“单片机原理及应用”课程“教学做合一”教学模式的实践与探索

孟志刚

摘 要：“教学做合一”是将理论和实践融为一体的教学模式。它符合教育的要求，是培养技能型人才的有效手段。本文针对高职高专院校单片机教学的现状和存在的问题展开研究，提出采用“教学做合一”的教学改革模式。经过多次教学实践证明，这种理论与实践、软件和硬件相结合的教学模施，可降低学生学习的困难，提高学生学习积极性，切实增强学生和动手能力，提升专业技能水平，取得良好的教学效果。

关键词：单片机;教学做合一;教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：B 收稿日期：2016-07-14

一、单片机教学过程中存在的主要问题

单片机课程是电子信息类专业的核心主干课，它涉及多门课程，如数字电路、模拟电路、C语言程序设计、计算机原理、传感器与检测技术等。该课程培养学生基于单片机的电子产品设计创新能力，为学生毕业后从事本行业工作奠定坚实基础。

1.教学内容理论性强，教学组织形式单一

以往的单片机教学过程中，都是以单片机系统结构为主线，从单片机硬件组成、特殊功能寄存器、存储空间、单片机指令、汇编语言程序设计方法、接口原理及扩展等方面来讲解。老师授课以讲解为主，涉及抽象概念和复杂电路时，学生就难以理解。高等职业院校学生普遍基础薄弱，学习主动性差，特别是近几年的单招学生更是如此。而单片机课程涉及其他课程内容较多，某一个环节出现问题，都会使学生产生厌学情绪。

2.理论课和实验课不协调

单片机是一门实践性很强的课程，没有足够的操作技能很难掌握。传统的单片机课程教学中，理论课时远多于实验课时，并且理论讲解和实验课的时间不对应，导致学生不能及时掌握该知识点。然而大多数实验课都是验证性的，很少有主动设计性的实验，不利于培养学生的系统整体设计能力和工程开发意识。

3.缺乏较好的单片机项目化教材

现在大多数院校在单片机教学过程中采用C51高级程序设计语言，它具有程序结构清晰、可读性好、便于移植等特点，可广泛用于单片机教学。单片机技术和C语言程序设计均有各自的理论体系，通过项目引入的方式将两大知识理论体系融入具体的项目中，具有一定的难度，并且没有编写比较好的项目化教材。

4.软件教学和硬件学习的问题

完整的单片机工程项目包括硬件电路设计和软件编程设计，一般都是先设计硬件电路，然后根据硬件电路进行软件编写，硬件电路是系统的基础设计，硬件的功能实现靠软件程序来支撑。实际的教学过程中都是采用实验箱或开发板来做实验，硬件电路已经设计好了，元器件的参数固定，学生就不会主动思考电路为什么这样设计，参数为什么选这个，电路设计思路就会固化。软件的编写都有参考程序，学生在脑海中就会无法建立完整的单片机系统设计的概念。

二、“教学做合一”在单片机课程教学改革中的应用

1.教学内容上采用项目化任务驱动为导向进行知识重构

在单片机的教学中，不按以往的知识章节来讲解，即内容上不分先后顺序，而是以项目化任务驱动为导向，把每个项目分解成若干个任务，一个任务作为一个实例来讲解。这样能激发学生的学习兴趣，让学生体会到单片机实实在在的功能。在讲解这些功能的实现途径时，把完成本任务需要的基本理论知识和基本技能贯穿到授课过程中。这样降低了学习的难度，提高了学生学习的积极性。

2.“教学做合一”的教学方法的实现

单片机教学采用“教学做合一”的教学方法，以项目驱动方式组织教学内容。每个项目都有具体的任务要求、基本知识和详细的实施步骤。老师在理论授课时把这些内容贯穿于讲解中，特别是硬件电路的设计和程序的编写。从教师边讲、学生边练到分小组合作讨论，最后教师指导学生亲自动手制作完成单片机的每个任务。实践教学过程有助于学生加深对理论知识的理解，从简单的电路设计和程序编写，到最后复杂的单片机系统设计。学生普遍对动手操作感兴趣，每一个任务的完成有助于让学生体会到知识的用处，产生成就感，形成良性循环。

单片机的教学课时有限，仅仅靠课堂上的练习是远远不够的。为鼓励学生加强实践锻炼，学院开放单片机实训室，学生可以利用课余时间来实训室学习。学院设有创新创业实训室，配有单片机开发设备和常用工具。创新创业实训室由专门老师穿插指导学生进行单片机产品的设计。学生利用课余时间进行小产品的设计制作，同学之间可以相互交流学习，有利于学生综合素质和专业技能水平的提高，形成一个良好学习环境。

3.单片机虚拟仿真软件的使用

在“教学做合一”的实训室里，通常都配有单片机实验箱、开发板、仪器仪表和Keil软件。近年来，教师在单片机教学中越来越多地使用Proteus仿真软件。Proteus是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件合一的设计平台，支持51系列、AVR、PIC等各种主流单片机系统和第三方软件编译及调试。在实施项目化教学任务之前，学生可以先通过Proteus软件在电脑上进行电路设计，结合Keil软件进行联合调试，发现问题可以及时修改。这样可以很直观地让学生理解单片机硬件电路设计和程序编写是如何配合工作的，之后再进行产品的制作，这样可以节约耗材，提高学生分析和解决问题的能力，并缩短实验实训的时间。

4.重视单片机课程设计

单片机的课程设计是学完该课程后的一个综合性课程设计，是对理论课和实践课程的综合应用。课程设计的目的是培养学生对实际工作任务的分析和解决能力，从电路的设计、元器件的选择检测焊接装配、软件程序的编写、电路仿真调试、功能性指标的测量等方面去考查学生。

5.以赛促学，以赛促练

兴趣是创造的源泉，也是主动学习的不竭动力。学院一直致力于学生专业技能水平的提升，已经成功举办了6届专业技能比赛。通过这种方式来激励学生学习单片机的兴趣，并影响低年级的学生尽早进入学习单片机的队伍中来。在教学过程中，一个项目、一个任务的学习不具有单片机开发的完整性和系统性，而通过技能比赛的方式来完成一个相对完整的项目，可以使学生掌握实际工程项目设计的流程，培养学生解决实际问题的能力，同时，在此过程中促使学生主动积极学习，以赛促学，以赛促练，效果显著。

高职高专教师应熟悉“教学做合一”教学模式的内涵、理念、特点和实施方法，并能将其应用到教学中，从而为国家和企业培养优秀的高端技能性专门人才服务。本文针对单片机教学过程中存在的问题，提出采用“教学做合一”的教学模式，以项目化内容来引导，以具体任务来驱动，从而使学生在学习单片机的过程中由被动变主动，积极参与到实践项目中，在实践中去消化理解单片机工作原理、软硬件知识。通过这样的教学过程提升学生的自学能力、认知能力、创新能力，增强学生就业的竞争力。

参考文献：

[1]袁锋伟，赵立宏，朱慧玲，等.基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26（12）.

[2]易 力.“教学做一体化”教学模式的研究与实践[J].黑龙江畜牧兽医，2011（9）.