应用型工科院校单片机课程教学改革与实践

樊莉莉

（安徽电子信息职业技术学院，安徽 蚌埠 233000）

应用型工科院校单片机课程教学改革与实践

樊莉莉

（安徽电子信息职业技术学院，安徽 蚌埠 233000）

新时期，随着科学技术水平不断提升，单片机技术发展日渐成熟，其应用领域也日益广泛，同时对应用型单片机技术人员要求也提高.在部分应用型工科院校单片机课程设计与教学过程中，存在着教学内容单一、教学方法简单枯燥、教学质量与效果不佳等问题，严重制约了单片机技术人才的培养与发展.本文从应用型工科院校办学特色出发，对单片机课程教学特点进行了分析，阐述了当前单片机课程教学现状问题，并提出了相应的改革与实践对策.

应用型工科院校；单片机课程；教学改革；实践

进入二十一世纪，社会经济发展与进步离不开科学技术进步与发展，而科学技术发展的一个重要标志就是知识和产品的创新发展.可见，创新能力已成为影响一个国家社会经济发展的重要因素.因此，培养具有创新意识、创新思维、创新能力、创新精神和创新素质的高质量人才已成为新时期大学教育的重要任务[1].基于此，国内以应用型工科院校办学数量和规模逐渐扩大，其旨在培养学生知识与技能综合能力.本文着重分析了应用型工科院校中单片机教学改革与实践.

1 应用型工科院校单片机课程教学现状

由于单片机属于应用型学科，在应用型工科院校开设单片机课程旨在培养单片机相关技术人才，提高其创新与实践能力，以不断开发出新型单片机产品.基于此，单片机课程设计分为以单片机基础理论知识教学为主的课堂教学和以培养学生单片机实践操作技能为主的实践教学.

在单片机课堂教学中[2]，普遍采用多媒体设备，将教学内容制作成幻灯片，对着PPT讲解电路和程序、CPU内部结构、I/O接口、硬件、软件，均采用演示的教学方法.此教学方法在一定程度上有利于学生对单片机基础知识进行了解和掌握，课堂教学氛围较为活泼.但是，该教学方法存在的最大问题就是课堂教学中偏重于单片机基础理论知识的传授，而忽略了培养学生实践动手能力，最终导致学生理论知识扎实而实践操作生疏的问题.

汇编语言作为单片机课程教学体系中不可缺少的一部分，其由于具有代码紧凑、执行时间短、控制及时且易于记忆等优点，使得单片机教学中广受教师欢迎，而忽略了对单片机C语言方面的教学.这种情况下，C语言自身具有的丰富函数库，以及在结构上、功能上、可维护性上与可读性等优势无法充分发挥出来，在很大程度上影响了学生利用C语言技术开发新型单片机的能力.

在单片机实践教学中，以培养学生工程应用实践能力为主，并作为单片机课堂理论教学的辅助性课程.但是，在实际教学过程中，受传统教学模式和单片机知识体系等影响，单片机实验课程编排按知识点为序，这种情况下较按项目模块重构课程内容，用实例组织单元教学效果大大折扣，在一定程度上制约了学生单片机实践操作技能的发展与提高.

在单片机教学评价方法方面，主要存在着时间选取不合理、题目选取不科学等问题.其中，在单片机教学考评时间安排方面，多数应用型工科院校将课程考核安排在单片机课堂教学和实验教学全部结束后，并且时间相对较为紧凑，这种安排虽然在引导学生理论联系实际方面具有积极作用，但是由于正处于学期末，学生面临期末考试任务，往往忽视了单片机应用设计任务，造成考评质量与效果不佳；在单片机考评设计题目方面，多数应用型工科院校存在着题目过于单一，与往年重复率较高，导致部分学生设计任务的完成是直接向高年级学生索要相关资料和源代码.由于单片机教学评价在时间选取和题目选取方面不合理问题，造成学生没有养成良好的学习习惯，对于单片机教学质量与效果产生了严重不利影响.

可见，目前在多数应用型工科院校单片机课程教学中都存在着或多或少的问题，导致问题出现的原因也不尽相同，但从整体上对于学生创新能力、学习设计能力、实践操作能力等方面都产生不利影响.因此，加强应用型工科院校单片机教学改革，提升学生单片机开发设计、实践应用能力实在必行.

2 应用型工科院校单片机课程教学改革思路和内容

应用型工科院校办学特色中坚持“以学生为本”和“工程形成”的理念，并在教学过程中应充分遵循教育教学规律、通过引入先进的学科技术，不断培养学生各方面综合素质能力.因此，针对应用型工科院校单片机课程教学现状问题[3]，应对“单片机原理与接口技术”课程，建设模块化教学模式，以促进学生的实践能力的提升.

一方面，应充分了解应用型工科院校学生实际情况，对应用型工科院校中单片机课程教学特点和规律进行分析，并将二者有效结合起来，转变传统的人才培养模式，加强应用型工科院校单片机理论与实践教学改革；另一方面，构建“以任务为主线[4]、以教师为主导、以学生为主体”，“教、学、做”一体化任务驱动型的教学模式；此外，在应用型工科院校中逐步建立高水平立体化单片机课程教学资源.

3 应用型工科院校单片机课程教学改革与实践对策

针对应用型工科院校单片机课程教学现状问题，为提升其教学质量与效率，可通过以下三方面进行教学改革，具体为[5]：

（1）改革应用型工科院校单片机课程过程中，应从院校学生的认知方式出发.对于认知方式来说，指的是个体在知、觉、思维、记忆和理解问题等认知活动中加工和组织信息时所显示出来的独特而稳定的风格[6].应用型工科院校学生的认知方式由于受工科学科具有较强的逻辑思维性，对学生实践动手能力和创新能力要求较高，因此其偏向于系统型认知风格.在学习方式方面，应用型工科院校学生习惯于有步骤、有组织的学习方式，对于有难度且严谨的学习资料较为偏好，乐于集中精力处理完一项学习任务后再处理下一项任务.

基于此特点，在应用型工科院校开展多种课堂教学方式进行单片机技术的传授.例如，单片机学科教师在课堂教学中着重介绍一些难度适中且具有一定实际应用价值的知识点，并以此为基础开展理论结合实际的教学，同时充分激发学生创新思维能力.常见课堂教学实例包括交通信号灯模拟控制、波形发生器、实例如电子琴、数字电压表、智能电子钟以及自动循迹小车等.实例教学的优点诸多，不但有利于单片机学科教师能够更加全面、深入的指导学生学习相关理论知识，而且有利于明确学生的学习目标.

在开展应用型工科院校单片机教学过程中，有效对多媒体教学资源进行充分利用.例如，在教学课件中融入单片机教学图片、动画演示等，集文字、图像、声音多项功能于一体，增大信息帮助学生学习相关知识.多媒体技术在应用型工科院校单片机教学中应用，不但可以有效的节省教师的课堂板书时间，能够更加深入和广泛的挖掘单片机知识，而且演示屏幕可以随时变换重点部分可以随机重复[7]，便于记忆，为课堂教学中的内容变化和环节修补提供了方便，节省授课时数.

此外，加强应用型工科院校单片机教学课堂的师生互动性，活跃的课堂教学气氛不但有利于学生对单片机学习积极性和主动性，而且还能够在课堂学习中与教师对单片机深化问题进行了解，并且可以有效的拓展学生获得高级认识能力.

（2）将计算机教学模拟仿真系统融入到应用型工科院校单片机教学中.不但实验教学项目、教学指导书、实验方法和实验步骤过于单一，而且在单片机实验教学质量和效率方面偏低.这种情况下，学生只能在固定的实验题目范围变更接线，不但理论学生不够扎实，而且实践动手能力相对较弱.长此以往，学生对单片机学习积极性和主动性将明显降低，而且学生在创新精神、创新能力等方面缺乏培养，致使学生在认识新器件、新电路应用等方面明显不足.

基于此相关研究学者提出了在单片机实验教学中采用模拟仿真系统，即学生在设计实验电路时，依据具有参考性质的一些电路和程序，并改编或者学生重新编写实验程序[8]，来达到课程所要求的实验现象或者实验结果，并观察、分析、研究实验过程和结果，该种实验方法要求学生部分掌握电路设计和程序设计的内容和方法，提高分析和解决问题的能力.

以单片机某个实验教学过程为例，应用型工科院校学生通过查阅资料，对单片机的最新发展情况进行了解.同时在课堂教学过程中，教师应按照单片机教材和教案中贯穿着一些较为新的知识，引导学生去查阅资料，教他们查资料的方法，引导学生自己查阅资料了解新技术、新器件.如在教学过程中单片机的外围接口的设计，可以引入嵌入式设计中广泛应用的可编程逻辑器件来实现.通过实例穿插教学模式，有利于培养学生对单片机性知识和技术的学习热情，而且对于开拓学生的创新思维，提高学生自主发展能力等具有显著作用.

（3）积极开展应用型工科院校学生单片机应用实践教学，鼓励和引导学生参与课外实践和竞赛.在对单片机课程设计方面，加强单片机分散、独立的知识的统一协调，在具体系统充分应用，以促进学生单片机的实际综合开发能力的培养.

首先，前期设计单片机课程过程中，教师可以对学生课程设计方案进行简单指导，并给予一定的提示，整个过程中主要依靠学生自己摸索和查阅相关资料，并制定出芯片类型、器件组织、编程实现、联机调试以及指标测试等相应方案，以此可以有效提升学生发现问题、分析问题、解决问题的能力.

其次，在单片机课题完成后，学生应编写出相应的单片机课程设计报告，有利于提升学生综合设计能力，同时对于培养学生严谨的科学态度具有积极作用.

同时，在实践环节的教学过程中，学校应加强各方面人力、物力和财力等投入，例如设立专项经费，成立科技创新实验室，积极鼓励、大力支持并引导学生参与课外实践和竞赛.定期在应用型工科院校组织单片机相关专业的大学生电子竞赛、“挑战杯”校园知识竞赛等，并给予学生一定的经费支持，并由学生自由立项、独立选题等方式参与其中.另外，为培养学生学习单片机的热情和积极性，促进学生工程设计素养和动手能力的提升，可以由部分教师承担的项目中具有一定难度的课题引入到实验室，积极引导和鼓励部分学有余力的高年级学生参与研究.

（4）改变传统的单片机教学模式，充分结合单片机教学情况和学生自身特点等，应突出以单片机教师为主导，学生为主体的教学模式.在开展单片机教学过程中，以“项目任务”为主线[9]，采用教师讲授和学生讲解相结合、单个提问和小组讨论相结合、课上教学和课下交流相结合，通过课堂讲授、研讨课、小论文、综合性实验和项目训练，实行启发式、参与式教学，协调发展学生知识、能力及素质，培养了学生创新精神、实践能力、自学能力、交流能力、团队意识和社会适应能力.

（5）在应用型工科院校单片机教学过程中，建立融“教、学、做”为一体的新型教学方法.先通过多媒体理论教学方式，对单片机教学任务和内容进行明确，并加强教师与学生的交流沟通；再推动单片机实验教学的开展，确保学生的计算机仿真训练有序进行，加强学生的学习能力，促进其实践动手能力的提升；后学生可以结合大作业和课外科技活动[10]，真正完成工作任务，这一层次主要是学生“做”，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的创新和实践能力.

4 结语

总而言之，应用型工科院校单片机课程设计与教学过程中，存在着教学内容单一、教学方法简单枯燥、教学质量与效果不佳等问题，严重制约了单片机技术人才的培养与发展.基于此，应转变传统单片机教学模式，既要加强单片机理论教学，又要积极开展单片机实践教学，通过对单片机教学改革与实践，不断提升应用型工科院校单片机教学质量与效率.

〔1〕陈小虎，刘志远.应用型本科院校办学特色的思考与实践[J].长春工程学院学报（社会科学版），2002，3（3）：45-47.

〔2〕杨立林．单片机原理与应用课程教学的实践与思考[J]．江苏技术师范学院学报（自然科学版），2009，15（2）：62-66.

〔3〕朱月秀.单片机实验教学改革的探索[J].实验室研究与探索，2002，21（4）：17-19.

〔4〕顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

〔5〕鲁俊生，万忠，万光毅.单片机课程教学改革的实践和思考[J].实验室研究与探索，2004（3）：54-56.

〔6〕许超，吴新杰，张丹.基于Proteus和Keil的单片机课程教学改革[J].辽宁大学学报（自然科学版），2011，38（1）：27-29.

〔7〕李绍民.单片机开放实验教学的探索[J].实验技术与管理，2002（6）：84-85.

〔8〕肖洪兵，胡辉，郭速学.跟我学单片机[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.

〔9〕朱月秀，单片机实验教学改革的探索[J].实验室研究与探索，2002，21（4）：17-19.

〔10〕鲍吉龙，傅越千，楼建明，应用型本科电类专业实践教学改革的探索 [J].高等工程教育研究，2009（6）：100-103.

G642

A

1673-260X（2016）11-0226-02

2016-07-22