曹宏娟

摘要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的需求越來(lái)越大，對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力和思維創(chuàng)新能力提出了更高的要求。學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境建設(shè)問(wèn)題凸顯，如何根據(jù)單片機(jī)教學(xué)特點(diǎn)構(gòu)建系統(tǒng)的教學(xué)體系。本文針對(duì)實(shí)踐教學(xué)、利用現(xiàn)代化教學(xué)方法、建設(shè)實(shí)踐教學(xué)體系、創(chuàng)建科研教學(xué)平臺(tái)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)等方面進(jìn)行闡述，供參考。

關(guān)鍵詞：人才培養(yǎng);單片機(jī)課程;教學(xué)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：G424.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

工科院校中電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主要課程是單片機(jī)課程，這門(mén)課程對(duì)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力要求頗高，是一門(mén)應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，也是電子、計(jì)算機(jī)類(lèi)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)的基礎(chǔ)課程。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式中，對(duì)學(xué)生素質(zhì)和創(chuàng)新能力重點(diǎn)培養(yǎng)，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手處理問(wèn)題的能力，真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，“學(xué)以致用”。因此，實(shí)踐教學(xué)在單片機(jī)課程教學(xué)中起到關(guān)鍵作用，也是整個(gè)教學(xué)課程的核心。如何在實(shí)踐教學(xué)中取得顯著成效，使學(xué)生積極投入實(shí)踐學(xué)習(xí)中，這就需要一套行之有效的實(shí)踐教學(xué)體系，對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)進(jìn)行改革，來(lái)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

1 實(shí)踐教學(xué)方法改革

1.1 利用現(xiàn)代化教學(xué)提高實(shí)踐教學(xué)效果

當(dāng)今的教學(xué)過(guò)程中，完成實(shí)驗(yàn)需要用到實(shí)驗(yàn)箱，讓學(xué)生分成小組，在實(shí)驗(yàn)箱上連線后，根據(jù)學(xué)生編寫(xiě)程序、運(yùn)行，最后得出結(jié)論。這屬于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)固定的環(huán)境，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)合，對(duì)課堂理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，不能對(duì)其增加自己的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念，這不符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的要求。學(xué)生不能單一用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行連線實(shí)驗(yàn)，可以利用仿真軟件，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、編排、運(yùn)行，與單片機(jī)仿真電路相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生不同的設(shè)計(jì)目的搭建不一樣的實(shí)驗(yàn)電路?？梢宰寣W(xué)生每個(gè)人都參與其中，都有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，避免分組中部分學(xué)生渾水摸魚(yú)[1]。

1.2 采用多種教學(xué)方法提升學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力是單片機(jī)課程教學(xué)中的重點(diǎn)，采用哪種教學(xué)方法，如何提升學(xué)生學(xué)習(xí)熱情是關(guān)鍵。每一節(jié)實(shí)驗(yàn)課都要教師認(rèn)真準(zhǔn)備，在上課之前教師要提前告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，給學(xué)生準(zhǔn)備和思考的時(shí)間。在教學(xué)過(guò)程中，教師要根據(jù)課程內(nèi)容，使用不同的教學(xué)方法，讓學(xué)生每節(jié)課都充滿(mǎn)熱情。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，課堂上可以采用留給學(xué)生互相討論時(shí)間、及時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)、最后由學(xué)生總結(jié)演示等教學(xué)方法。可以讓學(xué)生先對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行討論，教師再設(shè)定時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以得到獎(jiǎng)勵(lì)，最后讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行演示并總結(jié)。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是難度系數(shù)較高的實(shí)驗(yàn)，教師可以采用案例啟發(fā)方式教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)課前，教師可以在顯示器上準(zhǔn)備好一篇優(yōu)美的文檔圖樣，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，然后引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手制作。教師還可以講一個(gè)和實(shí)驗(yàn)相關(guān)的案例，讓學(xué)生思考總結(jié)，根據(jù)案例內(nèi)容啟發(fā)學(xué)生舉一反三，最后完成實(shí)驗(yàn)。鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和實(shí)踐動(dòng)手能力的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)[2]。

2 實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)

2.1 單片機(jī)在自動(dòng)生產(chǎn)線中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)這門(mén)課程，動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容記憶更深刻，可以更加深入地了解單片機(jī)工作原理及功能等。例如YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線，它是由5個(gè)部分組成，分別是供料、加工、裝配、輸送和分揀。其中，每個(gè)部分單獨(dú)也是一個(gè)具備機(jī)電一體化特征的系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)大都以氣動(dòng)執(zhí)行為主，而輸送部分采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)位置控制十分的精細(xì)嚴(yán)密。在實(shí)踐教學(xué)中，教師可結(jié)合系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)定位點(diǎn)多等特點(diǎn)進(jìn)行重難點(diǎn)教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中更易理解和深入學(xué)習(xí)。通用變頻器驅(qū)動(dòng)交流傳動(dòng)裝置用于分揀各部分的傳送帶驅(qū)動(dòng)，該操作對(duì)位置的把控十分精準(zhǔn)，變頻器技術(shù)也表現(xiàn)良好，這種技術(shù)在當(dāng)代工業(yè)企業(yè)中得到較為廣泛的運(yùn)用。傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)中起著關(guān)鍵作用，該設(shè)備上應(yīng)用的傳感器類(lèi)型多種多樣，不僅可以判斷物體位置，對(duì)物體的狀態(tài)和顏色等也可以進(jìn)行判別。在控制方面，該型號(hào)通常采用PLC網(wǎng)絡(luò)控制，該控制方式控制每一個(gè)部分，各部分之間采用分布式控制方式。

在實(shí)踐教學(xué)中，教師設(shè)置單片機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)線，比如供料部分，需要把顏色等原料提供給工作系統(tǒng)。依據(jù)單片機(jī)自動(dòng)控制原理，如要制作供料器，供料單元需設(shè)置上料按鈕、停止按鈕等供料元件，裝配單元?jiǎng)t需設(shè)置復(fù)位按鈕、停止按鈕等，并且還需設(shè)置上下升降、左右移動(dòng)電磁閥等輸送元件，最終將各部分組合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，一個(gè)小型自動(dòng)生產(chǎn)線就完成了。事后還需通過(guò)實(shí)踐，讓學(xué)生在動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、實(shí)際操作中明白YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線不僅PLC可以控制，單片機(jī)也可以控制，讓學(xué)生在實(shí)踐中更好地掌握重難點(diǎn)，提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力，讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)逐漸變得主動(dòng)積極[3]。

2.2 課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)的平臺(tái)建設(shè)

由于硬件實(shí)驗(yàn)板價(jià)格偏高，不能實(shí)現(xiàn)學(xué)生人手一套，而用純軟件仿真調(diào)試可以解決實(shí)驗(yàn)板此缺點(diǎn)，但仿真模型并不完善，受功能限制的缺點(diǎn)，軟件功能本身也有一定的局限性，滿(mǎn)足不了和硬件一樣的實(shí)踐要求，因此需要學(xué)生加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)硬件實(shí)物的認(rèn)識(shí)，靈活運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中。課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的主要目的就是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)相關(guān)軟件和硬件的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用，訓(xùn)練過(guò)程需10至20天，可以先用分組法將學(xué)生分成若干小組，隨后教師布置訓(xùn)練任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生利用圖書(shū)、網(wǎng)絡(luò)等資源收集相關(guān)資料，整理制作設(shè)計(jì)方案及電路圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比，選擇出優(yōu)質(zhì)合理的方案設(shè)計(jì)圖，最后制作成仿真電路板。接下來(lái)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行制作，可購(gòu)買(mǎi)一批硬件散件，比如：顯示器、單片機(jī)、多功能板等，學(xué)生按照設(shè)計(jì)電路板可自行操作并焊接組裝，從而有效鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。也可以根據(jù)情況購(gòu)買(mǎi)制作小成品，如：小系統(tǒng)PCB板，學(xué)生在自己焊接的同時(shí)對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)部和外部硬件的認(rèn)識(shí)和對(duì)電路的理解。在制作過(guò)程中，對(duì)于液晶顯示器、單片機(jī)等貴重的硬件可采用拔插式安裝，在一定程度上提高硬件的重復(fù)使用率。制作結(jié)束后，學(xué)生就擁有了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，為學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)課程學(xué)習(xí)提供了方便，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。課程實(shí)訓(xùn)是單片機(jī)課程中實(shí)踐性極強(qiáng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，在提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)中起著重要作用。通過(guò)課程實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可以把之前學(xué)過(guò)的零散的課程系統(tǒng)化，在此環(huán)節(jié)中，教師要準(zhǔn)備充分，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目，結(jié)合單片機(jī)各模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓每位學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，為今后學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

2.3 科研創(chuàng)新教學(xué)的平臺(tái)建設(shè)

科研創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)研究能力起到?jīng)Q定作用，學(xué)生可以參與教師的科研課題，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生還可以進(jìn)一步創(chuàng)新研究將其延伸為畢業(yè)課題，同時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況參加校外科技競(jìng)賽，以此來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握運(yùn)用能力?，F(xiàn)有企業(yè)對(duì)學(xué)生要求不僅局限在生產(chǎn)流程的掌握，同時(shí)要求具備創(chuàng)新思維，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。因此，應(yīng)重視單片機(jī)教學(xué)中對(duì)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，把提高學(xué)生綜合學(xué)習(xí)實(shí)踐能力作為教學(xué)改革的重要目標(biāo)。教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生參加校外科技競(jìng)賽，首先，競(jìng)賽題目都和生活息息相關(guān)，既有利于學(xué)生今后對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用，更有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)提高參賽過(guò)程中與人溝通的能力，增強(qiáng)自信心，并樹(shù)立集體的榮譽(yù)感和責(zé)任感。其次，積極參加競(jìng)賽也是對(duì)知識(shí)的一種深入學(xué)習(xí)，獲取更多具有實(shí)際意義的知識(shí)，使學(xué)生態(tài)度逐漸發(fā)生改變，認(rèn)真對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是一份高校學(xué)習(xí)的答卷，同樣也是自己的一個(gè)作品，它不僅僅是一個(gè)即時(shí)的物品，也是會(huì)對(duì)未來(lái)產(chǎn)生影響的精神財(cái)富，答辯的完成可能只是你這個(gè)作品的開(kāi)始。教師在學(xué)生參與科研或進(jìn)行科技創(chuàng)新時(shí)應(yīng)起到積極的引導(dǎo)作用，將學(xué)生研究?jī)?nèi)容延伸為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，實(shí)現(xiàn)真題真做，最后完成科研成果[4]。

3 實(shí)踐教學(xué)的環(huán)境建設(shè)

單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)硬件資源要求頗高，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有電腦不能滿(mǎn)足教學(xué)班的需求，而且想要進(jìn)行課程實(shí)踐教學(xué)，還要為學(xué)生提前準(zhǔn)備相關(guān)硬件。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間是有限制的，要想讓更多的學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，需要改變實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，建立無(wú)時(shí)間限制的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，條件好的高?？山⒕W(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生不再受硬件資源制約，隨時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)單片機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操動(dòng)手能力，讓學(xué)生在書(shū)本文字的敘述外感受到實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的學(xué)習(xí)樂(lè)趣。實(shí)踐教學(xué)總是需要一個(gè)合適的平臺(tái)，可以采取實(shí)驗(yàn)室日常開(kāi)放措施，給學(xué)生提供相對(duì)自由的可以自己實(shí)踐學(xué)習(xí)的有效空間，提高學(xué)生實(shí)踐能力。建立校內(nèi)的單片機(jī)競(jìng)賽平臺(tái)，可以有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)為校外科技競(jìng)賽儲(chǔ)備人才。在浙江學(xué)院科技競(jìng)賽中，學(xué)生積極參與，成效顯著，得到了廣大師生的認(rèn)可，也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參加各類(lèi)競(jìng)賽和課外科技活動(dòng)的積極性[5]。

4 總結(jié)

綜上所述，在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)新型技術(shù)人才的三種培養(yǎng)模式下，應(yīng)該建立實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)踐教學(xué)要與科研工作的創(chuàng)新突破相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣和積極性，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力進(jìn)行培養(yǎng)。而具體的實(shí)踐能力增強(qiáng)了學(xué)生不斷創(chuàng)新的主動(dòng)意識(shí)，并起到了積極有效的推動(dòng)作用，取得了顯著成效。筆者所在學(xué)校每年有學(xué)生報(bào)名參加科技競(jìng)賽、中國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新大賽等并獲得學(xué)術(shù)研究獎(jiǎng)項(xiàng)，使學(xué)生從厭倦學(xué)習(xí)到刻苦學(xué)習(xí)、樂(lè)于學(xué)習(xí)、渴望學(xué)習(xí)。隨著新技術(shù)和新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，實(shí)踐教學(xué)課程體系有待逐步完善，從事單片機(jī)教學(xué)的教師需要不斷探索和實(shí)踐。

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