探索高職院校的單片機教學改革

張宗璐

（煙臺職業學院，山東 煙臺 264670）

探索高職院校的單片機教學改革

張宗璐

（煙臺職業學院，山東 煙臺 264670）

傳統單片機教學模式已經無法滿足高職人才的培養需要。本文從傳統單片機教學的不足入手，探討如何對單片機教學進行改革，培養出優秀的單片機人才。

高職院校；單片機；教學項目；一體化教學

隨著科技水平的不斷發展，單片機作為微控制器被廣泛地應用在智能電器、汽車電子、工業控制、航空航天、數碼產品等領域。單片機發展迅速，不斷有新型號、新技術涌現。高職院校普遍開設了單片機課程，但是傳統的單片機教學模式已經無法適應社會發展的需求。

一、傳統單片機教學的不足

傳統單片機教學模式是以教學大綱為基準，主要教授課本內容。一般情況下是老師在臺上講，學生在臺下聽。這種傳統教學模式存在著很多弊端。

1.理論知識多，課程枯燥乏味。在單片機的教學中，強調理論知識體系的完整性、嚴密性。以單片機的知識結構為主線，把單片機知識系統分成硬件結構、指令系統、軟件編程、單片機系統的擴展和各種外圍器件的應用，按順序授課，最后再講一些實例。在這種教學模式下，學生昏昏沉沉地被灌輸一套似懂非懂的理論，開始學生可能還聽得很認真，但是漸漸地學習越來越吃力，很多學生最終失去了學習單片機的興趣。

2.實訓時間短，學生動手能力差，無實戰經驗。傳統單片機教學為了構建完整的知識體系，理論教學占據了大量的時間，實訓時間只能壓縮，導致學生實踐時間少。往往學生剛剛學會將理論知識應用到實踐中，實訓就結束了，此后再很少有機會接觸單片機設備。從而形成了理論知識多，動手能力差的局面。另外，學校安排實訓一般都放在學期末，這對學生來說，前期所學習的知識可能被遺忘，很難得到驗證與運用。很多班級單片機實訓時間只有一周，在這一周時間內，很多學生只是觀看老師的演示，或者照著老師講的操作要領進行照本宣科的操作，雖然也作出了結果，卻沒有從根本上掌握單片機知識。學校所采購的設備中，硬件已經成型，學生對硬件的操作僅僅是連連線，撥動一下開關而已，剩下就是編寫程序，而實際上在整個單片機系統中，硬件的設計是重要環節，從設計電路板到購買元器件、焊接都屬于硬件的范疇，傳統教學模式無法實現學生自主設計單片機產品，這也是導致學生動手能力差的重要原因。

3.考核機制陳舊，無法考察學生真實水平。傳統單片機課程考核采取在期末筆試的方法，這種方法只能片面地考察學生對理論知識的掌握情況，無法考察學生的實踐能力以及與單片機相關電子產品的設計能力。這種考試方法適合那些擅長死記硬背的學生，背背重點就能考出好成績，而對于那些動手能力強、具有創新能力的學生來說，卻無法考察他們的真實水平。

二、單片機教學改革

為了能夠讓學生真正掌握單片機知識，提高學生的動手能力，提高單片機教學質量，應該徹底打破傳統的單片機教學模式，以實際企業單片機開發產品為參考，設計全新教學項目，建立一套有效的適合高職教學的單片機教學模式。

1.授課方式的改變。打破傳統的授課方式，把單片機教學場所由教室轉移到實訓室，實現一體化教學，讓學生學中做，做中學，提高學習興趣。通過一體化教學，可以達到以下幾個改變：教學從“單片機知識的教授”向“單片機能力的提高”轉變；學生由“被動接受者”向“主動學習設計者”轉變；教學組織形式由“固定教室、集體授課”向“單片機實訓室、電子產品設計室”轉變；教學手段由“口授、黑板”向“多媒體、網絡化、現代化教育技術”轉變。

2.教學項目的選取。按照以提高學生的綜合素質為基礎，以能力培養為核心，結合技術領域和職業崗位的任職要求，優化教學內容，根據生活生產中基于單片機設計的產品及企業對單片機人才需求情況，選取具有代表性的產品作為單片機教學項目，以達到學為所用的目的。筆者在教學中選取了以下8個項目：（1）霓虹燈；（2） 電子鐘；（3） 數字溫度計（4） 16*16點陣顯示；（5） 單片機多機通信系統；（6） 交通燈控制系統；（7） 智能機器人；（8）綜合產品開發。其中綜合產品開發是指研發某個具體的基于單片機的電子產品，學生必須從設計電路板開始，包括選取元器件、構建硬件電路，然后進行軟件調試，最終保質保量地完成這個電子產品。基于對以上8個項目的學習，學生不僅能學到單片機及常用的傳感器知識，也能熟悉一個產品的研發過程，并將所學知識構成一個完整的系統。

3.教學過程的組織。在單片機項目教學中，對學生進行分組，根據班級人數將2-3人分為一組，上課時老師提出項目要求，學生首先自己思考、并查找相關資料。在學生有一定準備的基礎上，老師對必要知識點和注意事項進行講解，然后由學生進行設計，老師負責答疑并指導，最終學生完成項目所提出的任務。老師檢查學生完成的情況并評分。

4.與Proteus仿真開發軟件相結合。Proteus嵌入式系統仿真與開發軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件,它不僅與其它EDA工具軟件一樣具有仿真數字、模擬電路的功能，還具備由微控制器及外圍器件組成的混合電路的仿真功能，它是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺之一。引入Proteus軟件進行輔助教學會起到很好的效果。學生在實訓室的時間始終是短暫的，課外他們可能有更多的時間，如果要學習單片機又沒有相應設備，那么只能憑空想象，這樣不利于單片機的學習。引入Proteus仿真開發軟件后，學生就可以在教室或寢室的電腦上通過Proteus平臺進行仿真學習，從硬件的搭建、軟件的設計，到軟硬件的聯合調試都可以做，這樣到了實訓室后就可以節省很多準備的時間，提高了學習的效率，而且學生對整個項目會有一個深刻的認識和理解。在單片機綜合技能訓練中，學生可以根據自己的課題先在Proteus平臺上進行設計，在仿真運行正確無誤以后，再購買元器件進行電路的搭建、軟件的設計和系統的調試，最終完成一件作品。采用這種方式可以節省因方案不正確所造成的硬件投入浪費，而且可以有效縮短開發產品的時間，提高學習和動手的效率。

5.匯編語言與C語言相結合。在單片機程序開發中可以采用匯編語言，也可以采用C語言。匯編語言比較直觀，能夠直接對硬件進行操作，目標代碼質量高，程序的執行效率高，有利于學生深入理解單片機的內部結構及工作原理。C語言作為一種高級語言，其優點是C程序由函數構成、語言簡潔、數據類型豐富，能夠直接控制硬件，具有位運算功能。生成的目標代碼質量高，執行效率較高。對于一些大型程序，通常采用在C語言中嵌套匯編語言來實現。在傳統的單片機教學中，絕大部分教師都只采用匯編語言進行教學，很少有教師采用C語言進行教學。C語言對于單片機來講有著很重要的作用，因此，在單片機的教學中應實現匯編語言和C語言相結合的教學模式。

6.編寫講義、教材以適合一體化項目教學。傳統的單片機教材注重知識的系統性，理論知識多、實踐內容少，很難適應項目教學與一體化教學的需要，因此，根據一體化教學實際情況編寫適合的單片機教材是必要的。教材內容應以項目教學為主，把項目實施過程中所需的單片機知識穿插其中，這樣學生學習有興趣，提高了主觀能動性，更加有利于提高教學質量。

7.考核機制的改變。傳統考核機制采用一卷定乾坤的模式，無法系統全面考察出學生學習單片機的水平，所以有必要進行改革。在采用項目化教學后，學生每完成一個項目就對其考察并打分，計入平日成績。平日成績占到學期總評的70%，期末考試的卷面成績只占學期總評的30%。這樣既可以考察出學生的理論成績，也可以考察出學生的動手能力與創新設計能力。

三、單片機教學改革后的效果

自2009年，我院對單片機課程進行項目教學改革后，學習場所移到了實訓室，并根據項目自己編寫出版了一體化教材，改變了考核機制。在采取這一系列的措施后，學生學習效果顯著提高，主觀能動性大大增強，學習成績有了明顯進步。學生參加電子設計大賽多次獲獎。一批學習好的畢業生從事基于各類單片機的電子產品開發工作，工資待遇不錯。我們對2008級、2009級、2010級學生進行了問卷調查（如圖1、圖2），結果都顯示改革取得了明顯效果。

圖1 單片機課程難易度調查

圖2 單片機課程平均成績

[1]徐敏，盧周平.“單片機原理及應用”課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2006，（1）：82-84.

[2]張霓.關于“單片機原理及應用”課程教學改革的幾點思考[J].電氣電子教學學報，2004，（5）：21-23.

[責任編輯：賀春健]

G712

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1671-6531（2011）10-0127-02

張宗璐，女，山東煙臺人，煙臺職業學院助教，研究方向為電子信息。