應用型本科院校《單片機原理與應用》實驗教學改進

李漫漫 蔣胤冰 錢銀 朱智 郁李鑫

摘要：單片機原理與應用是理工科類專業的專業基礎課。其教學采用理論結合實踐的方式，目的是為了培養學生的硬件應用能力以及工程實踐能力。但目前存在實驗設備陳舊、臺套數不足、實驗學時少、與實際應用聯系少等問題。本文通過實驗改革創新教學培養學生的主動學習行為、實踐應用能力以及創新能力，將時下比較流行的單片機車載電子應用加入教學內容中，以便更好的發揮單片機原理與應用實驗課程的作用。實踐證明，實驗教學的改革激發了學生的動手創新能力以及理論聯系實際的能力，并能夠熟練掌握單片機原理與應用這門課。

關鍵詞：單片機;實驗教學;教學改進;車載電子

0? 引言

《單片機原理與應用》是應用型本科院校工科類專業的重要基礎課，是實踐性和實用性很強的學科。其最終目標在于培養工科學生的硬件應用的能力。因此，在教學中實驗教學將直接影響該課程的教學效果和學生的應用能力的培養，對學生將來的發展有著關鍵性的作用。

由于科學技術的快速發展，為了適應新技術的發展要求，學校實驗教學設備需要更新換代，如圖1所示即為當下主流教學單片機實驗箱。大學生的教學內容也需要不斷地更新，由于單片機原理與應用課程要求實踐性應用性較強，因此實驗是影響教學水平的重要因素。為了提高應用型本科院校單片機相關專業的實踐應用水平以及單片機基礎課程的教學要求，必須對當前單片機實驗系統的教學方法及其相關的實際環節進行相關的探索性研究[1-3]。同時由于當前物聯網發展迅速，所以加入物聯網相關的單片機車載電子應用的教學就有非常重要的現實意義。

1? 單片機實驗室實驗教學存在的問題

1.1 教師自身問題

單片機原理與應用課程理論課時占據很大的比例，通常學校安排課程教學以理論課程為主，學生學完理論之后再進行實驗教學環節，由于理論教學時間長，學生學完所有理論再做實驗會導致對所學知識的遺忘，另外由于實驗學時較短，實驗老師不能抽出時間對理論知識進行講解只會注重實驗課程的教學，沒有結合學生所學理論知識進行實驗，造成學生只會接線寫程序，對所學理論知識不能完全理解、模棱兩可的現象;另外單片機技術發展迅速，教師不能緊跟當下流行的單片機汽車電子技術潮流，只停留在書本知識的講授，造成學生畢業找工作缺乏對新技術認識的現象。

1.2 實驗設備問題

單片機實驗設備臺套數不夠，能基本滿足實驗課程需求，但是由于無法保證每個學生獨自完成相應的實驗，學生動手機會相對較少，學生的動手實踐能力不能完全提高。另外由于單片機實驗室的設備過于陳舊[4]，學生在實驗過程中實驗箱很容易發生故障，當進行實驗時很容易造成結果出不來的現象，這樣就會影響學生做實驗的積極性;另外由于缺少單片機汽車電子相關的外設應用，學生缺乏學習當前最新技術的條件，導致無法實現理論聯系實際的教學目標。

1.3 學生的問題

目前來看應用型本科院校的學生實踐動手能力不強，缺乏自主學習的能力，以及將所學的單片機知識應用于相關領域的能力，例如汽車電子領域。在實驗過程中遇到問題不能獨立進行思考。由于單片機原理與應用課程的要求，單片機實驗課程大綱相同，在做實驗時，每組學生的實驗完全一致，存在應付實驗課程，只考慮拿到學分的情況，這就會導致部分學生存在抄襲現象，導致學生的實踐能力得不到提高。

1.4 實驗考核方法不科學

目前來看，應用型本科院校大部分存在單片機實驗考核方式單一的現象[5]。由于授課老師所帶班級較多，小班級教學的學生人數也越來越多，老師的精力有限，在講實驗時會對學生進行分組教學，不能關注每個學生的實驗動手能力，忽略了學生存在的差異性;在實驗考核時，實驗成績一般通過小組在課堂實驗中完成的情況給定，這樣就很容易造成沒有注重實驗過程只看重實驗結果的現象。

2? 單片機實驗教學方法改革

①首先針對學校教師自身存在的問題，教師本身要認識實驗課程的重要性，在實驗課程授課時將理論與實驗相結合進行授課，自主學習當下比較流行的技術，比如單片機汽車電子技術;另外學校要定期組織教師培訓，強化對在職在崗教師實踐教學環節的培訓、培養，比如進入單片機汽車電子研發的公司去實際學習，了解先進的技術與設備，了解公司對于學生能力的真正要求，并將其傳授給學生，進一步提高教師的綜合素質水平與實踐教學能力;此外，學校需要引進具有豐富實踐經驗的人才，完善實踐教學，努力建設一支具有豐富實踐經驗和較強的教學科研能力的實踐教學隊伍。

②在應用型本科普通高校擴招的大形勢下，出現了實驗設備臺套數不足與學生人數日益增多的矛盾[6-7]。為了解決這一矛盾，最大程度保證學生能夠獨立完成實驗，增加實驗設備臺套數是最為直接和有效的手段。量入為出的原則要求學校應該從實際需求出發，在充分考慮學生人數和實驗課程開設需求的基礎上，確定軟硬件數量，從而保證學生教學的高質量進行。其次中心應該從自身條件出發，考慮新型仿真軟件結合傳統硬件的教學方案，來代替單一的傳統硬件教學方案。同時，實驗設備需要與時俱進，購入當下流行技術的相關設備，比如單片機汽車電子的相關外設，如圖2所示即為車載電子顯示屏，來配合單片機實驗教學，這樣就可以在學校相對有限的能力下發揮出最大的效果。

③鼓勵學生參加學校及各高校舉辦的各類比賽，鼓勵學生去相關公司實習，例如汽車電子領域的公司，進一步鞏固學習單片機知識，以及相關的C語言，數字電路、模擬電路以及電路知識，將所學知識運用到實踐當中，加深學生對理論知識的學習[8]。努力培養出能在單片機相關領域從事工程應用研究、生產管理等方面工作的應用型技術人才。通過參加大學生創新項目比賽以及汽車電子領域的實習，即可以培養學生的自主學習和終身學習的意識，又能夠提高學生不斷學習和適應專業和社會發展的能力。

④應用型本科院校要充分發揮自身的優勢，根據單片機實驗教學規定制定人才培養方案，合理安排單片機實驗教學的內容，增加單片機汽車電子相關技術的實驗教學內容，提高教學水平，培養出較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才。因此應用型本科大學要注重學生的實踐能力，培養應用型人才，體現“應用”二字，其核心環節是實踐教學。單片機實驗教學在實驗項目設計時，需要減少實驗的仿真，增加設計型、應用型以及綜合型實驗，用于激發學生主動參與，積極思考實驗的興趣，達到更好的教學效果。另外通過單片機實驗的獨立設計，學生的動手能力得到了提高，為學生參與申報大學生創新實驗項目及大學生比賽打下了良好的基礎。

⑤進一步完善實驗考核制度，以往單一的考核制度需要采用多樣化進行考核評分，進一步完善學生實驗成績的考核評定辦法，讓學生學會獨立自主學習、主動實踐，促進實踐教學質量的全面提高。學生實驗成績的考核包括課堂考勤、課堂參與積極性、實驗結果以及實驗報告。在單片機實驗考核中，為了避免抄襲拷貝的情況，同一個實驗內容實驗教師需將實驗做出相應的改動，比如讓學生設計不同的車載電子部分功能，并對其效果進行評估，記錄到考核成績登記表;另外為了激發學生對實驗課程的學習興趣，學生也可以根據實驗內容的安排自行設計不同的實驗，達到實驗效果。在實驗課程結束前，實驗老師需安排一次實驗的總體考核，讓學生進行抽簽，分批進行實驗的操作，實驗過程中個人單獨完成實驗要求，顯示實驗結果，實驗指導教師對實驗過程進行檢查并記錄實驗結果，作為學生實驗成績的考核評定的參考依據。

3? 單片機實驗教學方法改革總結

總的來說，想要改變目前的實驗教學的現狀，提高實驗教學的質量和效率，需要學校、老師和學生的密切配合，共同努力。思想和工作方法改進先行、緊跟當下流行技術，這是重中之重，也是改革能否成功的先決要素，其次需要輔之以外部硬件條件的提升。只有這樣，才能保證實驗教學的改進工作更好的推進，更加卓有成效。

參考文獻：

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[3]葉宗海.應用型本科院校單片機實驗教學改革研究[J].高教學刊，2016（13）：128-129.

[4]孫曉暉，和紅梅，劉昕彤，張冬梅.應用型人才培養方案下的單片機實驗教學模式研究[J].內江科技，2016，37（09）：85-86.

[5]潘南紅，黃連帥，莫秋燕.單片機實驗內容設計[J].電子世界，2019（21）：182-183.

[6]盧鋼，張翼.《單片機原理與應用實驗》課程改革與實踐[J].中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2019（03）：189-190，195.

[7]李波.《單片機原理與應用》實驗教學改革與實踐[J].電子世界，2018（23）：101.

[8]楊春麗.應用型本科院校單片機課程教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2017（35）：141-142.