基于應用能力培養的單片機課程實踐教學模式研究與構建

黃晶

摘要：實踐教學是工科諸多專業中十分重要的一個環節，對于培養學生的應用能力和創新能力尤為重要，關系到整體教學質量以及人才培養目標能否實現。本文分析了目前單片機實踐教學中存在的問題，提出從實踐環節全程融入教學活動，構建基于項目導向的實踐教學模式，實驗設備、實驗手段多樣化，更新實驗內容等幾個方面進行嘗試的一些方法和措施。

關鍵詞：單片機；實踐教學；教學模式；應用能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）10-0150-02

單片機具有功能強、使用靈活、可靠性高、成本低、面向控制等優點，廣泛應用于工業控制、儀器儀表、家用電器、機電一體化產品、電子通信和辦公自動化等領域[1-2]。單片機課程是一門硬件、軟件有機結合，技術性、實踐性、工程性很強的課程，作為工科院校電類或相關專業重要的一門專業必修課，實踐教學環節在單片機教學過程中占有非常重要的地位，如何切實提高實踐教學質量一直是需要深入研究的問題[3]。針對目前單片機實踐教學環節中存在的不足，本文從實踐環節全程融入教學活動，構建基于項目導向的實踐教學模式，實驗設備、實驗手段多樣化，更新實驗內容等幾個方面進行了深入探討。

一、現狀分析

單片機課程是技術性、實踐性、工程性很強的一門課程，單片機實踐教學是培養學生應用能力非常重要的一個環節，在目前的教學中主要存在以下問題：

1.理論與實踐環節脫節。單片機系統是軟件和硬件的有機體系，初學者會感覺很枯燥，一旦跟不上教學進度，學生就會掉隊，并由此產生厭倦情緒。傳統的教學是理論教學先行，開課四到五周之后才開始實驗課程，造成了理論教學與實踐教學環節銜接松散。

2.傳統實驗資源的不適應性。傳統的單片機課程實驗教學通常采用實驗箱或實驗臺，學生只能按部就班地進行連線實驗，只是簡單地模仿和進行簡單的編程驗證，實驗手段單一，學生創新發揮的空間十分有限，體現出傳統實驗資源的不適應性。

3.傳統實驗模式的不適應性。傳統實驗模式是實驗教師給定具體的實驗題目，每次實驗課學生都在規定的實驗箱上做同一個項目，以教師為主體，學生處于被動的接受地位。實驗箱上的資源確實很豐富，但多數學生只能機械地進行連線、下載給定的程序，驗證固有現象。傳統實驗模式束縛了學生的思維，限制了學生創新能力的發揮，扼殺了學生學習的興趣和積極性。

4.實驗內容陳舊。傳統的教學內容陳舊，教科書內容與實際脫節嚴重，而根據教材內容設計的實驗箱或實驗臺內容一樣落后。另外，與教材相比，依賴于硬件設備的實驗內容更加難以更新，導致很多屆學生做的實驗完全一樣。整個班級的學生做同樣的實驗，且實驗以驗證性為主，編寫簡單的程序或簡單地修改現成的例程就能完成，缺少深度和廣度，與實際應用相去甚遠。單片機技術日新月異，而陳舊的教學內容會極大地限制學生的視野。

二、新型實踐教學模式構建

作為教師，應大膽地進行課程教學方式方法的研究與改革，讓學生在學好基礎知識的同時，迅速掌握單片機的設計應用技術，以培養學生的綜合素質與實踐能力。針對上述存在的問題，筆者在單片機課程實踐教學中，以教育科學理論與方法為指導，以培養“應用型”技術人才為目標，從以下幾個方面嘗試構建基于應用能力培養的單片機課程實踐教學模式。

1.實踐環節全程融入教學活動中。將實踐環節全程融入教學活動中，使生澀難懂的內容變得直觀和形象，激發同學們的學習興趣。在第一堂上課時，把教師科研項目的開發板、學科競賽或往屆畢業設計中的一些作品（如語音數字溫濕度計、多路搶答器、簡易八音盒、智能小車控制器等）帶進課堂，吸引學生的眼球，通過實物展示使學生對單片機系統首先有一個感性認識，再通過舉例講解單片機的特點及應用領域，使學生認識到單片機的應用無處不在，單片機是通過軟件控制硬件工作，硬件與軟件結合非常緊密，硬件是單片機的骨架，軟件是單片機的皮肉器臟及思想。接下來通過圖片形式簡要介紹單片機內部的主要功能部件和單片機應用系統的開發過程。最后針對單片機課程的特點，對如何掌握單片機課程、如何提高單片機的應用設計能力給出一些學習建議。

2.構建基于項目導向的單片機實踐教學模式。以實際項目為引導，并將其貫穿到整個實踐教學過程中，使學生在實施項目的過程中掌握理論知識、鍛煉實踐能力、提高技能。例如，從構建簡單項目LED閃爍燈開始，到完成LED流水燈，逐漸增加難度，完成模擬十字路口交通燈、多功能LED數字時鐘，在由簡單到復雜的遞進式項目中，學生可逐漸掌握單片機的硬件結構、I/O口使用、匯編語言指令、匯編語言程序設計方法、中斷/定時器系統及其應用、電路連接與程序調試方法。每個項目完成后，學生都可以看到自己制作的作品成果，大大激發了學生的學習興趣。

3.實驗設備、手段多樣化。（1）自制實驗板。針對實驗箱或實驗臺模式固定，硬件電路不能改動，實驗內容老舊，難以適應技術的發展等問題，開放式的、模塊化的、組合式的自制實驗板可作為重要的補充。實驗板小巧、靈活，攜帶、使用都很方便，可以在實驗室、教室、寢室等地方使用，成本低廉。（2）將Protues和Keil結合的仿真軟件用于實踐教學，以脫離實驗箱的限制。

4.更新實驗內容。傳統的實驗內容是依據實驗箱或實驗臺的硬件電路編制的，而這些內容往往是生產廠家提供的，與實際脫節嚴重。可以在此基礎上拓寬選材途徑，例如從理論教學、學生競賽、教師科研、企業案例中選擇，精心設計，貫穿知識點，特別要結合新發展的技術。

三、結語

本文對單片機實踐教學中存在的問題進行了分析和探討，結合教學實際，提出了具體措施與建議，通過教學過程實施，取得令人滿意的教學效果。通過構建單片機課程新型實踐教學模式，大大提高了單片機課程實踐教學質量，充分調動了學生學習的主動性和自覺性，切實提高了學生的實際動手能力，可有針對性地培養和提高學生的應用能力和創新能力，更加符合高校培養應用型高級人才的目標，更加符合社會的人才需求。

參考文獻：

[1]張毅剛，趙光權，劉旺.單片機原理及應用[M].第3版.北京：高等教育出版社，2016：2-4.

[2]李潔，李衛兵，杜玉杰.《單片機原理及應用》實驗教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2012，（8）：92-94.

[3]劉喜雙，姚健.單片機課程實踐教學改革探索[J].教育探索，2013，（8）：31-32.