趙 沖，蔡紅專

（西京學(xué)院 機(jī)電工程系，陜西 西安 710123）

傳統(tǒng)教育觀的基本特征是以知識(shí)傳授為中心，由此形成了教師以教材和課堂講授為中心的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式忽略學(xué)生的主體能動(dòng)性，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。目前必須要轉(zhuǎn)變教育觀念，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思想和創(chuàng)新的意識(shí)，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。要讓學(xué)生感受、理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維能力。要重視培養(yǎng)學(xué)生處理信息的能力，獲取新知識(shí)的能力，分析和解決問題的能力。由單純重視知識(shí)傳授向培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)有機(jī)融合轉(zhuǎn)變。努力培養(yǎng)學(xué)生多種知識(shí)的綜合及多元文化的融合能力，運(yùn)用各種手段和現(xiàn)實(shí)條件特別是現(xiàn)代化技術(shù)手段獲取新知識(shí)的能力，以此增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。而學(xué)生的創(chuàng)新能力要提高，就得讓他們對(duì)所學(xué)知識(shí)有更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，這正是實(shí)踐環(huán)節(jié)所要解決的問題。

教育改革，最重要的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是人的本質(zhì)特征，是人的天賦所能和整體素質(zhì)的表現(xiàn)，它不僅表現(xiàn)為知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，更重要的是發(fā)現(xiàn)問題，并積極探索的心理取向和善于把握機(jī)會(huì)的敏銳性及積極改造自己和改造環(huán)境的能力。但目前教材中的實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力上不能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。所以研究并制定提高學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的方案，不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的辦法是培養(yǎng)學(xué)生多種知識(shí)的綜合及多元文化的融合能力非常關(guān)鍵和重要的環(huán)節(jié)。

要努力培養(yǎng)學(xué)生多種知識(shí)的綜合及多元文化的融合能力，特別是實(shí)際操作能力，通過創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)把知識(shí)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)財(cái)富。對(duì)于如何提高人才解決實(shí)際問題的能力、如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才，以及擴(kuò)招后如何做好畢業(yè)生的就業(yè)工作等問題，必須堅(jiān)持不懈地抓好理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量。因?yàn)楫厴I(yè)生的就業(yè)水平如何直接反映著人才的培養(yǎng)質(zhì)量，事關(guān)高校的生存與發(fā)展，所以做好畢業(yè)生的就業(yè)工作，對(duì)“應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式”和“畢業(yè)生就業(yè)對(duì)策”等具體問題展開色很深入研究，尤為必要。

文章主要針對(duì)《單片機(jī)原理》課程教學(xué)改革作一探討。

1 轉(zhuǎn)變教學(xué)方法和教學(xué)理念，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)以其集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、運(yùn)行可靠、價(jià)格低等特點(diǎn)在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化產(chǎn)品、家用電器、智能化儀表和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中得到大量使用。目前，大部分功課院校許多專業(yè)都開設(shè)了“單片機(jī)原理及應(yīng)用”或相關(guān)課程。但是由于教學(xué)環(huán)境和教學(xué)方式相對(duì)落后，教學(xué)理念陳舊，在很大程度上阻礙了學(xué)生對(duì)單片機(jī)技術(shù)的深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐。另外一方面，由于學(xué)制限制，學(xué)時(shí)少，部分學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)較差，因此課程的教學(xué)改革更顯得尤為重要和必要。

興趣是最好的老師。由于這門課程運(yùn)用傳統(tǒng)的講述會(huì)顯得十分抽象，初學(xué)者特別是基礎(chǔ)稍差的學(xué)生，往往越看越迷惑，容易喪失信心。因此，在教學(xué)過程中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是關(guān)鍵。

在第一次課的緒論中，除了簡要列舉大量圖文并茂的應(yīng)用案例外，還可以把 “循跡小車”、“新穎60秒LED旋轉(zhuǎn)電子鐘”、“高精度程控函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”等作品的實(shí)物帶進(jìn)教室，并簡要介紹它們的工作原理及應(yīng)用，從而激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。比如就以學(xué)生較感興趣的循跡小車為例，講述該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：核心部分就是單片機(jī)，結(jié)合《電機(jī)拖動(dòng)》課程以及《傳感器與檢測技術(shù)》，加上鍵盤輸入，LED顯示輸出，就將一個(gè)通過自己親手做成的智能的玩具小車擺在了學(xué)生面前。這樣就可以給學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)“學(xué)習(xí)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》不但有用而且有趣”的印象。

圖1 循跡小車系統(tǒng)原理圖Tab.1 Schematic of the car tracking system

1.1 學(xué)習(xí)內(nèi)容

學(xué)好這門課程得讓學(xué)生熟悉學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容以及重點(diǎn)。單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。要把它很好的應(yīng)用與具體的應(yīng)用當(dāng)中，學(xué)生應(yīng)以從以下方面學(xué)習(xí)，具體學(xué)習(xí)的內(nèi)容如圖2所示。

1.2 形象比喻的運(yùn)用

在教學(xué)中正確的運(yùn)用形象的比喻也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。因?yàn)檫@不但能完整的描述單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)，而且易于理解。假如把一個(gè)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)比做一個(gè)人的話，那么單片機(jī)就相當(dāng)于人的心臟和大腦，而輸入接口就好似人的感官系統(tǒng)，用于獲取外部世界的變化、狀態(tài)等各種信息，并把這些信息輸送進(jìn)人的大腦。大腦對(duì)獲取到的外部信息處理，決定如何響應(yīng)這些信息，然后通過感官系統(tǒng)以及四肢來執(zhí)行這些信息。程序就好比是大腦的思維，當(dāng)大腦接收到外界信息后，總是要經(jīng)過判斷才作出相應(yīng)的反應(yīng)的，而程序其實(shí)也是實(shí)現(xiàn)的這個(gè)功能，當(dāng)單片機(jī)接收到端口的情況后，會(huì)根據(jù)不同的情況做出相應(yīng)的控制動(dòng)作。正如每個(gè)人處理事情的方法不盡相同一樣，不同的單片機(jī)（甚至同一種單片機(jī)的不同編譯環(huán)境）實(shí)現(xiàn)相同功能所編寫的程序也是不一樣的。只有有了興趣，學(xué)生才愿意學(xué)，才能學(xué)好。

圖2 課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容Tab.2 Main content of the course

1.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

壓力是最大的動(dòng)力。此處的壓力有多層含義：一是責(zé)任感的壓力，學(xué)好《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是工業(yè)技術(shù)改造和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要；二是就業(yè)的壓力，學(xué)好該課程是就業(yè)的需要，掌握單片機(jī)技術(shù)，可以大大拓展就業(yè)機(jī)會(huì)；三是考核的壓力，即學(xué)期末每個(gè)同學(xué)除了常規(guī)的筆試、實(shí)驗(yàn)和平時(shí)作業(yè)外，還有課程設(shè)計(jì)等。

這3方面的壓力可以通過相應(yīng)的理論學(xué)習(xí)和時(shí)間學(xué)習(xí)中的任務(wù)讓學(xué)生得以釋放。在學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)使下培養(yǎng)學(xué)生大膽實(shí)驗(yàn)勇于探索的精神。鼓勵(lì)學(xué)生在完成任務(wù)的過程中要敢于質(zhì)疑、大膽實(shí)驗(yàn)、勤于實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注重實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法、原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)操作原理的教學(xué)，只有知其所以然，才能理解掌握，才能在靈活運(yùn)用中創(chuàng)新?？傊ぐl(fā)學(xué)生獨(dú)立思想和創(chuàng)新的意識(shí)，推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量的提高。

1.4 案例教學(xué)

選取大量直接來自于工程實(shí)際、自己親自實(shí)踐過的應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的求知欲。案例教學(xué)法教學(xué)的采用對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也是非常有幫助的。教師可在上課前讓學(xué)生預(yù)習(xí)教師準(zhǔn)備的實(shí)例材料，形成一定的看法，做好實(shí)例討論的課前準(zhǔn)備；在課堂中，針對(duì)實(shí)例出現(xiàn)的問題，教師組織全班討論，由學(xué)生找出解決的方法，做出辨析；最后教師作簡短的點(diǎn)評(píng)或補(bǔ)充性、提高性的總結(jié)。

1.5 以學(xué)生為中心

現(xiàn)代教學(xué)論認(rèn)為學(xué)生是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，其主體性的最基本的表現(xiàn)形式就是實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中雖然具有實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性，但他還不是一個(gè)完全獨(dú)立的主體，學(xué)生主體地位的逐步確立、實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性的充分發(fā)揮，還要受到教師主導(dǎo)作用發(fā)揮程度的影響和制約。

《單片機(jī)原理》是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為中心。教師通過循循善誘告訴學(xué)生應(yīng)該怎么學(xué)，學(xué)什么，指導(dǎo)學(xué)生解決遇到的難題。教師應(yīng)對(duì)學(xué)生“授之以漁”，而不是“授之以魚”。授予學(xué)生將實(shí)踐活動(dòng)所需的知識(shí)聯(lián)系起來的能力，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而使得各項(xiàng)活動(dòng)得以順利進(jìn)行。

2 適當(dāng)改變教材中的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效率

“單片機(jī)原理”課程集成多門課程的相關(guān)內(nèi)容，并且包含單片機(jī)技術(shù)本身的知識(shí)體系。單片機(jī)“麻雀雖小，五臟俱全”。為了弄清單片機(jī)的一個(gè)概念，往往要牽扯到更多的新概念。因此在學(xué)習(xí)單片機(jī)原理的過程中，很多學(xué)生感到困惑和吃力。為了解決課程結(jié)構(gòu)和人的認(rèn)知規(guī)律之間的矛盾，在教學(xué)過程中，教師可以循序漸進(jìn)的以任務(wù)為教學(xué)單元，打破原有教學(xué)內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)，暫且不管單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、尋址方式、指令系統(tǒng)等，先將各部分知識(shí)分解成一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)；然后根據(jù)任務(wù)來抽取知識(shí)點(diǎn)并加以組合。當(dāng)完成第一個(gè)任務(wù)時(shí)就能讓學(xué)生了解單片機(jī)的應(yīng)用；當(dāng)完成第兩三個(gè)任務(wù)時(shí)，學(xué)生就了解了單片機(jī)的開發(fā)過程并能模仿性的編制出自己的程序，使學(xué)習(xí)過程成為一個(gè)不斷成功的完成任務(wù)的過程。當(dāng)所有任務(wù)全部完成，知識(shí)點(diǎn)就全學(xué)完了（即使只完成部分任務(wù)，也可以開發(fā)應(yīng)用）。讓學(xué)生從中享受到學(xué)習(xí)的成功的喜悅，進(jìn)而消除對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的畏懼心理。隨著任務(wù)的逐漸進(jìn)行，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣必將被激發(fā)，知識(shí)必將逐漸完善，能力必將逐步提高。

具體可以從理論和實(shí)踐教學(xué)兩方面著手考慮改變教學(xué)中的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1）對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合，專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，編寫特色系列實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方面的教材；

2）安排實(shí)驗(yàn)室教師進(jìn)入大型企業(yè)實(shí)習(xí)，形成具有行業(yè)背景知識(shí)的、工程實(shí)踐能力強(qiáng)的雙師型師資隊(duì)伍；

3）建設(shè)高水平學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練基地，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生積極參加國內(nèi)、外各種科技競賽，以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。讓學(xué)生多參加科技活動(dòng)；

4）改革現(xiàn)行的人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)和系統(tǒng)訓(xùn)練，將工程實(shí)踐能力培養(yǎng)貫穿人才培養(yǎng)始終；與高新企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)具有一定競爭力的學(xué)生；將工廠“搬進(jìn)”校園，搭建工程能力培養(yǎng)平臺(tái)；

5）建立一部分全面開放實(shí)驗(yàn)室，解決學(xué)生動(dòng)手難的問題；

6）走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的道路，充分發(fā)揮學(xué)校良好的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)特區(qū)的作用，培養(yǎng)學(xué)生上崗前的先進(jìn)企業(yè)文化和工程實(shí)踐能力。

3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革、提高學(xué)生能力

3.1 硬件設(shè)施保障

“教、學(xué)、做合一”教學(xué)法在單片機(jī)課教學(xué)中，要充分發(fā)揮教與學(xué)的積極性，努力走“實(shí)踐—理論—再實(shí)踐”之路。強(qiáng)調(diào)在做中教，在做中學(xué)。學(xué)校和相關(guān)院系考慮可以從以下幾方面加以配合。

1）加強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)的實(shí)施和管理 保證學(xué)生實(shí)踐所需，通過學(xué)校的投入，建立符合現(xiàn)代生產(chǎn)力的實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力以及處理實(shí)際問題的能力。

2）增加開放式實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室 在保證基本教育的同時(shí)，積極開展特色化教育，鼓勵(lì)學(xué)生參加第二課堂和學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，開展素質(zhì)拓展訓(xùn)練，積極參加“挑戰(zhàn)杯”、全國大學(xué)生電子競賽、數(shù)學(xué)建模競賽等各類競賽。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

3）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理 在學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)規(guī)章制度基礎(chǔ)上，結(jié)合自身特點(diǎn)，細(xì)化和補(bǔ)充相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理文件。促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提高。通過合理地實(shí)施獎(jiǎng)懲辦法進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了教師的教學(xué)積極性，以保證提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

3.2 完善實(shí)踐教學(xué)體系

在實(shí)踐環(huán)節(jié)中采用“基礎(chǔ)性、提高性、創(chuàng)新性”三層次實(shí)踐教學(xué)體系。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)完成常規(guī)的隨課實(shí)驗(yàn)，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境和單片機(jī)工作環(huán)境，進(jìn)一步理解單片機(jī)的內(nèi)部資源和指令系統(tǒng)及其編程；提高性實(shí)踐環(huán)節(jié)要求每個(gè)學(xué)生至少完成一個(gè)有一定技術(shù)難度的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，如“新穎60秒LED旋轉(zhuǎn)電子鐘”或“高精度程控函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”等，以提高硬件實(shí)踐能力和軟件編程能力；創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)則是引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)校級(jí)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、省級(jí)大學(xué)生相關(guān)項(xiàng)目，或鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師的校級(jí)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、校實(shí)驗(yàn)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目、教師的科研課題，參與全國和省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，以提高單片機(jī)開發(fā)能力和科研創(chuàng)新能力。

3.3 項(xiàng)目教學(xué)模式

根據(jù)課程對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和操作技能的要求，來設(shè)定相應(yīng)的學(xué)習(xí)模塊項(xiàng)目，以掌握基本知識(shí)和基本技能為原則來設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容，基礎(chǔ)知識(shí)直接為技能訓(xùn)練服務(wù)，并且項(xiàng)目內(nèi)容要體現(xiàn)前瞻性，及時(shí)引進(jìn)企業(yè)所采用的新技術(shù)、新材料和新工藝，同時(shí)項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容要有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。當(dāng)然，教師要做的工作就是要注意對(duì)工作任務(wù)本身做詳細(xì)闡述，為理論學(xué)習(xí)提供堅(jiān)實(shí)載體。要讓學(xué)生理解工作任務(wù)，并提醒學(xué)生將注意力放在工作任務(wù)上，而不僅僅是知識(shí)上，教學(xué)的最終目的是完成工作任務(wù)。通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)會(huì)思考、看書、查詢資料；問同學(xué)、問老師，促使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，促使學(xué)生從“要我學(xué)習(xí)”向“我要學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)。以項(xiàng)目為單位組織實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中引出相關(guān)的理論知識(shí)，在完成項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的過程中加深對(duì)專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能的綜合運(yùn)用。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐→理論→再實(shí)踐的轉(zhuǎn)變。

4 結(jié) 論

在《單片機(jī)原理》教學(xué)過程中，如果只片面?zhèn)魇谡n本上的知識(shí)，而忽略學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，必導(dǎo)致學(xué)生缺乏實(shí)際動(dòng)手能力，與教育的宗旨背道而馳。為此，在高等教育中，教師特別應(yīng)該以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)為本位，不斷的創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法，加強(qiáng)自身的修養(yǎng)和能力，這樣培養(yǎng)出來的應(yīng)用型技術(shù)人才能為社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。

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