吳君鵬

摘 要：在傳統(tǒng)的單片機原理的課程中，注重的是單片機原理和匯編指令的介紹，考核過程強調(diào)基本知識的掌握，在整個教學(xué)過程中并沒有系統(tǒng)的把計算思維融入其教學(xué)過程中，因此學(xué)生很難將單片機的知識轉(zhuǎn)化為能力。針對以上的分析，將計算思維能力的培養(yǎng)融入單片機的教學(xué)過程，以達到充分優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)和培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的目的。

關(guān)鍵詞：單片機原理課程 計算思維 計算思維能力 課程模式

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0164-02

單片機原理及應(yīng)用課程是電類專業(yè)以及部分非電類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，該課程結(jié)合了電子技術(shù)，計算機程序設(shè)計技術(shù)等內(nèi)容，是一門應(yīng)用性很強的課程。從國內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容上來講，多數(shù)高校還是以經(jīng)典的51單片機為核心，教學(xué)內(nèi)容主要包括了51單片機的硬件結(jié)構(gòu)、匯編指令、匯編程序設(shè)計、片內(nèi)硬件資源的使用如定時器、中斷系統(tǒng)、異步串行通信接口以及接口技術(shù)等。

1 計算思維能力

計算思維從本質(zhì)上而言源自數(shù)學(xué)思維，因此像其他所有的科學(xué)一樣，其形式化解析基礎(chǔ)是建立在數(shù)學(xué)之上。計算思維和工程思維的具有互補性與融合性。計算思維，本身代表著一種普遍的認識和普適的技能，涵蓋了反映計算機科學(xué)廣泛性與深入性的一系列思維活動。計算思維能力是美國的計算機科學(xué)專家周以真教授提出的，他指出計算思維是每個人都應(yīng)當擁有的基本技能，無論是計算機科學(xué)家還是使用簡單運算的學(xué)生都需要具備此解析的能力。計算思維是一種遞歸性思維，用海量的數(shù)據(jù)可以基礎(chǔ)概念抽象化和分解化去求解、設(shè)計和理解具有復(fù)雜化系統(tǒng)的問題。

隨著信息化進程的全面深入與泛在化程度的加深，計算思維已經(jīng)成為人們認識、理解和解決問題的基本能力之一。計算思維作為一種素質(zhì)，或一整套解決復(fù)雜事物的一般問題的方法與技術(shù)所有受教育者都應(yīng)該具備的此能力。在信息化社會，一個人如果不具備相應(yīng)的計算思維的能力，將在學(xué)習(xí)和工作的競爭中處于不利地位。

對于大多數(shù)的非計算機專業(yè)的電類專業(yè)，如電子信息工程，電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)過程中也設(shè)計了部分計算機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，如C語言程序設(shè)計，微機原理與接口技術(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)值分析等課程，使學(xué)生具備了計算思維能力培養(yǎng)所需要的基礎(chǔ)。但是不同于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)，在其后續(xù)的課程中則偏重于信號和信息的處理等課程，在后續(xù)的課程中強調(diào)的是將計算機技術(shù)應(yīng)用于本學(xué)科問題的解決。因此對于電類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)過程中加強計算思維能力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。

2 單片機課程中的計算思維能力培養(yǎng)

在傳統(tǒng)的單片機原理的課程中，注重的是單片機原理和匯編指令的介紹，同時在考核過程中也是強調(diào)基本知識的掌握，在整個教學(xué)過程中并沒有系統(tǒng)的把計算思維融入其教學(xué)過程中，因此對于很多學(xué)生來講，學(xué)完這門課程只是對單片機的知識了解了一遍，沒有激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且很難將知識轉(zhuǎn)化為能力。針對以上的分析，將計算思維能力的培養(yǎng)融入單片機的教學(xué)過程可以充分優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力。

2.1 結(jié)合項目式教學(xué)

單片機課程的知識點和計算思維能力培養(yǎng)可分解為獨立的子課題項目進行，各個子課題之間都具有聯(lián)系性并服務(wù)于課程整體的知識體系，選擇一個合適的項目題目，圍繞這個具有單獨教學(xué)目的的子題目，讓學(xué)生圍繞該項目進行程序設(shè)計的循序漸進的學(xué)習(xí)，致力于思維培養(yǎng)的連貫性。比如，選擇基于51單片機的計算器這個題目，單片機這門課程的特點是硬件和軟件相結(jié)合，硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂，在這個題目包含了相關(guān)的硬件設(shè)計，如矩陣式按鍵，液晶或數(shù)碼管顯示接口，軟件上則包括了相應(yīng)的硬件驅(qū)動，計算程序的相關(guān)算法，讓學(xué)生圍繞這個題目展開思維的培養(yǎng)，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機的過程中做到有的放矢，而不是毫無目的的去記憶些匯編指令或者的C語言指令。

2.2 加強實驗上機，體現(xiàn)計算思維

重視實驗上機教學(xué)與學(xué)生的實踐能力過程，加強計算思維能力的在實踐中的具體化過程。一般的單片機教學(xué)過程中，實驗的比重并不是很大，針對這門實踐性很強的課程有必要提高上機實驗的比重，同時圍繞項目教學(xué)的核心，在實驗的過程中也是圍繞項目題目逐步的展開實驗教學(xué)，讓實驗的教學(xué)保證連續(xù)性，規(guī)范上機流程，強調(diào)過程培養(yǎng)的目的性，比如在上機過程中，在教師講解完之后，學(xué)生應(yīng)當遵循“實驗題目分析-硬件設(shè)計-軟件算法設(shè)計-編寫代碼-仿真-連接硬件電路-下載調(diào)試”的順序，引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中逐步培養(yǎng)良好的計算思維能力和編程習(xí)慣，幫助學(xué)生舉一反三地學(xué)習(xí)好單片機原理這門課程。

2.3 課程模式的創(chuàng)新

以多維角度進行課程教學(xué)模式改革，將計算思維能力培養(yǎng)融入單片機課程，課程建設(shè)中體現(xiàn)計算思維能力培養(yǎng)的整體知識架構(gòu)、具體路徑與實踐表現(xiàn)。

在授課方法方面，在課程教學(xué)內(nèi)容未調(diào)整情況下，通過改進教學(xué)方法（例如開展小組專題研討、項目式問題引導(dǎo)、小組討論和反思、自我總結(jié)與實踐的建構(gòu)等）引導(dǎo)學(xué)生體會單片機課程及知識體系之下所蘊含的計算思維規(guī)律、系統(tǒng)化特征及一般方法；在授課內(nèi)容重組方面，單片機課程教學(xué)的知識點相對比較基礎(chǔ)且具有系統(tǒng)性，在學(xué)生具備一定專業(yè)課的基礎(chǔ)上，進行課程設(shè)計，但需以計算思維為主線進行知識體系的重新組織，并在課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)進行有大幅度的調(diào)整與重組。在授課內(nèi)容和方式的改革方面，將課程教學(xué)知識點進行加大和突出，通過與思維訓(xùn)練有關(guān)的知識點的結(jié)合，開設(shè)實驗課程進行內(nèi)化知識的外化過程，加強計算思維的通識基礎(chǔ)培養(yǎng)。

3 結(jié)語

單片機原理課程是大學(xué)生思維能力培養(yǎng)的重要課程之一。在教學(xué)改革過程中不僅要求授課教師在教學(xué)理念上的轉(zhuǎn)變，同時在授課及課程體系上要以培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力為最終目標，對單片機原理課程進行全面的提升與改革。因此，推動計算思維觀念的普及，致力于計算思維的常識化，促進在教育過程中對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)，有利于提高大學(xué)生在未來競爭環(huán)境中增強競爭力。

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