面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機(jī)實踐教學(xué)改革研究

摘要：當(dāng)前各院校培養(yǎng)出的自動化、電子、計算機(jī)、機(jī)電等專業(yè)學(xué)生只是理論豐富，實踐能力弱，不能滿足企業(yè)對單片機(jī)人才的需求，為此提出面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機(jī)實踐教學(xué)改革研究。通過改革理論課程內(nèi)容和改革實驗課程內(nèi)容，促使學(xué)生逐步向綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力發(fā)展;改革理論課教學(xué)模式、增加校企協(xié)作教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生的實踐操作能力，同時能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識的能力，挑選出應(yīng)用型人才，滿足社會對應(yīng)用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型;人才培養(yǎng);單片機(jī);教學(xué)改革

中圖分類號：TP3-0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）27-0134-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到我們生活的各個領(lǐng)域，它是一種集成電路芯片，是一種微型處理器，在智能家居產(chǎn)品、科技數(shù)碼產(chǎn)品、工業(yè)控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1]。因此單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計、調(diào)試和維修崗位需要大量的人才，單片機(jī)成為學(xué)校自動化、電子、計算機(jī)、機(jī)電等專業(yè)的必修課。但是單片機(jī)是一種技術(shù)，企業(yè)注重的是實踐操作，因此單片機(jī)是一門集理論性、實踐性、實用性和應(yīng)用性為一體的課程。目前學(xué)校對單片機(jī)課程的教學(xué)模式卻依然是以理論課程為主，以教師和教材為中心，采用課堂灌輸式的教學(xué)方式，實踐教學(xué)很少，考核方式也與實際應(yīng)用脫節(jié)，考核結(jié)果也不能真實反映單片機(jī)開發(fā)能力等問題。當(dāng)前學(xué)校單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀急需改進(jìn)。因此，研究面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機(jī)實踐教學(xué)改革至關(guān)重要。需要各個學(xué)校將全面提高學(xué)生實踐能力作為重點，培養(yǎng)出一批高素質(zhì)實用創(chuàng)新型人才輸送給企業(yè)，從而避免學(xué)校教育與社會需求脫節(jié)的問題。

1 單片機(jī)實踐課程內(nèi)容改革

面對當(dāng)前企業(yè)對單片機(jī)應(yīng)用型人才的需求，各院校必須改革傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，單片機(jī)作為一門集理論性、實踐性、實用性和應(yīng)用性為一體的課程，必須重視單片機(jī)理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩個層面，根據(jù)單片機(jī)課程的特點，將單片機(jī)的理論知識逐步向綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力發(fā)展[2]。

1.1理論課程內(nèi)容改革

單片機(jī)理論教學(xué)主要包括基本知識學(xué)習(xí)和理論擴(kuò)展知識學(xué)習(xí)，因此教師在教導(dǎo)學(xué)生理論知識時，需要充分認(rèn)識到理論知識所涵蓋的內(nèi)容，適應(yīng)不同層次學(xué)生的需求，將理論知識以模塊的形式呈現(xiàn)出來，從而加強(qiáng)知識點之間的關(guān)聯(lián)性，促使學(xué)生更加高效地記憶單片機(jī)的相關(guān)知識點，從而降低單片機(jī)教學(xué)難度，提高課堂教學(xué)效率。

針對學(xué)生進(jìn)行模塊一基礎(chǔ)知識軟件課程時，不提倡直接用C語言進(jìn)行編程，要以8051編程及最小系統(tǒng)為學(xué)習(xí)重點，因為學(xué)習(xí)匯編語言對認(rèn)知單片機(jī)內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)很有幫助。單片機(jī)理論教學(xué)主要包括G語言編程、硬件設(shè)計、外圍擴(kuò)展電路、抗干擾設(shè)計等學(xué)習(xí)重點，介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計要點，目的是為實踐環(huán)節(jié)打下堅實的基礎(chǔ)，因為只有提高學(xué)生G語言在單片機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用能力，才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)編程效率以及調(diào)試、移植維護(hù)程序等課程主要內(nèi)容[3]。尤其是單片機(jī)課程是技術(shù)性非常強(qiáng)的課程，教師在教學(xué)時，必須由淺人深、層層遞進(jìn)，從基礎(chǔ)知識開始，綜合性知識為主，拓展知識結(jié)構(gòu)，從而提高學(xué)生課堂的參與意識和動手能力，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

1.2 實驗課程內(nèi)容改革

想要培養(yǎng)出滿足社會需求的應(yīng)用型人才，就必須增加以設(shè)計性、系統(tǒng)性為主的實驗教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生能夠掌握單片機(jī)基本指令和使用方法以及系統(tǒng)的開發(fā)流程和操作技巧[4]。所以院校必須將單片機(jī)理論知識教學(xué)與學(xué)生的實驗課程緊密結(jié)合，對應(yīng)不同的模塊進(jìn)行實驗課程的設(shè)計。所以為了幫助學(xué)生消化理論知識，逐步向綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力發(fā)展，引入Proteus和Keil仿真開發(fā)軟件，讓學(xué)生在軟硬件上均可以進(jìn)行實際操作，促進(jìn)單片機(jī)課程教學(xué)質(zhì)量邁上一個嶄新的臺階[5]。但需要注意的是，理論課程和實驗課程雖然要緊密結(jié)合，但并不是單片機(jī)課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)與理論課教學(xué)同時進(jìn)行，而是需要合理安排實訓(xùn)的時間?？梢詫嵺`課安排在理論課之后的一個學(xué)期開展，因為此時的學(xué)生已完成理論知識的學(xué)習(xí)，可以減少部分理論知識內(nèi)容和課時量，增加實驗課時長、課時量和實驗課的難度，進(jìn)行綜合設(shè)計性實驗教學(xué)，從而緩解實驗室的壓力。

2 單片機(jī)實踐教學(xué)模式改革

當(dāng)前社會，單片機(jī)應(yīng)用型人才十分稀缺，作為為社會培養(yǎng)人才的高等院校，必須改革教學(xué)模式，因此改變傳統(tǒng)的授課方式是改革高職單片機(jī)教學(xué)的重點。轉(zhuǎn)變課堂灌輸式教育方式，教師應(yīng)從知識灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂組織者、引導(dǎo)者，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，采用多種教學(xué)方式，提高教學(xué)效果[6]。

2.1 理論課教學(xué)模式

現(xiàn)階段教師教導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)理論課程，都是采用多媒體教學(xué)，在這個過程中，很多教師都喜歡簡單地用PPT羅列課本的知識，而這種知識的羅列，僅僅只是帶領(lǐng)學(xué)生了解一遍書上內(nèi)容，沒有實質(zhì)效果。而在當(dāng)前科技特別發(fā)達(dá)的今天，現(xiàn)代教學(xué)手段應(yīng)用在單片機(jī)教學(xué)中已經(jīng)成為必然趨勢，是以教師應(yīng)正確認(rèn)識多媒體教學(xué)的特點，根據(jù)書中內(nèi)容進(jìn)行整理，將其與計算機(jī)系統(tǒng)仿真技術(shù)以及傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合起來，面對不同的理論知識，采用不同的教學(xué)手段，如板書、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等，充分利用各種資源，揚(yáng)長避短，發(fā)揮這些手段的各自優(yōu)勢。如單片機(jī)課程中學(xué)生很難想象單片機(jī)取指令、編譯指令和取數(shù)據(jù)的過程等內(nèi)容，就要采用Power Point中動畫功能予以演示，通過動畫顯示的方式，學(xué)生可以很容易地理解PC指針的工作方式，CPU進(jìn)行取指令、編譯和執(zhí)行指令的過程[7]。從而活躍課堂氛圍，提高單片機(jī)教學(xué)的趣味性和有效性。

2.2 增加校企協(xié)作教學(xué)模式

在當(dāng)下，校企協(xié)作教學(xué)模式已經(jīng)成為高等院校非常常見的教學(xué)模式。而在單片機(jī)教學(xué)中，根據(jù)單片機(jī)技術(shù)的特點，可以選擇從企業(yè)中引進(jìn)項目，讓學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。促使學(xué)生通過篩選元件、焊接組裝、編程、調(diào)試、寫入芯片等，全面了解單片機(jī)的開發(fā)過程，直觀驗證了基本理論知識。在這個過程中，不但有助于增加學(xué)生對企業(yè)崗位工作的了解，還可以促使學(xué)生在實踐訓(xùn)練中，將理論知識和實踐能力進(jìn)行有機(jī)融合，還發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、思維能力。所以采用新型的教學(xué)模式，既能促使學(xué)生保持對單片機(jī)課程的興趣，又能提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

3 單片機(jī)實踐教學(xué)體系改革

單片機(jī)課程是技術(shù)性課程，社會對單片機(jī)人才需求是應(yīng)用型人才，因此單片機(jī)課程采用六位一體的課程體系，如圖1所示。在課堂教學(xué)時，形成以理論知識教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合、以實踐教學(xué)和實際應(yīng)用相結(jié)合的課程體系。課堂教學(xué)中的理論知識，可以通過課堂實驗鞏固，加深學(xué)生對單片機(jī)的理解;通過實踐教學(xué)，讓學(xué)生實際操作，進(jìn)一步鞏固和消化課堂上所學(xué)知識，掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)。在這個過程中，可以采用實際小型課題項目作為例子，給學(xué)生講解單片機(jī)技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計思想、軟件工具等。從而培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。而課程體系中的創(chuàng)新型設(shè)計競賽，可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識的能力，對于培養(yǎng)綜合型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才具有重要的意義。

4 單片機(jī)考試考核模式改革

單片機(jī)課程是高等院校為社會培養(yǎng)應(yīng)用型單片機(jī)人才的課程，注重的是單片機(jī)的應(yīng)用，因此必須改變傳統(tǒng)的單片機(jī)考核模式，結(jié)合多種考核方式進(jìn)行綜合考評，為社會輸送更多的單片機(jī)應(yīng)用型人才。在當(dāng)前各高等院校單片機(jī)考核中，多選擇閉卷考試的模式，多數(shù)題目也都是一些記憶性的基礎(chǔ)知識，這種考核模式只能夠檢驗學(xué)生對理論知識的掌握程度，無法得知學(xué)生的實踐能力水平。然而單片機(jī)課程實踐性強(qiáng)，考核不能只局限于理論考核和平時的實踐課堂考核，應(yīng)該對學(xué)生最終的一個整體水平有一個測試和評價。因此通過傳統(tǒng)考核的學(xué)生并不能滿足社會對單片機(jī)應(yīng)用型人才的需求，所以單片機(jī)考核必須將實際操作和單片機(jī)設(shè)計考核提上日程。

在考核內(nèi)容上，各高等院校可以將單片機(jī)課程考核分為理論考核和實踐考核兩個方面，考核的重點是實踐考核中對所學(xué)的單片機(jī)知識的綜合運(yùn)用能力，因此各高校應(yīng)將平時實驗課上的操作算作考核的一部分，期末考試需要加入單片機(jī)設(shè)計，設(shè)計題目可以由老師出考題或者學(xué)生自己準(zhǔn)備，如若有參加大型單片機(jī)設(shè)計競賽，可根據(jù)實際情況，增加考核分?jǐn)?shù)?？己顺煽儽砣绫?所示。

5 結(jié)束語

綜上所述，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于智能家居產(chǎn)品、科技數(shù)碼產(chǎn)品、工業(yè)控制等領(lǐng)域，是生活中非常重要的一項技術(shù)，各企業(yè)對單片機(jī)應(yīng)用型人才需求量大。但是各高校單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容和方法都存在一定的滯后性，所教導(dǎo)出的單片機(jī)人才并不滿足社會需求。因此，本文從單片機(jī)實踐課程內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)體系及考試考核模式進(jìn)行改革，致力于培養(yǎng)出滿足當(dāng)前企業(yè)需求的應(yīng)用型人才。但本文對單片機(jī)實踐教學(xué)改革研究并不完全，還存在很大的進(jìn)步空間，所以還需深入單片機(jī)實踐教學(xué)改革研究，從而提高單片機(jī)教學(xué)的實效性，培養(yǎng)更多的應(yīng)用型人才，給相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供人才方面的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]張編妹，張磊，劉春靜.基于項目化教學(xué)路徑：高校單片機(jī)教學(xué)問題及改革的思考[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2020，10（2）：119-120.

[2]周偉輝，周亞平，萬心悅，等.基于虛擬仿真技術(shù)的《單片機(jī)原理與技術(shù)》的教學(xué)改革探析——以東華理工大學(xué)長江學(xué)院為例[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（3）：159-160.

[3]朱名強(qiáng)，“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)改革構(gòu)想——基于中高職銜接背景下學(xué)生技能團(tuán)隊貫穿的教學(xué)改革[J].黑龍江科學(xué)，2020，11（1）：12-14.

[4]周唯，劉陽京，曾小波，基于逐日系統(tǒng)的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革與實踐探索——以湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J].職業(yè)技術(shù)，2020，19（1）：50-53.

[5]張欣.基于OBE理念的實踐教學(xué)改革與課程評價——以《單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計》為例[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2019，20（3）：130-133.

[6]代少玉，武穎麗，吳興林.以工程教育為抓手，全面改革單片機(jī)課程實踐教學(xué)[J].物理與工程，2019，29（S1）：121.

[7]杜波，劉文洲.基于成果導(dǎo)向的卓越專業(yè)單片機(jī)課程實踐教學(xué)改革探索[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2019，20（4）：141-145.

【通聯(lián)編輯：張薇】

作者簡介：皮大能（1966-），男，湖北嘉魚人，碩士，副教授，研究方向：單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)測控技術(shù)。