單片機實踐教學的研究

潘 剛

（四川文理學院 計算機學院，四川 達州635000）

0 引言

隨著社會經濟的發展，社會對應用型人才的需求在不斷地增長，高等學校作為培養人才的基地，理應順應時代發展要求，努力為社會培養出更多更好的高素質人才，而實踐教學作為高校培養人才的一個重要組成部分，在應用型創新人才培養中扮演著重要的角色，是培養學生實踐動手能力、創新能力的重要環節，在提高學生實踐操作能力、培養學生創新能力、促使學生養成良好科學素養及自主探索精神方面有著不可替代作用.[1]因此，深入研究改進實踐教學的方法和措施對提高實踐教學質量，培養應用型人才具有重要意義.本文對近幾年來所從事單片機課程實踐教學經驗進行總結，并結合單片機的特點和發展趨勢，對單片機課程實踐教學的教學觀念、教學內容和教學方法進行了一些有益探索和總結，并提出了一些改進的建議.

1 單片機特點和發展趨勢

單片機種類繁多，應用廣泛，滲透到我們生活的各個領域，品種型號逐年擴充；不僅有供擴展外部電路用的三總線結構，還配置有傳感器、人機對話 、網絡多通道接口等.單片機的這些特性決定了單片機課程的特點：①單片機課程內容豐富，覆蓋的知識面比較廣；②單片機課程應用性和實踐性非常強；③單片機技術發展快，課程內容設置要不斷的更新以滿足越來越廣泛的應用需求.

2 現行實踐教學內容存在的問題

實踐教學的內容安排是由人才培養目標的要求決定的.[2]《單片機原理及應用》課程是一門必修課程，根據“培養具有良好工程素養，具備從事系統設計、系統分析與系統集成能力的應用型高級工程技術人才”的培養目標的要求，對現行實踐教學內容深入分析，認真總結后發現整體內容基本能夠滿足培養目標的要求，但還有一些地方需進一步完善：

2.1 實驗技術和實驗手段落后

現有的單片機實驗設備使用已有十多年，它們所使用的實驗技術和實驗手段都已落后，基于此設備設計的一些實驗項目已經不能適應單片機技術的發展需要.這就要求對基于原有設備的部分實驗項目進行整合、取舍，使其能跟上時代發展的步伐.

2.2 實驗內容缺乏系統性

現有的實踐教學課程是根據現有實驗設備設置的，實踐教學內容安排不甚合理，未能遵循學生“由易到難、由簡單到復雜、循序漸進”的學習規律，這不利于激發學生的學習積極性；另外，不同類型的實驗所占的比例也有待調整，目前主要以驗證型實驗為主，創新型和綜合性實驗偏少，這不能充分調動學生學習的積極性、也不利于激發學生的創造力.[3]因此，有必要根據專業的人才培養目標設計一個科學合理的內容體系.

3 實踐教學的改革措施

3.1 實踐教學內容改革

實踐教學內容的改革是單片機課程實踐教學改革的核心之一，也是實踐教學改革的難點和重點.由于單片機技術涉及的知識面比較廣，綜合了硬件設計、軟件設計及相關的應用技術等，具有較強的實踐性.[4-5]為了讓學生能更好地掌握相關知識，《單片機原理及應用》課程實踐教學在實驗內容的選取上既要注意知識的廣度，又要照顧到內容的深度，還要考慮到教學循序漸進的原則，因此把教學內容分為以下幾個部分：基礎性實驗、綜合性實驗、設計類實驗.

3.1.1 基礎性實驗：它主要是訓練學生對基礎知識、基本技術運用的實驗活動.通過這些實驗訓練，能夠加強學生對基礎理論的理解，提高學生應用基礎知識解決實際問題的能力.

3.1.2 綜合性實驗：綜合性實驗是在學生掌握了一定的專業理論知識和基礎性實驗基本操作技術后，鍛煉學生動手能力、培養良好實踐技能的一個重要環節，同時也是培養學生創新能力的一種有效手段.另外，還可以設計一些二次開發類的綜合性實驗，培養學生的二次開發能力.

3.1.3 設計性實驗：設計性實驗是訓練學生將相關領域專業知識與物聯網技術相結合進行一種創造性思維的實驗活動，這部分實驗帶有一定的探索性，有利于培養學生的研究探索和創新能力，可以設計一些現實應用中會出現，但書本上沒有的問題，讓學生獨立思考，利用所學到的知識對問題進行推理分析，逐步細化，最終形成一套完整的解決方案.

實踐教學內容設計好后，再根據人才培養目標的要求，結合學生的實際情況，合理分配基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗在整個實踐教學內容體系中所占的比例.

3.2 實踐教學方法的改革

實踐教學的主要目的是培養學生的實際操作能力和創新能力，但目前大多數實驗教學都是由教師操作演示，學生被動地按照實驗步驟完成相關實驗，這樣既不能有效調動學生學習的積極性，又不能激發學生的創造性思維.因此，實踐教學方法亟待改革.根據本人在單片機課程教學的經驗，結合實踐教學的目標和單片機課程的特點，對實踐教學方法提出以下改革建議：

3.2.1 理論教學和實踐教學相互穿插，采取“邊講理論，邊做實驗，寓理論于實驗中”的教學方法，這種教學方式可以解決理論與實驗不同步、學生學習積極性不高的問題.[6-7]

3.2.2 任務驅動教學法.[8-9]這種教學方法要求教師將教材內容進行重新整合，把新知識隱含在一個或者多個任務之中，讓學生在完成任務的過程中積極主動探索新知識并不斷獲得成就感，增強自己的自信心，從而提高學生自學和解決問題的能力，這有利于培養學生的創新能力，增強學生的獨立意識和協作精神.

4 實施實踐教學改革的效果

在認真總結了以前教學工作經驗的基礎上，對《單片機原理及應用》課程的教學過程做了以下調整：

（1）教學內容上對實驗內容進行了調整，刪除了3個簡單的驗證性實驗，增加了1個綜合性實驗和2個設計類實驗，并對實驗內容進行了改編，使其在知識的廣度和深度上更加符合循序漸進的學習規律.

（2）教學方法上在日常教學過程中，借助單片機實驗仿真工具proteus軟件，邊講理論基礎知識，邊做仿真實驗，將理論知識融入到實驗中，以此來激發學生的學習興趣；課后給學生布置一些精心設計的作業，這些作業涵蓋的知識點既包含了以前學習的內容，又涉及到了下一次課或下兩次課要學習的內容，希望通過這種方式來幫助學生溫故舊內容，探索新知識，以此來提高學生的自學和獨立解決問題的能力.

新的教學內容和教學方法實施后，教學質量較以前有了明顯的提高，達到了我們預想的效果，主要體現在以下幾個方面：①學生學習的積極性得以激發，學習狀態有了很大的改觀；②學生的實踐動手能力有了明顯的提高；③學生獨自解決問題的能力和創新能力有了很大的改善.

為了更客觀地分析實踐教學改革的效果，現將改革前后兩個班級學生平時實驗完成情況如表1和期末考試卷面成績的統計情況如表2進行對比.

表1 實踐教學改革前后兩個班級實驗情況對比表

表2 實踐教學改革前后兩個班級考試卷面成績對比表

由表1可見，改革前后實驗完成情況：綜合性實驗由53%上升到93%，設計類實驗由11%上升到74%.

由表2可見，改革前后考試卷面成績：90分以上人數由0上升到7%，70～90分的人數由11%上升到56%，60～70分的人數由63%下降到37%，60分以下人數由26%下降到0.

由以上分析，我們可以清楚地了解到，實踐教學改革后學生的考試成績和實踐動手能力有了明顯地提高，這充分說明了上文提出的實踐教學改革措施是有效的、可行的.

5 結束語

本文以單片機課程為例，深入分析了單片機課程在實踐教學理念、教學內容和教學方法等方面存在的一些問題，針對這些問題提出了一些改進的建議.當然這些改革措施還有很多地方有待改進，需要在以后教學實踐過程中不斷總結不斷完善.因此，下一步我們需要在這些改革意見的基礎上，對每一個方面改革建議具體實施的細節上進一步深入探索，力爭使其取得更好的實際效果.

[1]單志龍.淺談計算機專業實踐教學體系的改革[J].教科文匯，2008（8）：81-82.

[2]姜貴平，時鑫.高校計算機專業實踐教學的薄弱環節及改進措施[J].實驗室研究與探索，2010（4）：66-69.

[3]賈澤露.GIS專業實踐教學綜合改革研究[J].測繪科學，2007（6）：199-201.

[4]張德偉.單片機課程教學模式的探索與實踐[J].中國科技信息，2007（12）：268-270.

[5]馮國富.一種單片機應用創新能力實踐教學方案[J].計算機教育，2012（2）：95-98.

[6]倪志蓮.單片機課程的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2006（7）：843-844.

[7]宋金華.單片機實驗教學的研究[J].中國西部科技，2011（30）：70-72.

[8]楊雪梅.任務驅動教學法[J].科技創新導報，2008（18）：251-252.

[9]王玉琳.基于任務驅動的單片機教學方案[J].中國科技信息，2005（24）：222-223.