徐純森 周欣欣 李紅彪

摘 要：文章研究了現(xiàn)代教育技術(shù)在“單片機原理及應用”課程中的應用。“單片機原理及應用”是計算機、電子信息及通信等專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎課程，它的教學質(zhì)量將對學生的后續(xù)學習及應用起到關(guān)鍵的作用。把現(xiàn)代教育技術(shù)和該課程進行優(yōu)化整合，如利用多媒體技術(shù)進行優(yōu)化教學，利用軟件仿真、建立虛擬項目進行引導教學，利用網(wǎng)絡教學資源開展師生互動教學，利用在線創(chuàng)客社區(qū)網(wǎng)絡平臺開展創(chuàng)客教育實踐教學，將有助于教學質(zhì)量提高。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代教育技術(shù)；單片機；原理

“單片機原理及應用”是計算機、電子信息及通信等專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎課程，具有較強的實用性、綜合性和工程性。該課程不但要求學生掌握單片機應用系統(tǒng)的基本原理，更要求學生具有單片機應用系統(tǒng)的電路設計、編程和系統(tǒng)調(diào)試的能力。傳統(tǒng)的單片機教學中，硬件部分，只能由教師進行直白的講解；程序部分，教師講述程序的執(zhí)行情況，但是我們發(fā)現(xiàn)學生的印象不深刻，學生很難看到各種執(zhí)行過程中數(shù)值的變化和執(zhí)行效果，從而影響了教學質(zhì)量。而“單片機原理及應用”的教學質(zhì)量將對學生的后續(xù)學習及應用起到關(guān)鍵的作用，對學生畢業(yè)設計質(zhì)量、創(chuàng)新能力、就業(yè)和參加全國電子設計競賽起到舉足輕重的作用。因此，我們根據(jù)單片機課程特點，把現(xiàn)代教育技術(shù)和“單片機原理及應用”課程進行優(yōu)化整合，取得了較滿意的教學效果，現(xiàn)介紹如下。

1 利用多媒體技術(shù)進行優(yōu)化教學

單片機這門課程的特點是概念及專有名詞多，內(nèi)容非常抽象，特別是單片機的內(nèi)部原理和結(jié)構(gòu)，學生往往缺乏單片機的直觀形象及單片機原理中的時空概念。這些內(nèi)容如果單靠傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”模式授課，即使想象力豐富的學生也難以理解，一般學生更覺得枯燥乏味。但如果通過多媒體課件中大量動畫和視頻，便可將看不見、摸不著、抽象的單片機原理及工作過程等生動形象地模擬出來，使復雜枯燥的原理內(nèi)容變得活靈活現(xiàn)、栩栩如生，此時再配上教師的講解，便可增強學生的感性認識，有利于學生注意力的保持，在一定程度上突破了時間和空間的限制，可達到事半功倍的教學效果。例如，在教學中我們發(fā)現(xiàn)，學生對芯片的引腳功能、結(jié)構(gòu)框圖及最小單片計算機的構(gòu)成、單片計算機程序、顯示器的原理理解較為困難，從而導致學生在硬件和軟件聯(lián)系學習時更為困難。為了更好地幫助學生理解芯片的結(jié)構(gòu)、引腳功能、程序和硬件連線等難點問題，我們利用多媒體制成仿真課件，在屏幕上演示單片機的結(jié)構(gòu)圖，并進行了詳細的動畫演示，然后教師結(jié)合圖示進行講解。通過引入多媒體技術(shù)，學生覺得形象、生動、直觀、易于理解，可獲得更多的信息。

2 利用軟件仿真、建立虛擬項目進行引導教學

單片機原理整個教學過程其實是一個硬件與軟件相互結(jié)合的過程。在單片機原理教學中需要很多硬件設備，如電腦、仿真機、實驗電路、編程器等。由于硬件實驗資源的匱乏，學生不能同時人手一套裝置進行實驗，一個班往往要分幾個批次才能完成實驗，耗時耗力，影響了教學效果。為了彌補實驗儀器和器件缺乏帶來的不足，我們運用現(xiàn)代教育技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)[1]，通過軟件仿真[2]，建立虛擬項目，在仿真教學環(huán)境中進行教學。通過此方式引導教學，學生們認為通過軟件仿真一下子就理解了各功能部件間的關(guān)系，對存儲器的存取過程及寄存器存放哪些特殊數(shù)據(jù)也有了具體直觀的理解，可以馬上看到程序修改編譯后的效果，能比較透徹地理解硬件與程序的關(guān)系，在項目的理解上也變得更輕松、更容易，大大提高了教學效率。目前，在專業(yè)教學中嘗試采用數(shù)字仿真教學的模式也已經(jīng)越來越普遍。

3 利用網(wǎng)絡教學資源開展師生互動教學

為了提高學生學習、研究的興趣，我們將課堂教學內(nèi)容延伸到了課堂之外，建立了“單片機原理及應用”教學網(wǎng)站，將授課方案、電子教案、教學大綱、授課進度表、習題與測試等教學資料全部上網(wǎng)，用于自主學習。同時開辟網(wǎng)上師生交流平臺，建立網(wǎng)上答疑欄目進行互動教學，對于學生在網(wǎng)上提出的問題及時、耐心地予以解答。研究發(fā)現(xiàn)，通過網(wǎng)絡資源共享，不但方便了教師和學生的交流，而且使學生學習效率大大地提高，有效提高了學生自主學習能力，并調(diào)動了學生學習的積極性。另外，我們還要注意網(wǎng)絡教學資源經(jīng)常更新，以便更好地為“單片機原理及應用”課程教學服務。

為了便于學生在項目計劃實施過程中的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)，學院全天開放網(wǎng)絡機房。學生們通過網(wǎng)絡可以方便地查找新器件及其功能，能夠了解當前有關(guān)單片機的新技術(shù)、新信息、單片機應用的發(fā)展現(xiàn)狀，不但極大地豐富了課程教學資源，更重要地體現(xiàn)出學生自學能力及科研能力的培養(yǎng)。

4 利用在線創(chuàng)客社區(qū)網(wǎng)絡平臺開展創(chuàng)客教育實踐教學

創(chuàng)客（Maker）一詞起源于2001年美國MIT比特與原子研究中心發(fā)起的制作實驗室（Fabrication Laboratory，F(xiàn)ab Lab）創(chuàng)新項目，該項目以個人創(chuàng)意、個人設計、個人制造為核心理念[3]。創(chuàng)客教育作為一項涉及軟件與硬件、設計與測試、制作與實驗的綜合性教育，是在創(chuàng)客空間（環(huán)境）中開展的培養(yǎng)創(chuàng)客（目的）的一種教育類型，是以造物的形式培養(yǎng)學生綜合實踐能力的一種工程教育[4]。因此，為了鞏固單片機教學效果，我們通過建立在線創(chuàng)客社區(qū)網(wǎng)絡平臺，開展了各項創(chuàng)客實踐教育活動，來激發(fā)學生創(chuàng)新與創(chuàng)造能力。在線創(chuàng)客社區(qū)網(wǎng)絡平臺應當包括以下兩方面內(nèi)容：（1）學習資源，主要包括課程資源、電子書、模塊資料等欄目。（2）創(chuàng)意產(chǎn)品，主要是由創(chuàng)客們上傳自己的作品。

創(chuàng)客教育初期會設置一部分由教師設計的給定目標與操作流程的模仿型學習項目，如“聲控燈電路設計”“智能安全風扇”等供學生操練，學生在實際操作過程中，通過模仿和嘗試，逐步掌握復雜動作技能，并在模仿過程中，激發(fā)創(chuàng)新靈感，對項目作出進一步創(chuàng)新設計或改進。例如，在創(chuàng)客教育實踐中，有的學生利用教師自主研發(fā)的“智能硬件快速開發(fā)APP”創(chuàng)造出“火焰聲光報警器”。整個事件過程包括三步：（1）在工作區(qū)將所需硬件LED燈、LCD602顯示器、火焰?zhèn)鞲衅?、有緣蜂鳴器等硬件連接虛擬Arduino開發(fā)板，然后學生按照工作區(qū)硬件連接開發(fā)板的位置，把設備分別插入Arduino UNO開發(fā)板的插口位置進行插入。（2）進行消息連線編程。（3）連接藍牙后將程序下載到Arduino開發(fā)板，然后運行，操作者會發(fā)現(xiàn)，當火焰模塊接近火焰時， LCD1602液晶顯示器顯示數(shù)值小于閾值，蜂鳴器報警和LED燈亮，當火焰模塊遠離火焰時，LCD1602液晶顯示器顯示數(shù)值大于閾值，蜂鳴器不報警和LED燈不亮。從上述整個操作過程，我們可以看到他們在軟件與硬件、設計與測試、制作與實驗每個環(huán)節(jié)的成功處理。

在學生已掌握基本的創(chuàng)造技能后，接下來開始為他們設置大致范圍，但不給具體題目的任務，讓學生從主題構(gòu)思起步，通過團隊協(xié)作，構(gòu)建問題，解決問題，并最終完成創(chuàng)造作品的全過程。

5 結(jié)語

總之，現(xiàn)代教育技術(shù)與“單片機原理及應用”課程優(yōu)化整合后不但可以激發(fā)學生們主動探索知識的積極性，而且可以提高教學質(zhì)量和效率。但是隨著單片機技術(shù)的迅速發(fā)展，又不斷給教學提出新的目標和要求。因此，教師要緊跟發(fā)展潮流，根據(jù)教學內(nèi)容，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，采取多種途徑、方式和方法，來進一步達到提高教學質(zhì)量的目的，從而為國家培養(yǎng)出合格的應用型人才。

[參考文獻]

[1]郭學會，秦振吉，趙麗.《單片機原理及應用》課程教學方法改革與實踐[J].晉中學院學報，2007（3）：88-90.

[2]李升，陳亮.單片機原理及應用課程數(shù)字仿真教學探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2007（11）：101-104.

[3]楊現(xiàn)民，李冀紅.創(chuàng)客教育的價值潛能及其爭議[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2015（2）：23-34.

[4]鐘柏昌.談創(chuàng)客教育的背景、本質(zhì)、形式與支持系統(tǒng)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016（6）：13-19.