基于工程應用的單片機原理及應用課程教學改革

楊曉東

摘要：以增強單片機課堂教學效果、提高學生積極性和創(chuàng)造性為目的，針對《單片機原理及應用》課程的特點，從課程教學內(nèi)容、教學方法和手段、實踐教學體系等方面進行了教學改革的研究和嘗試，并提出了改善現(xiàn)有課堂教學模式、提高教學質(zhì)量的一些思考。

關(guān)鍵詞：單片機;教學模式實踐;教學體系;積極性

引言：我國經(jīng)濟和社會的迅猛發(fā)展，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐，加速了工業(yè)化的進程。在這個時期，需要大量滿足現(xiàn)代工程應用發(fā)展需要的高素質(zhì)本科工程應用型人才，這已經(jīng)成為社會發(fā)展的迫切需要，也是時代發(fā)展和高等工程教育發(fā)展的必然要求。現(xiàn)代工程應用型本科教育的內(nèi)涵和特征決定了本科工程應用型人才的素質(zhì)要求。深入開展課程和教學體系改革、加強大學生人文素質(zhì)教育、著力強化大學生工程素質(zhì)養(yǎng)成以及加強大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是本科工程應用型人才素質(zhì)培養(yǎng)的有效途徑。

一、傳統(tǒng)單片機教學中存在的問題

1.目前傳統(tǒng)單片機課程教學中存在一些不足，體現(xiàn)在教學內(nèi)容和課堂教學形式單一，教學內(nèi)容側(cè)重理論知識的完整性，淡化實踐內(nèi)容，理論與實踐脫節(jié);實踐教學體系內(nèi)容單一，多為驗證性實驗，對單片機應用系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)過程基本涉及不多;缺少綜合性、工程性、創(chuàng)新性的實訓內(nèi)容和環(huán)節(jié)，導致學生感到學習內(nèi)容抽象，知識點難以掌握。

2.在課堂教學中學生均是處于被動接受方式，無法主動參與整個教學活動，沒能達到以學生為中心，以培養(yǎng)學生操作技能為目的的教育宗旨。盡管安排有實驗實訓，但實驗實訓環(huán)節(jié)與課堂教學環(huán)節(jié)沒能做到相互連貫、相互映證，實驗實訓項目與課堂教學內(nèi)容相關(guān)聯(lián)程度不夠，課堂教學與學生練習沒能達到有機結(jié)合，習題與課堂內(nèi)容沒能緊密相扣，考試形式和內(nèi)容多以理論為主僅憑一張試卷定學生能力，沒能體現(xiàn)考查學生實際應用知識的動手實踐能力。

綜上所述，這些因素不僅對學生的后續(xù)專業(yè)課的學習形成了一定困難，也對開展教學質(zhì)量工程產(chǎn)生了消極影響。因此，對單片機課程進行教學改革是十分必要的。

二、單片機教學改革分析

（1）改革教學內(nèi)容

單片機課程信息量大，傳統(tǒng)的教材一般是以單片機的結(jié)構(gòu)和各模塊的使用為核心進行編寫的。這樣的教材詳細的解析了單片機的結(jié)構(gòu)和各種功能，有利于學生全面掌握單片機的理論知識。但是這樣的教學內(nèi)容很少體現(xiàn)單片機知識在相關(guān)專業(yè)中的實際應用，使得學用脫節(jié)----既未能體現(xiàn)“素質(zhì)教育”的現(xiàn)代教育理念，也沒有體現(xiàn)單片機針對各專業(yè)所應有的“專業(yè)基礎(chǔ)性”。因此，對單片機的教學內(nèi)容進行必要的取舍和更新就顯得十分必要。要堅持學以致用的原則來組織教學，以培養(yǎng)學生硬件設(shè)計能力與軟件設(shè)計能力。

（2）改革教學模式

改革理論授課在先，實驗實訓在后的教學模式，大膽采用項目演示在先，理論授課在后的教學方式。實踐教學中，通過教師的動手演示和講解促進學生動手能力及分析解決問題能力的形成;通過學生親自動手實踐與分析確保每個學生專業(yè)實踐能力的提高，另外，豐富的實踐項目能增強學生學習專業(yè)技能的興趣，促進理論知識的深入理解和消化。同時，要積極采用仿真教學，將仿真教學平臺引入課堂教學和實踐環(huán)節(jié)中。將Proteus與Keil集成環(huán)境相結(jié)合，搭建單片機系統(tǒng)仿真演示平臺，完成電路設(shè)計、程序?qū)?、系統(tǒng)調(diào)試和運行，讓學生直觀地了解單片機系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計的整個過程;課下學生自己搭建平臺，完整仿真作業(yè)、自由練習，或者設(shè)計一些感興趣的項目。將仿真平臺應用到實踐教學中，學生根據(jù)實驗室單片機的硬件資源配備，在仿真平臺下提前完成實驗內(nèi)容預習;對沒有安排的實驗部分，學生在教學以外的時間，自己進行驗證與實驗;在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新項目環(huán)節(jié)中可以利用該平臺進行預研工作。仿真平臺一定程度上可以彌補理論教學與實驗脫節(jié)的尷尬，能有效提高學生的學習興趣和主動性，有利于培養(yǎng)學生的項目設(shè)計的能力。

采用線上線下混合式教學模式，線上線下混合教學模式是指利用現(xiàn)代化的信息資源，教師精心制作線上（網(wǎng)絡(luò)）的教學視頻和各個知識點的PPT等學習資源，學生自主完成線上（網(wǎng)絡(luò)）資源的學習，在線下（傳統(tǒng)的課堂）教師對學生的反映的重點內(nèi)容進行講解，完成傳道、授業(yè)、解惑的職責，使學生更好地掌握知識。

（3）改革考核形式

改革考核方法是教學改革的關(guān)鍵，由于《單片機原理及應用技術(shù)》課程是以培養(yǎng)學生實踐能力和應用能力為目的，《單片機原理及應用技術(shù)》課程的考核要體現(xiàn)出對編程能力、軟硬件分析能力、軟硬件調(diào)試能力以及綜合運用能力的考核。為此，要加大實驗考核的權(quán)重，降低理論考核權(quán)重，從而使得學生的考核更加科學合理。

（4）應用競賽的方式培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

電子技術(shù)的飛速發(fā)展，折射到電子設(shè)計競賽上，體現(xiàn)為競賽題目越來越貼近生產(chǎn)實際，實用性、 綜合性越來越強，理念越來越反映行業(yè)的發(fā)展、社會的需要，形式越來越新穎且多樣化。電子設(shè)計競賽鼓勵創(chuàng)新、鼓勵實踐、培養(yǎng)社會所需要的電子人才的根本宗旨，也使得電子設(shè)計競賽體現(xiàn)出社會需求和技術(shù)發(fā)展的特點。以專業(yè)技能競賽作為學生創(chuàng)新能力發(fā)揮的平臺，通過參加各級各類項目申報和比賽，對于學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是重要的。教師應該鼓勵和引導學生參與項目參加智能車、機器人、電子設(shè)計等比賽，以獲得自身價值的實現(xiàn)和創(chuàng)新能力的提升。

結(jié)語：在培養(yǎng)高素質(zhì)應用型本科人才的大背景下，改革緊緊圍繞著軟硬件結(jié)合類課程的教學目標，在重視學生基礎(chǔ)理論知識的同時從教學模式、學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育及綜合評價體系等多個方面入手建立多元化的評價體系去鼓勵和引導學生向工程實踐化轉(zhuǎn)變，從而在培養(yǎng)學 生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力上取得了一些 成果，也為探索相關(guān)體系改革提供了思路上的參考。

參考文獻：

[1] 馮濤，李擎，崔家瑞，等.面向大學生科技競賽的步進電機控制創(chuàng)新教學實訓平臺設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2020，37（ 11）：110-115.

[2] 王通，朱士虎.“單片機原理與應用”課程教學改革研究[J].科技風，2020，7： 35-36.

[3] 曾妍.《單片機技術(shù)》混合教學模式研究與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（ 46） ： 119-121.