面向应用型人才培养的单片机实践教学改革研究

摘要：当前各院校培养出的自动化、电子、计算机、机电等专业学生只是理论丰富，实践能力弱，不能满足企业对单片机人才的需求，为此提出面向应用型人才培养的单片机实践教学改革研究。通过改革理论课程内容和改革实验课程内容，促使学生逐步向综合应用和创新能力发展;改革理论课教学模式、增加校企协作教学模式，增强学生的实践操作能力，同时能够培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，挑选出应用型人才，满足社会对应用型人才的需求。

关键词：应用型;人才培养;单片机;教学改革

中图分类号：TP3-0 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）27-0134-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

随着科技的发展，单片机技术应用到我们生活的各个领域，它是一种集成电路芯片，是一种微型处理器，在智能家居产品、科技数码产品、工业控制等领域广泛应用[1]。因此单片机应用设计、调试和维修岗位需要大量的人才，单片机成为学校自动化、电子、计算机、机电等专业的必修课。但是单片机是一种技术，企业注重的是实践操作，因此单片机是一门集理论性、实践性、实用性和应用性为一体的课程。目前学校对单片机课程的教学模式却依然是以理论课程为主，以教师和教材为中心，采用课堂灌输式的教学方式，实践教学很少，考核方式也与实际应用脱节，考核结果也不能真实反映单片机开发能力等问题。当前学校单片机教学现状急需改进。因此，研究面向应用型人才培养的单片机实践教学改革至关重要。需要各个学校将全面提高学生实践能力作为重点，培养出一批高素质实用创新型人才输送给企业，从而避免学校教育与社会需求脱节的问题。

1 单片机实践课程内容改革

面对当前企业对单片机应用型人才的需求，各院校必须改革传统教学内容，单片机作为一门集理论性、实践性、实用性和应用性为一体的课程，必须重视单片机理论教学和实践教学两个层面，根据单片机课程的特点，将单片机的理论知识逐步向综合应用和创新能力发展[2]。

1.1理论课程内容改革

单片机理论教学主要包括基本知识学习和理论扩展知识学习，因此教师在教导学生理论知识时，需要充分认识到理论知识所涵盖的内容，适应不同层次学生的需求，将理论知识以模块的形式呈现出来，从而加强知识点之间的关联性，促使学生更加高效地记忆单片机的相关知识点，从而降低单片机教学难度，提高课堂教学效率。

针对学生进行模块一基础知识软件课程时，不提倡直接用C语言进行编程，要以8051编程及最小系统为学习重点，因为学习汇编语言对认知单片机内部的硬件结构很有帮助。单片机理论教学主要包括G语言编程、硬件设计、外围扩展电路、抗干扰设计等学习重点，介绍单片机应用系统的开发和设计要点，目的是为实践环节打下坚实的基础，因为只有提高学生G语言在单片机技术中的应用能力，才能提高学生学习编程效率以及调试、移植维护程序等课程主要内容[3]。尤其是单片机课程是技术性非常强的课程，教师在教学时，必须由浅人深、层层递进，从基础知识开始，综合性知识为主，拓展知识结构，从而提高学生课堂的参与意识和动手能力，從而提高学生学习效率。

1.2 实验课程内容改革

想要培养出满足社会需求的应用型人才，就必须增加以设计性、系统性为主的实验教学内容，要求学生能够掌握单片机基本指令和使用方法以及系统的开发流程和操作技巧[4]。所以院校必须将单片机理论知识教学与学生的实验课程紧密结合，对应不同的模块进行实验课程的设计。所以为了帮助学生消化理论知识，逐步向综合应用和创新能力发展，引入Proteus和Keil仿真开发软件，让学生在软硬件上均可以进行实际操作，促进单片机课程教学质量迈上一个崭新的台阶[5]。但需要注意的是，理论课程和实验课程虽然要紧密结合，但并不是单片机课程的实践教学环节与理论课教学同时进行，而是需要合理安排实训的时间。可以将实践课安排在理论课之后的一个学期开展，因为此时的学生已完成理论知识的学习，可以减少部分理论知识内容和课时量，增加实验课时长、课时量和实验课的难度，进行综合设计性实验教学，从而缓解实验室的压力。

2 单片机实践教学模式改革

当前社会，单片机应用型人才十分稀缺，作为为社会培养人才的高等院校，必须改革教学模式，因此改变传统的授课方式是改革高职单片机教学的重点。转变课堂灌输式教育方式，教师应从知识灌输者转变为课堂组织者、引导者，提高学生的学习兴趣，引导学生在实践中发现问题，采用多种教学方式，提高教学效果[6]。

2.1 理论课教学模式

现阶段教师教导学生学习单片机理论课程，都是采用多媒体教学，在这个过程中，很多教师都喜欢简单地用PPT罗列课本的知识，而这种知识的罗列，仅仅只是带领学生了解一遍书上内容，没有实质效果。而在当前科技特别发达的今天，现代教学手段应用在单片机教学中已经成为必然趋势，是以教师应正确认识多媒体教学的特点，根据书中内容进行整理，将其与计算机系统仿真技术以及传统教学方法有机结合起来，面对不同的理论知识，采用不同的教学手段，如板书、多媒体、网络等，充分利用各种资源，扬长避短，发挥这些手段的各自优势。如单片机课程中学生很难想象单片机取指令、编译指令和取数据的过程等内容，就要采用Power Point中动画功能予以演示，通过动画显示的方式，学生可以很容易地理解PC指针的工作方式，CPU进行取指令、编译和执行指令的过程[7]。从而活跃课堂氛围，提高单片机教学的趣味性和有效性。

2.2 增加校企协作教学模式

在当下，校企协作教学模式已经成为高等院校非常常见的教学模式。而在单片机教学中，根据单片机技术的特点，可以选择从企业中引进项目，让学生进行单片机应用系统的设计。促使学生通过筛选元件、焊接组装、编程、调试、写入芯片等，全面了解单片机的开发过程，直观验证了基本理论知识。在这个过程中，不但有助于增加学生对企业岗位工作的了解，还可以促使学生在实践训练中，将理论知识和实践能力进行有机融合，还发挥了学生的创造性思维，培养了学生的观察能力、思维能力。所以采用新型的教学模式，既能促使学生保持对单片机课程的兴趣，又能提高学生的应用能力。

3 单片机实践教学体系改革

单片机课程是技术性课程，社会对单片机人才需求是应用型人才，因此单片机课程采用六位一体的课程体系，如图1所示。在课堂教学时，形成以理论知识教学与实践教学相结合、以实践教学和实际应用相结合的课程体系。课堂教学中的理论知识，可以通过课堂实验巩固，加深学生对单片机的理解;通过实践教学，让学生实际操作，进一步巩固和消化课堂上所学知识，掌握单片机应用技术。在这个过程中，可以采用实际小型课题项目作为例子，给学生讲解单片机技术在嵌入式系统中的应用，单片机系统的设计思想、软件工具等。从而培养学生的工程意识、分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新能力和综合素质。而课程体系中的创新型设计竞赛，可以培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，对于培养综合型、创新型、复合型人才具有重要的意义。

4 单片机考试考核模式改革

单片机课程是高等院校为社会培养应用型单片机人才的课程，注重的是单片机的应用，因此必须改变传统的单片机考核模式，结合多种考核方式进行综合考评，为社会输送更多的单片机应用型人才。在当前各高等院校单片机考核中，多选择闭卷考试的模式，多数题目也都是一些记忆性的基础知识，这种考核模式只能够检验学生对理论知识的掌握程度，无法得知学生的实践能力水平。然而单片机课程实践性强，考核不能只局限于理论考核和平时的实践课堂考核，应该对学生最终的一个整体水平有一个测试和评价。因此通过传统考核的学生并不能满足社会对单片机应用型人才的需求，所以单片机考核必须将实际操作和单片机设计考核提上日程。

在考核内容上，各高等院校可以将单片机课程考核分为理论考核和实践考核两个方面，考核的重点是实践考核中对所学的单片机知识的综合运用能力，因此各高校应将平时实验课上的操作算作考核的一部分，期末考试需要加入单片机设计，设计题目可以由老师出考题或者学生自己准备，如若有参加大型单片机设计竞赛，可根据实际情况，增加考核分数。考核成绩表如表1所示。

5 结束语

综上所述，单片机被广泛应用于智能家居产品、科技数码产品、工业控制等领域，是生活中非常重要的一项技术，各企业对单片机应用型人才需求量大。但是各高校单片机课程教学内容和方法都存在一定的滞后性，所教导出的单片机人才并不满足社会需求。因此，本文从单片机实践课程内容、教学模式、教学体系及考试考核模式进行改革，致力于培养出满足当前企业需求的应用型人才。但本文对单片机实践教学改革研究并不完全，还存在很大的进步空间，所以还需深入单片机实践教学改革研究，从而提高单片机教学的实效性，培养更多的应用型人才，给相关领域的发展提供人才方面的保障。

参考文献：

[1]张编妹，张磊，刘春静.基于项目化教学路径：高校单片机教学问题及改革的思考[J].物联网技术，2020，10（2）：119-120.

[2]周偉辉，周亚平，万心悦，等.基于虚拟仿真技术的《单片机原理与技术》的教学改革探析——以东华理工大学长江学院为例[J].南方农机，2020，51（3）：159-160.

[3]朱名强，“单片机技术及应用”课程教学改革构想——基于中高职衔接背景下学生技能团队贯穿的教学改革[J].黑龙江科学，2020，11（1）：12-14.

[4]周唯，刘阳京，曾小波，基于逐日系统的单片机应用技术教学改革与实践探索——以湖南理工职业技术学院为例[J].职业技术，2020，19（1）：50-53.

[5]张欣.基于OBE理念的实践教学改革与课程评价——以《单片机原理及应用课程设计》为例[J].长春工程学院学报（社会科学版），2019，20（3）：130-133.

[6]代少玉，武颖丽，吴兴林.以工程教育为抓手，全面改革单片机课程实践教学[J].物理与工程，2019，29（S1）：121.

[7]杜波，刘文洲.基于成果导向的卓越专业单片机课程实践教学改革探索[J].长春工程学院学报（社会科学版），2019，20（4）：141-145.

【通联编辑：张薇】

作者简介：皮大能（1966-），男，湖北嘉鱼人，硕士，副教授，研究方向：单片机与嵌入系统测控技术。