探討學生創新能力培養下的單片機教學的改革

曹洪奎　沈陽

【摘要】創新能力是當前教學改革中強調的一個學生培養能力的重點，而傳統的單片機課程的實踐性教學安排的般是驗證性實驗，不利于培養學生的創新能力。筆者結合自身的經驗，從教學項目、課程設計、創新實驗裝置以及產品報告和考核方法方面提出了基于學生創新能力培養的單片機教學改革思路，促進學生創新能力的提高。

【關鍵詞】創新能力；單片機教學；改革

中圖分類號：TP368.1-4

隨著知識經濟的不斷發展，企業對于綜合型人才的需求更加的迫切，培養高素質的創新型人才已被確定為我國高等教育發展的根本目標。單片機課程是電子類專業的一門核心課程，具有很強的綜合性與實踐性特征，該課程不僅為后續課程的學習奠定基礎，并且也提供了一種培養創新能力的良好手段。傳統的單片機課程教學在提升學生創新能力培養方面還存在很大的欠缺性，因此，為了在單片機課程教學中強化創新能力培養，必須對傳統單片機課程的教學模式進行改革。

1.教學與實踐改革存在的問題

1.1教學方式有待改進

在單片機的教學過程中不少教師常常以單片機理論為教學的重中之重，實驗常安排一些與實踐結合不緊密的基礎實驗，從而難以與實踐緊密結合起來；再加上一些教師強調筆試的重要性，勢必造成學生失去學習的興趣和積極性，將更多精力用于考試過關，而難以使理論知識得到實踐和應用。例如循環左移和右移指令的講解，只做理論上的推導，很難加深學生的印象，若能引入適當的EDA技術將這個循環左移和右移過程形象地展示出來，既能加深學生的印象還能提高其學習興趣[1]。

1.2傳統教學的內容問題

由于單片機教材與實際應用有一定的差距，教材中提到的理論與實物已經是幾年前的市場產品或者是面臨淘汰的產品，這樣就會使學生接觸到一些過時的知識卻沒有看到新的改進，從而在一定程度上影響了學生的知識面和實踐能力。實驗課程體系驗證性實驗過多、綜合性、啟發性實驗太少，沒有大型設計性和綜合性實驗，基本沒有對學生動手實踐能力達到提高和訓練[2]。

1.3學生對實踐和動手缺乏積極性

不少學生對單片機的實踐性缺少認識，不主動參與實踐和設計，他們寧愿將時間放在英語考試或計算機等級考試上，卻對單片機技術的實踐和操作缺少興趣，因此培養和調動學生積極性顯得尤為重要。

2.教學實踐改革中的有效建議

2.1教學項目的創新設計

教學項目是課程教學內容的載體，教學項目設計的好壞直接關系到單片機課程的教學效果。為了培養學生的創新能力，筆者設計了一些創新性的教學項目，旨在為學生提供更大的創新設計空間。比如：設計智能打鈴器、盆栽自動灌溉裝置、自動避障小車等。這些教學項目不僅可以鍛煉學生的單片機開發能力，也可以為學生提供很大的創新空間。學生在完成這些項目的基本功能后，還可以根據自己的想象力對其進行改進，使其功能更加完善。

2.2課程題目的創新設計

單片機課程設計是單片機教學的一個重要檢驗環節，其題目的設計對于培養和考核學生的創新能力非常重要。題目的設計和選取可以從以下幾個方面入手：借鑒歷屆電子設計大賽的題目；從日常生活中尋找與們課堂教學相關的資源，將其改良為可行性課題；以在研的教師科研課題為藍本，將部分研究內容作為設計制作的題目供學生練習，培養其創新能力。比如，筆者根據自己的日常生活經驗，設計了智能水杯題目，不限定水杯的具體功能，要求學生充分發揮自己的想象力和創新能力，分組設計出不同功能的智能水杯。各個小組完成了不同的創新設計，有的小組設計了具有自動顯示水溫功能的水杯，有的小組設計了具有定時提醒喝水功能的水杯，有的小組設計了具有音樂播放功能的水杯，等等。

2.3開發單片機創新實驗裝置

傳統的單片機實驗箱內部電路固定，學生只能按照實驗指導書的步驟，機械地做一遍驗證性實驗，無法進行創新性設計。針對傳統單片機實驗箱的缺點，筆者開發了一套靈活性和擴展性強、易于升級的單片機創新實驗裝置。其設計思路是將搭建各種不同功能單片機系統所必需的組成電路分離，設計出各個獨立的功能模塊，在該裝置上學生可自主選擇功能模塊，完成創新性單片機系統的設計。另外，利用Proteus與Keil軟件整合構建單片機創新虛擬仿真實驗室，它可為學生提供豐富的虛擬儀器和元器件資源，為學生提供良好的創新平臺。

2.4請高校研究生作有趣易懂的產品設計報告

以往常有教師向院上提出應該多請專家給學生作專題報告以拓展學生的知識面，盡管學院作出了一定的努力，然而許多國內專家總是忙于手頭工作，或者因為路程問題最后不能完成這一愿望，即便有的專家過來作完報告，卻也難以收到預期的效果，一些學生往往反映太過深奧，或者難于理解或者與所學知識關聯不大。對此我們可以請來高校一些發表過優秀論文的研究生，利用周末過來講解和展示他們的設計成果這些研究生往往非常樂意奉獻自己的論文成果，因此講解得較為詳細具體，并且可以做到淺顯易懂而本科生在具有一定理論基礎情況下都能聽懂。

2.5 考核方法的創新設計

通常來說考核就是對教師教學效果的檢驗和學生水平的測試，同時也是督促和激發學生認真學習的原因和動力。在單片機的教學與實踐改革過程中，我們提出了一種注重實踐能力和應用能力培養的考核方式，課堂考勤占10%，平時成績占30%期末考試占60%。這種考核方式突出的特點是平時成績比例較高，同時對其考核將一半的分值設定為實驗成績，并對學生在實驗中的具體表現從實驗態度、完成實驗的情況、實踐動手能力和課程設計等幾方面進行量化。

3.結語

單片機技術是電子類專業的核心課程，有較強的實踐性，因此學生只有在單片機開發實踐中才能真正掌握其開發方法、鍛煉創新能力。但加強學生的實踐應用能力和創新能力并不是一件容易的事情，需要教師首先轉變教學的觀念，從教學的教學項目、課程題目上大膽創新，并在實驗裝置上下功夫，做出創新，并通過產品設計報告、以及考核方法創新的輔助，全面的提升學生的創新能力，相信在堅持不斷的推進、實踐和努力中，一定能在學生單片機應用及創新能力提升上有所收獲。

參考文獻：

[1]張鑫，朱智林，張巖，閆龍. 在單片機教學中培養大學生的創新能力[J]. 中國電力教育，2010，03：92-93.

[2]馮國富，駱解民，周汝雁，池濤，張云. 一種單片機應用創新能力實踐教學方案[J]. 計算機教育，2012，02：95-98+102.