基于互聯網+的高校單片機課程改革

吳險峰

摘要：單片機課程是高校計算機嵌入式類、電子信息類、電氣類等專業的重要專業課程。各學校實驗硬件每個學校都不相同，以及實驗條件的差距，有些甚至是全虛擬化實訓，不便于培養學生實踐技能，也難以組織實操標準化考試。針對“互聯網+”國家戰略，探索課程發展的“互聯網+”模式——購教材免費贈送開發板，廠家靠后期的互聯網增值服務等來獲得收益。利用創新模式便于實現單片機考證標準化。

關鍵詞：單片機教學；互聯網+；單片機實訓設備

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0250-02

一、引言

單片機這一課程是綜合性十分大的一門課，與其相關的課程有數模電路，編程語言，單片機的體系結構。而當前單片機課程在不同高校里的側重點各不相同，但大多數都偏向注重軟件編程設計，較少關注到其他知識理論體系。這也就是為什么有些高校將嵌入式等專業安排在軟件學院（系）而有些學校卻將其設置在機電學院（系）的原因。同時多數高校的單片機教學都是偏重于理論性教學，較少關注到學生實踐性操作。有些教材實踐操作也都以敘述講解為主，較注重元器件及相應電路內部機理的研究，較少注重元器件及各典型電路外部機理的研究及典型應用[1]。并較少有綜合類實驗，不利于提高學生實際動手能力及理論聯系實際的能力。而在綜合性的課程中側重點的不同必將導致某些教學內容中學生的學習盲點和誤區，且在教學過程中也會因不兼容的各理論體系造成教學內容的枯燥、乏味，不利于學生的學習。同時單片機課程也是一門講究實踐性的課程，除了上述原因導致的學生實踐能力不足以外，單片機設備陳舊，實踐教學過于僵硬和機械化也是一“硬傷”。而教師的授課現狀也大多以多媒體與板書結合，很少會有實際的樣例和單片機開發板的實例操作。幾乎純理論的輸出教學和僵硬的實踐操作也給大多數學生造成一種深奧、枯燥難懂、毫無趣味性可言的印象。故對單片機的教材內容的再設計、教學方式的改革以及解決陳舊的實驗箱設備等問題是刻不容緩的。

二、單片機教學現狀

1.課堂教學環境。在當前的教學過程中，教師大多以多媒體、板書或二者結合的方式教學。但大多數的教學都以多媒體教學為主。而多媒體教學課信息量太大的現象普遍存在，這會使學生或囫圇吞棗、不求甚解，或窮于筆記、忽略聽課，或注意了聽課而疏于筆記，使學生產生窮于應付、“累”的感覺，教學效果反而不如傳統方法理想，陷入了所謂的“電灌”陷阱。而在理論知識繁多綜合性強的單片機課程中，教師的這種枯燥的PPT教學模式內容就易于使得學生掉進“電灌”陷阱中。故此在注重應用性的單片機課程里，應該奉行教學信息的適量性原則，對于單片機各單元硬件模塊、寄存器、功能指令等相關理論知識進行兼容性的簡單講解，不必太過于詳細，其具體的學習內容應于操作實例的應用中學習。做到“學，做，練”一體化的教學模式。

2.單片機教材與教學設備。當前的單片機教學環境現狀主要存在教材設計不合理以及教學設備陳舊落后這兩個問題。教材問題，單片機教學中所用教材目前普遍存在的問題為，內容陳舊、過于理論化、學生接受程度低[2]。而在實驗設備問題上則是大多數學校還是以落后實驗箱進行實踐教學，此類實驗箱都是帶有實驗說明書，學生只需按部就班地搭載幾個簡單的線路接口，燒錄給出的源碼就可以完成實驗要求。這樣一來使本門課程的教學變成了純機械性的操作，而在真正的開發板上運行發生錯誤，往往無法調試出錯誤的所在。這種教學方式實際上并不能培養學生的實踐能力更別說綜合項目設計能力，只是走馬觀花過過形式的實驗課。

3.結合互聯網+的線上教育。在如今手機、平板等移動端設備的成熟應用，以及移動通信技術的快速發展下，人們的學習時間和空間都已從連續、固定、封閉走向開放、多元的狀態[3]。正是線上教育的這種網絡學習方式的開放、多元的學習環境，促進網絡學習碎片化。而這種碎片化的學習氛圍下導致多數人都有持續的注意力下降，注意力穩定性變弱易被周邊信息干擾等問題。本課程出陳推新，創立“互聯網+”的教材新模式。在其打造的單片機學習生態鏈中，就有由于網絡學習碎片化的方式對于學習人群影響，而推出的“微課”教學視頻。而關于“微課”的特點在于人們已然開始受不了那種傳統的上達幾十分鐘的教學視頻，即冗長、煩瑣又毫無趣味性可言。

4.“互聯網+”新模式——附贈開發板。就上文所述，除卻教材設計上的不足之外，教學設備上的短板也是單片機教學的一大痛腳。從損耗程度來說，各高校的損耗程度不一，但由于實驗箱這類設備的損耗十分快，所以絕大多數的設備不是老化老舊就是“缺胳膊少腿”的狀態，而各高校又不大可能持續用資金輸出來維持設備上穩定，這樣就導致學生在實操學習上的不穩定性。加之本來在實驗箱上操作就屬于“小白”式的學習，按照實驗說明書上的幾個簡單操作進行實操性學習是十分不可取的。況且實驗箱的局限性太大，它只能完成規定范圍的實驗，不能進行裁剪、移植等操作，給學生發揮想象的空間過于狹隘。故此，對于教學設備上的改革也是刻不容緩的。現今多數力求在單片機設備上改革的前輩們的主流觀點是用仿真軟件proteus與實驗箱進行有機的融合教學。這種改革觀點也不失為一種創新的想法，但在實施教學過程中不可避免地會遇到一些瓶頸。這種改革在某種程度上雖有利于學生動手能力及想象空間的發展，卻仍是無法解決實驗箱不能進行移植、裁剪等操作的短板問題。且就仿真軟件在課堂上的教學收獲性來說，它對于學生的趣味吸引性遠低于實物操作教學，學生也容易在實操過程中對復雜、晦澀難懂的教學部分喪失對于學習的動力。故此，本課程推出基于互聯網+的“教材附贈開發板”模式。把單片機開發板附贈與學生個體后，學生對于私人使用物品與公共教學資源是保護性態度是不同的，這在某些程度上就緩解設備過快損耗的缺點，同時也為高校省下一大筆設備維護和更新的費用。且開發板操作性十分多樣化，既能進行基礎的操作學習又可以再進一步地學習一些拓展內容。移植和裁剪也是十分靈活及多樣化。將開發板代替實驗箱，并與改革后c51單片機教材模塊進行逐一的無縫銜接，使得教材與教學設備都能發揮其最大效用，從而讓學生獲得更好的教學體驗。

三、體系認證

相比較于軟件編程類的各種權威抑或標準化的認證考試來說，硬件體系的認證考試一直都是一個難以解決的問題。各大機構的“各自為證”和市面上開發板硬件考試的不統一等原因導致至今都無法解決這一認證難題。本課程推出基于互聯網+的“教材附贈開發板”模式，開發板歸學生所有。學生可以利用通過考試平臺，自帶開發板進行相關考試。

四、實踐數據

以本課程為思路的基于互聯網+的單片機教材以《51單片機項目教程（C語言）》已經上市，在京東天貓等主流平臺發售。受到廣大學子的熱烈歡迎，目前上市不到一年，在京東的銷量已經穩居同類產品前三位。同時，本教材還被工信部教育與硬件工程師高級職業教育列為推薦教材。

五、結論

在創新的教學與教材改革模式，必然考慮不足或有遺漏之地。但在當前形式下，基于互聯網+的高校單片機課程改革不失為一大進步的嘗試。

參考文獻：

[1]侯甲童，孫克偉，王玉龍.單片機原理及應用課程教學改革與實踐[J].高師理學刊，2016，（09）：64-67.

[2]李剛.單片機教學方法[J].黑龍江科技信息，2016，（25）：20.

[3]王小娟.單片機原理及應用課程教學現狀及應對策略[J].學園，2016，（03）.