盧偉等

摘 要：單片機技術(shù)的迅速發(fā)展，對于單片機教學(xué)，無論在教師講解，在學(xué)生學(xué)習(xí)，在實際能力培養(yǎng)上都有更高的要求。文章分析了原有的單片機的教學(xué)的種種弊端，概括了現(xiàn)在的新的教學(xué)模式的利弊，根據(jù)教學(xué)實踐經(jīng)驗提出了能更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力的導(dǎo)師制下以團隊為培養(yǎng)對象的興趣小組的創(chuàng)新學(xué)習(xí)培養(yǎng)模式，來進一步推動單片機教學(xué)的改革。

關(guān)鍵詞：單片機教學(xué) 教學(xué)方法改革 創(chuàng)新培養(yǎng)模式 興趣小組

中圖分類號：G642.7

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）06-231-02

單片機自從問世以來，就由于其小的體積，大的性能特征而越來越多地應(yīng)用于人類生活的各個領(lǐng)域，單片機的發(fā)展和技術(shù)進步的速度也是快到應(yīng)接不暇。涉及工業(yè)控制，信號處理與控制，信息檢測與識別的各個行業(yè)，單片機都是不可或缺的。近20年來，隨著計算機的普及以及電子控制技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機課程從最初的計算機專業(yè)和電子信息專業(yè)進行開設(shè)，到相關(guān)的大專院校的工科專業(yè)都在開設(shè)，單片機應(yīng)用技術(shù)或單片機接口技術(shù)的相關(guān)課程作為必修專業(yè)課列入了大學(xué)培養(yǎng)計劃。單片機的相關(guān)課程的內(nèi)容是隨著電子技術(shù)的進步而不斷的進行更新的。因此，對于課程的教材的更新，對于教師的知識的更新，對于教學(xué)方法和模式的改革都是與時俱進地發(fā)展變化的。這種狀況決定了對高校的單片機課程的任課教師，實驗指導(dǎo)教師而言都提出了更高的要求。如何教好單片機課，如何開展單片機實驗，學(xué)生又如何學(xué)好單片機，用好單片機，鍛煉自己的實踐能力都成為了課程改革的關(guān)鍵。

一、原有教學(xué)方法的發(fā)展與弊端

10年前的教學(xué)中，單片機的語言統(tǒng)一為匯編語言，而匯編語言的局限性明顯，因此，高級語言取代匯編語言的趨勢是不可逆的。10年前，多媒體教學(xué)尚未普及，教師的教學(xué)局限于書本和黑板，大大地限制了課堂的教學(xué)容量，例如講解到存儲器擴展時，教師就需要把涉及到的設(shè)備框圖繪制到黑板上進行講解，費時費力而又晦澀難懂。而計算機網(wǎng)絡(luò)的落后使得學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)和進行知識的拓展也是可望不可及的。最初的實驗設(shè)備是單片機開發(fā)板，而開發(fā)板能夠?qū)崿F(xiàn)的功能又少之有少；開發(fā)板的鍵盤按鈕是非通用的，如果開發(fā)板的配套說明書丟失的情況下，除了實驗教師，其他人是難以正常操作的。當(dāng)時的MCS-51系列單片機的存儲器是紫外線可擦寫式的，單片機內(nèi)部程序的燒錄是異常繁瑣。

對于計算機專業(yè)和電子工程專業(yè)的學(xué)生而言，單片機的學(xué)習(xí)會貫穿大學(xué)的整個過程中，涵蓋單片機控制的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)可以更好地鍛煉學(xué)生的實踐動手能力。而學(xué)生的不重視和學(xué)不好的為難消極情緒，也使非計算機專業(yè)和電子工程專業(yè)的單片機的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置難以順利開展。對于非計算機專業(yè)而言，還存在實驗設(shè)備匱乏，讓學(xué)生進行實際的動手操作并進行產(chǎn)品開發(fā)是不現(xiàn)實的問題。單片機課程的學(xué)時設(shè)置為30多個理論課時加4到6學(xué)時的實驗，總學(xué)時在30到40之間。這種課程設(shè)置對于單片機課程的教學(xué)明顯不足。因此，10年前的單片機課程只能看作是知識普及課程，難以實現(xiàn)學(xué)生學(xué)好知識，進行產(chǎn)品開發(fā)的目標(biāo)。

二、單片機教學(xué)方法的改革現(xiàn)狀研究

現(xiàn)代單片機的教學(xué)革新是在多媒體技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源普及的前提下得以實現(xiàn)的。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機的總線結(jié)構(gòu)和CPU的處理能力，單片機的集成程度也都大大地得以提升，程序存儲器已經(jīng)經(jīng)歷了電可擦除、加密處理、Flash技術(shù)的存儲器幾代的發(fā)展，單片機也實現(xiàn)了高級語言C語言的編程控制。因此，對于單片機的教學(xué)知識的更新要求更快，教師從對于教材選擇、課件更新、實驗設(shè)置等方面要做到與時俱進地調(diào)整。這樣才能跟進單片機技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生才能學(xué)到最新的專業(yè)知識。

目前單片機教學(xué)的改革方法更是層出不盡，單片機教學(xué)改革中涉及到了“proteus仿真的單片機教學(xué)改革{1}”，“基于案例/項目驅(qū)動的改革方法{2}{3}”，“教—學(xué)—做一體化的教學(xué)模式{3}”等。這些方法都能夠在某些層面上跟蹤單片機技術(shù)的發(fā)展并滿足教學(xué)要求，在某些程度上是把握了單片機教學(xué)的發(fā)展趨勢，但是在某些層面上仍然是片面和局限的。比如，“proteus仿真的單片機教學(xué)改革”方法中基于的proteus仿真軟件只是在虛擬環(huán)境下使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握單片機的功能和使用特點，距離實際產(chǎn)品的設(shè)計還有很大的區(qū)別。又如“基于項目驅(qū)動的改革方法”是在力圖把知識點與單片機開發(fā)板能夠?qū)崿F(xiàn)的功能結(jié)合在一起進行講解，在某些程度上是可以通過具體問題的解決來調(diào)動學(xué)生的積極性和興趣的，但是完全依賴這種教學(xué)方式，會使學(xué)生對理論知識的掌握不足，對于單片機的認知不全，對于今后的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)的順利開展不利?！敖獭獙W(xué)—做一體化的教學(xué)模式”的教學(xué)方式的提法較為全面，但是在具體的執(zhí)行上還是缺乏具體的實施方法的細化研究的。

三、新的教學(xué)改革方法的提出

本文提出的是除了課堂教學(xué)以外，建立導(dǎo)師制下以團隊為培養(yǎng)對象的興趣小組的創(chuàng)新學(xué)習(xí)培養(yǎng)模式。這種模式并不是脫離單片機教學(xué)環(huán)節(jié)而提出的，而是以單片機教學(xué)的良好的推進方法。其中，教師（導(dǎo)師）作為核心人物，不僅在課堂上完成理論授課內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且，掌握用單片機開發(fā)技能。導(dǎo)師對于團隊成員進行跟蹤指導(dǎo)，掌握進展，及時答疑解困，把握產(chǎn)品設(shè)計的整體方向，給學(xué)生以全局的指導(dǎo)。興趣小組的培養(yǎng)模式并非是集體喂養(yǎng)大幫哄的模式，因為團隊成員的選擇是以學(xué)生的興趣愛好為出發(fā)點的，以成型產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)為學(xué)習(xí)的目標(biāo)，最終以創(chuàng)新，實用性的產(chǎn)品為成果形式，通過成果展示學(xué)生的單片機應(yīng)用能力。在這一目標(biāo)的驅(qū)動下，對于單片機的學(xué)習(xí)要全面系統(tǒng)，做到懂理論，自主學(xué)習(xí)，動手DIY。具體的教學(xué)建議和學(xué)習(xí)建議如下：

1.理論學(xué)習(xí)。老師對于課本知識或?qū)?jīng)驗的講授，對知識的關(guān)聯(lián)性，全面性地把握，對于學(xué)生的入門和學(xué)習(xí)起到事半功倍的作用。而學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生只有感興趣，真正在單片機學(xué)習(xí)中下功夫，才可能完成單片機理論知識的理解和串聯(lián)。其中硬件學(xué)習(xí)中，書本與網(wǎng)絡(luò)資源、實驗板的結(jié)合使用，對于知識有直觀的認識。學(xué)生不能只是接受填鴨式的教育，要對學(xué)到的知識進行及時的復(fù)習(xí)，對于編程實例進行實際的操作，才能跟得上老師的步伐，跟教學(xué)互動，與前續(xù)知識前后呼應(yīng)，真正弄懂并掌握硬件的功能。軟件學(xué)習(xí)中，傳統(tǒng)上應(yīng)用匯編語言進行編程操作，而又只是局限于匯編語言才能進行單片機的軟件控制；但是，隨著高級語言通用技術(shù)的發(fā)展，我們現(xiàn)在可以應(yīng)用C語言對于單片機進行編程操作了。因此，前續(xù)課程對于高級語言的掌握會對單片機的軟件學(xué)習(xí)起到事半功倍的效果。軟件的學(xué)習(xí)要結(jié)合設(shè)計實例。有的放矢，學(xué)習(xí)中，模仿別人的產(chǎn)品設(shè)計與實踐中，發(fā)現(xiàn)問題，熟練操作，掌握技巧，扎實理論，提高實踐能力。需要強調(diào)的是正確的程序編寫，唯獨編程思想是軟件編程要掌握的核心。

2.產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)。產(chǎn)品設(shè)計，是針對某一專業(yè)的實際問題而設(shè)置，比如，汽車專業(yè)的學(xué)生會開發(fā)設(shè)計一些汽車附加產(chǎn)品，電子窗簾、電子除霜器等。這些產(chǎn)品是為某一功能而設(shè)計，實現(xiàn)實體部分設(shè)計（機械裝置和機構(gòu)）來完成。產(chǎn)品設(shè)計包括功能硬件部分、擴展連接部分、動力源、濾波降噪軟件、控制指令編程、功能實現(xiàn)與性能測試等各個環(huán)節(jié)的設(shè)計。注重理論與實踐的結(jié)合，注重成果轉(zhuǎn)化，更早地使學(xué)生具有創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計理念，鍛煉學(xué)生的設(shè)計思維、動手能力和整體化、全局化思維。在畢業(yè)設(shè)計題目與創(chuàng)新項目的選題與立項中，單片機對產(chǎn)品的控制作用的比例加大，才能實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化設(shè)計。因此，加大這類實際產(chǎn)品的設(shè)計課題，對于學(xué)生與工作崗位的快速接軌有利。學(xué)生在大學(xué)時就參與實際項目的開展，進行產(chǎn)品設(shè)計，對于個人能力提高有利；同時，可以更好地在就業(yè)競爭中獲得好的機會。

3.成果展示與總結(jié)。對于每一屆的學(xué)生，在每一屆的單片機課程結(jié)業(yè)后，開展成果演示主題報告，對學(xué)習(xí)體會和設(shè)計思路進行總結(jié)、研討。這一環(huán)節(jié)邀請同年級和低年級同學(xué)參加，對于經(jīng)過單片機學(xué)習(xí)與產(chǎn)品開發(fā)的學(xué)生而言，可以鍛煉學(xué)生的整體思維與綜合表達素質(zhì)。而尤為重要的是使未接觸單片機學(xué)習(xí)的學(xué)生了解單片機，了解產(chǎn)品設(shè)計流程、培養(yǎng)興趣，進行學(xué)習(xí)方法研討，引入導(dǎo)師與學(xué)長的指導(dǎo)形式，帶動更多的學(xué)生加入、更多的團隊學(xué)習(xí)，從而形成良性循環(huán)。

四、結(jié)論

筆者認為學(xué)習(xí)知識的能力培養(yǎng)是大學(xué)時期應(yīng)該獲得的基本能力。而單片機課程的開設(shè)和學(xué)習(xí)，要經(jīng)歷單片機課程學(xué)習(xí)→知識運用→產(chǎn)品開發(fā)的環(huán)節(jié)，這一連貫的學(xué)以致用的環(huán)節(jié)有利于促進學(xué)生學(xué)習(xí)體系的培養(yǎng)。因此，本文提出的是除了課堂教學(xué)以外，建立導(dǎo)師制下以團隊為培養(yǎng)對象的興趣小組的創(chuàng)新學(xué)習(xí)培養(yǎng)模式，這種方法并不與其他的教學(xué)方法相矛盾，而是建立在借鑒其他的教學(xué)方法的優(yōu)勢，強調(diào)經(jīng)歷產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)是對知識合理檢驗與對學(xué)生能力提升的有效途徑，因此是值得推薦的單片機教學(xué)改革方法。

[基金項目：黑龍江省高等學(xué)校教改工程項目“基于與就業(yè)接軌的工科專業(yè)畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的改革研究”（JG2013010521），佳木斯大學(xué)教學(xué)研究專項項目（JYLA2012-018）和佳木斯大學(xué)科技創(chuàng)新團隊建設(shè)項目（Cxtd-2013-01）。]

注釋：

{1}賈萍，丁向榮，胡美蘭.教學(xué)做一體化單片機教學(xué)實驗平臺的設(shè)計與應(yīng)用[J].職業(yè)技術(shù)教育，2012（6）：139-142

{2}李紹靜，基于案例驅(qū)動的單片機教學(xué)模式研究[J].信息技術(shù)，2013（4）：59-62

{3}王京港，張翠平.基于項目驅(qū)動及Proteus仿真的單片機教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2013（22）：138-140

（作者單位：佳木斯大學(xué) 黑龍江佳木斯 154007）

[第一作者簡介：盧偉（1975—），男，佳木斯大學(xué)機械工程學(xué)院，副教授，博士；通訊作者簡介：姚嘉（1977—），女，博士，佳木斯大學(xué)機械工程學(xué)院，副教授]（責(zé)編：若佳）