創新型單片機課程教學工具的開發

楊俊杰 張新康 肖淼 徐凱峰 譚栓斌

摘 要：創新型單片機課程教學工具是西安思源學院高級工程師譚栓斌提出一種全新的教學工具，要求在教師精心設計指導下，通過預先的設計和模塊，使常用模塊簡化。引導啟發學生在課堂學習中發現問題，并進行探討和研究，尋求出解決方法。該教學工具的開發烘托了課堂氣氛，促進了老師與學生之間緊密的聯系，提高了老師的教學質量。單片機作為一門應用性實踐性很強的專業課程，需要更多地操作、處理、表達與交流等探索活動，獲得知識與技能達到培養學生綜合素質和創新能力的課程建設目標是一個值得深思的問題。

關鍵詞：創新型 單片機 教學工具 模塊

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0216-02

1 開發背景

相比單片機技術日新月異，單片機市場日益多元細分的今天，我國大部分高校的單片機教學現狀盡如人意，主要存在以下幾點問題。

首先，教學與實踐是分開的；學生對老師講的沒有一個很具體的認識，所以，學生在沒有做實驗前只能靠自己的想象來理解老師所講的知識點，沒有一個更系統、更直觀的認識，并且所學習內容一成不變，經常會出現講課時學生想象，當見到實物時與想象差變很大無法提高學生的學習興趣，并且晦澀難懂不易理解，而且該課程相對比較抽象，學生普遍反映入門較難且難以理解單片機的內部結構，而單片機的傳統教學方式多以課堂原理來講解與少量硬件實驗相結合，實踐內容少，不能充分激發學生興趣，使其處于被動接受知識而不是主動求知[1]。

其次是基本上都采用5l單片機作為研究性教學工具，學生對其他系列型號的單片機陌生，實際運用能力較差。學生照方抓藥，不利于學生自主性的培養，即使會運用也只會簡單的，而設計性實驗也與社會要求的單片機應用設計過程相差甚遠，大多數學生難以真正掌握單片機的設計與調試。只會照搬書本無法融會貫通，使教學與實際相差甚大，無法達到教學目的。

最后，是教學手段單一。大多還停留在“黑板+粉”學習方式，或者多媒體PPT的階段。教授效率不高、填鴨式、互動少，使得學生被動疲憊，前一個還沒有理解就需要強加入另一個知識點，教學效果難如人意，學生缺乏主觀能動性。

綜上，單片機目前的教學現狀與技術一線存在著一定的脫節與差距，不利于對學生單片機實踐與開拓創新能力的培養，而單片機的學習是微觀的，是具體的。本著教與學兩方面共同努力的思想，單片機教學的改革勢在必行。

創新型教學工具是指學生在教師的指導下，為了更全面系統地學習并熟練運用單片機這門課程，而開發的教學工具。它是把大家在課程中所遇到的實驗問題加以全面地整合的一本教學工具書。構建一個開放性的活動課程，通過學生自主獨立地發現問題、實驗、調查、信息搜集。并且會把接線圖、原理、還有常見的一些運用方法、還有程序都會加進去，使學生能夠更加直觀的理解其工作原理，并且能夠簡單運用其所學知識與生活實際相結合。

教育部2005年一號文件《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中指出培養學生的自主學習和創新能力。加強高等學校本科教學工作的主要任務和要求是：著眼于國家現代化建設和人的全面發展需要、加大教學投入、強化教學管理、深化教學改革、堅持傳授知識、培養能力、提高素質協調發展，更加注重能力培養，著力提高大學生的學習能力、實踐能力和創新能力、全面推進素質教育。文中指出更加注重能力培養，著力提高大學生的學習能力、實踐能力和創新能力與開發創新型單片機教學工具的目的一致[2]。

2 單片機教學工具的開發

2.1 單片機教學工具的設置

將教學工具引入課堂以實際操作為主看為輔，以便老師高效教學，學生更加生動形象地理解，引發學生對知識的自主學習、自主理解、自主認知和自主運用。項目式教學中教師的作用是輔助，是配角，是給各組學生提供資料、方法，讓學生能夠針對問題主動思考并得到解決[3]。

單片機教學工具要以提高教學質量，使用便捷方便，引導學生創新思維能力和對知識的認知能力為核心。是以《單片機原理與應用》課本為指導整合了上面的實驗項目，把它以模塊的形式呈現出來，同學們可以通過觀看老師試驗進而自主運用，從而自主認知。通過這種模式完善課程體系與教學內容，重視內容與技能的有機結合。強化學生能力的培養真正地把實踐搬到了課堂上。

具體模塊有：LED流水燈；16×16點陣；十字路口交通指示燈；溫度傳感器；電子萬年歷；八路搶答器；錄音播放；模塊，實現了理論與實踐相結合。

2.2 單片機教學工具的課堂輔助教學

要充分利用教學工具的課堂輔助教學，教師引導學生自主設計、制作和拓展案例。掌握大量實用方法、技巧和經驗。讓學生在真實的環境中學以致用，善教者必善問，善問者必善思。在課堂教學中應圍繞單片機工作原理與案例設計。將單片機教學工具與課程內容有機的結合進行講述。適時向給學生提出問題，激發學生的問題意識，培養學生自主探究的學習習慣，例如：在講解單片機循環結構程序設計時，可以提出一個LED流水燈的實驗讓學生自己動手操作，觀察實驗現象，可以從實質上了解控制元件與被控元件的連接方式，從而掌握運用。

2.3 單片機教學工具的實驗室教學

大學實驗一般演示模仿的驗證性式樣，如果提前自己掌握了基礎實驗，那么學生就可以自主拓展實驗設計，這樣可以提升學生的動手能力，達到切實掌握單片機應用技術的要求。這里可以將與單片機教學內容相應的子模塊如“16×16點陣伺”除了驗證性的操作之外，還可在下達技術要求的基礎之上，讓學生在開放式實驗室中自行設計開發，即由驗證性 實驗拓展為分析設計的綜合性實驗，使學生在“做中學”，引導學生在實驗中獨立思考。自己動手發現和解決問題，自主建構課程的知識與能力體系，培養學生的創新能力和專業素養。

2.4 持續性教學工具評價

將單片機教學工具與課程內容有機結合進行講述，適時向給學生提出問題，激發學生的問題意識，培養學生自主探究的學習習慣單片機教學工具要以提高教學質量，引導學生創新思維能力為核心。使學生在“做中學”，引導學生在實驗中獨立思考。自己動手發現和解決問題，自主建構課程的知識與能力體系，培養學生的創新能力和專業素養和解決問題的能力。

3 結語

單片機廣泛運用在家用電器、智能儀器儀表、工業自動化、自動控制、通信、國防技術尖端、汽車電子設備等領域[4]，所以，在學生要主動學習課程內容時，更需要善于自主學習，在學習過程中要善于觀察和總結，充分調動自己的求知和創新能力。并且與老師形成互動，在完成老師所講內容上加以利用，并且有一定的創新能力將所學知識運用于生活實際。

參考文獻

[1] 蔡守華，周濟人.工科學院畢業設計中新問題及對策[J].揚州大學學報：高教研究室，2008（2）：93-96.

[2] 教育部.關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見，[2005]1號[Z].

[3] 教育部，財政部，關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見，教高[2011]6號[Z].

[4] 張毅剛.單片機原理及應用[M].北京：高等教育出版社，2007.