應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式下單片機課程教學研究

曹宏娟

摘要：隨著信息技術的飛速發(fā)展，社會對創(chuàng)新型人才的需求越來越大，對學生實踐操作能力和思維創(chuàng)新能力提出了更高的要求。學校實驗實踐環(huán)境建設問題凸顯，如何根據(jù)單片機教學特點構建系統(tǒng)的教學體系。本文針對實踐教學、利用現(xiàn)代化教學方法、建設實踐教學體系、創(chuàng)建科研教學平臺及實踐教學環(huán)境建設等方面進行闡述，供參考。

關鍵詞：人才培養(yǎng);單片機課程;教學研究

中圖分類號：G424.1 文獻標識碼：A

工科院校中電子信息類專業(yè)的主要課程是單片機課程，這門課程對學生的綜合實踐能力要求頗高，是一門應用性極強的課程，也是電子、計算機類學生學習技術的基礎課程。在應用型人才培養(yǎng)模式中，對學生素質和創(chuàng)新能力重點培養(yǎng)，通過實踐教學來培養(yǎng)學生自己動手處理問題的能力，真正做到理論與實踐相結合，“學以致用”。因此，實踐教學在單片機課程教學中起到關鍵作用，也是整個教學課程的核心。如何在實踐教學中取得顯著成效，使學生積極投入實踐學習中，這就需要一套行之有效的實踐教學體系，對單片機課程教學進行改革，來達到教學目標。

1 實踐教學方法改革

1.1 利用現(xiàn)代化教學提高實踐教學效果

當今的教學過程中，完成實驗需要用到實驗箱，讓學生分成小組，在實驗箱上連線后，根據(jù)學生編寫程序、運行，最后得出結論。這屬于驗證實驗，學生通過固定的環(huán)境，通過與實驗箱的結合，對課堂理論知識進行驗證，不能對其增加自己的設計開發(fā)理念，這不符合當今社會對應用創(chuàng)新型人才的要求。學生不能單一用實驗箱進行連線實驗，可以利用仿真軟件，對其進行設計、編排、運行，與單片機仿真電路相結合，根據(jù)學生不同的設計目的搭建不一樣的實驗電路?？梢宰寣W生每個人都參與其中，都有動手實踐的機會，避免分組中部分學生渾水摸魚[1]。

1.2 采用多種教學方法提升學生學習熱情

培養(yǎng)學生的實踐能力是單片機課程教學中的重點，采用哪種教學方法，如何提升學生學習熱情是關鍵。每一節(jié)實驗課都要教師認真準備，在上課之前教師要提前告知學生實驗課內容，給學生準備和思考的時間。在教學過程中，教師要根據(jù)課程內容，使用不同的教學方法，讓學生每節(jié)課都充滿熱情。驗證型實驗是基礎實驗，課堂上可以采用留給學生互相討論時間、及時獎勵、最后由學生總結演示等教學方法。可以讓學生先對實驗內容及涉及的知識點進行討論，教師再設定時間，在規(guī)定時間內完成實驗的學生可以得到獎勵，最后讓學生對實驗效果進行演示并總結。設計型實驗是難度系數(shù)較高的實驗，教師可以采用案例啟發(fā)方式教學，在實驗課前，教師可以在顯示器上準備好一篇優(yōu)美的文檔圖樣，吸引學生的注意力，激發(fā)學生學習興趣，然后引導學生自己動手制作。教師還可以講一個和實驗相關的案例，讓學生思考總結，根據(jù)案例內容啟發(fā)學生舉一反三，最后完成實驗。鍛煉學生的團隊協(xié)作和實踐動手能力的同時激發(fā)學生的創(chuàng)新意識[2]。

2 實踐教學目標

2.1 單片機在自動生產線中的應用

研究發(fā)現(xiàn)，通過單片機這門課程，動手做實驗可以使學生對所學習的內容記憶更深刻，可以更加深入地了解單片機工作原理及功能等。例如YL-335B型自動生產線，它是由5個部分組成，分別是供料、加工、裝配、輸送和分揀。其中，每個部分單獨也是一個具備機電一體化特征的系統(tǒng)。執(zhí)行機構大都以氣動執(zhí)行為主，而輸送部分采取步進電機驅動，對位置控制十分的精細嚴密。在實踐教學中，教師可結合系統(tǒng)驅動定位點多等特點進行重難點教學，讓學生在學習過程中更易理解和深入學習。通用變頻器驅動交流傳動裝置用于分揀各部分的傳送帶驅動，該操作對位置的把控十分精準，變頻器技術也表現(xiàn)良好，這種技術在當代工業(yè)企業(yè)中得到較為廣泛的運用。傳感器技術在機電一體化技術中起著關鍵作用，該設備上應用的傳感器類型多種多樣，不僅可以判斷物體位置，對物體的狀態(tài)和顏色等也可以進行判別。在控制方面，該型號通常采用PLC網絡控制，該控制方式控制每一個部分，各部分之間采用分布式控制方式。

在實踐教學中，教師設置單片機自動生產線，比如供料部分，需要把顏色等原料提供給工作系統(tǒng)。依據(jù)單片機自動控制原理，如要制作供料器，供料單元需設置上料按鈕、停止按鈕等供料元件，裝配單元則需設置復位按鈕、停止按鈕等，并且還需設置上下升降、左右移動電磁閥等輸送元件，最終將各部分組合，實現(xiàn)機電一體化，一個小型自動生產線就完成了。事后還需通過實踐，讓學生在動手做實驗、實際操作中明白YL-335B型自動生產線不僅PLC可以控制，單片機也可以控制，讓學生在實踐中更好地掌握重難點，提升學生的動手操作能力，讓學生對單片機的學習逐漸變得主動積極[3]。

2.2 課程實訓教學的平臺建設

由于硬件實驗板價格偏高，不能實現(xiàn)學生人手一套，而用純軟件仿真調試可以解決實驗板此缺點，但仿真模型并不完善，受功能限制的缺點，軟件功能本身也有一定的局限性，滿足不了和硬件一樣的實踐要求，因此需要學生加強對單片機硬件實物的認識，靈活運用到實踐當中。課程實訓教學平臺的主要目的就是加強學生對單片機相關軟件和硬件的認識和運用，訓練過程需10至20天，可以先用分組法將學生分成若干小組，隨后教師布置訓練任務，引導學生利用圖書、網絡等資源收集相關資料，整理制作設計方案及電路圖系統(tǒng)設計。對方案進行對比，選擇出優(yōu)質合理的方案設計圖，最后制作成仿真電路板。接下來學生對其進行制作，可購買一批硬件散件，比如：顯示器、單片機、多功能板等，學生按照設計電路板可自行操作并焊接組裝，從而有效鍛煉學生的動手能力。也可以根據(jù)情況購買制作小成品，如：小系統(tǒng)PCB板，學生在自己焊接的同時對硬件系統(tǒng)進行調試，有利于學生對相關內部和外部硬件的認識和對電路的理解。在制作過程中，對于液晶顯示器、單片機等貴重的硬件可采用拔插式安裝，在一定程度上提高硬件的重復使用率。制作結束后，學生就擁有了單片機實驗板，為學生進行單片機課程學習提供了方便，學生可以隨時隨地進行學習。課程實訓是單片機課程中實踐性極強的一個環(huán)節(jié)，在提高學生對單片機系統(tǒng)的認識中起著重要作用。通過課程實訓，學生可以把之前學過的零散的課程系統(tǒng)化，在此環(huán)節(jié)中，教師要準備充分，合理設計實驗題目，結合單片機各模塊學習內容，讓每位學生進行實踐練習，為今后學習打下良好基礎。

2.3 科研創(chuàng)新教學的平臺建設

科研創(chuàng)新教學平臺的建設對于學生創(chuàng)新思維和科學研究能力起到決定作用，學生可以參與教師的科研課題，共同完成實驗項目，學生還可以進一步創(chuàng)新研究將其延伸為畢業(yè)課題，同時，學生可以根據(jù)自身學習情況參加校外科技競賽，以此來檢驗學生對專業(yè)知識的掌握運用能力?，F(xiàn)有企業(yè)對學生要求不僅局限在生產流程的掌握，同時要求具備創(chuàng)新思維，并能及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。因此，應重視單片機教學中對學生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，把提高學生綜合學習實踐能力作為教學改革的重要目標。教師應積極引導學生參加校外科技競賽，首先，競賽題目都和生活息息相關，既有利于學生今后對所學知識的實際運用，更有利于提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，同時提高參賽過程中與人溝通的能力，增強自信心，并樹立集體的榮譽感和責任感。其次，積極參加競賽也是對知識的一種深入學習，獲取更多具有實際意義的知識，使學生態(tài)度逐漸發(fā)生改變，認真對待畢業(yè)設計，畢業(yè)設計不僅是一份高校學習的答卷，同樣也是自己的一個作品，它不僅僅是一個即時的物品，也是會對未來產生影響的精神財富，答辯的完成可能只是你這個作品的開始。教師在學生參與科研或進行科技創(chuàng)新時應起到積極的引導作用，將學生研究內容延伸為畢業(yè)設計課題，實現(xiàn)真題真做，最后完成科研成果[4]。

3 實踐教學的環(huán)境建設

單片機課程實驗教學中對硬件資源要求頗高，實驗室現(xiàn)有電腦不能滿足教學班的需求，而且想要進行課程實踐教學，還要為學生提前準備相關硬件。實驗室開放時間是有限制的，要想讓更多的學生完成實驗，需要改變實踐教學環(huán)境，建立無時間限制的開放實驗平臺，條件好的高?？山⒕W絡虛擬仿真實驗平臺，讓學生不再受硬件資源制約，隨時利用網絡資源對單片機進行實驗，同時培養(yǎng)學生實操動手能力，讓學生在書本文字的敘述外感受到實驗帶來的學習樂趣。實踐教學總是需要一個合適的平臺，可以采取實驗室日常開放措施，給學生提供相對自由的可以自己實踐學習的有效空間，提高學生實踐能力。建立校內的單片機競賽平臺，可以有效促進學生對單片機課程學習的興趣，同時為校外科技競賽儲備人才。在浙江學院科技競賽中，學生積極參與，成效顯著，得到了廣大師生的認可，也充分調動了學生參加各類競賽和課外科技活動的積極性[5]。

4 總結

綜上所述，在單片機教學過程中發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)新型技術人才的三種培養(yǎng)模式下，應該建立實驗的基礎教學平臺，實踐教學要與科研工作的創(chuàng)新突破相結合，激發(fā)學生學習單片機的興趣和積極性，對學生實踐能力進行培養(yǎng)。而具體的實踐能力增強了學生不斷創(chuàng)新的主動意識，并起到了積極有效的推動作用，取得了顯著成效。筆者所在學校每年有學生報名參加科技競賽、中國電子設計大賽、創(chuàng)新大賽等并獲得學術研究獎項，使學生從厭倦學習到刻苦學習、樂于學習、渴望學習。隨著新技術和新設備不斷涌現(xiàn)，實踐教學課程體系有待逐步完善，從事單片機教學的教師需要不斷探索和實踐。

參考文獻

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[3] 楊琳.面向新工科的微機原理與程序設計實踐教學改革與探索[J].實驗室科學，2019，22（6）：130-132，136.

[4] 張欣，趙靜，徐伶伶.淺談CDIO理念在單片機課程改革中的作用[J].當代教育實踐與教學研究，2019（14）：82，118.

[5] 賈娟，王林山，魏秋紅，楊雯雯，傅航.基于食品專業(yè)現(xiàn)代學徒制人才培養(yǎng)的質量評估體系研究[J].農產品加工，2019（5）：86-89.