中職單片機原理及應用課程的教學策略簡析

石艷芝

（伊犁技師培訓學院，新疆維吾爾自治區 伊寧 835000）

引言

多年以來，怎么講好單片機課程是困擾許多教師的一個難題。這門課有用、實用，但不好講，更不好學，上課是老師和學生都受折磨的過程。許多老師一直想教會學生，就是找不到合適的方法，總是白費力氣。單片機技術是一門必修課程，廣泛用于智能儀器儀表、工業控制和家用生活電器等多個領域。該課程內容抽象、綜合性和實踐性強，實驗教學在其學習中極為重要。目前的教學模式多是重理論少實驗，即使少量的實驗學時也大都是驗證性實驗，學生很難對單片機有一個全面的認知，難以將課本上的知識真正融會貫通用于實踐。針對當前存在的問題，要改變傳統的教學模式，探索新的實驗教學改革方法，提高學生對本專業知識的愛好，培養學生在創新和實踐應用等方面的能力。

一、單片機原理及應用課程概述

單片機依賴于內部精妙的電路結構設計，具有強大的功能，深入到社會生活的各個方面。本課程內容包括單片機基礎、單片機系統的開發環境、以80C51 單片機的硬件及軟件、并行口、中斷系統及其應用、定時器/計數器、串行口，同時含有大量實驗、實例，理論與實踐結合緊密，實用性強。單片機學習的一大難點是學生難以掌握抽象繁雜的硬件結構，從而失去繼續學習的動力。不管線上教學還是線下教學，關鍵在于學生能夠了解單片機開發的全過程，揭示外在表現的內部根源，消除抽象。要熟練掌握單片機，需邊理論邊實踐，進行適量的課程設計。

二、中職學生的特點

（一）心理特點

改革開放初期，由于國家缺少技術類人才，中職教育一度呈現欣欣向榮的景象，但隨著社會經濟和高等教育的發展，普通高校開始擴招，多數應屆初中生選擇讀普通高中再升入大學，嚴重影響了中職學校的招生規模和生源質量，中職學校的生源素質參差不齊，社會的普遍認可度也逐漸降低。中職生大部分是因為中考失利，被動選擇了專業和學校，可能對于所選的專業既不了解也不喜歡。因此導致在心理方面焦慮、自卑、缺乏自信。學習目標不明確，缺乏學習興趣和學習意志，學習成績較差，極易自暴自棄，產生厭學和畏難情緒，不思進取，得過且過。

（二）行為特點

在行為特點上，中職生喜歡以自我為中心，自控能力較差，容易沖動，一般具有較明顯逆反心理和行為。但是，中職生在行為上有個明顯的優點，就是喜歡動手實踐。對于各種實踐環節具有興趣濃厚，積極參與。因此，需要因勢利導，進一步加強中職生實際操作技能的培養，使其適應社會市場需求變得尤為重要。

三、教學中存在的問題

（一）硬件部分和軟件部分學習內容相互有一定的穿插，學生是先學硬件結構，后學軟件指令，在學習過程中有些內容無法及時理解，如果講解的細致會使學生理解上造成困難。

（二）學生在學習單片機軟件指令部分是學習的匯編語言

匯編語言是除了機器語言外最接近底層硬件的語言，編寫出的程序運行效率最高。初學者學習匯編語言可以加深單片機的運行過程和原理，對單片機硬件和指令之間的交互有一個清晰的認識。但是，匯編語言的可讀性差，面向硬件的編寫過程煩瑣，移植性差。如果只掌握匯編語言編程，編寫綜合性、應用性強的程序就較為困難，難以將實際學過的單片機軟件指令應用在實際項目中，提高了單片機開發的門檻。

（三）學生的實驗完全是基于軟件模擬仿真，缺乏實際的動手操作

純軟件仿真實驗學習完畢后，學生甚至都沒見過真正的單片機，更不用談硬件設計、連線、調試等。工科生工作后面對是各種復雜的實際電路狀況，不僅要有扎實的理論基礎，還要有較強的動手實踐能力。

四、教學策略

（一）創建課程目標

單片機原理及應用課程具有較強的實踐性特點，其本身所呈現出的教學目標是以人才針對化培養為主，將知識內容通過實踐教學轉化為學生成長的內驅動力，進一步強化整體教學質量。在對此類課程建設思政教育體系時，則應進一步強化課程教學重心，以單片機原理及課程教學特性為切入點，深度解析整個專業教學與思政元素之間存在的關系，并通過社會主義價值觀、核心觀作為整體教學輔導框架，這樣才可進一步保證學生在學習專業技能時，可以通過思政元素的導入來強化學生的認知能力，樹立相對應的工匠精神、科研精神等，以科學驅動力培養學生的創新意識，強化學生的學習思維，增強主觀能動性。

（二）課程思政的實施路徑

在單片機原理及應用課程中實施的思政教育時，應從多方面考慮到整個專業課程體系建設及教學所產生的各類特性，然后結合思政元素在實際教學過程中的各類教學屬性，進行理論方面與實踐方面的同步融合。只有這樣，才可真正令學生在學習過程中可以同步解析出專業內容與思政內容之間的共融性，進而令學生從潛意識里認可整個教學模式。通過案例教學法針對單片機系統組成及應用進行講解時，可以結合整個實際操控原理模式，令學生了解到單片機搭載下的智能設備在實際操作過程中所起到的作用。例如在疫情環境下，大型商場以及小區，均需要對出入人員進行體感測溫，而此過程中的體感測溫則是依據單片機內的集成操控原理，實現對溫度的有效測量，在此期間學生學習單片機等應用機理，可以進一步提高學生對于整個專業技能及職業技能之間的認可度，令學生真正具備相對應的責任感，了解到疫情環境下，單片機技術實現的重要價值，進一步為學生樹立相對應的價值觀念。

（三）翻轉課堂，培養學生自主學習的能力

為了解決學生學習動力不足的問題，范能勝提出“翻轉課堂”的教學方法，對教學主體、教學內容、教學時間等進行重新規劃。具體方法是把一個自然班分成若干實驗小組，教師根據課程教學要求布置任務，讓學生作為課堂主角，在講臺上介紹實驗的原理、方法和過程，演示實驗的結果。此方法要求小組成員在課前就必須完成實驗，并制作演示用PPT，介紹完成后教師根據學生的綜合表現予以評分。實踐證明該方法將傳統的“先教后學”的教學模式成功翻轉為“先學后教”，最大程度發揮學生的自主學習能動性，有效提升了學生對所學知識的應用與創新能力。

（四）線上教學模式探索與實踐

為彌補傳統課堂集中面授教學模式不可重復的問題，劉敏莊等在教學過程中對線上教學模式進行了積極的探索，將在線教學平臺與虛擬仿真平臺相結合，不僅實現在線單片機理論教學、虛擬仿真實驗及課程考核，學生可以在PC 端安裝虛擬仿真Protues 軟件同步開展實驗，在很大程度上解決了學生課后無法進行線下實驗的困境，也為有效開展單片機線上教學提供了新的思路。另外，部分職業學校受條件限制，不能正常搭建單片機硬件電路，調試軟件程序，而Proteus 仿真軟件可以解決上述難題，它能設計智能原理圖，有完善的電路仿真功能、單片機協同仿真功能，可以滿足單片機項目教學的需要。因此，教師可運用Proteus 軟件進行仿真教學，提高學生電路設計、軟件編程、程序調試的水平，讓學生掌握單片機的控制技術。此外，教師還可以向學生介紹單片機應用的優秀網站，引導學生充分利用豐富的網絡資源了解目前單片機技術的新發展、新應用，以此拓展學生的知識面，延伸和補充課內教學內容，夯實學生的專業基礎。

（五）基于項目沉浸式的模塊化教學

單片機最好的教學方法是將理論課和實驗課融合為一體，為了解決理論課與實踐課相脫節的現象，我校初步推行一種基于項目沉浸式的模塊化教學法。具體方法為重構單片機課程教學主體框架，按照大綱知識點類別，將教學內容分成具體的基本教學模塊，每個模塊又包括代表性的具體項目。實施過程中教師要從學生感興趣的主題出發，按照從易到難的順序設定每個模塊的項目主題，細化每個項目所涵蓋的知識點，通過項目升級，激發學生自主學習的興趣。

（六）科學對待教材內容，進行適當“取舍”

在教學中，教師要科學對待教材內容，進行適當的“取舍”，堅持夠用不加深的原則，擇其要點，從而將單片機的教學內容變成學生易消化的知識甘泉。例如，在教學“單片機P0 ∽P3 口的C51 編程”時，果斷舍去了教材中的信號流程分析和緩沖器、讀鎖存器等內容，讓學生對照P0、P1、P2、P3 四個輸入、輸出端口的結構圖，比較它們之間的異同點，從而得出P0 ∽P3 四個端口都具有普通的輸入、輸出功能的結論。再如，對于單片機基本系統結構和擴展系統結構內容，中職生只要掌握其結構框圖就可以，不需要掌握框圖中的單元電路，因此，沒有詳細講解單元電路的電路原理和電路參數，只簡單交代其作用和功能。“有舍有取”的教學思想符合高職生的實際情況，可以最大程度激發學生的學習興趣，讓學生學到有用的知識。

結束語

綜上所述，將“單片機原理及應用”這門課程的教學研究與線上課程平臺相結合，可以在線上有效開展課前、課中、課后等一系列的活動，因對每一個活動賦予學生一定的經驗值，可以激勵學生去學習。并且對于學生的資源學習情況和活動的參與度有統計，對學生有一個遠程監督的作用。同時結合實踐激發學生的學習興趣，提高了學生對于課堂的參與度。并且最終的成績可以借助數據的導出功能，方便整理和管理。然而，“單片機原理及應用”教學改革仍然是一項長期而艱巨的教學任務。教師只有通過不斷改革創新，勇于親身實踐，才能使學生在學習中有所收獲，才能從根本上保證教學質量和人才培養成效的全面提高。