單片機課程教學改革與探索*

王琦，孟昕元，楊曉

(河南機電高等?？茖W校 自控系，河南 新鄉(xiāng)453000)

收稿日期：*2015-03-15

作者簡介：王琦(1986-)，男，河南新鄉(xiāng)人，助教，碩士，主要從事嵌入式控制系統(tǒng)研究。

摘要：單片機技術是自動化類專業(yè)學生所要掌握的一項重要技術，但由于涉及課程較多，對學生基礎要求較高，在教學中存在學生學習興趣不高、學習效果差等問題。針對這些問題，文章分析了以體驗式教學為基礎，從教學管理、培養(yǎng)計劃和教學方法三個方面進行的教學改革。

關鍵字：單片機；教學改革；實踐能力；體驗式教學；電子競賽

中圖分類號：G642.0

1引言

單片機課程具有價格低廉、應用廣泛、使用靈活、綜合性強等特點，在培養(yǎng)學生興趣，開展學生課外科技活動以及將來就業(yè)及個人發(fā)展中起到了關鍵的作用。但由于單片機原理及系統(tǒng)設計這門課程涉及的專業(yè)基礎課程較多，如模擬電子技術，數(shù)字電子技術，C語言，傳感器與檢測技術，網(wǎng)絡通信，電機控制，變頻器應用等課程，對學生的專業(yè)知識要求較高[3]，作為一線教師，在整個課程教學中，一直被學生學習效果差、學習興趣低下、單片機編程開發(fā)能力不易掌握等問題所困擾。

近年來，筆者開始指導學生參加以全國大學生電子競賽為代表的競賽，這一類競賽是教育部門和行業(yè)領先企業(yè)主導的面向大學生的群眾性科技活動，不僅對學生綜合能力全方位考核，而且留下充分的設計發(fā)揮空間，注重培養(yǎng)他們的團結協(xié)作和創(chuàng)新能力，這正是單片機課程所要達到的教學目標。

因此，在日常教學和競賽集訓過程中，筆者借電子競賽，嘗試了體驗式教學模式，發(fā)現(xiàn)教學效果明顯，結合多位競賽指導教師的經(jīng)驗，總結了幾點關于單片機教學改革的意見：

2實驗管理半開放化

每年電子競賽的題目都是對當下單片機技術發(fā)展方向的一個指導，經(jīng)常參加此類競賽，對學生和教師都是一種知識和能力的提高。

對于這樣的課外活動，少不了要進行資料查閱、電路設計、電路板制作、焊接和調(diào)試，必不可少的硬件設施是完成這些主要環(huán)節(jié)的前提條件。組織學生參加各類科技活動，首先要得到學校政策上的支持和保障。目前很多本科院校實驗室成立了創(chuàng)新實踐中心，統(tǒng)籌管理全校實驗設備，學生可網(wǎng)上預約實驗室工位和器材。由于我校是高職院校，課程教學過程中不同于本科重理論的教學模式，而是重視動手實踐，無論是實驗課時比例，還是實驗室開課率都要遠高于本科實驗室，設備維護周期短，在優(yōu)先保證教學的前提下，目前暫時無法在全校范圍內(nèi)，供學生預約使用。

針對上述一些原因，提出設立“半開放”的實驗室——創(chuàng)新實驗室，由專任教師負責。所謂半開放是指，教師負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，學生自己參與實驗室管理，包括實驗儀器維護，日?；ㄤN預算，列寫器件采購計劃等。這也符合培養(yǎng)計劃中要求的，除專業(yè)技能以外，還要有一定工程管理和經(jīng)濟預算的知識和能力。

此外，創(chuàng)新實驗室也促成了良好的學習探討氛圍 ，同時還能為各種省級競賽和國際級競賽儲備人才，使高年級學生帶領低年級學生，發(fā)揮往屆生“傳、幫、帶”的作用，真正培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作、焊接水平、編程能力等單片機技術的職業(yè)素養(yǎng)。

3培養(yǎng)計劃彈性化

由于實驗室和資金有限，并不是所有對本課程有興趣的學生都能參與創(chuàng)新實驗室，乍看上去，這種方法似乎主要培養(yǎng)的是拔尖人才，但實際不然。正是利用小部分參加人員及他們的成果作品，以點帶線，以線帶面，用學生的真實體會代替教師布置的課堂任務，去鼓舞其他未參與的人。

單片機這門課程的趣味性有目共睹，而且造價不高，學生可以利用課下自己動手做許多有趣的小作品，有學生因此廢寢忘食甚至曠課，這無疑會對學校原本設置的教學課程發(fā)生沖突。這樣一來就必須考慮到“人的精力是有限的”，由于單片機競賽過程中有綜合能力的全方位考核，覆蓋了相當一部分課程知識點。為了更好地鼓勵課下參與實踐，培養(yǎng)計劃中應該更加做彈性化改革，即課下制作和參加競賽均可獲得對應課程平時成績，以鼓勵學習主動性，為學生進一步創(chuàng)新提供時間。當然這里必須有教師的督促，要定期對進入實驗室的學生考核。

事實上，強調(diào)動手實踐也正是學好單片機技術的關鍵，符合本課程的培養(yǎng)目標。

4教學方法改革

電子競賽中表現(xiàn)突出的學生，都是不滿足教師所教的知識，自己主動學習，在做試驗中發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，總結積累經(jīng)驗，最終掌握一系列維護、開發(fā)、調(diào)試的能力，成為高素質(zhì)技術應用人才。據(jù)此，教學方法反轉(zhuǎn)，減弱教師主導，引導學生自學，總結經(jīng)驗如下：

4.1激發(fā)學生興趣

興趣很重要，每個人都會對他感興趣的事物給予優(yōu)先注意和積極地探索，并表現(xiàn)出心馳神往。這樣一來培養(yǎng)學生興趣就變得尤為重要，而基礎課程往往偏重理論，與實踐結合得不深，很有可能讓學生在大學開始就對專業(yè)反感。

因此在講授C語言編程、數(shù)模電等基礎課程中，穿插著介紹后續(xù)的專業(yè)課程，并將電子競賽等作品帶到基礎課的課堂中，給學生進行演示，使學生在學基礎課程時，就對后續(xù)的專業(yè)課程產(chǎn)生濃厚的興趣。

這也就是要求教師除了自己承擔課程還要了解與自己課程相關的技術知識，在課程之間做好承前啟后。

4.2以初學者思路來講課程

筆者了解到，有一部分學生在課程剛開始時興致很高，學了一段時間后逐漸不感興趣了。通過調(diào)查問卷反饋得知，學生覺得教師太刻板，不允許他們有自己的想法。仔細詢問才得知，原來學生做實驗時，總會遇到各種初學者的問題，此時，教師一般就會上前指導。對于習慣了工程思維的教師，自然而然會用專業(yè)的思維幫助學生調(diào)試程序，但有時會物極必反。教師的思維畢竟是經(jīng)過千錘百煉的，和作為初學者的學生思路不一樣，即便調(diào)試成功了，分析理解程序仍較困難，并未掌握其中奧妙。

在實際教學中筆者就多次遇到學生不理解老師為什么要把簡單的程序復雜化，還不服氣地說“實驗結果對就行了，為何還要做多余的工作”。學生說的多余的工作包含：系統(tǒng)功能模塊化，程序結構的規(guī)劃，功能擴展和移植性，故障安全保護，編程注釋等一些實際工程中所必需的，這正是教師一直想要培養(yǎng)的工程思想。

可以看出，教師作為長輩，跟父母一樣總是怕學生繞彎路，但別忘了那句古話：吃一塹長一智。讓學生自己摔跟頭，他才能印象深刻。所以編寫實驗指導書的實驗要求時，不要一開始就按照實際工程來要求，而是將實驗項目設計成有1-2個漏洞或不完美之處，讓學生做實驗時自己發(fā)現(xiàn)，引導他們改進程序，讓工程思想潛移默化到他們的思維中去。

4.3品德培養(yǎng)

筆者所在學校對近5年的畢業(yè)生做電話反饋，以及對企業(yè)做走訪調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，并不是學習好就一定有好工作。在社會中，任何一項工作都不是單獨一個人就能完成的，除了較強的技術能力，是否具有團隊合作精神，負責任敢擔當，誠實守信等這些品質(zhì)也是企業(yè)很看重的方面，而這些往往也是最難培養(yǎng)的。

專業(yè)課教師可以借鑒“學徒制”授課方式，帶領學生完成課后打掃實驗室衛(wèi)生、驗收實驗報告、填寫實驗卡、統(tǒng)計實驗耗材、維護實驗設備等多種教學工作，多方面培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)。

5結語

根據(jù)以上的教改措施，對我校2012級和2013級自動化相關專業(yè)進行了教學改革。改革成效顯著，在2013年全國大學生電子設計競賽中獲得了全省一等獎，在2014年全國信息技術應用水平大賽單片機項目中獲得了全國一等獎的好成績。低年級學生經(jīng)過與學長的交流，也積極利用課余時間自學單片機課程，在創(chuàng)新實驗室開展電子制作，極大提高了學生自主學習的積極性，潛移默化中提高了綜合素質(zhì)。

隨著社會信息化普及，特別是近年來慕課和微課的發(fā)展，單片機的教學方法也在不斷變化，希望本文所提出的—些改革思路能夠起到拋磚引玉的作用。

(責任編輯呂春紅)

參考文獻：

[1]蔡君，劉井利．單片機教學改革的探討[J]．廣東技術師范學院學報，2007，(10)．

[2]趙新蕖，徐海剛．單片機課程理論教學方法的改革[J]．科技資訊，2008，(34)．

[3]楊曉，張超，劉軼．淺談高職自動化類專業(yè)的單片機課程教學改革[J]．河南機電高等?？茖W校學報，2011，(6)．

[4]段朝偉，劉剛．微型計算機控制技術教學改革探索與實踐[J]．河南機電高等?？茖W校學報，2012，(1)．

Teaching Reform and Exploration on Course of Microcontroller

WANG Qi，et al

(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453000, China)

Abstract:Microcontroller technology is very important for the students of Automation. But it has higher requirements on the basis of other course, Aimed at the problem of poor learning effect, low interest in learning. The author tries the learning through practice, reform the Course System on three areas which of teaching management, training programs and teaching methods. The results showed that the majority of students improve the improve the interest in learning , cultivate a strong practical ability and professionalism.

Key word: Microcontroller; teaching reform; practical ability; learning through practice; electronic competition;