高?？诖鼘嶒炇医ㄔO的意義及作用

【摘 要】文章結合當下嵌入式行業的發展態勢，分析了單片機課程在實踐教學當中存在的一些弊端，并針對獨立院校的自身特點，以MCS-51單片機口袋實驗室為例，淺談口袋實驗室所具備的一些優點以及口袋實驗室建設在嵌入式相關專業中的意義及作用。

【關鍵詞】嵌入式 實踐教學 實驗室建設 口袋實驗室

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）09-0065-02

隨著后PC時代的到來，嵌入式技術以其靈活、高效和性價比高等諸多優勢，被廣泛應用于科學研究、工程設計、文藝及商業，成為后PC時代信息技術發展的主力軍?；诖?，國內各大高校和相關培訓機構紛紛開展嵌入式系統的教學和培訓工作。51單片機因其經典的體系結構仍舊占據著市場相當大的份額。另外，因其內部資源相對較少，結構相對簡單，易于操作而一直作為各大高校入門嵌入式的先修課程。51單片機技術是硬件技術和軟件技術的完美結合，其以硬件為基礎、軟件為核心、應用為導向，是電子信息、計算機、自動化等本科學生必修的一門專業技能課程。

單片機課程同其他嵌入式課程一樣，具有很強的工程實踐和知識綜合應用性，教學過程當中除了重視理論知識的講解外，還要注重學生動手實踐及工程應用能力的培養。但如何通過教學活動使得學生不僅能夠具備扎實的理論知識，還能夠做到學以致用，是目前單片機及嵌入式系統教學當中面臨的一個重要問題。

一 單片機教學過程中存在的問題

1.課程特點及存在問題

單片機課程是一門理論性、技術性、工程性和實踐性都很強的課程，其不僅涉及程序語言、通信技術、模擬電路和數字電路等基礎知識，而且還有自身獨特的知識體系。從內容上看，可將單片機課程的內容分為硬件資源、軟件系統、應用設計三大部分，覆蓋了硬件到軟件的應用，不僅內容跨度大，而且內容間相互滲透，緊密聯系。此外，該課程的實踐應用性非常強，但在實際的教學操作中往往偏重理論環節，而輕視了實踐環節。在教學內容方面，多數高校仍堅持選用MCS-51單片機進行教學，教材選用高等教育國家級規劃教材，雖然該教材具有一定的權威且內容詳盡，但內容多側重于單片機內部結構和指令系統，內容相對抽象枯燥且難以記憶，教學過程中很容易引起學生的厭煩情緒。此外該類教材中的實例大多采用匯編語言編寫，雖然有助于學生熟悉指令系統的用法，但因其本身晦澀難懂，致使學生很難入門。況且教材中的實例較少具有實際項目背景，難以讓學生體會到單片機在工業控制或日常生活中的具體應用，致使學生無法建立完整的軟件設計思想和工程概念。

2.培養方案的特點及存在的問題

應用型本科人才是介于專才與通才之間的一種復合型人才。地方高校肩負著為地方經濟社會發展培養各類專業人才的重任，應主動承擔起應用型本科人才的培養任務。我校為普通獨立本科院校，對工科學生的培養始終堅持“理論夠用，實踐加強”的培養方案，但在實際操作過程中，卻很少做到理論與實踐并重。在熟悉了單片機內部結構和工作原理之后，必須通過大量的實踐環節方能透徹將其掌握，而實驗室的實驗箱卻相對落后陳舊，難以擴展，不能與當前技術掛鉤，難以引起這些追求潮流的學生的興趣。實踐當中所做的實驗也多以演示性為主，實驗內容相對簡單，缺乏綜合性，束縛了學生的思維，因而實驗過程不能有效激發學生的主觀能動性和自主創新性。此外，學生的實踐教學多在實驗室進行，實驗室具有封閉性和時效性，其大大限制了學生實踐的地點與時間，在學生突有想法時，可能因為不在實驗室而造成想法無法得到實現，也可能因為實驗課程結束而使得未完成的想法被迫終止。針對該問題，我校曾向學生開放實驗室，但從開放后的利用情況來看，卻發現并沒有太多同學到實驗室從事實驗，也就是說，開放實驗室并沒有達到突破實驗室局限性的目的。

3.教學模式的特點及存在的問題

受傳統人才培養方案的影響，目前地方高校在應用型本科人才培養過程當中，重理論輕實踐的現象比較嚴重，導致培養出來的人才實踐動手能力和創新能力不足。單片機技術是一門極其側重實際應用的課程，而且具有較強的綜合性，在其考核方式上，因為學分和績點問題，目前多數高校仍堅持把理論考試的結果作為衡量學生知識掌握程度的唯一標準。正因為如此，可能導致授課老師在正常的教學活動中下意識地去偏向理論教學而輕視實踐教學。學生為了達到考核要求，在平日的學習中，也會將精力更多地投入到理論學習上，最終導致高分低能，學不能致用，無法滿足社會對應用型人才的需求。

二 實踐教學的探索與設想

1.優化教學內容

因為單片機課程涉及內容豐富，所以在講授相關基礎課程時，應把與單片機技術相關的內容進行強調或者側重。講授數字電子技術時應結合單片機內部結構特點、IO驅動能力、常用外圍擴展等，側重地講授三態門、TTL和CMOS電路、存儲器和譯碼器等內容。此外，還應強調時序的重要性以及時序當中建立時間與保持時間的意義。在講授C語言時最好能補充C51中與寄存器操作相關的知識，并強調移位操作、位變量等內容。對于C語言中的循環以及指針操作，應加強練習，并能達到靈活運用。在講授通信課程時，最好能對IIC、SPI等協議進行深入講解。在講授單片機課程時，應緊密結合數字電子技術內容進行講解，以便學生透徹地理解單片機IO口操作機理。指令系統較難記憶，最好對其分類，通過練習，達到記憶的目的。程序設計最好用C語言來實現，講授時盡量結合具體的項目或應用，避免一味地講授語法。

2.自主研發設備

地方本科院校承擔著培養應用型人才的重任，這就要求培養的人才應具有較強的實操能力和工程能力，因此解決實驗室存在的問題就顯得尤為重要。針對實驗室設備陳舊的問題，目前部分高校已經組織師資隊伍，結合院校自身的特點和相關技術進行實驗設備的自主研發，并投入到教學活動和實踐活動當中。通過實驗設備研發，不僅可以拓寬實驗教學內容，提高實驗教學效果，還可提高實驗教學隊伍的教學科研水平，此外還可節省資金，加速實驗室建設。通過網絡收集我系學生對實驗設備的建議，結果表明90%以上學生認為我系單片機實驗箱相對陳舊，要求采用新型實驗箱或其他實驗設備。鑒于文獻所取得的成效，秉承當下“口袋實驗室”理念，我系也結合當前技術，自主研發了單片機開發板，該開發板芯片多采用貼片，在保證功能不縮水的情況下，盡量減小開發板的體積，以方便學生隨身攜帶，使其可隨時隨地實驗，從而打破傳統實驗室的時效性和封閉性。鑒于C語言在嵌入式開發中表現出的優秀的硬件驅動能力、超強的可移植性及靈活易懂，易學易用等特點，基于自主研發的“口袋實驗室”，可編寫配套的教學實驗例程，這樣不僅可以大大豐富實驗內容，增加學生學習的趣味性，還能有效激發學生的創新思維和主觀能動性。

3.項目驅動型及應用導向型教學

傳統的單片機授課采用的是灌輸式的教學方法，很難激發學生的知識綜合能力和自主創新能力，結果是學生總被授課教師牽著走，放手后思維便失去方向。而項目驅動型和應用導向型教學法是讓學生真實地參與到項目設計中，以具體的應用為參考，讓學生結合所學知識和實際操作技能，制定項目實施方案，并考慮項目實施每一個具體步驟的教學方法。在項目實踐中，學生通過自己克服并處理項目當中出現的問題，最終將項目完善。整個實施過程，可使學生充分綜合所學知識和技能，提高其動手實踐、自主學習和自主創新的能力，還可使其充分體會到項目實施的艱辛與樂趣。

三 總結

文章從單片機的課程特點及我校的培養方案出發，分析了單片機課程傳統的教學弊端，并提出了通過加快“口袋實驗室”建設和采用項目驅動型及應用導向型教學法來對傳統的單片機教學進行改革。通過實際教學效果對比，證明教學改革后學生對單片機的應用能力較往屆學生有較大提升。若將這種改革應用到其他嵌入式課程教學當中，相信也能取得一定的教學效果。

參考文獻

[1]韓磊、黃堅、曹欲曉.應用型本科院校的嵌入式系統教學探索[J].電腦知識與技術，2009（15）

[2]葉瑋琳、包能勝、張興偉.嵌入式系統教學中學生能力提升探索[J].教育教學論壇，2014（15）

[3]甄立常、史巍.基于protues的高職單片機課程教學改革[J].中小企業管理與科技（上旬），2010（4）

〔責任編輯：林勁〕