譚學文

職業(yè)學校單片機教學探討

譚學文

當前，多數(shù)中職學校開設(shè)了單片機課程，培養(yǎng)了很多單片機應用人才，取得了可喜的成績，面對社會對單片機人才的大量需求，中職學校的人才培養(yǎng)模式表現(xiàn)出了明顯的不足。闡述了單片機課程教學改革的必要性和具體的改革實踐過程，旨在進一步提高中職學校單片機課程教學效果。

中職學校；單片機；項目案例教學法；軟件仿真教學

單片機從問世以來就受到了廣泛關(guān)注和重視，其應用范圍之廣、發(fā)展速度之快，超乎人們想象，目前已經(jīng)滲透到了生活中的各個領(lǐng)域，原因在于其較高的性能價格比以及開發(fā)軟件的良好移植性。國內(nèi)很多中職學校以幫助學生畢業(yè)后第一時間掌握單片機應用技術(shù)，紛紛開設(shè)單片機課程。然而，單片機的綜合性和理論性較強，學生難以理解，學習起來枯燥乏味沒有興趣，如果教師在授課過程中僅采用傳統(tǒng)的教學方法，就會抑制教學水平的提高，教師的教學和學生的學習都會遇到很大困難。單片機作為一種微型計算機，在發(fā)展過程中非常吸引人的眼球，高集成的特點可以實現(xiàn)在一塊單片機芯片上集成一個計算機系統(tǒng)的大規(guī)模集成電路。俗話說：“麻雀雖小，五臟俱全”，這句話在單片機身上應驗了。隨著電子科技的發(fā)展，單片機發(fā)揮的作用越來越明顯，因此，中職學校培養(yǎng)單片機應用人才，積極向?qū)W生普及單片機應用知識，意義重大。[1]

一、單片機課程教學改革的必要性

隨著生產(chǎn)機械設(shè)備自動化水平和家用生活電器數(shù)字化水平的提高，單片機的應用更加廣泛，幾乎無處不在。從企業(yè)角度來講，當前很多企業(yè)需要大量的單片機系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計、調(diào)試和維修人才，急需中職學校培養(yǎng)更多的單片機應用人才。但是單片機作為一門學科，突出特點是理論性、綜合性和實踐性較強，在教學活動開展過程中，要緊密結(jié)合模擬電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件編程技術(shù)等課程。中職學校進行單片機教學會面臨兩大困難：教難和學難。這就要求中職學校要站在學生角度對單片機課程進行教學改革，探索新型單片機教學實踐模式，不斷強化單片機教學實踐過程，確保為企業(yè)輸出更多高素質(zhì)單片機應用型人才。

二、中職學校單片機教學的現(xiàn)狀與困境

單片機是一門綜合性課程，決定了其在教學中會展現(xiàn)出諸多特性，首要特性是理論性和實踐性。單片機理論教學方面主要涉及到教材編寫、課程設(shè)置和實驗設(shè)計等環(huán)節(jié)；實踐方面，主要是進行一些驗證性試驗，傳統(tǒng)教學方法，學生在實驗過程中處于被動地位，學生自己動手做實驗的機會很少，學生的動手實踐不能夠得到有效培養(yǎng)。中職學校的單片機人才培養(yǎng)模式和企業(yè)對單片機人才的需求出現(xiàn)了矛盾，甚至可以說，出現(xiàn)了嚴重脫節(jié)。當前中職學校單片機教學存在的問題有以下五個方面。

（一）教材與實踐脫節(jié)

現(xiàn)行的中職單片機教材理論知識較多，缺少實例，沒有體現(xiàn)出理論聯(lián)系實際，教材內(nèi)容充其量是高職單片機教材的壓縮版，編寫的教材與中職學生的認知規(guī)律相悖。

（二）學生接受能力差

中職學校與高職學校學生相比，接受能力相差甚遠，無論是對理論知識和實踐知識的接受能力，還是學生的學習自主性都存在很明顯的差異。

（三）教學實踐環(huán)境與實際環(huán)境脫節(jié)

當前，即便中職單片機課程教師給學生系統(tǒng)講解了單片機理論知識，學生經(jīng)過實踐依然難以做到完整認識單片機開發(fā)，更有甚者將單片機開發(fā)等同于實驗室的單片機試驗箱。

（四）教學方法陳舊

單片機教學方法單一是多數(shù)中職學校的普遍現(xiàn)象，采用的方法通常理論講解和課后實驗，教學過程中沒有做到理論與實驗同步，這使得理論教學與實踐環(huán)節(jié)出現(xiàn)脫節(jié)。

（五）考核方法不科學

筆試閉卷考試是當前中職學校考核學生單片機知識掌握情況的主要方法，通常側(cè)重于理論知識的考核，對實驗環(huán)節(jié)則沒有那么重視。由于組織大規(guī)模的實踐技能考核存在難度，尋找的替代方法是對學生的實踐課堂表現(xiàn)和實踐報告進行評分。中職學校的這種考核方式抑制了學生動手能力的提高，降低了學生的學習積極性。

三、中職單片機教學改革實踐

（一）教學內(nèi)容和教學方法的改革

中職學校教師要想讓學生學好單片機課程，必須要激發(fā)學生學習單片機知識的興趣，對傳統(tǒng)教學方法進行改革。比如中職單片機教師在上課之前可以制作好一個單片機控制的實物作品，像“流水燈”，教師利用程序方便實現(xiàn)對8個發(fā)光二極管閃爍效果的控制，然后在向?qū)W生介紹單片機的應用領(lǐng)域，像醫(yī)學、軍事以及智能控制領(lǐng)域等，讓學生全面了解單片機，認識單片機應用的廣泛和功能的強大。在此基礎(chǔ)上，教師要引導學生自己動手制作類似于“流水燈”的單片機控制實物作品，當然也可以就制作“流水燈”，學生自己動手做好實物，就會全面認識到自己所制作實物作品的組成、單片機引腳，了解到實物作品制作過程中除了使用單片機之外，還需要別的輔助元器件，像電容、電阻、晶振和按鈕等，學生會對單片機引腳的連接原理加深認識，對各個引腳的功能、名稱和具體使用情況有全面了解，知道輔助元器件發(fā)揮的作用。單片機教師這樣進行課程導入，能夠大大激發(fā)學生的學習興趣，能夠促使學生認真用心聽講，提高學生的接受能力，教學效果自然就會提高。[2]

（二）教材革新和配套實驗設(shè)備

中職學校單片機教學實踐改革過程中，教材和實驗設(shè)備的革新是非常必要的。對此，中職學校要選擇符合中職學生學習特點的單片機教材，而不能夠使用傳統(tǒng)的教材，單片機教學一本好的教材能夠幫助教師大大提高教學效果。此外，單片機教學全新的實驗指導書和實驗設(shè)備也是非常重要的，能夠引導學生正確做實驗，確保學生安全實驗。中職單片機教材的編寫應該堅持知識和實訓漸進的原則，在教學過程中設(shè)置的教學情境，要能夠引導學生做到“做中學、學中做”，不斷增強學生的體驗、認知和獲取知識的能力。由于單片機的實踐性較強，教師在實驗教學過程中引導學生進行一些綜合性和設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學生的學習自主性和創(chuàng)造性。

（三）提高教師專業(yè)能力

單片機課程的設(shè)計性或者是開放性實驗，需要學生綜合運用所學知識，這就對教師的教學提出了更高的要求，因此，中職學校建立一支專業(yè)素質(zhì)高、業(yè)務能力強、實踐經(jīng)驗豐富的教師隊伍至關(guān)重要，以便更好地適應社會對中職學校單片機人才培養(yǎng)和輸出的需求。鑒于此，中職學校要加大對單片機教師的培訓力度，幫助教師不斷提高理論知識水平和動手實踐能力，教師的水平不高，學生的水平也不會有效提高。

以上分析了中職學校單片機教學改革實踐方法，為了進一步強化單片機教學改革實踐，很多中職學校還采用了項目案例教學法和軟件仿真教學。

四、進一步強化單片機實踐教學

（一）項目案例教學法

在單片機教學過程中，項目案例教學法是師生協(xié)作針對單片機項目工程所進行的教學和實踐活動。項目案例教學法以項目為核心，在明確目的和實驗任務的前提下，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生參與到項目制作過程中來，不僅能夠提高學生的團隊協(xié)作精神，還能夠提高教師的科研能力，該種教學方法能夠促進學生競賽和教師科研工作的順利開展。筆者結(jié)合多年教學經(jīng)驗，將單片機教學分成六大模塊，五個子項目，這些知識點中重點實施項目案例教學法的是中斷以及定時器、串口通信、接口技術(shù)和總線編程，子項目的實驗開展能夠加深學生對單片機知識的理解。[3]

中職學校單片機課程教學和實踐過程中，項目的開發(fā)步驟和單片機知識的學習需要進行有機結(jié)合，循序漸進，應該在各個項目中有機滲透單片機理論知識，引導學生在項目制作過程中綜合運用所學單片機知識，促使單片機教學和實踐交叉進行，項目案例教學法的開展可以分為四個步驟進行。

1.項目案例來源。項目案例可以是學生選擇的，也可以是教師選擇的。當前網(wǎng)絡十分發(fā)達，學生可以借助網(wǎng)絡平臺，需要一些單片機應用方面的典型項目和案例，像一些電子設(shè)計競賽題目；此外，在工作過程中，教師也要做到理論聯(lián)系實際，在科研過程中設(shè)計一些經(jīng)典項目和案例。

2.準備階段。在確定了項目案例之后，教師要根據(jù)教學大綱和實驗要求，設(shè)計項目任務，項目完成之后要達到基本的功能目標，引導學生熟悉相關(guān)理論知識和收集資料。

3.實驗階段。實驗過程中，單片機教師要以軟件工程理論思想作為指導，引導學生按照明確步驟、繪制硬件、編寫軟件和撰寫文檔的流程進行實驗。單片機實驗常用的軟件是KeiluVision和Proteus，學生要有效借助于這兩種軟件進行軟硬件設(shè)計，提高設(shè)計效率，確保設(shè)計的項目能夠滿足項目和案例功能，達到實驗目的。

4.仿真測試階段。在軟件測試理論方法的指導下，實驗之后要對項目和案例實驗成果進行測試，對于教學項目需要教師進行評價；對于比賽項目則推選參加比賽；對于社會項目則要提交有關(guān)單位進行工程測試。教學活動結(jié)束以后，教師要引導學生對知識點進行歸納和總結(jié)，幫助學生從實踐項目中汲取知識和設(shè)計經(jīng)驗。

（二）軟件仿真教學

在單片機教學過程中，教學和實踐需要使用的仿真軟件很多，常用的仿真軟件是KeiluVision，這是一款編譯軟件，集成化程度很高，用于文件管理。該軟件的仿真模式有兩種：軟件模擬模式和目標辦仿真模式。該軟件的兼容性非常好，可以支持多款嵌入式ARM處理器芯片，這可以為學生今后學習ARM處理器墊定堅實基礎(chǔ)。此外，單片機教學過程中還經(jīng)常使用另外一款軟件Proteus，這是一款電路分析和實物仿真軟件，主要功能對電路進行仿真，可以進行軟件調(diào)試和繪制原理圖，而KeiluVision在硬件模擬方面功能不足，這就彌補了KeiluVision在硬件模擬方面存在的不足。在單片機教學過程中采用這兩種仿真軟件，可以將軟硬件進行組合設(shè)計，設(shè)計過程變得輕松易于實現(xiàn)，能夠大大激發(fā)學生學習興趣。

綜上所述，單片機以其強大的功能，應用領(lǐng)域非常廣泛，并且受到了廣大工程人士和用戶的青睞，在科學技術(shù)快速進步的背景下，單片機在日常生活的應用也越來越廣泛，單片機的應用價值遠遠超過自身價值。當前，很多中職學校為了培養(yǎng)更多的單片機應用人才，紛紛開設(shè)單片機課程，但是教學方法比較落后，抑制教學效果，加大對中職學校單片機教學實踐的改革力度有助于解決這一問題。未來，隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，中職學校只有不斷創(chuàng)新教學方法，加大實踐教學力度，才能夠促使單片機課程健康穩(wěn)定發(fā)展。

[1]劉娟.單片機C語言與PROTUES仿真技能實訓[M].北京：中國電力出版社，2010：10-15.

[2]任亮,黃軍霞.單片機教學項目化[J].學苑教育，2011（1）：20-25.

[3]陳孔瑜.單片機實踐教學與protues仿真[J].科技經(jīng)濟市場，2010（7）：10-15.

[責任編輯 蔣云柯]

譚學文，男，淮安工業(yè)中等專業(yè)學校商貿(mào)系副主任，講師，主要研究方向為中職教育管理、電子電工。

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