单片机实验教学模式改革及研究

冯军 王超 陈文波 宁志刚

摘要：单片机实验是一门重要课程，优化其教学模式具有重要意义。首先分析了單片机实验教学中存在的问题，提出了加强实践教学认识，优化实验项目，进行开放化、自由化、游戏化教学模式的探索。经过实践，发现改革后的教学模式，提高了教学效果，培养了学生的实践能力。

关键词：单片机实验，教学模式，强能力，重应用

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0123-02

单片机课程是众多电类专业所必修的专业实验课程，涉及的专业课程众多。通过单片机的实验教学，才能够让学生熟练的运用汇编语言进行编程，设计出满足某种特定功能的单片机应用电路[1]，今天各高校充分认识到对学生实践能力培养的重要性，传统的教学理念已不能满足当今行业企业的对应用型人才的需求。因此，如何优化单片机实验教学模式，提升单片机实验教学质量是相关专业改革的重点。

一、传统单片机实验教学存在的问题与不足

1.重理论轻实践

实验教学是高校人才培养的重要环节，是理论学习与创新能力培养的桥梁，同时也是企业对人才需求的要求。[2]今天，衡量一个学生能力的标准已经不再是卷面成绩，企业最关注的也不再是一纸成绩单，而是学生实践创新能力与动手探索能力。当今和许多综合性和理工类院校对实验课程的设置存在一定的不足，许多专业课程没有实验环节，个别课程实验课时少之又少，单独开设的实验课程屈指可数。可见，大部分院校依然偏重于理论的教学，在单片机试验的实践性教学环节重依然采用的是偏重验证性和演示性的实验，仅仅是为了完成实验环节而设立的实验课程，为了做实验而做实验，长期下来会导致学生对实践能力的掌握严重不足，学生发现问题、理解问题、解决问题的实践能力严重欠缺。

2.学生对实验的感性认识不足

大部分学生由于受到传统的教学模式的影响，以及今天的考研模式的推动，把大部分时间和精力投入到理论学习中，远远超过对实验课程的重视程度，甚至很多学生认为实验就是玩玩而已，只要按流程操作完成就可以了，缺乏主动的探索意识。

3.实验教学滞后现象严重

由于实验设备和实验教师等软件和硬件等原因，导致今天各高校的实验课程教学严重滞后于理论教学，尤其作为单片机实验，滞后性尤为明显，这里既有客观原因也有主观因素。首先，由于教学手段、实验设备的落后，明显不能满足日益先进的试验程序;其次，实验教师的观念未能与时俱进，及时更新，依然依靠多年的实验项目和教学案例以及固有的经验进行教学，不能结合社会行业需求安排实验项目及程序;第三，电工与电子技术发展迅猛，出现许多新工艺新技术，理论教学中及时增加了新的内容，而实验教学并未更新，内容长期不变，成为实验教学的瓶颈。上述因素均造成理论与实验脱节，对于更新的技术和内容来说变成了纸上谈兵，学生的实践能力不能适应日益发展变化的市场需求。

二、单片机实验教学优化方案

随着社会对行业需求人才要求的日益提高，高校对工程类专业人才的培养渐渐开始从理论型、学术型人才转向技术型、应用型高技能人才。这就要求高校课堂中对实验、实践环节要越来越重视，尤其在单片机实验中的投入应力度加大，不断更新实验内容，运用各种现代化教学手段，这样才能提高学生的动手能力和实践分析能力。[3]这就要求单片机实验要改变传统软件、硬件分离的状态，提高软件和硬件的结合。为了加强能力型、应用型人才的培养，应该从以下几方面进行改善：

1.加强对实践教学的认识

提高对单片机实践教学的认识要从根本做起，从学校对实验硬件设备的投入，到学院对培养方案计划的修改，再到实验教师对单片机实验的设置，最后到学生对实验兴趣的提升，通过优化实践课程，让实践不再是一种形式，而是与企业需求项目有密切关联的必经过程。只要从软、硬件同时改善单片机实验，学生一定会对实验课程引起很大兴趣，同时可以用企业来说话，往往企业人员的影响力远远大于老师和课堂的说服力度，这样学生从根本上认识到实践的重要性。

2.优化实验项目，建立单片机实验数据库

单片机实验项目要做到以设计性、创新性为主，系统的在经典理论的实验基础上融入设计行为和创新意识，将原本纯粹的验证性实验变成学生自主参与、自主设计与开发的创新型项目，提高学生的主观性即主动的设计创新能力，同时适当的引入企业项目编程，利用学校的硬件接线与程序的编写相结合，完成各种电路的绘制与搭接。学生对企项目的兴趣比虚拟的课程实验兴趣更大，因此可以通过建立以项目为载体的单片机实验数据库，根据学生对不同项目的兴趣点有选择性的进行试验训练，这种方式对学生主观能动性的提高有极大的帮助，不但加强了学生对技能的操作能力和创造力，也提前培养了学生对企业行业知识技能的掌握力。

3.开放化、自由化单片机实验教学模式的尝试

当代大学生存在不喜欢受约束、受限制的性格特点，对课堂教学有着更强烈自由的渴望。对于单片机实验来说，仅限在课程安排的限制时间内完成实验过程，对于很多学生来说是比较局限的，时间不充足，不能更好的达到实验目的。因此，会存在有些学生为了在下课前能够完成实验而匆忙操作，导致出现错误现象。[4]因此开放性实验教学模式可以让学生随时可以来实验室完善它们的作品，也可以让更加有兴趣的同学利用课余时间创造开发他们自己的产品，这样可以促进学生大胆地去创造，去改革，去实践。这种模式有助于实验室设备利用率的提高，充分利用实验室的资源，为学生创造更多的机会提高他们学习的能力及操作技能。在学院的支持下建立了开放性实验室，由任课教师及学生统一管理，购买单片机及常规的元器件，并配备单片机实验箱;任课教师都不定时地进行指导，并组织学生讨论。

4.让单片机实验“游戏化”

以“游戏性”为驱动力可以有效提升学生的创造能力，以学生感兴趣的方向为切入点，让学生在有兴趣的“游戏”中完成任务。游戏化实验教学在最大程度激发学生的学习兴趣上很有效果，渗透性强，现在的学生不喜欢枯燥的学习模式，在实验过程添加“游戏”的成分——学生感兴趣的实验项目。单片机实验打破传统的集成式的实验板，让学生根据自己的兴趣去实验数据库自行选择实验项目，改变传统单片机实验教学中只注重学生动手能力培养、注重某一个单一功能的电路设计的教学方法。这种“游戏”模式可以让学生自己动脑对自己的兴趣项目进行电路设计，自己思考采用何种方案、何种结构、何种功能的电路来实现预期目标。根据自己选择的项目和制定的方案选定具体元器件设计具体电路。这种模式就像学生们在根据自己的思维去完成一个游戏一样，整个实验成为有交互、有自主权的游戏过程。既锻炼了他们手脑结合的能力，同时激发了学生主观能动性和创造性。[5]

三、效果分析

在经过2个学期的教学实践，效果较以前有较大提高。首先，学生从本质上认识到单片机实验的重要性。课堂上不清楚的、不太明白的，很多同学课后主动去单片机开放性实验室做实验，在实验过程中寻求帮助，加强对新知识的理解。其次，学生对单片机实验有了极大的兴趣。学生经常讨论实验过程及结果，甚至有一定的创新思维，积极思考，进行探索。最后，新教学模式下的学生，单片机方面的理论知识、动手能力都比传统模式的学生要强，而且给学生主动学习单片机知识的提供了动力。

四、结语

单片机实验是一项综合性、设计性较强的实验教学模式，学生在实验过程中真正做到理解实验目的，了解行业需求，自己动手、动脑，不依赖老师，试验中学生能根据具体项目需求自主完成实验方案的选择和设计，这种强能力、重应用的单片机实验教学模式不仅提升了学生的理论与实践相结合的能力，提高了学校培养创新人才的效率，同时使学生毕业后能尽快的融入社会，为学生进行高层次的研究和工作打下良好的基础。

参考文献：

[1]凌忠兴.基MCS-51单片机实践教学平台的构建[J].实验室科学，2012，（1）.

[2]高庆华.单片机实验教学模式改革探索[J].实验室科学，

2013，（10）.

[3]瓮嘉民.周成虎.电子创新开放实验室建设的探索研究[J].实验技术与管理，2012，（1）.

[4]田运生.刘维华，王景春.综合性设计性实验项目建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2012，（2）.

[5]周家婕.浅谈优化单片机实验教学提高实验教学质量[J].计算机光盘软件与应用，2012，（13）.

（责任编辑：刘翠枝）