應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

邰清清

合肥經(jīng)濟(jì)學(xué)院，安徽，合肥，230000

0 引言

21世紀(jì)，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快速發(fā)展和發(fā)展離不了科技創(chuàng)新，而智能科技的最主要特點(diǎn)是商品的創(chuàng)新，同時(shí)也是對現(xiàn)有知識的一個(gè)全新的改革和包裝。所以基于此，筆者發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新對于國家的進(jìn)步和科技的發(fā)展都是極為重要的，培養(yǎng)當(dāng)下人才的創(chuàng)新意識和能力已經(jīng)成為當(dāng)下人才培養(yǎng)的新目標(biāo)和高質(zhì)量的要求，也是如今時(shí)代發(fā)展的必然趨勢[1]。根據(jù)此，中國以培養(yǎng)學(xué)員知識與技能綜合能力為方向的應(yīng)用型理工科院校總數(shù)和范圍慢慢擴(kuò)張。文中主要講解了運(yùn)用工程類專業(yè)院校單片機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)科的教育改革與實(shí)踐活動。

1 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)對于許多工科院校來說，雖然只是一門非常簡單的運(yùn)用型課程，但是這種單片機(jī)課程設(shè)立的主要原因是為了給工科的學(xué)生提供一個(gè)較好的獨(dú)立自主的環(huán)境，從而培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和對單片機(jī)課程結(jié)合所學(xué)知識點(diǎn)提升學(xué)生的研發(fā)能力，為單片機(jī)開發(fā)出新品而努力。根據(jù)目前的情況，單片機(jī)的課程知識主要可以分為兩種類型，其一是較為基礎(chǔ)的部分知識，這部分知識主要是以老師教學(xué)的課堂知識內(nèi)容展示在學(xué)生面前，并且輔之以課程中的綜合實(shí)踐課程給到學(xué)生一個(gè)動手的機(jī)會。同時(shí)在單片機(jī)的學(xué)習(xí)課程中，計(jì)算機(jī)設(shè)備是學(xué)習(xí)過程中必不可少的一個(gè)設(shè)備，由于上課的課程內(nèi)容通常會以幻燈片的形態(tài)展示在學(xué)生面前。而PPT本身就是一個(gè)通過電源電路、程序流程以及CPU的內(nèi)部構(gòu)造、I/O插口、硬件配置和手機(jī)軟件構(gòu)造而成的一個(gè)簡單版本的單片機(jī)。所以老師在課堂上，可以通過結(jié)合生活中的例子來調(diào)節(jié)課堂氣氛，從而幫助學(xué)生提高整體的教學(xué)質(zhì)量，但是現(xiàn)如今還存在的另一個(gè)至關(guān)重要的問題是，目前很多老師太過于注重學(xué)生的理論知識的掌握程度，卻忽略學(xué)生的動手實(shí)踐能力，這就會造成學(xué)生的實(shí)踐能力無法跟上理論學(xué)習(xí)的腳步，產(chǎn)生脫節(jié)的現(xiàn)象，這對于學(xué)習(xí)單片機(jī)這樣的工科課程是非常不利的，匯編程序作為單片機(jī)課程內(nèi)容教學(xué)體系中必不可少的一部分，因其編碼緊密、實(shí)行時(shí)間較短、操縱立即、便于記憶力等特點(diǎn)而備受老師熱烈歡迎。在這樣的情況下，C語言本身具有充足的庫函數(shù)和構(gòu)造、作用、可擴(kuò)展性、易讀性等層面的優(yōu)點(diǎn)沒法獲得充分運(yùn)用，極大地危害了學(xué)生應(yīng)用C語言科研開發(fā)新式單片機(jī)的能力。在單片機(jī)綜合實(shí)踐課程中，關(guān)鍵塑造學(xué)生的項(xiàng)目運(yùn)用實(shí)踐活動能力，并作為單片機(jī)基礎(chǔ)理論培訓(xùn)的輔助課程內(nèi)容[2]。殊不知，在現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)中，受傳統(tǒng)的教學(xué)方式和單片機(jī)知識結(jié)構(gòu)的危害，在這樣的情況下，相對性于依照新項(xiàng)目控制模塊構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，以案例機(jī)構(gòu)模塊，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程計(jì)劃是依照知識的次序來計(jì)劃的，大幅度降低了學(xué)習(xí)效果，在一定水平上阻礙了學(xué)生單片機(jī)實(shí)踐技能考試的發(fā)展趨勢。在單片機(jī)課堂教學(xué)評價(jià)方式層面，存在時(shí)間挑選不科學(xué)、論文選題不合理等問題。其中，在單片機(jī)課堂教學(xué)考評的日程安排層面，大部分應(yīng)用型工科學(xué)校是在單片機(jī)課堂教學(xué)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)全部完畢后分配課程內(nèi)容的考試，時(shí)間使學(xué)生非常焦慮不安。這類分配盡管對正確引導(dǎo)學(xué)生理論指導(dǎo)具有了充分的功效，但學(xué)生在期終遭遇期末考每日任務(wù)，往往會對單片機(jī)的運(yùn)用不夠重視，設(shè)置擔(dān)心會造成不良影響，使得工科學(xué)校對于單片機(jī)的教學(xué)改革仍然會受到一定程度上的阻礙，這樣的情況下提高學(xué)生對于單片機(jī)的使用和學(xué)習(xí)也就變得非常重要了。

1.2 分析原因

原來的教學(xué)方式關(guān)鍵具有下列問題。①重概念輕實(shí)踐活動。傳統(tǒng)式教學(xué)受繼承性教學(xué)意識的危害，覺得是知識的灌輸和承傳，重學(xué)輕用，重結(jié)論輕全過程。老師在教學(xué)主題活動中位于主導(dǎo)性，教學(xué)全過程重視基礎(chǔ)理論知識的教給，注重知識的針對性和一致性。忽略了知識的運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)僅僅對集中學(xué)習(xí)的填補(bǔ)，是對基礎(chǔ)理論知識的檢驗(yàn)全過程。針對獨(dú)立院校的學(xué)生而言，太多枯燥乏味的基礎(chǔ)理論教學(xué)分配只能得不償失，讓他倆發(fā)生厭學(xué)情緒。②重原理輕應(yīng)用。受以往教學(xué)方法的危害，教學(xué)內(nèi)容忽視了教學(xué)目標(biāo)的層級。一開始不加區(qū)分地詳盡授課單片機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)部構(gòu)造、存儲器組、儲存空間機(jī)構(gòu)、尋址方式、匯編語言指令等基本知識。隨后是源程序設(shè)計(jì)方案，典型性的外部通信接口等許多內(nèi)容。因?yàn)榻虒W(xué)時(shí)長的限定，對具體使用的詳細(xì)介紹明顯不夠，乃至繞過，考試也偏重基本知識。學(xué)完這門課之后，學(xué)生對單片機(jī)設(shè)計(jì)還很生疏，不清楚如何運(yùn)用，不清楚能干什么。他們的知識和運(yùn)用是脫節(jié)的，他們就是為了更好地“學(xué)習(xí)培訓(xùn)”而學(xué)習(xí)。

2 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革思路和內(nèi)容

應(yīng)用型工科院校在辦學(xué)特色上堅(jiān)持不懈“以學(xué)生為本”的核心理念，在課堂教學(xué)中充足遵循教育規(guī)律性，根據(jù)引入優(yōu)秀的課程技術(shù)性，持續(xù)塑造學(xué)生各領(lǐng)域的專業(yè)能力和工作能力。因而，對于應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課堂教學(xué)的現(xiàn)況，解決《單片機(jī)基本原理與數(shù)字電子技術(shù)》課程內(nèi)容，搭建模塊化設(shè)計(jì)教學(xué)方式，提高學(xué)生實(shí)踐能力。一方面，要全面掌握運(yùn)用工程院校學(xué)生的具體情況，剖析運(yùn)用工程院校單片機(jī)課程內(nèi)容的教學(xué)理念和規(guī)律性，并將其合理結(jié)合在一起，不斷創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)運(yùn)用工程院校單片機(jī)理論和實(shí)際教育改革[3]。另一方面，搭建“以每日任務(wù)為主導(dǎo)線、老師為核心、學(xué)生為行為主體”、教學(xué)做合一的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方式。除此之外，高質(zhì)量的三維單片機(jī)課程內(nèi)容教育資源也在應(yīng)用型工科院校逐漸創(chuàng)建。

3 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐對策

（1）在應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課堂教學(xué)改革的歷程中，應(yīng)當(dāng)從在校大學(xué)生的認(rèn)知方式下手。針對認(rèn)知風(fēng)格，就是指個(gè)人在專業(yè)知識、直覺、邏輯思維、記憶力、了解問題等認(rèn)知能力主題活動中，解決和結(jié)構(gòu)信息內(nèi)容中所體現(xiàn)出的與眾不同而平穩(wěn)的設(shè)計(jì)風(fēng)格。應(yīng)用型工科院校學(xué)員的認(rèn)知方式以其較強(qiáng)的工科思維邏輯趨向于專業(yè)化的認(rèn)知方式，這就規(guī)定學(xué)員具備實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力。在學(xué)習(xí)風(fēng)格層面，運(yùn)用工程學(xué)校的學(xué)生們習(xí)慣一種由淺入深、有結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)風(fēng)格，更喜歡難度系數(shù)大、規(guī)定嚴(yán)格的學(xué)習(xí)資料，想要在解決下一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)以前先集中注意力進(jìn)行一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)這一特性，在應(yīng)用型工科院校進(jìn)行多種多樣課堂教學(xué)方式授課單片機(jī)技術(shù)性。例如單片機(jī)教師在課堂教學(xué)中主要詳細(xì)介紹一些難度系數(shù)適度、有一定具體實(shí)用意義的知識要點(diǎn)，并借此為前提進(jìn)行理論和實(shí)際緊密結(jié)合的課堂教學(xué)。與此同時(shí)能全面培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新思維能力。普遍的課堂教學(xué)事例包含交通指示燈仿真模擬操縱、波形發(fā)生器、電子鋼琴、數(shù)字電壓表、智能設(shè)備鐘和全自動追蹤小轎車等事例。案例課堂教學(xué)有很多優(yōu)勢，不但有利于單片機(jī)課程老師更全方位、更進(jìn)一步地具體指導(dǎo)學(xué)生上課有關(guān)基礎(chǔ)知識，還有利于確立學(xué)員的個(gè)人目標(biāo)。在應(yīng)用型工科院校單片機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)中，靈活運(yùn)用合理的信息化教學(xué)資源。例如融合單片機(jī)教學(xué)圖片，動漫操作等。融進(jìn)教學(xué)ppt，融合文本、圖像、響聲等各種作用，提升信息內(nèi)容，協(xié)助學(xué)生上課有關(guān)專業(yè)知識。在應(yīng)用型工科院校的單片機(jī)課堂教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，不但可以有效節(jié)約老師的課堂教學(xué)創(chuàng)作時(shí)間，還能夠更深層次、更普遍地發(fā)掘單片機(jī)專業(yè)知識。并且演示界面可以隨意拆換，重要一部分可以任意反復(fù)，非常容易記憶力。為課堂教學(xué)中的內(nèi)容變動和連接修補(bǔ)給予了便捷，節(jié)約了課堂教學(xué)時(shí)長。除此之外，在應(yīng)用型工科院校的單片機(jī)教學(xué)課堂中加強(qiáng)合作學(xué)習(xí)，活躍性課堂教學(xué)氛圍不但有益于學(xué)生上課單片機(jī)的主動性和自覺性，也有利于老師掌握單片機(jī)課堂教學(xué)學(xué)習(xí)中的推進(jìn)問題，并能合理擴(kuò)展學(xué)員獲得高級專業(yè)知識的工作能力[4]。

（2）應(yīng)用型理工科學(xué)校將信息化教學(xué)模擬仿真系統(tǒng)軟件融進(jìn)單片機(jī)課堂教學(xué)，不但實(shí)驗(yàn)教學(xué)新項(xiàng)目、課堂教學(xué)具體指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)方法和流程過度單一，并且單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的品質(zhì)和效率也較低。在這樣的情況下，學(xué)生只有在確定的試驗(yàn)題型范疇內(nèi)變更布線，這不但會使學(xué)生的基礎(chǔ)理論不足、不扎實(shí)，并且還會使它們的實(shí)踐活動能力也相對較差。久而久之，學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的主動性和自覺性會顯著降低，學(xué)生欠缺創(chuàng)新意識和能力的塑造，造成她們對新器件和新電源電路運(yùn)用的了解顯著不足。對此，有關(guān)專家學(xué)者明確提出在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中選用模擬仿真系統(tǒng)軟件，即學(xué)生在設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)電源電路時(shí)，依據(jù)一些具備參照特性的線路和程序流程，改寫或改變試驗(yàn)程序流程。做到課程內(nèi)容規(guī)定的試驗(yàn)狀況或結(jié)果，并對試驗(yàn)全過程和效果開展觀察、剖析和科學(xué)研究。這類實(shí)驗(yàn)方法規(guī)定學(xué)生一部分把握電路原理和編程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容和方式，激發(fā)了學(xué)生解析和處理問題的能力。以單片機(jī)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程為例子，應(yīng)用型理工科學(xué)校的學(xué)生可以根據(jù)查找材料掌握單片機(jī)的全新發(fā)展趨勢。與此同時(shí)，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，老師要正確引導(dǎo)學(xué)生搜集資料，教他們怎樣搜集資料，依據(jù)單片機(jī)和教學(xué)設(shè)計(jì)中圍繞的一些新專業(yè)知識，正確引導(dǎo)他們自己去檢索技術(shù)性、新器件。例如在課堂教學(xué)中，可以根據(jù)引進(jìn)嵌入式應(yīng)用中普遍采用的可編程邏輯器件來完成單片機(jī)外部插口的設(shè)計(jì)方案。交叉案例的教學(xué)方式有助于塑造學(xué)生學(xué)習(xí)培訓(xùn)單片機(jī)專業(yè)知識和技術(shù)性的主動性，對塑造學(xué)生的創(chuàng)造性思維和獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)能力也是有較大的功效。

（3）大力開展朝向應(yīng)用型理工科學(xué)校學(xué)生的單片機(jī)運(yùn)用實(shí)踐課堂教學(xué)，鼓勵(lì)和正確引導(dǎo)學(xué)生參與課外實(shí)踐和比賽。在單片機(jī)課題設(shè)計(jì)層面，要加強(qiáng)單片機(jī)零散、單獨(dú)專業(yè)知識的統(tǒng)一和融洽，并在實(shí)際系統(tǒng)軟件中全面運(yùn)用，推動學(xué)生單片機(jī)實(shí)踐綜合性開發(fā)設(shè)計(jì)能力的塑造。最先，在早期設(shè)計(jì)方案單片機(jī)課程內(nèi)容的歷程中，老師可以簡單地指導(dǎo)學(xué)生的課題設(shè)計(jì)方案，并提供一定的提醒。在整個(gè)過程中，學(xué)生自食其力地探究和調(diào)閱相關(guān)資料，制訂出處理芯片種類、元器件機(jī)構(gòu)、程序編寫完成、線上調(diào)節(jié)、指標(biāo)值檢測等對應(yīng)的計(jì)劃方案，合理提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決困難的能力[5]。次之，單片機(jī)新項(xiàng)目結(jié)束后，學(xué)生要編寫相對應(yīng)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告，有益于學(xué)生綜合性設(shè)計(jì)方案能力的提升。與此同時(shí)對塑造學(xué)生認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)精神具有充分的功效。

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，要加強(qiáng)人力資源、人力物力、資金等各領(lǐng)域的資金投入，例如可以通過對于科研實(shí)驗(yàn)或者競技類比賽的開展去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，或是可以開展單片機(jī)專業(yè)的大學(xué)生電子競技或是工科學(xué)校的挑戰(zhàn)杯來實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)知識題庫的更新和講解，給到學(xué)生全面的資金使用，建立起完全免費(fèi)的項(xiàng)目立項(xiàng)及論文課題等。另外為了激發(fā)學(xué)生對于單片機(jī)學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的動手能力，可以引進(jìn)難度較大新項(xiàng)目到實(shí)驗(yàn)室，教育引導(dǎo)和鼓勵(lì)一些在學(xué)習(xí)方面有余力的高學(xué)段學(xué)生參加科學(xué)研究[6]。

（4）要積極改變傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式，充分把握和了解學(xué)生的自身特點(diǎn)，并將其和當(dāng)下的單片機(jī)課程結(jié)合起來，同時(shí)在當(dāng)下的單片機(jī)課堂上要提升學(xué)生的主體地位和參與感，不能僅僅以老師為課堂的核心，在課程中，可以通過每日布置學(xué)生主線任務(wù)為中心和要求，去幫助提高教學(xué)質(zhì)量和效率，推進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的開展，并且根據(jù)當(dāng)前扥教學(xué)課程的講解教學(xué)和專題研討以及綜合性實(shí)驗(yàn)等的方法，非學(xué)生專業(yè)的知識和能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

4 結(jié)語

綜上所述，目前在應(yīng)用型的工科學(xué)校中由于單片機(jī)在教學(xué)內(nèi)容和模式上普遍較為單一和陳舊，且課堂氣氛也是較為的沉悶和乏味，使得學(xué)生在很大程度上排斥對于單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)，這就阻礙了對于單片機(jī)人才的培養(yǎng)和發(fā)展。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，也為了推進(jìn)教學(xué)目標(biāo)，老師應(yīng)該從課堂氣氛做起，努力改善課堂氣氛，改變教學(xué)模式，剔除掉傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，不斷創(chuàng)新教學(xué)方式，在做好學(xué)生的理論知識培養(yǎng)的同時(shí)還要注重學(xué)生實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)，這樣可以在很大程度上提高整體的教學(xué)品質(zhì)和效率。