单片机课程教学改革与探索

单片机课程教学改革与探索*

王琦，孟昕元，杨晓

(河南机电高等专科学校 自控系，河南 新乡453000)

收稿日期：*2015-03-15

作者简介：王琦(1986-)，男，河南新乡人，助教，硕士，主要从事嵌入式控制系统研究。

摘要：单片机技术是自动化类专业学生所要掌握的一项重要技术，但由于涉及课程较多，对学生基础要求较高，在教学中存在学生学习兴趣不高、学习效果差等问题。针对这些问题，文章分析了以体验式教学为基础，从教学管理、培养计划和教学方法三个方面进行的教学改革。

关键字：单片机；教学改革；实践能力；体验式教学；电子竞赛

中图分类号：G642.0

1引言

单片机课程具有价格低廉、应用广泛、使用灵活、综合性强等特点，在培养学生兴趣，开展学生课外科技活动以及将来就业及个人发展中起到了关键的作用。但由于单片机原理及系统设计这门课程涉及的专业基础课程较多，如模拟电子技术，数字电子技术，C语言，传感器与检测技术，网络通信，电机控制，变频器应用等课程，对学生的专业知识要求较高[3]，作为一线教师，在整个课程教学中，一直被学生学习效果差、学习兴趣低下、单片机编程开发能力不易掌握等问题所困扰。

近年来，笔者开始指导学生参加以全国大学生电子竞赛为代表的竞赛，这一类竞赛是教育部门和行业领先企业主导的面向大学生的群众性科技活动，不仅对学生综合能力全方位考核，而且留下充分的设计发挥空间，注重培养他们的团结协作和创新能力，这正是单片机课程所要达到的教学目标。

因此，在日常教学和竞赛集训过程中，笔者借电子竞赛，尝试了体验式教学模式，发现教学效果明显，结合多位竞赛指导教师的经验，总结了几点关于单片机教学改革的意见：

2实验管理半开放化

每年电子竞赛的题目都是对当下单片机技术发展方向的一个指导，经常参加此类竞赛，对学生和教师都是一种知识和能力的提高。

对于这样的课外活动，少不了要进行资料查阅、电路设计、电路板制作、焊接和调试，必不可少的硬件设施是完成这些主要环节的前提条件。组织学生参加各类科技活动，首先要得到学校政策上的支持和保障。目前很多本科院校实验室成立了创新实践中心，统筹管理全校实验设备，学生可网上预约实验室工位和器材。由于我校是高职院校，课程教学过程中不同于本科重理论的教学模式，而是重视动手实践，无论是实验课时比例，还是实验室开课率都要远高于本科实验室，设备维护周期短，在优先保证教学的前提下，目前暂时无法在全校范围内，供学生预约使用。

针对上述一些原因，提出设立“半开放”的实验室——创新实验室，由专任教师负责。所谓半开放是指，教师负责统筹协调，学生自己参与实验室管理，包括实验仪器维护，日常花销预算，列写器件采购计划等。这也符合培养计划中要求的，除专业技能以外，还要有一定工程管理和经济预算的知识和能力。

此外，创新实验室也促成了良好的学习探讨氛围 ，同时还能为各种省级竞赛和国际级竞赛储备人才，使高年级学生带领低年级学生，发挥往届生“传、帮、带”的作用，真正培养学生的团队协作、焊接水平、编程能力等单片机技术的职业素养。

3培养计划弹性化

由于实验室和资金有限，并不是所有对本课程有兴趣的学生都能参与创新实验室，乍看上去，这种方法似乎主要培养的是拔尖人才，但实际不然。正是利用小部分参加人员及他们的成果作品，以点带线，以线带面，用学生的真实体会代替教师布置的课堂任务，去鼓舞其他未参与的人。

单片机这门课程的趣味性有目共睹，而且造价不高，学生可以利用课下自己动手做许多有趣的小作品，有学生因此废寝忘食甚至旷课，这无疑会对学校原本设置的教学课程发生冲突。这样一来就必须考虑到“人的精力是有限的”，由于单片机竞赛过程中有综合能力的全方位考核，覆盖了相当一部分课程知识点。为了更好地鼓励课下参与实践，培养计划中应该更加做弹性化改革，即课下制作和参加竞赛均可获得对应课程平时成绩，以鼓励学习主动性，为学生进一步创新提供时间。当然这里必须有教师的督促，要定期对进入实验室的学生考核。

事实上，强调动手实践也正是学好单片机技术的关键，符合本课程的培养目标。

4教学方法改革

电子竞赛中表现突出的学生，都是不满足教师所教的知识，自己主动学习，在做试验中发现问题，处理问题，总结积累经验，最终掌握一系列维护、开发、调试的能力，成为高素质技术应用人才。据此，教学方法反转，减弱教师主导，引导学生自学，总结经验如下：

4.1激发学生兴趣

兴趣很重要，每个人都会对他感兴趣的事物给予优先注意和积极地探索，并表现出心驰神往。这样一来培养学生兴趣就变得尤为重要，而基础课程往往偏重理论，与实践结合得不深，很有可能让学生在大学开始就对专业反感。

因此在讲授C语言编程、数模电等基础课程中，穿插着介绍后续的专业课程，并将电子竞赛等作品带到基础课的课堂中，给学生进行演示，使学生在学基础课程时，就对后续的专业课程产生浓厚的兴趣。

这也就是要求教师除了自己承担课程还要了解与自己课程相关的技术知识，在课程之间做好承前启后。

4.2以初学者思路来讲课程

笔者了解到，有一部分学生在课程刚开始时兴致很高，学了一段时间后逐渐不感兴趣了。通过调查问卷反馈得知，学生觉得教师太刻板，不允许他们有自己的想法。仔细询问才得知，原来学生做实验时，总会遇到各种初学者的问题，此时，教师一般就会上前指导。对于习惯了工程思维的教师，自然而然会用专业的思维帮助学生调试程序，但有时会物极必反。教师的思维毕竟是经过千锤百炼的，和作为初学者的学生思路不一样，即便调试成功了，分析理解程序仍较困难，并未掌握其中奥妙。

在实际教学中笔者就多次遇到学生不理解老师为什么要把简单的程序复杂化，还不服气地说“实验结果对就行了，为何还要做多余的工作”。学生说的多余的工作包含：系统功能模块化，程序结构的规划，功能扩展和移植性，故障安全保护，编程注释等一些实际工程中所必需的，这正是教师一直想要培养的工程思想。

可以看出，教师作为长辈，跟父母一样总是怕学生绕弯路，但别忘了那句古话：吃一堑长一智。让学生自己摔跟头，他才能印象深刻。所以编写实验指导书的实验要求时，不要一开始就按照实际工程来要求，而是将实验项目设计成有1-2个漏洞或不完美之处，让学生做实验时自己发现，引导他们改进程序，让工程思想潜移默化到他们的思维中去。

4.3品德培养

笔者所在学校对近5年的毕业生做电话反馈，以及对企业做走访调研后发现，并不是学习好就一定有好工作。在社会中，任何一项工作都不是单独一个人就能完成的，除了较强的技术能力，是否具有团队合作精神，负责任敢担当，诚实守信等这些品质也是企业很看重的方面，而这些往往也是最难培养的。

专业课教师可以借鉴“学徒制”授课方式，带领学生完成课后打扫实验室卫生、验收实验报告、填写实验卡、统计实验耗材、维护实验设备等多种教学工作，多方面培养学生综合素质。

5结语

根据以上的教改措施，对我校2012级和2013级自动化相关专业进行了教学改革。改革成效显著，在2013年全国大学生电子设计竞赛中获得了全省一等奖，在2014年全国信息技术应用水平大赛单片机项目中获得了全国一等奖的好成绩。低年级学生经过与学长的交流，也积极利用课余时间自学单片机课程，在创新实验室开展电子制作，极大提高了学生自主学习的积极性，潜移默化中提高了综合素质。

随着社会信息化普及，特别是近年来慕课和微课的发展，单片机的教学方法也在不断变化，希望本文所提出的—些改革思路能够起到抛砖引玉的作用。

(责任编辑吕春红)

参考文献：

[1]蔡君，刘井利．单片机教学改革的探讨[J]．广东技术师范学院学报，2007，(10)．

[2]赵新蕖，徐海刚．单片机课程理论教学方法的改革[J]．科技资讯，2008，(34)．

[3]杨晓，张超，刘轶．浅谈高职自动化类专业的单片机课程教学改革[J]．河南机电高等专科学校学报，2011，(6)．

[4]段朝伟，刘刚．微型计算机控制技术教学改革探索与实践[J]．河南机电高等专科学校学报，2012，(1)．

Teaching Reform and Exploration on Course of Microcontroller

WANG Qi，et al

(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453000, China)

Abstract:Microcontroller technology is very important for the students of Automation. But it has higher requirements on the basis of other course, Aimed at the problem of poor learning effect, low interest in learning. The author tries the learning through practice, reform the Course System on three areas which of teaching management, training programs and teaching methods. The results showed that the majority of students improve the improve the interest in learning , cultivate a strong practical ability and professionalism.

Key word: Microcontroller; teaching reform; practical ability; learning through practice; electronic competition;