單片機實踐教學探索

　　摘要：隨著社會的不斷進步和發展，單片機在生活中的應用也越來越廣泛，因此，在高校中單片機課程也越來越重要。但從目前的情況來看，學生并沒有很好地掌握單片機的實踐能力。文章在分析單片機實踐教學意義和現狀的基礎上，提出了單片機實踐教學改革的具體途徑。
　　關鍵詞：單片機；實踐教學；創新精神
　　
　　隨著科技的不斷發展，單片機的應用也越來越廣泛，它滲透到了我們生活的各個領域。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機，更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。高校的很多專業，單片機是必修課。單片機是一門應用性很強的課程，為了讓學生學好這門課程，教學實踐是非常好的手段。單片機實踐教學包括單片機基本理論試驗、典型功能實驗（課程設計）、應用開發實驗（畢業設計）以及新技術使用實驗等多環節訓練。
　　一、單片機實踐教學的意義及現狀分析
　　隨著經濟和科技的飛速發展，社會需要很多素質高、能力強、有開拓精神的人才。高校單片機教學，不僅要傳授給學生單片機理論上的知識，還應該讓學生掌握基本實踐手段，更為重要的是要讓學生擁有運用這些手段從事科學研究的能力。高校單片機教學中的實踐教學，就是基于上述原因考慮的。但是，在實踐教學中，教師傳授學生實踐技術還遠遠不夠，尤其是不能培養學生的能力，不能讓學生的知識和能力得到全面的發展。因此，在單片機實踐教學中，教師必須選擇合適的教學方法，培養創新型人才。
　　在傳統的單片機實踐教學課程中，單片機實驗均是以單片機實驗箱或者單片機技術開發裝置為實驗器材，這些實驗都是驗證性試驗和訓練性實驗，學生在進行這些實驗時，只是被動根據教師的指導和實驗講義一步一步來完成實驗的相關內容。在進行這些實驗時，學生非常被動，同時，這些實驗又與實際應用完全脫軌，因此經常出現學生學完了整個單片機課程但是卻不知道單片機的應用場合的現象。這樣培養出來的學生，根本就不具備實際開發能力，更別說是創新型人才了。
　　為了從根本上解決這個問題，我們應該在單片機實踐教學中注重對學生能力的培養，這樣就要求我們建立單片機實驗教學新體系，打破單片機實驗教學依附于理論教學、為理論教學服務的傳統觀念。建立這個新的實驗教學體系，首先就得改變傳統觀念，提高實驗教學的地位。新體系中的實驗不應再是簡單的驗證性試驗和訓練性試驗，而應該是各階段的實踐訓練。為了把學生培養成為有單片機開發能力的高素質人才，我們必須利用實驗室的有利條件，運用現代化的實踐教學手段，改革和完善單片機實踐教學的內容和方法。
　　二、單片機實踐教學改革的具體途徑
　　（一）改變教育觀念，提高單片機實踐教學的地位
　　在以前的單片機教學中，教師普遍重視理論教學而輕視實踐教學，實踐教學只是附屬和服從于理論教學。要培養出高素質的、具有單片機開發能力的人才，教師必須改變傳統觀念，重視實踐教學，把實踐教學放在和理論教學同等重要的地位。另外，在以前的單片機教學思想上，注重的是繼承，要培養創新型人才，就必須改變這種教育思想，樹立創新教育觀念，努力培養學生創新的思維方法和敏銳的觀察力。
　　（二）完善實踐教學方法，豐富實踐教學內容
　　1.改革實踐教學方法
　　將實驗過程在理論教學中體現。教師在進行理論教學時，可以聯系實際，聯系學生設計的課題，在課堂上進行互動式教學，激發學生的學習積極性，培養學生獨立思考的能力。單片機實驗是一個內容豐富、靈活機動的設計性、綜合性實驗，它要求學生自行進行電路設計、程序編寫、安裝、制作、仿真調試、燒錄到脫機運行。學生進行實際操作以及排除各類故障的過程，實際上是一個培養他們動手能力和獨立創新意識的過程。這個過程讓學生將理論知識和實際操作進行結合，讓他們的綜合素質得到鍛煉和提升。在實驗課程中增加新技術實驗，讓學生在學習新技術的過程中了解該技術的發展空間，會激發學生的學習積極性。采用全開放的實驗教學模式，讓學生參與單片機實驗室和單片機科研基地的建設，參與科研項目的設計開發，這樣能夠鍛煉學生各方面的能力。在各個階段的實訓中，教師要特別注意自己的定位，要把自己定位為一個實驗組織者和指導者，讓學生發揮主體作用。在實驗中，要讓學生自始至終都是主角，把傳統教育中成功的方面與創新教育有效地結合起來，培養學生的創新精神。
　　以全開放的實驗教學模式為例，全開放式實驗教學是指實驗內容、實驗時間和實驗儀器設備的“三開放”實驗教學模式。這種實驗教學模式是由學生自主完成實驗，教師在其中只是起引導作用。實行開放式實驗教學能夠有效地提高實驗教學的效果，對學生自主學習能力的提高有著顯著成效，同時，還能夠有效地培養學生的實踐動手能力和創新精神。開放式實驗教學的具體做法是：每個學期開學的前兩周，通過學校的網絡發布實驗室開放時間以及實驗項目類型，其中實驗項目類型包括計劃內實驗項目和可選實驗項目。學生提前預約，然后由教師安排時間進行試驗。學生在實驗時，可以做計劃內項目，也可以做可選實驗項目，甚至可以自己設定一些實驗進行操作，教師可要求學生把實驗情況記錄下來，做一份實驗報告，由教師進行指導和審核。教師應該盡量保證實驗在教學時間、教學內容和教學環境上的開放。所謂教學時間上的開放是指實驗室一直對學生開放，只要學生愿意，可以隨時去實驗室做實驗，而且實驗過程不受計劃學時的限制；所謂教學內容上的開放是指教師不必拘泥于教學計劃，可以適當地突破限制，根據學生的實際需要進行教學；所謂教學環境上的開放是指教師應該為學生提供自主學習的環境。因此，教師必須改變傳統教學觀念，改變教學方法，給學生更大的獨立思考的空間，為學生提供充分的教學課件和實驗手段等，真正做到讓學生能夠放開手腳、大膽探索。
　　2.實踐教學內容的改革
　　教師在實踐教學中，要增加設計性、研究性的實驗，而減少驗證性實驗。教師在進行實驗項目的挑選時，要特別注意區別對待不同層次的學生，對實驗項目進行適當修改，讓實驗既可以變得困難，也可以變得容易，真正讓學生得到鍛煉和提升。比如，在單片機實踐教學中最常用的電子時鐘系統設計，用LED數碼管或者LCD液晶來顯示時、分、秒，教師可以讓學生完成正常功能設計，而對有更高能力的學生，則讓他們更充分地發揮，將其設計成競賽記分牌、定時器、秒表等，以激發學生的學習興趣和創造力。另外，教師還可以先選擇一些課題，然后讓學生對這些課題進行發揮，設計出一系列的子課題，再引導學生進行電路設計、程序編寫，最后完成產品。要真正提高學生的單片機應用和開發能力，就必須進行教學方法和教學內容的改革。
　　3.加強單片機應用系統畢業設計的實踐教學
　　畢業設計是學生大學生活中一次大型的綜合性訓練，也是提升學生單片機應用和開發能力的一個平臺。學生完成一次畢業設計，電路的設計、程序的編寫、產品的制作完成，對學生的單片機應用和開發能力會有很大的提升。教師可以選擇一些實際生活中應用到的課題，這樣不但可以讓學生將所學的知識應用于實際，也能夠有利于學生學會站在實際的角度考慮問題。在畢業設計的過程中，要要求學生先進行方案的設計和論證，然后再進行軟件系統和硬件系統的設計，再進行調試和安裝，最后完成論文編寫。畢業設計對學生實踐能力的培養有極大的好處，教師應該利用這個平臺，提升學生能力。
　　（三）建立高水平的教師隊伍
　　優秀人才的培養不僅僅需要相應的教學條件和教學環境，更加需要高水平的教師隊伍。溫家寶總理曾在科教領導小組會議上指出：“百年大計，教育為本，教育大計，教師為本。有好的教師才能有好的教育”。教學質量和教學水平是由教師水平的高低決定的。作為單片機實踐教學的教師，應該具備產品研發能力和科技研究能力，同時，還要教書育人，對學生進行新技術指導。
　　三、結語
　　單片機實踐教學應該具備相應的目標和功能。它的目標不應該是傳統教學中的進行理論驗證，最起碼不能是單純地進行理論驗證，而應該是培養學生的單片機實踐能力和創新精神。它的功能應該是培養學生在實踐中設計電路、編寫程序、發現問題、分析問題、最后解決問題的能力，培養學生科學嚴謹的作風和科學研究的能力。在單片機實踐教學中，只有要求學生既要動腦又要動手，才能達到單片機實踐教學的目標，實現單片機實踐教學的功能。在單片機實踐教學中，教師只有有效地培養學生的實踐能力和創新精神，加強學生獨立思考的能力，豐富教學內容和教學方法，才能推動單片機實踐教學水平的發展，提高人才培養的質量，更好地為國家、為社會培養優秀人才。
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