新工科建设背景下“单片机”课程教学改革分析

·教育研究·新工科建设背景下“单片机”课程教学改革分析

■席小卫 汪生海 郭丽君

兰州理工大学技术工程学院 甘肃兰州 730030

摘 要：本文立足于单片机课程教学现状，挖掘教学模式、课程安排、实验条件等方面存在的问题，并提出科学有效的解决对策，力求通过创新教学方法、科学安排课程、注重设计实验开展等方式，提高课程教学效率，培养出更多与新工科要求相符的高素质、复合型人才，取得理想的改革效果。

关键词：新工科；单片机；教学改革

引言

单片机自上世纪诞生以来，发展十分迅速，在当前市场中得到广泛应用。在新工科背景下，对人才的单片机应用能力提出新要求，这就要求各大院校积极开展课程教学改革，科学合理的安排课程，采用先进的教学方法，适当增加设计实验的比例，使学生在掌握理论知识的同时，实践动手能力也得到显著增强。

1.单片机课程教学现状

在教育改革背景下，单片机课程作为工科专业的重要内容，目前已经取得一定成绩。但在实际教学过程中，在教学模式、课程安排、实验条件等方面仍然存在些许问题，对教学效果产生不良影响，具体如下。

1.1教学模式单一

单片机作为工科专业的主要内容之一，在教学方面仍存在些许问题，教学现状不容乐观。在单片机教学中普遍采用多媒体设备，将教学内容以PPT课件的形式展示出来，对CPU结构、软硬件、I/ O接口等进行讲解，此种方式虽然有助于学生对单片机理论知识的理解，但是仍然处于被动学习状态，在单一的教学模式下，常常过于侧重基础理论方面的教学，忽视学生动手能力培养，由此产生“高分低能”的尴尬局面，与新工科人才要求不相适应。

1.2课程安排不科学

在单片机实践教学中，重点在于培养学生实践能力，为理论教学起到辅助性作用。但是，由于受到传统教学模式影响，实验课程的编排仍以知识点为序，不够科学灵活，与按照项目模块重构内容相比，教学效果大打折扣。同时，由于课程安排不科学，还会在一定程度上制约学生实践能力的提升。

1.3实验条件受限

对于大部分单片机实验来说，都以现有实验箱为主，受实验条件的限制，教师能够安排的实验十分有限，学生自主发挥的空间受到抑制，不利于主观能动性的锻炼与发挥，长此以往，学生在学习中缺乏主动性，更谈不上创新能力增强，这一现象与新工科人才培养要求相背离，急需通过改革的方式打破实验条件的限制，培养学生综合运用能力，使其与新工科教学要求充分符合。

2.新工科背景下单片机课程改革措施

近年来，我国教育部门提出新工科概念，提倡以信息化带动工业化。与传统工科人才相比，未来新兴产业对人才创新能力、综合素质与实践能力将提出更高要求，院校有义务培养更多高素质的“新工科”人才。

2.1创新教学方法

在新工科背景下，为了促进学生理论与实践的共同进步，应积极创新教学方法，将“项目教学法”引入单片机教学中，以项目为主线，将理论知识贯穿起来。例如，利用ADC与DAV对温度进行控制、通过定时中断进行定时采样、利用显示器显示当前温度等等。在单片机教学中，教师可给出电子万年历、交通灯控制器、抢答器等等，在第一节课上将学生划分为多个学习小组，每组2-3人，引导学生们思考要想实现上述任务需要应用哪些知识；待课程结束后每组设计出分配项目的软硬件系统，要求仿真通过。对于基础扎实的学生，学院可出资鼓励其做出实物。此种教学方式以项目为基础，在客观实践中理解和升华理论，可真正达到活学活用的目标，使学生充分感受到单片机学习的意义与乐趣。

2.2科学安排课程

为了使学生更加系统高效的掌握单片机知识，应科学合理的安排课程内容，打破课本中原有的划分方式，根据实际需求对结构重组，综合考虑知识的系统性与综合性，将理论和实践放在同等重要的位置，使学生能够一边学习，一边动手实践。在以往的教学过程中，先讲解指令系统，后讲解汇编语言设计，最后才能上机学习，效果不够理想。在课程结构重组后，先对单片机的汇编语言结构进行讲解，再对伪指令进行介绍，最后介绍指令系统，并依靠具体事例对指令功能与方法进行阐述，再对汇编语言结构与设计方法进行传授。例如，在讲解查表指令知识时，首先要阐述远程与近程查表指令的用法，再介绍程序设计方法。此种课程安排可有效改变以往授课中迟迟无法进入实验环节的缺陷，由于指令系统讲授之前，学生已经掌握汇编语言的程序结构，因此可在传输指令系统的同时上机学习，通过科学合理的课程安排，使理论与实践紧密结合，与新工科课程要求充分符合。

2.3注重设计实验开展

当前大部分院校的单片机实验教学以实验箱为平台，虽然学生能够看到真实具体的芯片，但因实验箱中电路已经连接完毕，学生只能连连线，开展一系列验证实验，要想开展设计实验，则需要投入较多精力弄清实验箱中的硬件原理。此外，实验箱中芯片资源有限，如若出现芯片烧坏、串行通信口故障等情况，则难以保障人手一套的教学条件，使实验教学效果受到不良影响。对此，应以单片机实验箱为辅助，将90%的实验替换为设计性实验，在Proteus仿真下使实验条件得以完善。例如，在DAC0832与单片机接口实验中，要求学生设计多波形信号发生器，此时便可借助Proteus设计原理图，利用C语言编写C51源程序，在生成十六进制文件后，对软硬件进行联调，将Proteus中的示波器调出，便可对仿真结果进行查看。值得注意的是，并非全部元器件均可包含在Proteus中，例如在红外收发时便无法用到Proteus，因此应根据实际情况，发挥实验箱的辅助作用，使学生在虚拟与实际相结合的环境下，提高自身的设计与实践水平，成为符合新工科要求的复合型人才。

3.结束语

综上所述，单片机技术的飞速发展，与新工科概念的提出，对教学改革提出了新的要求。作为教学工作者，应积极转变教学理念与方法，培养学生的创新能力，通过创新教学方法、科学安排课程、注重设计实验开展等方式，提高课程教学效率与质量，培养出更多与新工科要求相符的高素质、复合型人才，实现教与学的最佳统一，促进工科领域的又好又快发展。

参考文献

[1]马金祥,熊超,陈磊,等.面向高职—本科(3+2)培养模式的单片机课程教学改革探讨[J].新课程.教师,2019,000(006):P.17-18.

[2]樊莉莉，包文婧，王淑芳.应用型工科院校单片机课程教学改革与实践[J].赤峰学院学报（自然科学版）,2019,032(021):226-227.

作者简介：席小卫（1984.04-），男，甘肃人，汉族，硕士，讲师，研究方向为控制工程。

2020年12期 ·75