單片機實驗教學模式改革及研究

馮軍 王超 陳文波 寧志剛

摘要：單片機實驗是一門重要課程，優化其教學模式具有重要意義。首先分析了單片機實驗教學中存在的問題，提出了加強實踐教學認識，優化實驗項目，進行開放化、自由化、游戲化教學模式的探索。經過實踐，發現改革后的教學模式，提高了教學效果，培養了學生的實踐能力。

關鍵詞：單片機實驗，教學模式，強能力，重應用

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0123-02

單片機課程是眾多電類專業所必修的專業實驗課程，涉及的專業課程眾多。通過單片機的實驗教學，才能夠讓學生熟練的運用匯編語言進行編程，設計出滿足某種特定功能的單片機應用電路[1]，今天各高校充分認識到對學生實踐能力培養的重要性，傳統的教學理念已不能滿足當今行業企業的對應用型人才的需求。因此，如何優化單片機實驗教學模式，提升單片機實驗教學質量是相關專業改革的重點。

一、傳統單片機實驗教學存在的問題與不足

1.重理論輕實踐

實驗教學是高校人才培養的重要環節，是理論學習與創新能力培養的橋梁，同時也是企業對人才需求的要求。[2]今天，衡量一個學生能力的標準已經不再是卷面成績，企業最關注的也不再是一紙成績單，而是學生實踐創新能力與動手探索能力。當今和許多綜合性和理工類院校對實驗課程的設置存在一定的不足，許多專業課程沒有實驗環節，個別課程實驗課時少之又少，單獨開設的實驗課程屈指可數。可見，大部分院校依然偏重于理論的教學，在單片機試驗的實踐性教學環節重依然采用的是偏重驗證性和演示性的實驗，僅僅是為了完成實驗環節而設立的實驗課程，為了做實驗而做實驗，長期下來會導致學生對實踐能力的掌握嚴重不足，學生發現問題、理解問題、解決問題的實踐能力嚴重欠缺。

2.學生對實驗的感性認識不足

大部分學生由于受到傳統的教學模式的影響，以及今天的考研模式的推動，把大部分時間和精力投入到理論學習中，遠遠超過對實驗課程的重視程度，甚至很多學生認為實驗就是玩玩而已，只要按流程操作完成就可以了，缺乏主動的探索意識。

3.實驗教學滯后現象嚴重

由于實驗設備和實驗教師等軟件和硬件等原因，導致今天各高校的實驗課程教學嚴重滯后于理論教學，尤其作為單片機實驗，滯后性尤為明顯，這里既有客觀原因也有主觀因素。首先，由于教學手段、實驗設備的落后，明顯不能滿足日益先進的試驗程序;其次，實驗教師的觀念未能與時俱進，及時更新，依然依靠多年的實驗項目和教學案例以及固有的經驗進行教學，不能結合社會行業需求安排實驗項目及程序;第三，電工與電子技術發展迅猛，出現許多新工藝新技術，理論教學中及時增加了新的內容，而實驗教學并未更新，內容長期不變，成為實驗教學的瓶頸。上述因素均造成理論與實驗脫節，對于更新的技術和內容來說變成了紙上談兵，學生的實踐能力不能適應日益發展變化的市場需求。

二、單片機實驗教學優化方案

隨著社會對行業需求人才要求的日益提高，高校對工程類專業人才的培養漸漸開始從理論型、學術型人才轉向技術型、應用型高技能人才。這就要求高校課堂中對實驗、實踐環節要越來越重視，尤其在單片機實驗中的投入應力度加大，不斷更新實驗內容，運用各種現代化教學手段，這樣才能提高學生的動手能力和實踐分析能力。[3]這就要求單片機實驗要改變傳統軟件、硬件分離的狀態，提高軟件和硬件的結合。為了加強能力型、應用型人才的培養，應該從以下幾方面進行改善：

1.加強對實踐教學的認識

提高對單片機實踐教學的認識要從根本做起，從學校對實驗硬件設備的投入，到學院對培養方案計劃的修改，再到實驗教師對單片機實驗的設置，最后到學生對實驗興趣的提升，通過優化實踐課程，讓實踐不再是一種形式，而是與企業需求項目有密切關聯的必經過程。只要從軟、硬件同時改善單片機實驗，學生一定會對實驗課程引起很大興趣，同時可以用企業來說話，往往企業人員的影響力遠遠大于老師和課堂的說服力度，這樣學生從根本上認識到實踐的重要性。

2.優化實驗項目，建立單片機實驗數據庫

單片機實驗項目要做到以設計性、創新性為主，系統的在經典理論的實驗基礎上融入設計行為和創新意識，將原本純粹的驗證性實驗變成學生自主參與、自主設計與開發的創新型項目，提高學生的主觀性即主動的設計創新能力，同時適當的引入企業項目編程，利用學校的硬件接線與程序的編寫相結合，完成各種電路的繪制與搭接。學生對企項目的興趣比虛擬的課程實驗興趣更大，因此可以通過建立以項目為載體的單片機實驗數據庫，根據學生對不同項目的興趣點有選擇性的進行試驗訓練，這種方式對學生主觀能動性的提高有極大的幫助，不但加強了學生對技能的操作能力和創造力，也提前培養了學生對企業行業知識技能的掌握力。

3.開放化、自由化單片機實驗教學模式的嘗試

當代大學生存在不喜歡受約束、受限制的性格特點，對課堂教學有著更強烈自由的渴望。對于單片機實驗來說，僅限在課程安排的限制時間內完成實驗過程，對于很多學生來說是比較局限的，時間不充足，不能更好的達到實驗目的。因此，會存在有些學生為了在下課前能夠完成實驗而匆忙操作，導致出現錯誤現象。[4]因此開放性實驗教學模式可以讓學生隨時可以來實驗室完善它們的作品，也可以讓更加有興趣的同學利用課余時間創造開發他們自己的產品，這樣可以促進學生大膽地去創造，去改革，去實踐。這種模式有助于實驗室設備利用率的提高，充分利用實驗室的資源，為學生創造更多的機會提高他們學習的能力及操作技能。在學院的支持下建立了開放性實驗室，由任課教師及學生統一管理，購買單片機及常規的元器件，并配備單片機實驗箱;任課教師都不定時地進行指導，并組織學生討論。

4.讓單片機實驗“游戲化”

以“游戲性”為驅動力可以有效提升學生的創造能力，以學生感興趣的方向為切入點，讓學生在有興趣的“游戲”中完成任務。游戲化實驗教學在最大程度激發學生的學習興趣上很有效果，滲透性強，現在的學生不喜歡枯燥的學習模式，在實驗過程添加“游戲”的成分——學生感興趣的實驗項目。單片機實驗打破傳統的集成式的實驗板，讓學生根據自己的興趣去實驗數據庫自行選擇實驗項目，改變傳統單片機實驗教學中只注重學生動手能力培養、注重某一個單一功能的電路設計的教學方法。這種“游戲”模式可以讓學生自己動腦對自己的興趣項目進行電路設計，自己思考采用何種方案、何種結構、何種功能的電路來實現預期目標。根據自己選擇的項目和制定的方案選定具體元器件設計具體電路。這種模式就像學生們在根據自己的思維去完成一個游戲一樣，整個實驗成為有交互、有自主權的游戲過程。既鍛煉了他們手腦結合的能力，同時激發了學生主觀能動性和創造性。[5]

三、效果分析

在經過2個學期的教學實踐，效果較以前有較大提高。首先，學生從本質上認識到單片機實驗的重要性。課堂上不清楚的、不太明白的，很多同學課后主動去單片機開放性實驗室做實驗，在實驗過程中尋求幫助，加強對新知識的理解。其次，學生對單片機實驗有了極大的興趣。學生經常討論實驗過程及結果，甚至有一定的創新思維，積極思考，進行探索。最后，新教學模式下的學生，單片機方面的理論知識、動手能力都比傳統模式的學生要強，而且給學生主動學習單片機知識的提供了動力。

四、結語

單片機實驗是一項綜合性、設計性較強的實驗教學模式，學生在實驗過程中真正做到理解實驗目的，了解行業需求，自己動手、動腦，不依賴老師，試驗中學生能根據具體項目需求自主完成實驗方案的選擇和設計，這種強能力、重應用的單片機實驗教學模式不僅提升了學生的理論與實踐相結合的能力，提高了學校培養創新人才的效率，同時使學生畢業后能盡快的融入社會，為學生進行高層次的研究和工作打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]凌忠興.基MCS-51單片機實踐教學平臺的構建[J].實驗室科學，2012，（1）.

[2]高慶華.單片機實驗教學模式改革探索[J].實驗室科學，

2013，（10）.

[3]甕嘉民.周成虎.電子創新開放實驗室建設的探索研究[J].實驗技術與管理，2012，（1）.

[4]田運生.劉維華，王景春.綜合性設計性實驗項目建設的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2012，（2）.

[5]周家婕.淺談優化單片機實驗教學提高實驗教學質量[J].計算機光盤軟件與應用，2012，（13）.

（責任編輯：劉翠枝）