基于互聯(lián)網(wǎng)+的《單片機(jī)與接口技術(shù)》課程教學(xué)改革探究

孫明 張輝 趙麗娜

摘要：《單片機(jī)與接口技術(shù)》是電氣工程、電子通信工程、機(jī)電一體化等多個(gè)理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程。對于初學(xué)者來說，該課程包含的知識點(diǎn)不僅多而雜，并且抽象性較強(qiáng)，傳統(tǒng)以教材為主的理論講授模式，不利于激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，教學(xué)質(zhì)量不理想。在“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”背景下，依托互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新課程教學(xué)模式，對降低理解難度、提高實(shí)操水平有明顯效果。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，首先介紹了這門課程教學(xué)的難點(diǎn)，例如理論性較強(qiáng)、課程資源少等，然后提出了基于互聯(lián)網(wǎng)+的教學(xué)改革思路，最后從搭建課程管理網(wǎng)絡(luò)平臺、運(yùn)用微課開展教學(xué)以及采取“線上+線下”混合考核等方面提出了幾點(diǎn)建議，為學(xué)生進(jìn)行更加深入地學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)與接口技術(shù);互聯(lián)網(wǎng)+;微課模式;課外資源

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0283-02

作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，《單片機(jī)與接口技術(shù)》既包含了指針、寄存器、串行口之類的概念性知識，同時(shí)又需要學(xué)生掌握簡單的編程方法、開發(fā)方法，熟練運(yùn)用開發(fā)板，有較強(qiáng)的實(shí)操性要求。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，由于沒有做到理論與實(shí)操的統(tǒng)籌兼顧，基礎(chǔ)不牢固，因而在進(jìn)行其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)時(shí)，就會(huì)遇到更大的阻力。近年來，互聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)專業(yè)的課程教學(xué)中均體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢，也積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，這就為《單片機(jī)與接口技術(shù)》課程運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行改革提供了可行性條件。除了要求學(xué)校方面提供硬件支持外，教師也要轉(zhuǎn)變觀念，樹立互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)思維，掌握互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)方法，推動(dòng)這一課程教學(xué)達(dá)到預(yù)期成效。

1 《單片機(jī)與接口技術(shù)》教學(xué)的難點(diǎn)分析

1.1理論性較強(qiáng)，抽象知識理解難度高

專業(yè)基礎(chǔ)課的一個(gè)明顯特點(diǎn)，在于包含了許多本專業(yè)相關(guān)的概念、理論，讓學(xué)習(xí)者有一個(gè)初步認(rèn)識，為今后進(jìn)行更加深入的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。就《單片機(jī)與接口技術(shù)》而言，例如51系列單片機(jī)、STC系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、原理等，以及立即數(shù)尋址、寄存器尋址、變址尋址的適用條件和區(qū)別等，都是需要學(xué)習(xí)者牢固掌握的理論性內(nèi)容。由于這些概念性的知識數(shù)量較多，初學(xué)者很容易將其混淆，理解起來十分困難，更不用說實(shí)踐運(yùn)用了。因此，在課程的教學(xué)中，一方面需要學(xué)習(xí)者保持興趣、集中注意力，做到正確區(qū)分、牢固掌握這些易混淆性知識;另一方面還需要學(xué)習(xí)者在實(shí)踐操作中，正確運(yùn)用并加深理解這些知識，增加了課程教學(xué)的難度。

1.2授課方法單一，實(shí)操訓(xùn)練較少

在學(xué)習(xí)《單片機(jī)與接口技術(shù)》時(shí)，使用匯編語言設(shè)計(jì)簡單程序、循環(huán)程序是最基本的實(shí)操要求，而隨著課程學(xué)習(xí)的深入，知識的不斷積累，還會(huì)要求學(xué)習(xí)者能夠使用軟硬件設(shè)計(jì)交通燈、流水燈或者是報(bào)警器等實(shí)物。因此實(shí)操能力也是該課程考核中的關(guān)鍵一項(xiàng)。但是，在日常教學(xué)中，學(xué)生基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，容易出現(xiàn)概念混淆的情況;而許多教師為了幫助學(xué)生更加扎實(shí)地掌握課程內(nèi)容，占用了過多的時(shí)間進(jìn)行理論講解，由此留給學(xué)生進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練的機(jī)會(huì)就相應(yīng)減少。在教學(xué)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，通過教師在課堂上的理論講解和示范操作，部分學(xué)生覺得自己已經(jīng)掌握了該知識點(diǎn)，但是由于不能立刻通過上機(jī)操作對所學(xué)知識進(jìn)行鞏固，一段時(shí)間后又會(huì)忘記如何編程，因而不利于專業(yè)技能的提升。

1.3課程資源匱乏，難以激發(fā)興趣

給學(xué)習(xí)者提供豐富的教學(xué)資源，一是能夠拓展學(xué)習(xí)者的知識視野，對專業(yè)課程有更加全面的了解;二是能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供更多的實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，有助于保持學(xué)習(xí)動(dòng)力。但現(xiàn)階段，很多教師在教學(xué)時(shí)還是局限于教材上的內(nèi)容，即便是上機(jī)實(shí)操，也僅是從教材上挑選一些練習(xí)題。由于教學(xué)資源匱乏，隨著時(shí)間的延長，很多學(xué)生學(xué)習(xí)興趣消退，不能從單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中獲得正向反饋，降低了課堂教學(xué)效率。

2 基于互聯(lián)網(wǎng)+的課程改革思路

把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到各個(gè)專業(yè)的課程教學(xué)中，是近幾年高校教學(xué)創(chuàng)新的一次重要嘗試。《單片機(jī)與接口技術(shù)》這門課程，本身就需要學(xué)習(xí)者使用計(jì)算機(jī)完成編程訓(xùn)練，在一定程度上為互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)的運(yùn)用提供了便利。因此，基于互聯(lián)網(wǎng)+的課程教學(xué)創(chuàng)新，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如何提升實(shí)操能力、如何豐富課程資源等方面，致力于解決當(dāng)下課程教學(xué)中切實(shí)存在的一些難題。

2.1利用互聯(lián)網(wǎng)讓理論知識具象化

對于剛開始接觸《單片機(jī)與接口技術(shù)》這門課程的學(xué)生來說，首要任務(wù)是把繁瑣而又抽象的概念和理論，轉(zhuǎn)化為相對來說具象的內(nèi)容，使他們保持對這門課程的學(xué)習(xí)熱情。互聯(lián)網(wǎng)在這一方面提供了諸多便利與優(yōu)勢，例如在介紹幾種常見的單片機(jī)時(shí)，教師可以從互聯(lián)網(wǎng)上搜集MCS 51系列單片機(jī)、ATMEL 89系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，采用對比教學(xué)方式進(jìn)行介紹。一方面，運(yùn)用PPT針對某個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)講解，可使學(xué)習(xí)者更加直觀地了解單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成，熟悉掌握每個(gè)部分的功能;另一方面，采取對比觀察的方式，可使學(xué)生進(jìn)一步掌握不同系列單片機(jī)在結(jié)構(gòu)組成上的異同點(diǎn)。同樣的方法還可適用于幾種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的教學(xué)、多個(gè)輸入/輸出端口的教學(xué)。基于互聯(lián)網(wǎng)直觀展示的特點(diǎn)，將易于混淆的知識點(diǎn)進(jìn)行對比觀察、深入講解，可有效提高課程重、難點(diǎn)知識的教學(xué)質(zhì)量。

2.2利用互聯(lián)網(wǎng)提升學(xué)生實(shí)操能力

《單片機(jī)與接口技術(shù)》雖然包含較多的定義和理論，但是也要求學(xué)習(xí)者掌握簡單編程等實(shí)操技能。以往課程教學(xué)實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)少、實(shí)操能力弱，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行教學(xué)改革，對改善這一現(xiàn)狀也能起到一定的積極幫助作用。例如，搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，采用“項(xiàng)目式”教學(xué)使學(xué)生得到更多自主鍛煉的機(jī)會(huì);教師通過互聯(lián)網(wǎng)將設(shè)計(jì)好的項(xiàng)目任務(wù)發(fā)送給每名學(xué)生，讓他們根據(jù)任務(wù)說明，利用之前學(xué)過的單片機(jī)編程知識，自主完成程序編寫，并通過仿真運(yùn)行保證程序正確;讓每個(gè)學(xué)生接受到的項(xiàng)目任務(wù)均不相同，以更加考驗(yàn)他們獨(dú)立解決困難、完成任務(wù)的能力。在這一過程中，既可以使學(xué)習(xí)者掌握簡單的編程技巧，又可以使學(xué)習(xí)者加深對尋址方式、接口功能、時(shí)鐘信號等知識點(diǎn)的印象。

2.3利用互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展課外學(xué)習(xí)資源

隨著課程教學(xué)的深入，一方面是知識難度相應(yīng)上升，學(xué)習(xí)變得更加吃力;另一方面，剛開始接觸課程時(shí)的新鮮感消退，學(xué)習(xí)動(dòng)力減弱。在這種情況下，要想繼續(xù)讓學(xué)習(xí)者在課堂上集中注意力，就需要借助于互聯(lián)網(wǎng)引進(jìn)一些課外資源，讓他們保持探究的興趣。互聯(lián)網(wǎng)上有海量的教學(xué)資源，既有關(guān)于《單片機(jī)與接口技術(shù)》的精品課程，又有多種類型的練習(xí)題，因而，可選取適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)和練習(xí)題在理論教學(xué)和實(shí)操訓(xùn)練中加以借鑒。例如，在學(xué)習(xí)了“萬年歷設(shè)計(jì)”這部分知識后，從互聯(lián)網(wǎng)上搜集其他基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)題目，如“跑馬燈設(shè)計(jì)”“00-99計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)”等。這種利用互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展課外學(xué)習(xí)資源的方式既可以讓所學(xué)知識得到檢驗(yàn)，實(shí)操能力得以提升，又可以感受到單片機(jī)技術(shù)的實(shí)用性。

3 基于互聯(lián)網(wǎng)+的《單片機(jī)與接口技術(shù)》教學(xué)改革

3.1搭建課程管理網(wǎng)絡(luò)平臺

在應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)+改革教學(xué)模式時(shí)，首先要提供完備的硬件基礎(chǔ)。學(xué)校方面應(yīng)構(gòu)建課程管理網(wǎng)絡(luò)平臺，包括教師端、學(xué)生端兩部分。教師端除了發(fā)布指令、下達(dá)任務(wù)外，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每一臺學(xué)生終端機(jī)，既可以監(jiān)督學(xué)生訓(xùn)練，又能夠及時(shí)解答學(xué)生在上機(jī)實(shí)操過程中遇到的問題。另外，還要提供在線交流功能，學(xué)生可以選擇私信的方式，與教師“一對一”交流;也可以選擇在公屏上提問，教師對一些共性問題給予解答。此外，課程管理網(wǎng)絡(luò)平臺還包括教學(xué)資源庫，其中包含了海量的學(xué)習(xí)資料;除了電子課件外，還有習(xí)題庫，支持學(xué)生隨堂測驗(yàn)。做到“一人一機(jī)”，真正實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化教學(xué)，為鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，切實(shí)提升實(shí)操水平奠定了基礎(chǔ)。

3.2采用微課模式提高教學(xué)質(zhì)量

基于互聯(lián)網(wǎng)的微課教學(xué)，也有助于提升《單片機(jī)與接口技術(shù)》教學(xué)實(shí)效。教師需要根據(jù)課堂所要講解的知識點(diǎn)，在備課階段從網(wǎng)絡(luò)教學(xué)論壇下載相關(guān)的資料。以“輸入/輸出端口”為例，搜集關(guān)于P0-P3口的教學(xué)資料，然后利用剪輯軟件制作成2～3分鐘的教學(xué)短視頻。每個(gè)端口對應(yīng)一個(gè)短視頻，這樣在課上講解51單片機(jī)的輸入/輸出端口知識點(diǎn)時(shí)，直接讓學(xué)生觀看短視頻。相比于教師講解，用視頻展示的方式可更好地、更直觀地表示出P0-P3口的功能、要求以及負(fù)載能力，還有利于對比教學(xué)。這樣一來，不僅提高了授課效率，而且有助于學(xué)生厘清易被混淆的知識點(diǎn)。同樣，在上機(jī)實(shí)操時(shí)，如果學(xué)生遇到難點(diǎn)無法攻克，也可以通過觀看微視頻的方式，不斷摸索尋找方法和答案，這對于鍛煉他們在單片機(jī)編程中的創(chuàng)新創(chuàng)造能力也大有裨益。

3.3線上+線下考核檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果

以往《單片機(jī)與接口技術(shù)》的考核，受到條件限制側(cè)重于卷面考試，雖然也包含分支程序設(shè)計(jì)、串行口應(yīng)用等實(shí)踐性的內(nèi)容，但是占比不高，無法真正體現(xiàn)出學(xué)生對這門課程的掌握和應(yīng)用水平。而基于互聯(lián)網(wǎng)搭建“線上+線下”的混合式考核，則兼顧了理論與實(shí)踐。線下考核還是以理論為主，旨在幫助學(xué)生扎實(shí)掌握這門課程中的重要概念，如串行口的工作方式、各種接口的結(jié)構(gòu)、中斷鍵盤掃描方式等。線上考核則側(cè)重于檢驗(yàn)實(shí)操能力，教師從網(wǎng)絡(luò)平臺的習(xí)題庫中，隨機(jī)抽取若干題目，分配給每一名學(xué)生，讓他們在規(guī)定時(shí)間內(nèi)在計(jì)算機(jī)上編寫程序，然后將程序燒錄到單片機(jī)上進(jìn)行運(yùn)行。這種混合式考核，一來更加全面地反映出學(xué)生對這門課程的掌握水平，二來也有助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的短板和問題，在下一步的教學(xué)中有針對性地補(bǔ)齊短板。

3.4利用課后碎片化時(shí)間鞏固知識

課上教學(xué)時(shí)間有限，很多學(xué)生因?yàn)橄芰Σ粡?qiáng)，容易留下許多知識盲區(qū)。而這門課程的知識具有很強(qiáng)的邏輯關(guān)聯(lián)，例如不了解輸入/輸出端口的功能，或者是沒有掌握各類尋址方式，不熟悉中斷觸發(fā)方式，就很難完整、順利地設(shè)計(jì)出程序。因此，要想學(xué)好、用好單片機(jī)，除了要求學(xué)生珍惜好課上的理論教學(xué)和上機(jī)操作機(jī)會(huì)外，還要要求學(xué)生在課后反復(fù)練習(xí)。目前，筆記本電腦在學(xué)生群體中得到了全面普及，教師應(yīng)借助于互聯(lián)網(wǎng)分配課后練習(xí)任務(wù)，將課后碎片化時(shí)間利用起來。要按照“因人施教”的原則，根據(jù)每個(gè)人的知識掌握程度，安排不同的課后訓(xùn)練任務(wù)。讓那些基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生，可以通過課后訓(xùn)練進(jìn)一步拔高;讓那些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，也通過課后練習(xí)鞏固知識點(diǎn)。除此之外，利用班級QQ群、微信群，師生之間可隨時(shí)交流問題、解答疑惑，在切實(shí)提升教學(xué)實(shí)效的基礎(chǔ)上，推動(dòng)這門課程的深化改革。

4結(jié)語

在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，《單片機(jī)與接口技術(shù)》教學(xué)改革既有可行性，也有必要性。對于任課教師來說，首先要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，樹立起互聯(lián)網(wǎng)思維，其次要結(jié)合這門課程的特點(diǎn)，以及每節(jié)課教學(xué)的重難點(diǎn)知識，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的便利性，通過搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，采用微課教學(xué)模式，以及采取線上+線下混合式考核等一系列措施，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式創(chuàng)新，幫助學(xué)生在扎實(shí)掌握單片機(jī)相關(guān)理論知識的前提下，進(jìn)行大量實(shí)操訓(xùn)練，初步掌握編程技巧，為下一步更加專業(yè)的課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

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