單片機教學改革新探索

彭健 明如意 周少軍

摘要：本文從現階段教學中存在的問題入手，對單片機的教學提出改革方案。提出激發學生興趣使學生自主學習的措施。在理論教學方面增加項目導向的知識重組教學方案，同時在實踐教學上充分為學生提供資源激發學生自身的創造力，并鼓勵學生參加學科競賽。改革調研結果說明此方案能夠更好的培養學生的實踐能力和提高學生的創新能力。

關鍵詞：單片機；教學改革；項目引導

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）19-0093-02

一、對單片機教學改革的思考

（一）教學改革總體思路

我國高等教育旨在培養學生能夠同時兼備厚實的專業基礎知識和較強的專業崗位實踐能力，成為一名具備較高綜合能力的人才。要打破以知識傳授為主要特征的傳統學科課程模式，不能只灌輸知識而不培養動手能力，這樣不符合職業能力的培養目標。如何變書本知識傳授為動手能力培養，是一個值得思考的問題。我們可以認為單片機的課程內容要緊緊圍繞項目實例的工作任務為線索來展開，使其理論知識覆蓋面廣，讓學生在完成具體項目中來完善相關理論知識結構[1]。這樣既兼顧了理論基礎的培養，也訓練了學生的動手能力。

（二）教學改革的措施

1.提高學生學習興趣。如何激發學生對學習單片機的興趣讓其自主學習是一個重要的問題。直接拋出問題的本質一般人難以理解，事實上學生容易被一些物理現象吸引，以這個現象為基礎，老師再加以講述和指點，學生們往往容易接受且能產生更高的興趣。因此，老師們在講課之前先給學生們展示與此節課程內容相關的小實驗，讓學生們對現象產生興趣而進行有趣教學。

2.教學內容項目化、情境化。在單片機教學實踐中，主要設置基本編程能力與軟硬件調試能力訓練、單片機控制系統設計能力與系統創新能力訓練兩個學習情境。每一個學習情境有幾個實例項目組成，層層遞進，又相互關聯。每個項目的學習按照經典或新穎的例子為載體來展開，以項目為中心調用理論服務于實踐，使理論與實踐融為一體。

3.對照匯編語言與C語言教學。傳統的單片機教學一般講解使用匯編語言設計程序，雖然匯編語言有其獨到的好處。但實際應用中，C語言的使用是不可或缺的，所以使用C語言和匯編語言對照教學能夠更好的讓學生理解和實際應用。加強學生對單片機內部結構以及一些基礎概念的理解。舉個具體例子，在講解單片機片內資源（中斷、定時器、串行口）、LED顯示、鍵盤和D/A與A/D轉換時，通過用Proteus和Keil uVision4 軟件構建成的單片機仿真實驗室結合具體項目實例加強學生對相關內容的理解。采用匯編語言與C語言的項目實例對照教學，使學生能學會用匯編語言和C語言混合編程來解決大型的應用實例問題，更能快速的適應相關工作，從而進行獨立的開發。

二、實踐教學改革

（一）構建模塊化實驗系統

為了滿足學生不同實驗要求，教學要有良好的便利性，設置一套開放式的單片機實驗系統是非常有必要的。為了不同學生的不同實驗要求，系統應該采用模塊化設計。讓學生們能夠完全自主去開發設計實驗，而不是定式的按照實驗指導書安排的內容、方法和程序去做實驗。學生根據自己的學習程度和所選的實驗要求，自主選擇模塊，將其搭建成自己想要的系統，實現想要的功能。這樣讓學生自己動手連接線路，理解其中的含義，加深對基礎知識的領悟，溫故而知新。編程時能靈活的選擇不同的接口，知道這些接口能夠完成什么功能。

（二）構建軟件仿真環境

單片機課程作為一個嵌入式技術基礎課程，軟硬件結合是其最大的一個特色。在實際開發過程中，產品都離不開仿真這一步驟。仿真能夠節省許多成本，在計算機中選擇虛擬器件，搭建完整系統，做出仿真是一個重要的過程。為滿足學生的不同需求，讓其能夠自主設計開發，仿真軟件的引入是必不可少的。

學生可以利用實驗箱和仿真軟件共同作用，完成一整套的開發過程。從Proteus設計電路開始、進行編程、仿真驗證、最后的上機實驗。引導學生逐步走過這些過程，通過設計電路、編寫調試程序直到最終實現設計。使學生能更直觀真切地體會到單片機的軟、硬件資源開發的全過程[2]。

（三）以學科競賽促教學

學科競賽對培養學生的創新精神和團隊意識有重要作用，同時也能鍛煉學生的動手能力。設置學科競賽能夠有效的促進教學，建立這種競賽機制能培養學生的競爭意識。

（四）自由上機實驗教學

學生們除了在老師統一安排的時間做實驗，還可以充分利用課余時間前來實驗室進行學習。實驗室保持高度開放，當學生有不懂的地方，實驗室老師還可以提供指導。這樣，學生們自由度大，不會拘泥于課堂上僅有的一點學習時間之外，還可以充分利用實驗室這個平臺來學習。

三、實際改革與調研結果

針對上述對于單片機的改革教學方案的實踐，下面以兩個班的80名學生進行調研，針對上文在單片機改革過程中的成果和問題，統計學生們對本文中新思路的了解和認可程度，以及綜合他們在實際成績考核中的數據，表現新的教學方案可以取到良好的效果，調研結果見下文。《單片機技術及運用》課程改革方案實施認同結果如表1所示。

由上表可以看出，大部分學生對教學方案的改革持歡迎態度，少部分學生傾向于保守的教學思路，反對教學方案的人數為0，這也符合教學創新的理念教育，不會固步自封。

表2是針對近幾年該高校同一課程不同年級的學習成績統計表，統計了該課程的全部成績，包括平時成績、實驗成績、考試成績以及總成績的平均值，該課程自2014年開始實施教學改革，2014年還是老式教學，2014后實行新的教學方案，通過學生們的成績表，可以明顯看出教學改革成效顯著提高。可見上述對于單片機的改革起到了不錯的作用，方案效果明顯。

四、結論

單片機作為一門基礎課程，學好它有利于接下來對于計算機系統或是控制系統的認識。課程具有很強的綜合性，應用是其必不可少的一環。如何改善單片機課程的教學，本文在思想上和措施上都有提及。大學教育的宗旨是培養出有理論基礎和實踐能力的人才，但同時也不能忽視學生本身的選擇。積極引導學生，以興趣為導向是改革的主體思路。根據這個思路，注意與實際應用的接軌，采用C語言和匯編共同教學的方式。同時提出以項目任務對知識進行重構的教學，對學生的實踐給予充分保障和支持以及鼓勵學生參加競賽的措施。最終的改革調研結果驗證了這些思想和措施的有效性。

參考文獻：

[1]沈昕，鄧璨.項目教學法在本科單片機教學改革中的應用[J].才智，2015，（7）.

[2]顧菊芬，楊國華“開發板+Proteus仿真”雙平臺單片機教學改革實踐[J].武漢船舶職業技術學院學報，2015，（3）.