职业学校单片机教学探讨

谭学文

职业学校单片机教学探讨

谭学文

当前，多数中职学校开设了单片机课程，培养了很多单片机应用人才，取得了可喜的成绩，面对社会对单片机人才的大量需求，中职学校的人才培养模式表现出了明显的不足。阐述了单片机课程教学改革的必要性和具体的改革实践过程，旨在进一步提高中职学校单片机课程教学效果。

中职学校；单片机；项目案例教学法；软件仿真教学

单片机从问世以来就受到了广泛关注和重视，其应用范围之广、发展速度之快，超乎人们想象，目前已经渗透到了生活中的各个领域，原因在于其较高的性能价格比以及开发软件的良好移植性。国内很多中职学校以帮助学生毕业后第一时间掌握单片机应用技术，纷纷开设单片机课程。然而，单片机的综合性和理论性较强，学生难以理解，学习起来枯燥乏味没有兴趣，如果教师在授课过程中仅采用传统的教学方法，就会抑制教学水平的提高，教师的教学和学生的学习都会遇到很大困难。单片机作为一种微型计算机，在发展过程中非常吸引人的眼球，高集成的特点可以实现在一块单片机芯片上集成一个计算机系统的大规模集成电路。俗话说：“麻雀虽小，五脏俱全”，这句话在单片机身上应验了。随着电子科技的发展，单片机发挥的作用越来越明显，因此，中职学校培养单片机应用人才，积极向学生普及单片机应用知识，意义重大。[1]

一、单片机课程教学改革的必要性

随着生产机械设备自动化水平和家用生活电器数字化水平的提高，单片机的应用更加广泛，几乎无处不在。从企业角度来讲，当前很多企业需要大量的单片机系统开发设计、调试和维修人才，急需中职学校培养更多的单片机应用人才。但是单片机作为一门学科，突出特点是理论性、综合性和实践性较强，在教学活动开展过程中，要紧密结合模拟电子技术、传感器技术、软件编程技术等课程。中职学校进行单片机教学会面临两大困难：教难和学难。这就要求中职学校要站在学生角度对单片机课程进行教学改革，探索新型单片机教学实践模式，不断强化单片机教学实践过程，确保为企业输出更多高素质单片机应用型人才。

二、中职学校单片机教学的现状与困境

单片机是一门综合性课程，决定了其在教学中会展现出诸多特性，首要特性是理论性和实践性。单片机理论教学方面主要涉及到教材编写、课程设置和实验设计等环节；实践方面，主要是进行一些验证性试验，传统教学方法，学生在实验过程中处于被动地位，学生自己动手做实验的机会很少，学生的动手实践不能够得到有效培养。中职学校的单片机人才培养模式和企业对单片机人才的需求出现了矛盾，甚至可以说，出现了严重脱节。当前中职学校单片机教学存在的问题有以下五个方面。

（一）教材与实践脱节

现行的中职单片机教材理论知识较多，缺少实例，没有体现出理论联系实际，教材内容充其量是高职单片机教材的压缩版，编写的教材与中职学生的认知规律相悖。

（二）学生接受能力差

中职学校与高职学校学生相比，接受能力相差甚远，无论是对理论知识和实践知识的接受能力，还是学生的学习自主性都存在很明显的差异。

（三）教学实践环境与实际环境脱节

当前，即便中职单片机课程教师给学生系统讲解了单片机理论知识，学生经过实践依然难以做到完整认识单片机开发，更有甚者将单片机开发等同于实验室的单片机试验箱。

（四）教学方法陈旧

单片机教学方法单一是多数中职学校的普遍现象，采用的方法通常理论讲解和课后实验，教学过程中没有做到理论与实验同步，这使得理论教学与实践环节出现脱节。

（五）考核方法不科学

笔试闭卷考试是当前中职学校考核学生单片机知识掌握情况的主要方法，通常侧重于理论知识的考核，对实验环节则没有那么重视。由于组织大规模的实践技能考核存在难度，寻找的替代方法是对学生的实践课堂表现和实践报告进行评分。中职学校的这种考核方式抑制了学生动手能力的提高，降低了学生的学习积极性。

三、中职单片机教学改革实践

（一）教学内容和教学方法的改革

中职学校教师要想让学生学好单片机课程，必须要激发学生学习单片机知识的兴趣，对传统教学方法进行改革。比如中职单片机教师在上课之前可以制作好一个单片机控制的实物作品，像“流水灯”，教师利用程序方便实现对8个发光二极管闪烁效果的控制，然后在向学生介绍单片机的应用领域，像医学、军事以及智能控制领域等，让学生全面了解单片机，认识单片机应用的广泛和功能的强大。在此基础上，教师要引导学生自己动手制作类似于“流水灯”的单片机控制实物作品，当然也可以就制作“流水灯”，学生自己动手做好实物，就会全面认识到自己所制作实物作品的组成、单片机引脚，了解到实物作品制作过程中除了使用单片机之外，还需要别的辅助元器件，像电容、电阻、晶振和按钮等，学生会对单片机引脚的连接原理加深认识，对各个引脚的功能、名称和具体使用情况有全面了解，知道辅助元器件发挥的作用。单片机教师这样进行课程导入，能够大大激发学生的学习兴趣，能够促使学生认真用心听讲，提高学生的接受能力，教学效果自然就会提高。[2]

（二）教材革新和配套实验设备

中职学校单片机教学实践改革过程中，教材和实验设备的革新是非常必要的。对此，中职学校要选择符合中职学生学习特点的单片机教材，而不能够使用传统的教材，单片机教学一本好的教材能够帮助教师大大提高教学效果。此外，单片机教学全新的实验指导书和实验设备也是非常重要的，能够引导学生正确做实验，确保学生安全实验。中职单片机教材的编写应该坚持知识和实训渐进的原则，在教学过程中设置的教学情境，要能够引导学生做到“做中学、学中做”，不断增强学生的体验、认知和获取知识的能力。由于单片机的实践性较强，教师在实验教学过程中引导学生进行一些综合性和设计性实验，培养学生的学习自主性和创造性。

（三）提高教师专业能力

单片机课程的设计性或者是开放性实验，需要学生综合运用所学知识，这就对教师的教学提出了更高的要求，因此，中职学校建立一支专业素质高、业务能力强、实践经验丰富的教师队伍至关重要，以便更好地适应社会对中职学校单片机人才培养和输出的需求。鉴于此，中职学校要加大对单片机教师的培训力度，帮助教师不断提高理论知识水平和动手实践能力，教师的水平不高，学生的水平也不会有效提高。

以上分析了中职学校单片机教学改革实践方法，为了进一步强化单片机教学改革实践，很多中职学校还采用了项目案例教学法和软件仿真教学。

四、进一步强化单片机实践教学

（一）项目案例教学法

在单片机教学过程中，项目案例教学法是师生协作针对单片机项目工程所进行的教学和实践活动。项目案例教学法以项目为核心，在明确目的和实验任务的前提下，充分发挥学生的主观能动性，让学生参与到项目制作过程中来，不仅能够提高学生的团队协作精神，还能够提高教师的科研能力，该种教学方法能够促进学生竞赛和教师科研工作的顺利开展。笔者结合多年教学经验，将单片机教学分成六大模块，五个子项目，这些知识点中重点实施项目案例教学法的是中断以及定时器、串口通信、接口技术和总线编程，子项目的实验开展能够加深学生对单片机知识的理解。[3]

中职学校单片机课程教学和实践过程中，项目的开发步骤和单片机知识的学习需要进行有机结合，循序渐进，应该在各个项目中有机渗透单片机理论知识，引导学生在项目制作过程中综合运用所学单片机知识，促使单片机教学和实践交叉进行，项目案例教学法的开展可以分为四个步骤进行。

1.项目案例来源。项目案例可以是学生选择的，也可以是教师选择的。当前网络十分发达，学生可以借助网络平台，需要一些单片机应用方面的典型项目和案例，像一些电子设计竞赛题目；此外，在工作过程中，教师也要做到理论联系实际，在科研过程中设计一些经典项目和案例。

2.准备阶段。在确定了项目案例之后，教师要根据教学大纲和实验要求，设计项目任务，项目完成之后要达到基本的功能目标，引导学生熟悉相关理论知识和收集资料。

3.实验阶段。实验过程中，单片机教师要以软件工程理论思想作为指导，引导学生按照明确步骤、绘制硬件、编写软件和撰写文档的流程进行实验。单片机实验常用的软件是KeiluVision和Proteus，学生要有效借助于这两种软件进行软硬件设计，提高设计效率，确保设计的项目能够满足项目和案例功能，达到实验目的。

4.仿真测试阶段。在软件测试理论方法的指导下，实验之后要对项目和案例实验成果进行测试，对于教学项目需要教师进行评价；对于比赛项目则推选参加比赛；对于社会项目则要提交有关单位进行工程测试。教学活动结束以后，教师要引导学生对知识点进行归纳和总结，帮助学生从实践项目中汲取知识和设计经验。

（二）软件仿真教学

在单片机教学过程中，教学和实践需要使用的仿真软件很多，常用的仿真软件是KeiluVision，这是一款编译软件，集成化程度很高，用于文件管理。该软件的仿真模式有两种：软件模拟模式和目标办仿真模式。该软件的兼容性非常好，可以支持多款嵌入式ARM处理器芯片，这可以为学生今后学习ARM处理器垫定坚实基础。此外，单片机教学过程中还经常使用另外一款软件Proteus，这是一款电路分析和实物仿真软件，主要功能对电路进行仿真，可以进行软件调试和绘制原理图，而KeiluVision在硬件模拟方面功能不足，这就弥补了KeiluVision在硬件模拟方面存在的不足。在单片机教学过程中采用这两种仿真软件，可以将软硬件进行组合设计，设计过程变得轻松易于实现，能够大大激发学生学习兴趣。

综上所述，单片机以其强大的功能，应用领域非常广泛，并且受到了广大工程人士和用户的青睐，在科学技术快速进步的背景下，单片机在日常生活的应用也越来越广泛，单片机的应用价值远远超过自身价值。当前，很多中职学校为了培养更多的单片机应用人才，纷纷开设单片机课程，但是教学方法比较落后，抑制教学效果，加大对中职学校单片机教学实践的改革力度有助于解决这一问题。未来，随着单片机技术的发展，中职学校只有不断创新教学方法，加大实践教学力度，才能够促使单片机课程健康稳定发展。

[1]刘娟.单片机C语言与PROTUES仿真技能实训[M].北京：中国电力出版社，2010：10-15.

[2]任亮,黄军霞.单片机教学项目化[J].学苑教育，2011（1）：20-25.

[3]陈孔瑜.单片机实践教学与protues仿真[J].科技经济市场，2010（7）：10-15.

[责任编辑 蒋云柯]

谭学文，男，淮安工业中等专业学校商贸系副主任，讲师，主要研究方向为中职教育管理、电子电工。

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