面向應用型人才培養的單片機實踐教學改革研究

摘要：當前各院校培養出的自動化、電子、計算機、機電等專業學生只是理論豐富，實踐能力弱，不能滿足企業對單片機人才的需求，為此提出面向應用型人才培養的單片機實踐教學改革研究。通過改革理論課程內容和改革實驗課程內容，促使學生逐步向綜合應用和創新能力發展;改革理論課教學模式、增加校企協作教學模式，增強學生的實踐操作能力，同時能夠培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力，挑選出應用型人才，滿足社會對應用型人才的需求。

關鍵詞：應用型;人才培養;單片機;教學改革

中圖分類號：TP3-0 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）27-0134-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著科技的發展，單片機技術應用到我們生活的各個領域，它是一種集成電路芯片，是一種微型處理器，在智能家居產品、科技數碼產品、工業控制等領域廣泛應用[1]。因此單片機應用設計、調試和維修崗位需要大量的人才，單片機成為學校自動化、電子、計算機、機電等專業的必修課。但是單片機是一種技術，企業注重的是實踐操作，因此單片機是一門集理論性、實踐性、實用性和應用性為一體的課程。目前學校對單片機課程的教學模式卻依然是以理論課程為主，以教師和教材為中心，采用課堂灌輸式的教學方式，實踐教學很少，考核方式也與實際應用脫節，考核結果也不能真實反映單片機開發能力等問題。當前學校單片機教學現狀急需改進。因此，研究面向應用型人才培養的單片機實踐教學改革至關重要。需要各個學校將全面提高學生實踐能力作為重點，培養出一批高素質實用創新型人才輸送給企業，從而避免學校教育與社會需求脫節的問題。

1 單片機實踐課程內容改革

面對當前企業對單片機應用型人才的需求，各院校必須改革傳統教學內容，單片機作為一門集理論性、實踐性、實用性和應用性為一體的課程，必須重視單片機理論教學和實踐教學兩個層面，根據單片機課程的特點，將單片機的理論知識逐步向綜合應用和創新能力發展[2]。

1.1理論課程內容改革

單片機理論教學主要包括基本知識學習和理論擴展知識學習，因此教師在教導學生理論知識時，需要充分認識到理論知識所涵蓋的內容，適應不同層次學生的需求，將理論知識以模塊的形式呈現出來，從而加強知識點之間的關聯性，促使學生更加高效地記憶單片機的相關知識點，從而降低單片機教學難度，提高課堂教學效率。

針對學生進行模塊一基礎知識軟件課程時，不提倡直接用C語言進行編程，要以8051編程及最小系統為學習重點，因為學習匯編語言對認知單片機內部的硬件結構很有幫助。單片機理論教學主要包括G語言編程、硬件設計、外圍擴展電路、抗干擾設計等學習重點，介紹單片機應用系統的開發和設計要點，目的是為實踐環節打下堅實的基礎，因為只有提高學生G語言在單片機技術中的應用能力，才能提高學生學習編程效率以及調試、移植維護程序等課程主要內容[3]。尤其是單片機課程是技術性非常強的課程，教師在教學時，必須由淺人深、層層遞進，從基礎知識開始，綜合性知識為主，拓展知識結構，從而提高學生課堂的參與意識和動手能力，從而提高學生學習效率。

1.2 實驗課程內容改革

想要培養出滿足社會需求的應用型人才，就必須增加以設計性、系統性為主的實驗教學內容，要求學生能夠掌握單片機基本指令和使用方法以及系統的開發流程和操作技巧[4]。所以院校必須將單片機理論知識教學與學生的實驗課程緊密結合，對應不同的模塊進行實驗課程的設計。所以為了幫助學生消化理論知識，逐步向綜合應用和創新能力發展，引入Proteus和Keil仿真開發軟件，讓學生在軟硬件上均可以進行實際操作，促進單片機課程教學質量邁上一個嶄新的臺階[5]。但需要注意的是，理論課程和實驗課程雖然要緊密結合，但并不是單片機課程的實踐教學環節與理論課教學同時進行，而是需要合理安排實訓的時間。可以將實踐課安排在理論課之后的一個學期開展，因為此時的學生已完成理論知識的學習，可以減少部分理論知識內容和課時量，增加實驗課時長、課時量和實驗課的難度，進行綜合設計性實驗教學，從而緩解實驗室的壓力。

2 單片機實踐教學模式改革

當前社會，單片機應用型人才十分稀缺，作為為社會培養人才的高等院校，必須改革教學模式，因此改變傳統的授課方式是改革高職單片機教學的重點。轉變課堂灌輸式教育方式，教師應從知識灌輸者轉變為課堂組織者、引導者，提高學生的學習興趣，引導學生在實踐中發現問題，采用多種教學方式，提高教學效果[6]。

2.1 理論課教學模式

現階段教師教導學生學習單片機理論課程，都是采用多媒體教學，在這個過程中，很多教師都喜歡簡單地用PPT羅列課本的知識，而這種知識的羅列，僅僅只是帶領學生了解一遍書上內容，沒有實質效果。而在當前科技特別發達的今天，現代教學手段應用在單片機教學中已經成為必然趨勢，是以教師應正確認識多媒體教學的特點，根據書中內容進行整理，將其與計算機系統仿真技術以及傳統教學方法有機結合起來，面對不同的理論知識，采用不同的教學手段，如板書、多媒體、網絡等，充分利用各種資源，揚長避短，發揮這些手段的各自優勢。如單片機課程中學生很難想象單片機取指令、編譯指令和取數據的過程等內容，就要采用Power Point中動畫功能予以演示，通過動畫顯示的方式，學生可以很容易地理解PC指針的工作方式，CPU進行取指令、編譯和執行指令的過程[7]。從而活躍課堂氛圍，提高單片機教學的趣味性和有效性。

2.2 增加校企協作教學模式

在當下，校企協作教學模式已經成為高等院校非常常見的教學模式。而在單片機教學中，根據單片機技術的特點，可以選擇從企業中引進項目，讓學生進行單片機應用系統的設計。促使學生通過篩選元件、焊接組裝、編程、調試、寫入芯片等，全面了解單片機的開發過程，直觀驗證了基本理論知識。在這個過程中，不但有助于增加學生對企業崗位工作的了解，還可以促使學生在實踐訓練中，將理論知識和實踐能力進行有機融合，還發揮了學生的創造性思維，培養了學生的觀察能力、思維能力。所以采用新型的教學模式，既能促使學生保持對單片機課程的興趣，又能提高學生的應用能力。

3 單片機實踐教學體系改革

單片機課程是技術性課程，社會對單片機人才需求是應用型人才，因此單片機課程采用六位一體的課程體系，如圖1所示。在課堂教學時，形成以理論知識教學與實踐教學相結合、以實踐教學和實際應用相結合的課程體系。課堂教學中的理論知識，可以通過課堂實驗鞏固，加深學生對單片機的理解;通過實踐教學，讓學生實際操作，進一步鞏固和消化課堂上所學知識，掌握單片機應用技術。在這個過程中，可以采用實際小型課題項目作為例子，給學生講解單片機技術在嵌入式系統中的應用，單片機系統的設計思想、軟件工具等。從而培養學生的工程意識、分析問題和解決問題的能力，提高學生的創新能力和綜合素質。而課程體系中的創新型設計競賽，可以培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力，對于培養綜合型、創新型、復合型人才具有重要的意義。

4 單片機考試考核模式改革

單片機課程是高等院校為社會培養應用型單片機人才的課程，注重的是單片機的應用，因此必須改變傳統的單片機考核模式，結合多種考核方式進行綜合考評，為社會輸送更多的單片機應用型人才。在當前各高等院校單片機考核中，多選擇閉卷考試的模式，多數題目也都是一些記憶性的基礎知識，這種考核模式只能夠檢驗學生對理論知識的掌握程度，無法得知學生的實踐能力水平。然而單片機課程實踐性強，考核不能只局限于理論考核和平時的實踐課堂考核，應該對學生最終的一個整體水平有一個測試和評價。因此通過傳統考核的學生并不能滿足社會對單片機應用型人才的需求，所以單片機考核必須將實際操作和單片機設計考核提上日程。

在考核內容上，各高等院校可以將單片機課程考核分為理論考核和實踐考核兩個方面，考核的重點是實踐考核中對所學的單片機知識的綜合運用能力，因此各高校應將平時實驗課上的操作算作考核的一部分，期末考試需要加入單片機設計，設計題目可以由老師出考題或者學生自己準備，如若有參加大型單片機設計競賽，可根據實際情況，增加考核分數。考核成績表如表1所示。

5 結束語

綜上所述，單片機被廣泛應用于智能家居產品、科技數碼產品、工業控制等領域，是生活中非常重要的一項技術，各企業對單片機應用型人才需求量大。但是各高校單片機課程教學內容和方法都存在一定的滯后性，所教導出的單片機人才并不滿足社會需求。因此，本文從單片機實踐課程內容、教學模式、教學體系及考試考核模式進行改革，致力于培養出滿足當前企業需求的應用型人才。但本文對單片機實踐教學改革研究并不完全，還存在很大的進步空間，所以還需深入單片機實踐教學改革研究，從而提高單片機教學的實效性，培養更多的應用型人才，給相關領域的發展提供人才方面的保障。

參考文獻：

[1]張編妹，張磊，劉春靜.基于項目化教學路徑：高校單片機教學問題及改革的思考[J].物聯網技術，2020，10（2）：119-120.

[2]周偉輝，周亞平，萬心悅，等.基于虛擬仿真技術的《單片機原理與技術》的教學改革探析——以東華理工大學長江學院為例[J].南方農機，2020，51（3）：159-160.

[3]朱名強，“單片機技術及應用”課程教學改革構想——基于中高職銜接背景下學生技能團隊貫穿的教學改革[J].黑龍江科學，2020，11（1）：12-14.

[4]周唯，劉陽京，曾小波，基于逐日系統的單片機應用技術教學改革與實踐探索——以湖南理工職業技術學院為例[J].職業技術，2020，19（1）：50-53.

[5]張欣.基于OBE理念的實踐教學改革與課程評價——以《單片機原理及應用課程設計》為例[J].長春工程學院學報（社會科學版），2019，20（3）：130-133.

[6]代少玉，武穎麗，吳興林.以工程教育為抓手，全面改革單片機課程實踐教學[J].物理與工程，2019，29（S1）：121.

[7]杜波，劉文洲.基于成果導向的卓越專業單片機課程實踐教學改革探索[J].長春工程學院學報（社會科學版），2019，20（4）：141-145.

【通聯編輯：張薇】

作者簡介：皮大能（1966-），男，湖北嘉魚人，碩士，副教授，研究方向：單片機與嵌入系統測控技術。