教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體的單片機(jī)教學(xué)改革分析探究

王玉巧 馬貞

摘 要： 針對(duì)教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體的單片機(jī)教學(xué)改革，從新教學(xué)模式的介紹、教學(xué)改革要點(diǎn)、三位一體教學(xué)模式的應(yīng)用三個(gè)方面分別論述，認(rèn)識(shí)到“教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體化”教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)，旨在提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)水平與實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞： 教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體;單片機(jī)教學(xué);教學(xué)改革;匯編語(yǔ)言

Teaching—experiment—practice trinity

of single—chip teaching reform analysis and research

Wang Yuqiao Ma Zhen

Huanghe University of science and technology，Ministry of engineering HenanZhengzhou 450000

Abstract： in view of the teaching experiment-teaching reform practice of the trinity of single-chip microcomputer，the new teaching mode is introduced，the key points of teaching reform，the trinity teaching mode of the application of three aspects，this paper respectively to realize "teaching-experiment-training of the trinity" the advantage of teaching methods，to improve students' professional level and practical ability.

Key words： teaching-experiment-training trinity;Single-chip teaching;Teaching reform;Assembly language

單片機(jī)是實(shí)際教學(xué)過(guò)程中具有實(shí)踐性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性的特點(diǎn)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，所以這也為課程教學(xué)與人才培養(yǎng)提出新要求。為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，開(kāi)展單片機(jī)教學(xué)改革建議采用教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體化模式，讓學(xué)生同時(shí)掌握理論知識(shí)與實(shí)踐技能。但是當(dāng)前在這一方面還存在一些不足，例如，過(guò)于重視單片機(jī)原與部件的介紹，導(dǎo)致理論的實(shí)踐應(yīng)用不到位。為了加快實(shí)現(xiàn)單片機(jī)教學(xué)改革，下面針對(duì)三位一體模式的應(yīng)用展開(kāi)分析。

一、“教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體”教學(xué)模式

針對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的教育，主要目標(biāo)是加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，尤其是單片機(jī)課程教學(xué)。該課程本身具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，所以教師組織教學(xué)期間，為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，理論知識(shí)必不可少，可以讓學(xué)生更加扎實(shí)地掌握單片機(jī)運(yùn)行原理。除此之外，則要增設(shè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生將掌握的理論知識(shí)加以應(yīng)用，一方面可以積累操作經(jīng)驗(yàn)，另一方面在實(shí)際問(wèn)題基礎(chǔ)上，學(xué)生尋求解決方案也可以樹(shù)立創(chuàng)新思維[1]。因此，單片機(jī)課程改革的過(guò)程中，“教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體”教學(xué)模的應(yīng)用，可以充分實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)踐的統(tǒng)一，提高學(xué)生創(chuàng)新能力與單片機(jī)教學(xué)水平。

二、單片機(jī)教學(xué)改革要點(diǎn)

（一）教材內(nèi)容方面

高校開(kāi)展單片機(jī)教學(xué)期間，很多情況下都采用匯編語(yǔ)言這一內(nèi)容，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在CPU運(yùn)行模式、指令周期、執(zhí)行效率等內(nèi)容的理解上，但現(xiàn)如今隨著CPU主頻的提高、類(lèi)型增多與使用范圍不斷擴(kuò)大，以往使用的匯編語(yǔ)言在學(xué)習(xí)過(guò)程中成本也相繼增加，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)面臨的要求更為嚴(yán)格。將其落實(shí)在單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生的興致反而轉(zhuǎn)移到C51中。相比匯編語(yǔ)言，C51的可讀性、可移植性更高，但是其在教材中的占比要低于匯編語(yǔ)言，這是單片機(jī)教學(xué)改革的一個(gè)要點(diǎn)。

另外，單片機(jī)所涉及的教學(xué)內(nèi)容比較抽象，如單片機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理、硬件時(shí)序與指令周期，學(xué)生理解起來(lái)可能會(huì)比較困難[2]。如果教師只是通過(guò)圖片與解說(shuō)，無(wú)法將重要知識(shí)與操作技巧準(zhǔn)確傳遞給學(xué)生，反而會(huì)導(dǎo)致相似知識(shí)點(diǎn)的混淆。所以，針對(duì)單片機(jī)教材改革，需要將內(nèi)容創(chuàng)新作為一些重要工作。

（二）實(shí)驗(yàn)方面

開(kāi)展單片機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，有時(shí)為了高效管理，會(huì)選擇集成度比較高的實(shí)驗(yàn)箱。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)期間，只是其中的幾根導(dǎo)線拔下便可完成，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)原理的理解不夠深入。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備有比較高的集成度，所以實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)一旦發(fā)生問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)調(diào)試，若實(shí)驗(yàn)操作的設(shè)備出現(xiàn)破損，教師只能夠?qū)⒉考鼡Q才能夠徹底解決，不僅效率低，還會(huì)在設(shè)備維護(hù)這一方面增加費(fèi)用支出。

（三）課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面

以往單片機(jī)實(shí)驗(yàn)主要是安排在教室里授課之后進(jìn)行，學(xué)生需要統(tǒng)一到實(shí)驗(yàn)室中，且理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的間隔時(shí)間比較長(zhǎng)，甚至?xí)L(zhǎng)達(dá)半學(xué)期。這樣一來(lái)，學(xué)生即便在課堂上掌握了一些基礎(chǔ)理論，也不能及時(shí)在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中得到驗(yàn)證，學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的問(wèn)題無(wú)法及時(shí)解決，長(zhǎng)此以往便會(huì)消磨學(xué)習(xí)的積極性。另外，單片機(jī)課程屬于理論、實(shí)踐結(jié)合的課程，進(jìn)入到學(xué)習(xí)后期，需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)。但是在實(shí)際教學(xué)期間，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)時(shí)間占比要小于基礎(chǔ)理論，同時(shí)也有可能受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的影響，學(xué)生要想驗(yàn)證課堂上的一些想法還存在困難，這是單片機(jī)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

三、單片機(jī)教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體模式的應(yīng)用

（一）建設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)室

針對(duì)教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體模式的運(yùn)用，組織教學(xué)改革期間需要?jiǎng)?chuàng)建綜合性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，按照學(xué)生的需求放置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，且每個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上都要有足夠數(shù)量的計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)箱、多媒體設(shè)備[3]。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)，并且使用多媒體電子教室軟件，完成單片機(jī)操作的展示，教師端顯示器圖像也可以及時(shí)傳遞到學(xué)生的顯示器，進(jìn)行資源傳遞、學(xué)生學(xué)習(xí)情況考核等。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備之間的連接主要依靠com端，采用串行的方法，操作微機(jī)端時(shí)，也可以對(duì)一些程序進(jìn)行單步運(yùn)行調(diào)試與監(jiān)督，高效完成單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（二）合理設(shè)置理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)占比

課堂上教師向?qū)W生解釋單片機(jī)的運(yùn)行原理等知識(shí)，為了獲得更加理想的教學(xué)成效，除了理論指導(dǎo)外，還要增設(shè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，并且合理設(shè)置比例。教學(xué)期間教師采用多媒體電子教室軟件，將教師端、學(xué)生端連接，一方面可以向?qū)W生更加清晰地展示端口引腳、導(dǎo)線的連接情況，另一方面教師做好標(biāo)識(shí)之后，也可以將投影儀解析、連線模糊等問(wèn)題解決。一般情況下單片機(jī)課程教學(xué)的時(shí)間為50min，建議將理論知識(shí)講解的時(shí)間控制在30min，其余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。由教師在學(xué)期開(kāi)始時(shí)制訂教學(xué)課程方案，讓學(xué)生做好課程預(yù)習(xí)，提前了解下一節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，深入理解單片機(jī)理論知識(shí)。

另外，在組織課程實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以將實(shí)驗(yàn)融入教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)二者的緊密結(jié)合，提高教學(xué)時(shí)間的合理性，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。因?yàn)閷W(xué)生能夠集中注意力的時(shí)間比較有限，在課堂上能夠集中注意力的時(shí)間只能維持25min[4]。所以在教學(xué)的過(guò)程中穿插單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，可以為學(xué)生提供動(dòng)手、動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，并且延長(zhǎng)注意力集中的時(shí)間，提高教學(xué)時(shí)間的利用率。例如，建議教師在單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中，增設(shè)C51編程、Proteus仿真、Protel等內(nèi)容，無(wú)須占用太多學(xué)時(shí)。為了提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣，教師可以設(shè)置問(wèn)題，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行匯編與C51編程，更加清晰地了解這兩種方法的異同。開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也包括Proteus仿真實(shí)驗(yàn)，先引入比較簡(jiǎn)單的案例，讓學(xué)生了解模板的建立方法與過(guò)程，隨后再進(jìn)行練習(xí)，完成教師布置的任務(wù)。這種教學(xué)方法不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還解決了Proteus仿真實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部相關(guān)設(shè)備集成度過(guò)高這一問(wèn)題。

（三）設(shè)置實(shí)訓(xùn)結(jié)果測(cè)試環(huán)節(jié)

教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體模式中，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，實(shí)訓(xùn)是教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要環(huán)節(jié)。具體需要按照學(xué)校布置的單片機(jī)教學(xué)任務(wù)，設(shè)置實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，當(dāng)學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)后按照項(xiàng)目的難易程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)生在選擇實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)，一般是以小組為單位自由選擇，期間既可以采用Proteus模擬、仿真的方法，又可以制作實(shí)物，只需完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目即可，最后再由教師對(duì)各個(gè)小組的完成情況進(jìn)行打分，通過(guò)實(shí)訓(xùn)結(jié)果檢測(cè)更加深入地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整后期單片機(jī)教學(xué)方案。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，面對(duì)單片機(jī)教學(xué)改革的諸多要求，為了提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，扎實(shí)地掌握基礎(chǔ)理論，加強(qiáng)實(shí)踐能力，教學(xué)—實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)三位一體化模式的推進(jìn)是改革的重要內(nèi)容。該教學(xué)模式的應(yīng)用，優(yōu)化了單片機(jī)課程結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生在課堂上保持充足的興致學(xué)習(xí)知識(shí)，還通過(guò)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

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基金項(xiàng)目： 河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目142102210550

作者簡(jiǎn)介： 王玉巧（1980—），女，碩士，副教授，主要研究領(lǐng)域：電子信息技術(shù);馬貞（1985—），女，碩士，講師，主要研究領(lǐng)域：電子信息技術(shù)。