呂琛

摘 要： 針對傳統(tǒng)單片機(jī)實驗教學(xué)的不足，文章從優(yōu)化實驗內(nèi)容、完善實驗條件、改革實驗方法、調(diào)整考核模式、注重教師培養(yǎng)五個方面探討單片機(jī)實驗教學(xué)的改革措施，以提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 實驗教學(xué) 教學(xué)改革

目前各大高校的自動化、電子信息、計算機(jī)等專業(yè)均開設(shè)單片機(jī)課程，該課程理論和技術(shù)應(yīng)用性較強(qiáng)，是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其中單片機(jī)實驗是極為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。然而單片機(jī)實驗教學(xué)普遍存在諸如課時短、內(nèi)容陳舊、教學(xué)設(shè)備有限、實驗手段單一、理論實踐脫節(jié)、缺乏有效考評機(jī)制等不足[2-4]，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課興趣不濃厚、主動性不強(qiáng)、動手能力和創(chuàng)新能力差，因此有必要進(jìn)行單片機(jī)實驗的教學(xué)改革。

1.優(yōu)化實驗內(nèi)容

傳統(tǒng)單片機(jī)實驗課程通常作為理論課程的延續(xù)，課時有限，內(nèi)容不夠豐富；實驗結(jié)構(gòu)不合理，大多為驗證型實驗，而設(shè)計、創(chuàng)新和綜合型實驗較少甚至沒有；有些高校常年使用同一本實驗教材，內(nèi)容陳舊，不能適應(yīng)當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，這些都造成學(xué)生對本就理論枯燥難懂的單片機(jī)課程失去興趣，不利于提高學(xué)生的實踐能力。

單片機(jī)的實驗教學(xué)內(nèi)容應(yīng)遵循先簡單后復(fù)雜、先基礎(chǔ)后綜合、最后到獨立設(shè)計創(chuàng)新應(yīng)用的學(xué)習(xí)規(guī)律設(shè)計。因此，在實驗課程前期以認(rèn)識基本硬件和軟件，了解基本指令、熟悉設(shè)計語言為主，通過教師在課堂上做示范性講解，鞏固學(xué)生理論知識，消化課堂內(nèi)容。在實驗課程中期以綜合實驗為主，參照實驗任務(wù)書，讓學(xué)生自主完成硬件接線、軟件編程并進(jìn)行調(diào)試驗證，最后通過觀察實驗結(jié)果完成實驗報告，最終掌握單片機(jī)的基本知識。在實驗課程后期則以創(chuàng)新型實踐、開放實驗為主，學(xué)生應(yīng)在課下自主學(xué)習(xí)，結(jié)合興趣小組、與企業(yè)合作或參與科研課題，通過相關(guān)教師的輔導(dǎo)，對自己感興趣的單片機(jī)應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計、編程、調(diào)試和運行，甚至制作出能夠?qū)崿F(xiàn)功能的電路板，該環(huán)節(jié)可大大提高學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。通過合理設(shè)計實驗結(jié)構(gòu)，優(yōu)化實驗內(nèi)容，最終培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高解決實際問題的能力。

2.完善實驗條件

2.1硬件條件

很多高校的單片機(jī)實驗硬件采用體積較大的實驗箱，訓(xùn)練模塊固定且需要固定的使用場地，這在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，也給學(xué)生造成了“不能隨時驗證編程結(jié)果”的不便，尤其隨著單片機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，固定實驗箱的實驗內(nèi)容必然無法順應(yīng)時代需求，因此購置先進(jìn)的儀器設(shè)備，如便攜式的實驗箱，或者同指導(dǎo)教師一同改造設(shè)計實驗平臺，不失為改善單片機(jī)實驗硬件條件的好方法。此外，若條件允許，則可以在實驗室配備很多媒體教學(xué)設(shè)備，專業(yè)書籍，設(shè)置討論區(qū)，供學(xué)生學(xué)習(xí)與交流。

2.2軟件條件

過去單片機(jī)實驗的軟件環(huán)境多使用匯編語言，但由于匯編語言不易移植等缺點已逐步被C語言取代，因此對于單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用應(yīng)采用C語言程序設(shè)計。此外，在實驗條件有限的情況下，學(xué)生通過電腦，利用虛擬仿真軟件即可進(jìn)行實驗，例如Proteus、Keil、Protel等常用的電子仿真軟件的使用或整合，能使初學(xué)者盡快掌握單片機(jī)的程序開發(fā)，減少耗材的同時不需要考慮電路問題，此后進(jìn)行實物制作將事半功倍。

3.改革實驗方法

3.1以學(xué)生為主體

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法多以老師為主，學(xué)生處于被動接受位置，學(xué)生的主觀能動性很難得到激發(fā)，這樣既缺乏對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，更不利于發(fā)展其獨立創(chuàng)新能力，最終不能學(xué)以致用。改革后應(yīng)以學(xué)生為主體，例如把學(xué)生分成若干個實驗小組，老師在教授完必要的基礎(chǔ)知識和實驗引導(dǎo)后，就可以讓各小組學(xué)生通過學(xué)習(xí)、實踐、交流和討論完成實驗，最后由學(xué)生制作PPT進(jìn)行匯報，這樣可以大大提高學(xué)生的自學(xué)能力并培養(yǎng)他們的團(tuán)隊合作精神。

3.2以項目為載體

以項目為載體，就是在參與項目的過程中實驗學(xué)習(xí)，例如把單片機(jī)課程分解成若干個訓(xùn)練項目，每個項目又分為基礎(chǔ)知識部分、操作練習(xí)部分及思考練習(xí)部分。通過這三個部分滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，基礎(chǔ)知識和操作訓(xùn)練主要是打牢學(xué)生的基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力，思考與練習(xí)主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。能力較突出的學(xué)生，可以通過業(yè)余時間參與大學(xué)生研究訓(xùn)練計劃等活動，申報參加與單片機(jī)相關(guān)的研究項目，通過專業(yè)老師的指導(dǎo)，達(dá)到熟練應(yīng)用單片機(jī)的目的，同時進(jìn)一步提高他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3.3實驗室開放

由于單片機(jī)實驗課程的課時有限，往往不能滿足一些對單片機(jī)有濃厚興趣的學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，因此在條件允許的情況下，在課外時間適當(dāng)?shù)亻_放實驗室，提供給學(xué)生一個更加開放和便于隨時進(jìn)行動手操作的實驗環(huán)境，能夠使學(xué)有余力的學(xué)生有更多收獲。

3.4校企結(jié)合

單片機(jī)課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，我們培養(yǎng)的學(xué)生很多都會進(jìn)入各企事業(yè)單位的一線進(jìn)行現(xiàn)場工作，因此要適應(yīng)市場需求，培養(yǎng)才有針對性。校企結(jié)合最主要的目的是使學(xué)生能夠在處理現(xiàn)實問題中，提高技能，適應(yīng)社會。校企結(jié)合的形式是多樣的，例如把企業(yè)中的成功案例作為單片機(jī)實驗課程的訓(xùn)練項目，聘請企業(yè)中有經(jīng)驗的技術(shù)人員作為兼職教師指導(dǎo)學(xué)生，建立校企聯(lián)合實驗室，使學(xué)生們在接觸學(xué)習(xí)到企業(yè)案例的同時能解決企業(yè)中面臨的問題，等等。學(xué)生既能從中得到解決問題的成就感，又能提高對單片機(jī)的興趣。

4.調(diào)整考核模式

實驗的考核是保證實驗質(zhì)量的重要手段，以往單片機(jī)實驗多從學(xué)生們的動手能力、實驗結(jié)果和實驗報告等方面進(jìn)行考核，但由于實驗課程時間有限，既對實驗過程進(jìn)行考核又對實驗結(jié)果進(jìn)行考核的方式往往流于形式，導(dǎo)致在教學(xué)中不能從學(xué)生實際出發(fā)，沒有人性化的教學(xué)設(shè)計，最后應(yīng)付了事。本文提倡以過程考核為主，弱化理論考試。改革的方向是應(yīng)該因人而異，充分發(fā)揮每個人的主觀能動性。教師應(yīng)更注重實驗過程，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，而不是僅盯著實驗是否成功，更重要的是從不成功的實驗中找出問題，幫助學(xué)生解決問題，注重調(diào)動學(xué)生求知的積極性?？茖W(xué)本來就是在不斷的失敗中尋找成功的方向，只要有良好的學(xué)習(xí)和互動過程，那么結(jié)果自然就水到渠成了。

5.注重教師培養(yǎng)

實驗教學(xué)本身對教師的動手能力就有較高要求，結(jié)合綜上對單片機(jī)實驗教學(xué)改革的探討，對教師的綜合素質(zhì)提出了更高要求。過去培養(yǎng)教師的途徑主要有通過老教師對新教師的傳幫帶或參與科研項目帶動教學(xué)成果，增加專業(yè)教師企業(yè)實踐經(jīng)歷與時間，強(qiáng)化創(chuàng)新意識與能力等，本文提出對于理工科教師應(yīng)注重人文精神的培養(yǎng)，因為我們培養(yǎng)學(xué)生的目的并不是完全以就業(yè)為導(dǎo)向，更應(yīng)該以提高學(xué)生專業(yè)興趣和科學(xué)探究能力為主。

6.結(jié)語

單片機(jī)實驗教學(xué)是單片機(jī)教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，通過以上實驗教學(xué)改革方法，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和團(tuán)隊精神，從而保證教學(xué)質(zhì)量?？傊?，我們要切實從培養(yǎng)學(xué)生的角度出發(fā)，跟上單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過多種途徑，不斷探索研究單片機(jī)實驗教學(xué)改進(jìn)，推動單片機(jī)實驗教學(xué)發(fā)展，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到切實提高，為其以后在更高層次的應(yīng)用打下扎實基礎(chǔ)。

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