单片机原理课程实践教学改革与创新意识的培养

单片机原理课程实践教学改革与创新意识的培养

欧阳静怡　周华茂　何秀文

“单片机原理”是电子信息专业一门重要的专业必修课，其内容涉及广泛，综合程度高，应用范围广，它要求学生在对前期所有专业基础课有一定的认识的基础上，结合不断更新的工业应用，实时地掌握单片机及系列课程的最新知识。因此单片机课程的掌握程度一直作为电子类学生毕业设计的必要考察项目，对于学生的就业也起着至关重要的作用。国家级电子大赛也是围绕着单片机应用为方向展开的。正因为单片机在课程体系统中的核心地位，很多高校对于单片机课程的教学效果都十分重视。但是单片机指令抽象、知识面广、内容更新快的特点一直是教学难点，如何让学生尽快地入门，在有限的学时中对知识点有较好的掌握，如何激发学生的兴趣和联想，逐步培养学生的创新能力和应用能力，是非常值得研究的教学课题。结合作者近年的教学实践，本文提出了几点心得体会。

一、结合实践教学要求，合理改进课程设置

“单片机原理”课程为电子信息专业的专业必修课，开设在第6学期，理论50学时，实验13学时，课程设计为2周，要求的前期课程有“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“微机原理”、“电子线路CAD”等课程。根据电子技术的不断更新，在历次的教学大纲改革中已将“微机原理”等课程提前至第5学期，但是“电子线路CAD”仍然安排在第7学期，这对于单片机课程的理论学习没有影响，却在课程设计的实践环节中使学生没有了自主设计电子图纸的过程，学生机械照搬方案，焊接电路，无法培养学生的创新意识和综合应用的能力。作者建议将“电子线路CAD”提前至第6学期，与单片机实践课程同期开展，达到相辅相成的作用。

二、理论教学形式与实践有机融合

众所周知，任何一门课程的实践教学都需要一定的理论基础。由于单片机入门难，学生在理论学习初期易产生畏难情绪。单调的程序指令，抽象的信息内容，使得教学中形式枯燥、缺乏互动，教师和学生都陷入两难的境地。传统教学中一般采用先理论再实践的模式，学生经常在理论学习的过程中就失去了兴趣，削弱了随后的实践教学效果。

根据教学现状，教师应打破传统思路，采用现场授课的方式，先展示单片机开发板实物，激起学生的爱好和兴趣，再提出问题，适时地结合书本讲解内容，设计一些课程案例(不易太难)，首先介绍大概思路，让学生动手实践，遇到困难时引导学生自主思维，以小组讨论式的教学方法，学生先讨论，老师总结并分享，逐步培养学生的兴趣和创新意识。

三、采用项目教学法开展实践教学

传统教学模式是以教师为中心，教师是主动实施者，学生是被动接受者，实验中学生按部就班，无法培养其自主思维和独立处理的能力。为此，“单片机原理”课程设置了2周的课程设计，在这两周的课程设计过程中，主要采用项目教学法。

项目教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的新方法。建构主义理论强调以学生为中心，教师在整个过程中充当组织者、帮助者和促进者，利用情景、会话、协作等环境充分调动学生的主动性、积极性和创新性^［1］。

项目教学法的一般步骤为：第一，提出项目，人员分组；第二，设计方案并确定；第三，执行项目并调试至成功。

1．项目设置

在项目教学中，项目设置是第一步，也是关键的环节，教师应根据不同学生的前期理论掌握情况，结合实际应用，合理把握难易程度，设计可行的项目，注意实时性、可行性、综合性的有机结合。

2．方案确定

在学生进行分组后，教师应要求各小组进行讨论，限期确定方案，让学生具有紧迫感，并鼓励学生开展头脑风暴，促进其积极性，激发创新性，并很好地加强了学生的学术沟通能力。在此过程中，教师一定要做好“促进者”的角色，同时加强引导，防止学生出现过度联想和沟通障碍。

3．项目执行(www.xing528.com)

要求学生分工明确，协同合作，拟订合理的工作计划，并定期报告工作进度，教师在此过程中应担任“咨询师”的角色，在适当的时机给予适当的帮助，让学生充分发挥自主能力，鼓励学生勇于尝试，有意识地培养创新的意识，发现人才并因材施教。

4．项目举例

根据教学内容设置相应的项目，笔者根据学校的教学要求设置了12个项目：智能电子钟(LCD显示)、音乐倒数计数器、数字温度计、十字路口交通灯控制、波形发生器设计、数字频率计、8位竞赛抢答器的设计、数字电压表设计、可编程作息时间控制器设计、节日彩灯控制器的设计、双机之间的串行通信设计、电子琴设计。同样，将学生划分为12个组，每一组3～4名学生。要求每一个学生针对本组的项目提出一种实现方案，经讨论后确定一种较为可行的方案。要求每一组学生在项目执行过程中要对项目任务进行分工，做到既任务分工明确又团结协同合作。教师采取经常巡查，监督学生的进度，同时解决学生的疑难问题。

四、实践教学与电子大赛及就业的紧密结合

1．实践教学与电子大赛的紧密结合

在传统实践教学中，学生一般是按教师安排的流程进行，获得的知识是零散的，很难培养学生的工程意识，而电子大赛的竞赛题均有很强应用背景和实际意义，且具有一定的趣味性^［2］，要求学生具有很强的动手能力、调试电路能力和应变能力。在选定实践项目时，可以参考大赛方向，加以提炼和深化，成为设计性、综合性的项目，使学生系统地深入了解单片机开发工作的流程，提高了运用理论知识解决实际问题的能力，激发了学生的学习热情。

在近几年的国家级和省级的电子大赛中，我校获得了一些好成绩，但是距离一流的工科类高校还有一定的差距。究其原因，与实践教学的拔尖人才培养观念不足也有关系。教师应该在实践教学中，有意识地发现人才、培养人才，以极大的耐心和热情投入到实践教学的工作中，做一个积极的旁观者，对于学生的认知水平及悟性及时地发现和培养，因材施教。

2．实践教学与就业形势的有效关联

单片机方向是电子专业学生就业的主流方向之一，单片机市场主要特点是发展迅速、技术更新快、工作难度不断加大^［3］。结合目前形势，应分配少量的实践课时介绍最新的实践项目，展示最新的硬件电路。开放实验室，建立创新实验室，配好一些新设备、新产品。实行对学生定期开放的措施，为学生开拓视野。通过自主实践，做到举一反三，触类旁通。教师应给予适时的技术更新信息，使学生对技术发展的方向和现状有清晰认识，结合现状积极开发实验板，对其创新意识的提高有很好的促进作用，符合应用型人才的培养目的。

五、小结

现代大学教育以提高学生的综合能力为目标，其中实践教学的成败决定了学生的核心竞争力，本文以单片机课程为例，提出实践教学中的问题及改革方案，通过项目教学法等多种实践教学形式，实时更新实践教学观念，激发学生的兴趣，促进创新意识的培养和实践能力的提高。

参考文献

［1］唐炜．基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革［J］．实验室研究与探索，2010，5(29)：130-132

［2］袁斌．单片机实验教学的改革与实践［J］．实验室科学，2011，4(14)：57-59

［3］郭雷刚，张岗，李昭静．任务驱动下的单片机实践教学内容改革与实践［J］．中国科教创新导刊，2009，10(28)：29