创新型单片机课程教学工具的开发

杨俊杰 张新康 肖淼 徐凯峰 谭栓斌

摘 要：创新型单片机课程教学工具是西安思源学院高级工程师谭栓斌提出一种全新的教学工具，要求在教师精心设计指导下，通过预先的设计和模块，使常用模块简化。引导启发学生在课堂学习中发现问题，并进行探讨和研究，寻求出解决方法。该教学工具的开发烘托了课堂气氛，促进了老师与学生之间紧密的联系，提高了老师的教学质量。单片机作为一门应用性实践性很强的专业课程，需要更多地操作、处理、表达与交流等探索活动，获得知识与技能达到培养学生综合素质和创新能力的课程建设目标是一个值得深思的问题。

关键词：创新型 单片机 教学工具 模块

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0216-02

1 开发背景

相比单片机技术日新月异，单片机市场日益多元细分的今天，我国大部分高校的单片机教学现状尽如人意，主要存在以下几点问题。

首先，教学与实践是分开的；学生对老师讲的没有一个很具体的认识，所以，学生在没有做实验前只能靠自己的想象来理解老师所讲的知识点，没有一个更系统、更直观的认识，并且所学习内容一成不变，经常会出现讲课时学生想象，当见到实物时与想象差变很大无法提高学生的学习兴趣，并且晦涩难懂不易理解，而且该课程相对比较抽象，学生普遍反映入门较难且难以理解单片机的内部结构，而单片机的传统教学方式多以课堂原理来讲解与少量硬件实验相结合，实践内容少，不能充分激发学生兴趣，使其处于被动接受知识而不是主动求知[1]。

其次是基本上都采用5l单片机作为研究性教学工具，学生对其他系列型号的单片机陌生，实际运用能力较差。学生照方抓药，不利于学生自主性的培养，即使会运用也只会简单的，而设计性实验也与社会要求的单片机应用设计过程相差甚远，大多数学生难以真正掌握单片机的设计与调试。只会照搬书本无法融会贯通，使教学与实际相差甚大，无法达到教学目的。

最后，是教学手段单一。大多还停留在“黑板+粉”学习方式，或者多媒体PPT的阶段。教授效率不高、填鸭式、互动少，使得学生被动疲惫，前一个还没有理解就需要强加入另一个知识点，教学效果难如人意，学生缺乏主观能动性。

综上，单片机目前的教学现状与技术一线存在着一定的脱节与差距，不利于对学生单片机实践与开拓创新能力的培养，而单片机的学习是微观的，是具体的。本着教与学两方面共同努力的思想，单片机教学的改革势在必行。

创新型教学工具是指学生在教师的指导下，为了更全面系统地学习并熟练运用单片机这门课程，而开发的教学工具。它是把大家在课程中所遇到的实验问题加以全面地整合的一本教学工具书。构建一个开放性的活动课程，通过学生自主独立地发现问题、实验、调查、信息搜集。并且会把接线图、原理、还有常见的一些运用方法、还有程序都会加进去，使学生能够更加直观的理解其工作原理，并且能够简单运用其所学知识与生活实际相结合。

教育部2005年一号文件《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中指出培养学生的自主学习和创新能力。加强高等学校本科教学工作的主要任务和要求是：着眼于国家现代化建设和人的全面发展需要、加大教学投入、强化教学管理、深化教学改革、坚持传授知识、培养能力、提高素质协调发展，更加注重能力培养，着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力、全面推进素质教育。文中指出更加注重能力培养，着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力与开发创新型单片机教学工具的目的一致[2]。

2 单片机教学工具的开发

2.1 单片机教学工具的设置

将教学工具引入课堂以实际操作为主看为辅，以便老师高效教学，学生更加生动形象地理解，引发学生对知识的自主学习、自主理解、自主认知和自主运用。项目式教学中教师的作用是辅助，是配角，是给各组学生提供资料、方法，让学生能够针对问题主动思考并得到解决[3]。

单片机教学工具要以提高教学质量，使用便捷方便，引导学生创新思维能力和对知识的认知能力为核心。是以《单片机原理与应用》课本为指导整合了上面的实验项目，把它以模块的形式呈现出来，同学们可以通过观看老师试验进而自主运用，从而自主认知。通过这种模式完善课程体系与教学内容，重视内容与技能的有机结合。强化学生能力的培养真正地把实践搬到了课堂上。

具体模块有：LED流水灯；16×16点阵；十字路口交通指示灯；温度传感器；电子万年历；八路抢答器；录音播放；模块，实现了理论与实践相结合。

2.2 单片机教学工具的课堂辅助教学

要充分利用教学工具的课堂辅助教学，教师引导学生自主设计、制作和拓展案例。掌握大量实用方法、技巧和经验。让学生在真实的环境中学以致用，善教者必善问，善问者必善思。在课堂教学中应围绕单片机工作原理与案例设计。将单片机教学工具与课程内容有机的结合进行讲述。适时向给学生提出问题，激发学生的问题意识，培养学生自主探究的学习习惯，例如：在讲解单片机循环结构程序设计时，可以提出一个LED流水灯的实验让学生自己动手操作，观察实验现象，可以从实质上了解控制元件与被控元件的连接方式，从而掌握运用。

2.3 单片机教学工具的实验室教学

大学实验一般演示模仿的验证性式样，如果提前自己掌握了基础实验，那么学生就可以自主拓展实验设计，这样可以提升学生的动手能力，达到切实掌握单片机应用技术的要求。这里可以将与单片机教学内容相应的子模块如“16×16点阵伺”除了验证性的操作之外，还可在下达技术要求的基础之上，让学生在开放式实验室中自行设计开发，即由验证性 实验拓展为分析设计的综合性实验，使学生在“做中学”，引导学生在实验中独立思考。自己动手发现和解决问题，自主建构课程的知识与能力体系，培养学生的创新能力和专业素养。

2.4 持续性教学工具评价

将单片机教学工具与课程内容有机结合进行讲述，适时向给学生提出问题，激发学生的问题意识，培养学生自主探究的学习习惯单片机教学工具要以提高教学质量，引导学生创新思维能力为核心。使学生在“做中学”，引导学生在实验中独立思考。自己动手发现和解决问题，自主建构课程的知识与能力体系，培养学生的创新能力和专业素养和解决问题的能力。

3 结语

单片机广泛运用在家用电器、智能仪器仪表、工业自动化、自动控制、通信、国防技术尖端、汽车电子设备等领域[4]，所以，在学生要主动学习课程内容时，更需要善于自主学习，在学习过程中要善于观察和总结，充分调动自己的求知和创新能力。并且与老师形成互动，在完成老师所讲内容上加以利用，并且有一定的创新能力将所学知识运用于生活实际。

参考文献

[1] 蔡守华，周济人.工科学院毕业设计中新问题及对策[J].扬州大学学报：高教研究室，2008（2）：93-96.

[2] 教育部.关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见，[2005]1号[Z].

[3] 教育部，财政部，关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见，教高[2011]6号[Z].

[4] 张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2007.