單片微型計算機實驗教學模式改革研究

蒙志強　宋曉華　許舟舟　盧從娟　潘雪嬌

摘? ?要：針對目前大部分高校非計算機專業將“微機原理”和“單片機原理及運用”兩門課程壓縮為“單片微型計算機”一門課程后，課程學時數少，實驗教學項目缺乏系統性、學生編程困難等問題，本文結合我校電氣工程專業特點，采用了“線上仿真預習+線下實踐操作”混合式教學模式，實踐證明，該教學模式能夠培養學生獨立解決問題的能力，提高學生創新實踐本領，增強學生實驗的積極性，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：單片微型計算機? 實驗教學? 模式改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0183-02

單片微型計算機控制技術廣泛運用于家電、軍工、醫療等各行各業，也是電子、儀器儀表和電氣自動化等電類專業的核心課程[1]。該課程主要培養學生軟件設計、硬件設計、工程意識與素養、綜合開發與創新能力;該課程也是學生從事嵌入式技術和智能控制的基礎，因此實踐教學是該課程不可缺少的重要環節，也是教學改革的重要內容之一[2]。

1? 單片微型計算機傳統實驗教學模式存在問題

近年來，隨著高等學校的教學改革和本科生的總學時數減少，交叉綜合學科課程越來越多，本科生學習難度越來越大，單片微型計算機這門課程在當前教學背景下應運而生。該課程典型的特點是：知識更新速度快、理論概念抽象、軟硬件知識結合緊密、實踐性強。筆者長期從事這方面實驗教學，深感存在以下幾個問題。

（1）實驗教學模式單一，高校大部分實驗課還存在以教師講授為主，學生按照老師講授生搬硬套完成實驗，實驗效果差。

（2）實驗教學內容陳舊，以驗證實驗項目為主，設計性、綜合性實驗項目為輔;實驗項目設置理想化，缺乏工程項目思維;實驗項目前后關聯較少，缺乏實驗項目整體性、系統性。

（3）實驗設備匱乏，隨著高校的本科招生規模不斷擴展，實驗教學設備不能滿足教學需求，大多數高校依然存在3～4個學生共用一臺實驗設備的狀態。

（4）實驗教學評價體系不健全，目前大多數高校對學生實驗成果考核體系單一，直接采用實驗報告作為實驗成績，忽視實驗課前預習、實驗過程等全方位的考核。

針對上述問題，結合新工科、國家一流專業建設背景下，筆者近幾年對本校電氣工程及其自動化專業的單片微型計算機實驗課程進行了教學模式改革，探索出了一種“線上仿真預習+線下實踐操作”混合教學模式。

2? 單片微型計算機實驗教學模式改革措施

近幾年來筆者通過對高校單片微型計算機相關專業師生進行了訪談，并閱讀了大量單片微型計算實驗教學相關文獻，結合近幾年的實驗教學體會，主要在以下幾個方面進行了相關改革。

（1）針對實驗教學模式單一，學生缺乏主動性問題，采取的措施是：每一個實驗項目分享一個典型實驗案例，每個案例都采用匯編和C語言兩種編程方式，案例分析包括實驗過程中的硬件知識和代碼知識，講清楚相關知識點是如何與理論課相鏈接的，讓學生明白理論知識是如何運用的。相關案例講解視頻在課前傳給學生，要求學生在課前進行自主學習，自主學習完畢后完成相關實驗任務，如果學生在實驗過程中遇到問題，實驗課堂上討論、解決。這樣可以培養學生發現問題、解決問題的能力，增強了學生的主觀能動性。

（2）針對實驗教學內容陳舊的問題，采取的措施：實驗教學內容需要頂層設計，筆者針對電氣工程及其自動化專業的培養目標，為該專業編寫了特定的實驗教材，設置了電氣工程專業特色實驗項目。實驗項目分為基礎性、進階型、綜合性、設計性，實驗項目適用于不同學生水平和不同學習階段。實驗項目銜接緊密，層層深入。每一個基礎實驗項目設計成一個模塊，比如輸入模塊、顯示模塊、定時模塊、中斷模塊、AD模塊等等。綜合性、設計性實驗就像“搭積木”的方式一樣，將各個基礎實驗模塊搭建起來。這樣可以培養學生邏輯思維，克服編程的為難情緒，提高編程興趣。

（3）針對高校實驗設備匱乏的問題，具體措施：采用的虛擬仿真，實驗課前學生可以通過keil軟件進行代碼撰寫，通過protues軟件繪制實驗硬件電路，然后將keil軟件生成的hex文件導入到protues軟件中進行仿真。目前大多數高校這門課程的實驗設備采用的是開發板，開發板的電路是由廠家設計好的，大多數同學在實驗過程對實驗電路并沒有深入了解。采用虛擬仿真的教學模式，既可以解決實驗設備匱乏的問題，還可以讓學生更加深入了解電路設計。

（4）針對實驗教學評價體系不健全的問題。筆者這幾年在實驗教學過程中不斷對實驗教學的評價體系進行完善。重點增加了實驗課前預習的考核，實驗過程的考核。課前預習的考核主要包括實驗電路仿真、實驗案例學習等多方面考核;實驗過程考核主要包括考勤、實驗課堂表現、實驗操作過程等多方面考核;實驗成果考核主要包括實驗報告和答辯等多方面考核。最終實驗課程成績由3部分構成：實驗課前預習（30%）、實驗過程（30%）、實驗成果（30%）。

3? 結語

筆者通過近幾年對單片微型計算教程實驗教學模式改革，本校電氣專業學生畢業設計水平顯著提高，學生參加各類競賽獲獎水平顯著提高。實踐證明該教學模式具有良好的效果且具有可行性。

參考文獻

[1] 唐露新，范航郡，吳黎明，等.單片機技術課程啟發進階式實驗教學探索[J].實驗室研究與探索，2015，34（9）：203-207.

[2] 謝健翔.單片機原理實驗教學模式改革的探索與實踐[J].輕工科技，2019，35（7）：184-185.