中职单片机原理及应用课程的教学策略简析

石艳芝

（伊犁技师培训学院，新疆维吾尔自治区 伊宁 835000）

引言

多年以来，怎么讲好单片机课程是困扰许多教师的一个难题。这门课有用、实用，但不好讲，更不好学，上课是老师和学生都受折磨的过程。许多老师一直想教会学生，就是找不到合适的方法，总是白费力气。单片机技术是一门必修课程，广泛用于智能仪器仪表、工业控制和家用生活电器等多个领域。该课程内容抽象、综合性和实践性强，实验教学在其学习中极为重要。目前的教学模式多是重理论少实验，即使少量的实验学时也大都是验证性实验，学生很难对单片机有一个全面的认知，难以将课本上的知识真正融会贯通用于实践。针对当前存在的问题，要改变传统的教学模式，探索新的实验教学改革方法，提高学生对本专业知识的爱好，培养学生在创新和实践应用等方面的能力。

一、单片机原理及应用课程概述

单片机依赖于内部精妙的电路结构设计，具有强大的功能，深入到社会生活的各个方面。本课程内容包括单片机基础、单片机系统的开发环境、以80C51 单片机的硬件及软件、并行口、中断系统及其应用、定时器/计数器、串行口，同时含有大量实验、实例，理论与实践结合紧密，实用性强。单片机学习的一大难点是学生难以掌握抽象繁杂的硬件结构，从而失去继续学习的动力。不管线上教学还是线下教学，关键在于学生能够了解单片机开发的全过程，揭示外在表现的内部根源，消除抽象。要熟练掌握单片机，需边理论边实践，进行适量的课程设计。

二、中职学生的特点

（一）心理特点

改革开放初期，由于国家缺少技术类人才，中职教育一度呈现欣欣向荣的景象，但随着社会经济和高等教育的发展，普通高校开始扩招，多数应届初中生选择读普通高中再升入大学，严重影响了中职学校的招生规模和生源质量，中职学校的生源素质参差不齐，社会的普遍认可度也逐渐降低。中职生大部分是因为中考失利，被动选择了专业和学校，可能对于所选的专业既不了解也不喜欢。因此导致在心理方面焦虑、自卑、缺乏自信。学习目标不明确，缺乏学习兴趣和学习意志，学习成绩较差，极易自暴自弃，产生厌学和畏难情绪，不思进取，得过且过。

（二）行为特点

在行为特点上，中职生喜欢以自我为中心，自控能力较差，容易冲动，一般具有较明显逆反心理和行为。但是，中职生在行为上有个明显的优点，就是喜欢动手实践。对于各种实践环节具有兴趣浓厚，积极参与。因此，需要因势利导，进一步加强中职生实际操作技能的培养，使其适应社会市场需求变得尤为重要。

三、教学中存在的问题

（一）硬件部分和软件部分学习内容相互有一定的穿插，学生是先学硬件结构，后学软件指令，在学习过程中有些内容无法及时理解，如果讲解的细致会使学生理解上造成困难。

（二）学生在学习单片机软件指令部分是学习的汇编语言

汇编语言是除了机器语言外最接近底层硬件的语言，编写出的程序运行效率最高。初学者学习汇编语言可以加深单片机的运行过程和原理，对单片机硬件和指令之间的交互有一个清晰的认识。但是，汇编语言的可读性差，面向硬件的编写过程烦琐，移植性差。如果只掌握汇编语言编程，编写综合性、应用性强的程序就较为困难，难以将实际学过的单片机软件指令应用在实际项目中，提高了单片机开发的门槛。

（三）学生的实验完全是基于软件模拟仿真，缺乏实际的动手操作

纯软件仿真实验学习完毕后，学生甚至都没见过真正的单片机，更不用谈硬件设计、连线、调试等。工科生工作后面对是各种复杂的实际电路状况，不仅要有扎实的理论基础，还要有较强的动手实践能力。

四、教学策略

（一）创建课程目标

单片机原理及应用课程具有较强的实践性特点，其本身所呈现出的教学目标是以人才针对化培养为主，将知识内容通过实践教学转化为学生成长的内驱动力，进一步强化整体教学质量。在对此类课程建设思政教育体系时，则应进一步强化课程教学重心，以单片机原理及课程教学特性为切入点，深度解析整个专业教学与思政元素之间存在的关系，并通过社会主义价值观、核心观作为整体教学辅导框架，这样才可进一步保证学生在学习专业技能时，可以通过思政元素的导入来强化学生的认知能力，树立相对应的工匠精神、科研精神等，以科学驱动力培养学生的创新意识，强化学生的学习思维，增强主观能动性。

（二）课程思政的实施路径

在单片机原理及应用课程中实施的思政教育时，应从多方面考虑到整个专业课程体系建设及教学所产生的各类特性，然后结合思政元素在实际教学过程中的各类教学属性，进行理论方面与实践方面的同步融合。只有这样，才可真正令学生在学习过程中可以同步解析出专业内容与思政内容之间的共融性，进而令学生从潜意识里认可整个教学模式。通过案例教学法针对单片机系统组成及应用进行讲解时，可以结合整个实际操控原理模式，令学生了解到单片机搭载下的智能设备在实际操作过程中所起到的作用。例如在疫情环境下，大型商场以及小区，均需要对出入人员进行体感测温，而此过程中的体感测温则是依据单片机内的集成操控原理，实现对温度的有效测量，在此期间学生学习单片机等应用机理，可以进一步提高学生对于整个专业技能及职业技能之间的认可度，令学生真正具备相对应的责任感，了解到疫情环境下，单片机技术实现的重要价值，进一步为学生树立相对应的价值观念。

（三）翻转课堂，培养学生自主学习的能力

为了解决学生学习动力不足的问题，范能胜提出“翻转课堂”的教学方法，对教学主体、教学内容、教学时间等进行重新规划。具体方法是把一个自然班分成若干实验小组，教师根据课程教学要求布置任务，让学生作为课堂主角，在讲台上介绍实验的原理、方法和过程，演示实验的结果。此方法要求小组成员在课前就必须完成实验，并制作演示用PPT，介绍完成后教师根据学生的综合表现予以评分。实践证明该方法将传统的“先教后学”的教学模式成功翻转为“先学后教”，最大程度发挥学生的自主学习能动性，有效提升了学生对所学知识的应用与创新能力。

（四）线上教学模式探索与实践

为弥补传统课堂集中面授教学模式不可重复的问题，刘敏庄等在教学过程中对线上教学模式进行了积极的探索，将在线教学平台与虚拟仿真平台相结合，不仅实现在线单片机理论教学、虚拟仿真实验及课程考核，学生可以在PC 端安装虚拟仿真Protues 软件同步开展实验，在很大程度上解决了学生课后无法进行线下实验的困境，也为有效开展单片机线上教学提供了新的思路。另外，部分职业学校受条件限制，不能正常搭建单片机硬件电路，调试软件程序，而Proteus 仿真软件可以解决上述难题，它能设计智能原理图，有完善的电路仿真功能、单片机协同仿真功能，可以满足单片机项目教学的需要。因此，教师可运用Proteus 软件进行仿真教学，提高学生电路设计、软件编程、程序调试的水平，让学生掌握单片机的控制技术。此外，教师还可以向学生介绍单片机应用的优秀网站，引导学生充分利用丰富的网络资源了解目前单片机技术的新发展、新应用，以此拓展学生的知识面，延伸和补充课内教学内容，夯实学生的专业基础。

（五）基于项目沉浸式的模块化教学

单片机最好的教学方法是将理论课和实验课融合为一体，为了解决理论课与实践课相脱节的现象，我校初步推行一种基于项目沉浸式的模块化教学法。具体方法为重构单片机课程教学主体框架，按照大纲知识点类别，将教学内容分成具体的基本教学模块，每个模块又包括代表性的具体项目。实施过程中教师要从学生感兴趣的主题出发，按照从易到难的顺序设定每个模块的项目主题，细化每个项目所涵盖的知识点，通过项目升级，激发学生自主学习的兴趣。

（六）科学对待教材内容，进行适当“取舍”

在教学中，教师要科学对待教材内容，进行适当的“取舍”，坚持够用不加深的原则，择其要点，从而将单片机的教学内容变成学生易消化的知识甘泉。例如，在教学“单片机P0 ∽P3 口的C51 编程”时，果断舍去了教材中的信号流程分析和缓冲器、读锁存器等内容，让学生对照P0、P1、P2、P3 四个输入、输出端口的结构图，比较它们之间的异同点，从而得出P0 ∽P3 四个端口都具有普通的输入、输出功能的结论。再如，对于单片机基本系统结构和扩展系统结构内容，中职生只要掌握其结构框图就可以，不需要掌握框图中的单元电路，因此，没有详细讲解单元电路的电路原理和电路参数，只简单交代其作用和功能。“有舍有取”的教学思想符合高职生的实际情况，可以最大程度激发学生的学习兴趣，让学生学到有用的知识。

结束语

综上所述，将“单片机原理及应用”这门课程的教学研究与线上课程平台相结合，可以在线上有效开展课前、课中、课后等一系列的活动，因对每一个活动赋予学生一定的经验值，可以激励学生去学习。并且对于学生的资源学习情况和活动的参与度有统计，对学生有一个远程监督的作用。同时结合实践激发学生的学习兴趣，提高了学生对于课堂的参与度。并且最终的成绩可以借助数据的导出功能，方便整理和管理。然而，“单片机原理及应用”教学改革仍然是一项长期而艰巨的教学任务。教师只有通过不断改革创新，勇于亲身实践，才能使学生在学习中有所收获，才能从根本上保证教学质量和人才培养成效的全面提高。