单片微型计算机实验教学模式改革研究

蒙志强　宋晓华　许舟舟　卢从娟　潘雪娇

摘   要：针对目前大部分高校非计算机专业将“微机原理”和“单片机原理及运用”两门课程压缩为“单片微型计算机”一门课程后，课程学时数少，实验教学项目缺乏系统性、学生编程困难等问题，本文结合我校电气工程专业特点，采用了“线上仿真预习+线下实践操作”混合式教学模式，实践证明，该教学模式能够培养学生独立解决问题的能力，提高学生创新实践本领，增强学生实验的积极性，取得了良好的教学效果。

关键词：单片微型计算机  实验教学  模式改革

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0183-02

单片微型计算机控制技术广泛运用于家电、军工、医疗等各行各业，也是电子、仪器仪表和电气自动化等电类专业的核心课程[1]。该课程主要培养学生软件设计、硬件设计、工程意识与素养、综合开发与创新能力;该课程也是学生从事嵌入式技术和智能控制的基础，因此实践教学是该课程不可缺少的重要环节，也是教学改革的重要内容之一[2]。

1  单片微型计算机传统实验教学模式存在问题

近年来，随着高等学校的教学改革和本科生的总学时数减少，交叉综合学科课程越来越多，本科生学习难度越来越大，单片微型计算机这门课程在当前教学背景下应运而生。该课程典型的特点是：知识更新速度快、理论概念抽象、软硬件知识结合紧密、实践性强。笔者长期从事这方面实验教学，深感存在以下几个问题。

（1）实验教学模式单一，高校大部分实验课还存在以教师讲授为主，学生按照老师讲授生搬硬套完成实验，实验效果差。

（2）实验教学内容陈旧，以验证实验项目为主，设计性、综合性实验项目为辅;实验项目设置理想化，缺乏工程项目思维;实验项目前后关联较少，缺乏实验项目整体性、系统性。

（3）实验设备匮乏，随着高校的本科招生规模不断扩展，实验教学设备不能满足教学需求，大多数高校依然存在3～4个学生共用一台实验设备的状态。

（4）实验教学评价体系不健全，目前大多数高校对学生实验成果考核体系单一，直接采用实验报告作为实验成绩，忽视实验课前预习、实验过程等全方位的考核。

针对上述问题，结合新工科、國家一流专业建设背景下，笔者近几年对本校电气工程及其自动化专业的单片微型计算机实验课程进行了教学模式改革，探索出了一种“线上仿真预习+线下实践操作”混合教学模式。

2  单片微型计算机实验教学模式改革措施

近几年来笔者通过对高校单片微型计算机相关专业师生进行了访谈，并阅读了大量单片微型计算实验教学相关文献，结合近几年的实验教学体会，主要在以下几个方面进行了相关改革。

（1）针对实验教学模式单一，学生缺乏主动性问题，采取的措施是：每一个实验项目分享一个典型实验案例，每个案例都采用汇编和C语言两种编程方式，案例分析包括实验过程中的硬件知识和代码知识，讲清楚相关知识点是如何与理论课相链接的，让学生明白理论知识是如何运用的。相关案例讲解视频在课前传给学生，要求学生在课前进行自主学习，自主学习完毕后完成相关实验任务，如果学生在实验过程中遇到问题，实验课堂上讨论、解决。这样可以培养学生发现问题、解决问题的能力，增强了学生的主观能动性。

（2）针对实验教学内容陈旧的问题，采取的措施：实验教学内容需要顶层设计，笔者针对电气工程及其自动化专业的培养目标，为该专业编写了特定的实验教材，设置了电气工程专业特色实验项目。实验项目分为基础性、进阶型、综合性、设计性，实验项目适用于不同学生水平和不同学习阶段。实验项目衔接紧密，层层深入。每一个基础实验项目设计成一个模块，比如输入模块、显示模块、定时模块、中断模块、AD模块等等。综合性、设计性实验就像“搭积木”的方式一样，将各个基础实验模块搭建起来。这样可以培养学生逻辑思维，克服编程的为难情绪，提高编程兴趣。

（3）针对高校实验设备匮乏的问题，具体措施：采用的虚拟仿真，实验课前学生可以通过keil软件进行代码撰写，通过protues软件绘制实验硬件电路，然后将keil软件生成的hex文件导入到protues软件中进行仿真。目前大多数高校这门课程的实验设备采用的是开发板，开发板的电路是由厂家设计好的，大多数同学在实验过程对实验电路并没有深入了解。采用虚拟仿真的教学模式，既可以解决实验设备匮乏的问题，还可以让学生更加深入了解电路设计。

（4）针对实验教学评价体系不健全的问题。笔者这几年在实验教学过程中不断对实验教学的评价体系进行完善。重点增加了实验课前预习的考核，实验过程的考核。课前预习的考核主要包括实验电路仿真、实验案例学习等多方面考核;实验过程考核主要包括考勤、实验课堂表现、实验操作过程等多方面考核;实验成果考核主要包括实验报告和答辩等多方面考核。最终实验课程成绩由3部分构成：实验课前预习（30%）、实验过程（30%）、实验成果（30%）。

3  结语

笔者通过近几年对单片微型计算教程实验教学模式改革，本校电气专业学生毕业设计水平显著提高，学生参加各类竞赛获奖水平显著提高。实践证明该教学模式具有良好的效果且具有可行性。

参考文献

[1] 唐露新，范航郡，吴黎明，等.单片机技术课程启发进阶式实验教学探索[J].实验室研究与探索，2015，34（9）：203-207.

[2] 谢健翔.单片机原理实验教学模式改革的探索与实践[J].轻工科技，2019，35（7）：184-185.