单片机实践教学的研究

潘 刚

（四川文理学院 计算机学院，四川 达州635000）

0 引言

随着社会经济的发展，社会对应用型人才的需求在不断地增长，高等学校作为培养人才的基地，理应顺应时代发展要求，努力为社会培养出更多更好的高素质人才，而实践教学作为高校培养人才的一个重要组成部分，在应用型创新人才培养中扮演着重要的角色，是培养学生实践动手能力、创新能力的重要环节，在提高学生实践操作能力、培养学生创新能力、促使学生养成良好科学素养及自主探索精神方面有着不可替代作用.[1]因此，深入研究改进实践教学的方法和措施对提高实践教学质量，培养应用型人才具有重要意义.本文对近几年来所从事单片机课程实践教学经验进行总结，并结合单片机的特点和发展趋势，对单片机课程实践教学的教学观念、教学内容和教学方法进行了一些有益探索和总结，并提出了一些改进的建议.

1 单片机特点和发展趋势

单片机种类繁多，应用广泛，渗透到我们生活的各个领域，品种型号逐年扩充；不仅有供扩展外部电路用的三总线结构，还配置有传感器、人机对话 、网络多通道接口等.单片机的这些特性决定了单片机课程的特点：①单片机课程内容丰富，覆盖的知识面比较广；②单片机课程应用性和实践性非常强；③单片机技术发展快，课程内容设置要不断的更新以满足越来越广泛的应用需求.

2 现行实践教学内容存在的问题

实践教学的内容安排是由人才培养目标的要求决定的.[2]《单片机原理及应用》课程是一门必修课程，根据“培养具有良好工程素养，具备从事系统设计、系统分析与系统集成能力的应用型高级工程技术人才”的培养目标的要求，对现行实践教学内容深入分析，认真总结后发现整体内容基本能够满足培养目标的要求，但还有一些地方需进一步完善：

2.1 实验技术和实验手段落后

现有的单片机实验设备使用已有十多年，它们所使用的实验技术和实验手段都已落后，基于此设备设计的一些实验项目已经不能适应单片机技术的发展需要.这就要求对基于原有设备的部分实验项目进行整合、取舍，使其能跟上时代发展的步伐.

2.2 实验内容缺乏系统性

现有的实践教学课程是根据现有实验设备设置的，实践教学内容安排不甚合理，未能遵循学生“由易到难、由简单到复杂、循序渐进”的学习规律，这不利于激发学生的学习积极性；另外，不同类型的实验所占的比例也有待调整，目前主要以验证型实验为主，创新型和综合性实验偏少，这不能充分调动学生学习的积极性、也不利于激发学生的创造力.[3]因此，有必要根据专业的人才培养目标设计一个科学合理的内容体系.

3 实践教学的改革措施

3.1 实践教学内容改革

实践教学内容的改革是单片机课程实践教学改革的核心之一，也是实践教学改革的难点和重点.由于单片机技术涉及的知识面比较广，综合了硬件设计、软件设计及相关的应用技术等，具有较强的实践性.[4-5]为了让学生能更好地掌握相关知识，《单片机原理及应用》课程实践教学在实验内容的选取上既要注意知识的广度，又要照顾到内容的深度，还要考虑到教学循序渐进的原则，因此把教学内容分为以下几个部分：基础性实验、综合性实验、设计类实验.

3.1.1 基础性实验：它主要是训练学生对基础知识、基本技术运用的实验活动.通过这些实验训练，能够加强学生对基础理论的理解，提高学生应用基础知识解决实际问题的能力.

3.1.2 综合性实验：综合性实验是在学生掌握了一定的专业理论知识和基础性实验基本操作技术后，锻炼学生动手能力、培养良好实践技能的一个重要环节，同时也是培养学生创新能力的一种有效手段.另外，还可以设计一些二次开发类的综合性实验，培养学生的二次开发能力.

3.1.3 设计性实验：设计性实验是训练学生将相关领域专业知识与物联网技术相结合进行一种创造性思维的实验活动，这部分实验带有一定的探索性，有利于培养学生的研究探索和创新能力，可以设计一些现实应用中会出现，但书本上没有的问题，让学生独立思考，利用所学到的知识对问题进行推理分析，逐步细化，最终形成一套完整的解决方案.

实践教学内容设计好后，再根据人才培养目标的要求，结合学生的实际情况，合理分配基础性实验、综合性实验和设计性实验在整个实践教学内容体系中所占的比例.

3.2 实践教学方法的改革

实践教学的主要目的是培养学生的实际操作能力和创新能力，但目前大多数实验教学都是由教师操作演示，学生被动地按照实验步骤完成相关实验，这样既不能有效调动学生学习的积极性，又不能激发学生的创造性思维.因此，实践教学方法亟待改革.根据本人在单片机课程教学的经验，结合实践教学的目标和单片机课程的特点，对实践教学方法提出以下改革建议：

3.2.1 理论教学和实践教学相互穿插，采取“边讲理论，边做实验，寓理论于实验中”的教学方法，这种教学方式可以解决理论与实验不同步、学生学习积极性不高的问题.[6-7]

3.2.2 任务驱动教学法.[8-9]这种教学方法要求教师将教材内容进行重新整合，把新知识隐含在一个或者多个任务之中，让学生在完成任务的过程中积极主动探索新知识并不断获得成就感，增强自己的自信心，从而提高学生自学和解决问题的能力，这有利于培养学生的创新能力，增强学生的独立意识和协作精神.

4 实施实践教学改革的效果

在认真总结了以前教学工作经验的基础上，对《单片机原理及应用》课程的教学过程做了以下调整：

（1）教学内容上对实验内容进行了调整，删除了3个简单的验证性实验，增加了1个综合性实验和2个设计类实验，并对实验内容进行了改编，使其在知识的广度和深度上更加符合循序渐进的学习规律.

（2）教学方法上在日常教学过程中，借助单片机实验仿真工具proteus软件，边讲理论基础知识，边做仿真实验，将理论知识融入到实验中，以此来激发学生的学习兴趣；课后给学生布置一些精心设计的作业，这些作业涵盖的知识点既包含了以前学习的内容，又涉及到了下一次课或下两次课要学习的内容，希望通过这种方式来帮助学生温故旧内容，探索新知识，以此来提高学生的自学和独立解决问题的能力.

新的教学内容和教学方法实施后，教学质量较以前有了明显的提高，达到了我们预想的效果，主要体现在以下几个方面：①学生学习的积极性得以激发，学习状态有了很大的改观；②学生的实践动手能力有了明显的提高；③学生独自解决问题的能力和创新能力有了很大的改善.

为了更客观地分析实践教学改革的效果，现将改革前后两个班级学生平时实验完成情况如表1和期末考试卷面成绩的统计情况如表2进行对比.

表1 实践教学改革前后两个班级实验情况对比表

表2 实践教学改革前后两个班级考试卷面成绩对比表

由表1可见，改革前后实验完成情况：综合性实验由53%上升到93%，设计类实验由11%上升到74%.

由表2可见，改革前后考试卷面成绩：90分以上人数由0上升到7%，70～90分的人数由11%上升到56%，60～70分的人数由63%下降到37%，60分以下人数由26%下降到0.

由以上分析，我们可以清楚地了解到，实践教学改革后学生的考试成绩和实践动手能力有了明显地提高，这充分说明了上文提出的实践教学改革措施是有效的、可行的.

5 结束语

本文以单片机课程为例，深入分析了单片机课程在实践教学理念、教学内容和教学方法等方面存在的一些问题，针对这些问题提出了一些改进的建议.当然这些改革措施还有很多地方有待改进，需要在以后教学实践过程中不断总结不断完善.因此，下一步我们需要在这些改革意见的基础上，对每一个方面改革建议具体实施的细节上进一步深入探索，力争使其取得更好的实际效果.

[1]单志龙.浅谈计算机专业实践教学体系的改革[J].教科文汇，2008（8）：81-82.

[2]姜贵平，时鑫.高校计算机专业实践教学的薄弱环节及改进措施[J].实验室研究与探索，2010（4）：66-69.

[3]贾泽露.GIS专业实践教学综合改革研究[J].测绘科学，2007（6）：199-201.

[4]张德伟.单片机课程教学模式的探索与实践[J].中国科技信息，2007（12）：268-270.

[5]冯国富.一种单片机应用创新能力实践教学方案[J].计算机教育，2012（2）：95-98.

[6]倪志莲.单片机课程的实验教学改革[J].实验室研究与探索，2006（7）：843-844.

[7]宋金华.单片机实验教学的研究[J].中国西部科技，2011（30）：70-72.

[8]杨雪梅.任务驱动教学法[J].科技创新导报，2008（18）：251-252.

[9]王玉琳.基于任务驱动的单片机教学方案[J].中国科技信息，2005（24）：222-223.