乏工程項目思維;實驗項目前后關(guān)聯(lián)較少，缺乏實驗項目整體性、系統(tǒng)性。

（3）實驗設(shè)備匱乏，隨著高校的本科招生規(guī)模不斷擴展，實驗教學設(shè)備不能滿足教學需求，大多數(shù)高校依然存在3～4個學生共用一臺實驗設(shè)備的狀態(tài)。

（4）實驗教學評價體系不健全，目前大多數(shù)高校對學生實驗成果考核體系單一，直接采用實驗報告作為實驗成績，忽視實驗課前預(yù)習、實驗過程等全方位的考核。

針對上述問題，結(jié)合新工科、國家一流專業(yè)建設(shè)背景下，筆者近幾年對本校電氣工程及其自動化專業(yè)的單片微型計算機實驗課程進行了教學模式改革，探索出了一種“線上仿真預(yù)習+線下實踐操作”混合教學模式。

2? 單片微型計算機實驗教學模式改革措施

近幾年來筆者通過對高校單片微型計算機相關(guān)專業(yè)師生進行了訪談，并閱讀了大量單片微型計算實驗教學相關(guān)文獻，結(jié)合近幾年的實驗教學體會，主要在以下幾個方面進行了相關(guān)改革。

（1）針對實驗教學模式單一，學生缺乏主動性問題，采取的措施是：每一個實驗項目分享一個典型實驗案例，每個案例都采用匯編和C語言兩種編程方式，案例分析包括實驗過程中的硬件知識和代碼知識，講清楚相關(guān)知識點是如何與理論課相鏈接的，讓學生明白理論知識是如何運用的。相關(guān)案例講解視頻在課前傳給學生，要求學生在課前進行自主學習，自主學習完畢后完成相關(guān)實驗任務(wù)，如果學生在實驗過程中遇到問題，實驗課堂上討論、解決。這樣可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，增強了學生的主觀能動性。

（2）針對實驗教學內(nèi)容陳舊的問題，采取的措施：實驗教學內(nèi)容需要頂層設(shè)計，筆者針對電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標，為該專業(yè)編寫了特定的實驗教材，設(shè)置了電氣工程專業(yè)特色實驗項目。實驗項目分為基礎(chǔ)性、進階型、綜合性、設(shè)計性，實驗項目適用于不同學生水平和不同學習階段。實驗項目銜接緊密，層層深入。每一個基礎(chǔ)實驗項目設(shè)計成一個模塊，比如輸入模塊、顯示模塊、定時模塊、中斷模塊、AD模塊等等。綜合性、設(shè)計性實驗就像“搭積木”的方式一樣，將各個基礎(chǔ)實驗?zāi)K搭建起來。這樣可以培養(yǎng)學生邏輯思維，克服編程的為難情緒，提高編程興趣。

（3）針對高校實驗設(shè)備匱乏的問題，具體措施：采用的虛擬仿真，實驗課前學生可以通過keil軟件進行代碼撰寫，通過protues軟件繪制實驗硬件電路，然后將keil軟件生成的hex文件導入到protues軟件中進行仿真。目前大多數(shù)高校這門課程的實驗設(shè)備采用的是開發(fā)板，開發(fā)板的電路是由廠家設(shè)計好的，大多數(shù)同學在實驗過程對實驗電路并沒有深入了解。采用虛擬仿真的教學模式，既可以解決實驗設(shè)備匱乏的問題，還可以讓學生更加深入了解電路設(shè)計。

（4）針對實驗教學評價體系不健全的問題。筆者這幾年在實驗教學過程中不斷對實驗教學的評價體系進行完善。重點增加了實驗課前預(yù)習的考核，實驗過程的考核。課前預(yù)習的考核主要包括實驗電路仿真、實驗案例學習等多方面考核;實驗過程考核主要包括考勤、實驗課堂表現(xiàn)、實驗操作過程等多方面考核;實驗成果考核主要包括實驗報告和答辯等多方面考核。最終實驗課程成績由3部分構(gòu)成：實驗課前預(yù)習（30%）、實驗過程（30%）、實驗成果（30%）。

3? 結(jié)語

筆者通過近幾年對單片微型計算教程實驗教學模式改革，本校電氣專業(yè)學生畢業(yè)設(shè)計水平顯著提高，學生參加各類競賽獲獎水平顯著提高。實踐證明該教學模式具有良好的效果且具有可行性。

參考文獻

[1] 唐露新，范航郡，吳黎明，等.單片機技術(shù)課程啟發(fā)進階式實驗教學探索[J].實驗室研究與探索，2015，34（9）：203-207.

[2] 謝健翔.單片機原理實驗教學模式改革的探索與實踐[J].輕工科技，2019，35（7）：184-185.