单片机课程知识体系重构与教学实践

2021-12-07宋洋

湖北农机化 2021年14期

宋洋

(鞍山技师学院，辽宁鞍山 114001)

0 引言

单片机课程作为计算机学科的基础性课程，在各个专业的计算机领域都有着至关重要的作用，但是在实际教学的过程中，单片机课程教学与原专业之间的冲突，以及实践性课程配置不足的问题，严重影响教学的效率和质量，对于后续数字化发展极为不利。所以，如何对单片机课程知识体系进行重构，结合合理的教学实践思路，对于单片机课程教学的优化和发展极为关键。

1 单片机的简单分析

1.1 单片机的概念

单片机其实就是一种集成电路芯片，通过采用超大规模集成电路技术，把具有有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能，以及显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路集成到一块硅片上，从而构成一个小而完善的微型计算机系统，逐渐应用到众多领域之中。

1.2 单片机的原理和内涵

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括地讲，一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

1.3 单片机的应用

单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。其主要的应用方向包括节能控制、智能语音设备、报警控制、医疗设备等，

(1)节能控制方面。主要是基于单片机通过对智能电子设备中数据的收集，大致推断当前设备处于较低的负载，通过降低电压及电流的输出，达到节能的目的，或者通过单片机可以控制能耗节奏的原理进行实现。

(2)智能语音设备方面。主要分为2个方面，一是在软件设置方面，通过利用单片机可以通过编程的方式，对业务逻辑进行处理，因此就能够对智能语音处理过程进行操作。二是硬件设计方面，通过使用单片机技术动态控制产品的功率，实现进一步降低对电量消耗的目的。

(3)报警控制。主要是利用单片机对外部环境的收集，如外部数据达到某种状态、外在环境超过设备工作范畴等原理，实现对报警控制的应用。

(4)医疗设备。主要是利用在病人身上安装医疗设备，通过单片机对这些设备的数据进行收集，实现对病人身体特征数据的收集。不仅如此，在进行手术时，利用单片机技术收集患者数据，从而实现实时监控，提高手术成功率。

1.4 单片机的应用特点

在单片机应用的过程中，单片机不仅拥有良好的集成度、强大的控制功能，并且单片机自身体积较小、运行电压较低，使得其比较便于携带，并且其性价比比较高，使得其应用的范围极为广泛。

2 单片机课程教学现状

2.1 课程设置与专业之间结合不够

单片机作为计算机基础性学科，涉及到很多计算机附属学科，如工业计算机、农业计算机等，但是在实际进行课程设置时，存在与专业内容脱轨的情况，相互之间的结合不够紧密，导致教学不具备一定的优势，最终严重降低了单片机课程的吸引力与应用价值。

2.2 教学实践性不足

根据调查可知，在开展单片机课程教学时，大部分都是以公共课的形式存在，教学内容都偏向于理论化，而单片机作为一种实用性学科，对于实践和操作的要求比较高，最终严重影响教学的效率和效果，对于单片机课程教学极为不利。

2.3 教学设备和教学形式老化

单片机作为多种学科的附属学科，一般院校对于其教师和教学设备建设不够重视，存在教学形式陈旧和实验设备老化的现象，不仅教学效率和教学效果比较差，还会挫伤学生的学习兴趣，进而影响单片机课程教学的效果。

3 单片机课程知识体系重构与教学实践思路分析

3.1 基于单片机课程与专业之间的融合，对课程知识体系进行有效的重构

在单片机课程教学的过程中，虽然其作为计算机学科的基础性课程，但是专业课程体系之中，还是属于公共课的范畴。在进行教学时，由于单片机课程的内容比较复杂，使得其与本来专业之间的矛盾越来越深，为了解决单片机课程教学中出现的问题，从根本上提升单片机课程教学的质量，对单片机课程知识体系进行重构非常关键。在进行重构的过程中，可以通过基于单片机与专业之间融合，从其实际应用角度入手，进行课程知识体系的重构，从而在促进两者之间联系的基础上，达到共同提升的目的，促进学生未来的全面发展。

比如，在实际进行分析的过程中，教师可以基于单片机课程与原有专业之间的冲突，在缓解课程压力的同时，达到双重教学目标的效果，所以基于两者之间的有效融合，从其实际应用角度入手，进行课程知识体系的重构，进而提升单片机课程教学的效率和效果。在实际进行重构的过程中，通过以应用为导向的方式，以农业计算机专业为例，对单片机课程的教学目的、教学内容和教学安排筛选和充实，通过合理的规划和设计，对于农业计算机有关领域的单片机课程进行针对性的安排，进而在缓解学生课程压力的基础上，有效提高课程教学的效率。如在重构时，可以在保证单片机系统基本知识点教学点不受影响的基础上进行删减，主要针对与农业计算机领域有关的农业物联网建设相结合的农业信息数据采集与传送等知识内容，提高单片机教学与农业专业之间的融合，从而有效提升教学的效率和效果。不仅如此，在重新构建知识体系的过程中，教师要加大实际应用教学的比重，通过对增加温湿度传感器、土壤含水量、微量元素传感器等方面单片机实践教学的同时，让单片机课程可以在农业领域发挥实际用处，进而实现两者共赢，促进单片机课程教学的优化和发展，提升单片机技术应用的水平。

3.2 提高单片机课程知识体系中实践教学的比重

单片机课程作为一门实用性课程，其内容大都比较抽象，学生很难通过理论知识对其进行全面地了解，合理有效的实践性教学是必然趋势。但是从实际情况来看，大部分院校对于这部分公共不够重视，在教学时，大都采用理论式教学的方式，通过把单片机课程中的基本概念和理论进行“填鸭式”教学，使得学生不能很好地对单片机课程的知识进行理解和记忆，进而严重影响教学的实际效果。因此，在对单片机课程知识体系重构与教学实践进行分析时，可以基于这一问题，通过提高单片机课程知识体系中实践教学比重的方式，从而利用有效的实践，加深学生的记忆和理解，从而提高单片机课程教学的效率和质量。

比如，在进行教学的过程中，教师可以对原有的课程安排进行合理的细化和分工，在上文中重构的基础上，结合整体学习时间进行整体的规划和设计，通过在整体知识体系中加大实践性教学的比重，在让学生学习的同时，对单片机相关技术进行掌握，从而保证日后应用的实际效果。以四年制学习为例，教师在进行课程安排设置时，可以把前一个月或两个月的课程，全部方程基础知识理论，先让学生对单片机有一定的了解，然后在第二个月开始让学生接触一些简单的单片机技术应用，让学生把学习的知识与现实相互对应，从而在巩固所学知识的基础上，加深学生的理解和记忆。在此基础上，通过轮换的方式，如在教学前期，这一星期的课程为理论知识课程，下一星期就是根据上一星期所学对应的实践类课程，到教学中期，就转变为一节课一轮换，到教学末期，就开始采用以实践课为主，通过实践的方式总结理论知识方面的欠缺，从而补充知识理论教学，通过这样的教学模式，在提升教学效率的基础上，提升学生对单片机技术的应用能力。

3.3 创建新型实验教学基地

在对单片机课程知识体系重构与教学实践进行分析时，除了以上两点以外，还可以针对单片机课程教学中存在的教学方式和教学设备老化的问题，通过创建新型实验教学基地的模式来进行有效解决，从而有效提升单片机教学的水平。

比如，教师在实际教学的过程中，可以基于本身专业和单片机课程，利用两者之间的优势融合，打造一整套实验性教学基地，在提高教学效果的同时，实现自主盈利，促进单片机课程教学的优化和发展。如，在教学时，教师可以和相关专业企业进行深入合作，以医疗器械专业为例，通过与医疗器械生产研发企业合作，由医疗器械企业提供课题、资金和设备支持，学生在实验教学基地进行研发，在实践的过程中印证自身所学知识，在提高教学效率的同时，有效实现自我营收，在不增加学校成本投入的基础上，实现自身教学设备和教学模式的更新，进而有效促进单片机课程教学的发展。