单片机课程标准化教学改革探索实践

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【关键词】单片机；标准化；教学改革

自动化、数字化、智能化、信息化均离不开单片机的应用，开放教育的电类专业普遍开设了《单片机技术》课程。《单片机技术》是一门实践性、工程性很强的技术课程，实施标准化教学直接影响教学效果，同时也影响学生的就业及未来发展。

1开放教育中单片机技术课程现状

1.1教学现状

目前，开放教育的单片机技术课程多数仍采用传统的知识体系教学，而这种模式更加注重的是课程本身的体系结构和前后的逻辑关系，教学顺序多以89C51单片机的结构为主线，过于重视知识体系的前后关联性，具有很高的抽象性，对学生思辨能力和思维灵活性的要求相对较高。教材第一部分是单片机引脚结构，一开始就提出地址、总线等概念，理解起来非常困难。第二部分是单片机汇编指令，111条指令，不分重点，都需要记住。第三部分是单片机程序编写，短时间内大多数学生都很难掌握程序编写的相关知识和技巧。最后还有一些人机接口扩展、单片机应用系统开发方法等内容。然而，在单片机的应用中，这种内容组织方式却严重与实际脱节。另外，开放教育的理论教学与实践教学也是脱节的。课程考试形式和内容以理论为主，仅凭一张试卷定学生能力，没能体现考查学生实际应用知识的动手实践能力，如果要求学生做一个实际应用的设计，他们往往无从下手或生搬硬套书上的例子。这也就是说，大部分开放教育学生仍停留在纯理论的“开发”上，把一门应用性很强的课程与实际完全脱离了。

1.2学习现状

单片机课程具有涉及学科多、内容多、概念多、逻辑性强、关联性强、抽象等特点，对于一个开放教育的单片机课程学生，除要掌握单片机的专业知识外，还应具备较扎实的电路硬件设计能力和动手操作能力，此外，还需熟悉计算机操作与一般的编程方法。除此之外，由于不同功能单片机系统的外部结构不同，所以这些芯片的技术路线和电路结构等也不近相同，没有固定的模式，这就使得初次接触的学生觉得它既神秘又摸不着边。据了解，多数的开放学生都觉得这门课程难学，难入门，能够应用更是一个难以逾越的“门坎”。因此，解决开放教育单片机课程教与学都难的问题是十分必要的。所以，在教学过程中，打破原有的知识体系，重构项目驱动的行动体系，实施可复制、可推广过的标准化教学，围绕特定项目的需求来引入知识点，组织并实施教学，有利于提高教学的针对性和实效性。

2开放教育单片机课程教学改革方案

2.1构建基于工作过程的行动体系

解构单片机课程传统的学科体系，重构基于工作过程的行动体系。将传统的学科体系里的知识按照单片机产品开发步骤进行序化，针对每一个工作过程环节来传授相关的课程内容，使得理论知识的总量未发生变化，仅改变其排序的方式，实现实践技能与理论知识的整合。这种方式下，教师教学结合实际应用例子，指导学生自行根据设计要求，阅读单片机芯片说明书，从而使学生较为容易地掌握实用技术。最后，再把实际例子进行虚拟仿真，便会更好地巩固相关的理论知识点。

2.2采用项目载体、任务驱动的教学模式

课程教学过程中采取以应用为主线，把原有的理论内容分解成若干典型的项目与任务，将教学内容进行整合，建立“边做边学、边做边教”的教学模式；以项目为载体进行教学设计，采用任务驱动模式，依照“确定产品功能、准备技术资料、设计硬件电路、设计软件程序、产品仿真制作、软硬件联调、产品测试”的工作过程重构课程内容。每个项目均设计了4个任务；并应用Proteus仿真软件、KeilC软件对项目进行分析讲解，并让学生能够自行利用Proteus软件进行项目任务的设计练习。

3开放教育单片机课程教学改革实践

下面以笔者参加的《单片机技术》课程“基于工作过程系统化”教学改革为例，具体介绍项目教学法在单片机课程教学中的实践情况。笔者针对《单片机技术》课程采用项目式标准化教学，基于工作过程，并依据系统的复杂程度，共设计了六个项目，分别是彩灯控制、汽车信号灯控制、交通灯控制、数字钟设计、步进电机控制键盘设计、秒表计设计。授课时，打破原有顺序，以任务为单元，每一次教学均以一个具体任务为教学内容，围绕该任务目标组织各教学环节，进行相关知识点和技能点的讲解。任务中用到什么知识点和技能点就讲解什么知识点和技能点，用到多少就讲多少，在哪里用就在哪里讲。以教师为主导，以学生为中心，边讲边学，边学边练。此外，开放教育中，教师通过雨课堂直播开展教学，教师先对项目、任务进行分析，然后对该任务所涉及的单片机必要知识点进行讲解，最后通过子任务让学生在远端利用Proteus软件，自己动手进行相关的设计与仿真。例如，项目一为彩灯控制，项目要求是单片机控制8个LED，使其先由右向左，再由左向右亮，每次只有一个LED灯亮，如此往复循环。硬件原理如图1所示。这个项目是本门课程的入门，这是一个大项目，因此将它分解成了4个任务，对应4个知识点，分别是：任务1彩灯控制项目分析（知识点：单片机功能）、任务2彩灯控制硬件电路设计（知识点：单片机引脚结构及LED的驱动）、任务3彩灯控制软件程序开发（知识点：如何实现跑马灯式循环控制）和任务4彩灯控制项目制作及调试（知识点：Keil及Proteus软件功能）。接下来，再从软硬件方面进行分析。硬件方面分析：要完成此项目，首先需要搭建单片机最小系统，再加上外围的LED灯，因此，需要学习单片机的功能，引脚结构以及LED的驱动方法，通过让学生阅读89C51单片机芯片说明书、观看LED介绍视频，一点点引导学生找到解决这些问题的答案。软件方面分析：通过移位指令，循环转移指令的讲解，结合对硬件电路的分析，引导学生绘制软件流程图，并补充完整源程序。单片机课程具有很强的实践性，但由于开放教育的特点，使得学生无法亲自到实验室动手操作，因此，在本研究中，通过利用“雨课堂”教学平台和Proteus仿真软件结合的方式开展远程直播教学，解决了这一难题，使得学生对于课上老师演示的每一任务，都能在课后自行利用Proteus软件进行训练并修改相关参数，对于不清楚的地方还可以随时利用“雨课堂”的回放功能进行复习巩固，这样不但加强了学生对课堂教学内容的吸收，同时也激发了学生的学习兴趣。通过这种混合式教学方式，使得单片机技术课程的开放教育教学效果得到了很大的提升。

4结论

综上所述，通过标准化教学，开放教育中的单片机课程通过项目驱动的方式，并增加教师在线直播演示的教学模式，以学生作为学习中心，教材内容不再是知识获取的唯一途径，信息化教学手段及软件成为主动学习、创作学习的认知工具。相比于原有的教学来说，这种新型的教学模式更大的激发了学生学习的兴趣，实现自主学习，大大提高了学生的思维和动手能力。

【参考文献】

[1]贡益明，徐信，陈聪.“课程思政”在单片机原理及应用课程教学中的建设与实践[J].现代职业教育，2021（13）：34-35.

[2]王红茹，唐炜，王后连，等.基于OBE理念的机械类专业“单片机”课程教学改革与实践[J].科技与创新，2021（5）：66-68.

[3]李莎.单片机课程实践教学模式探索[J].湖北第二师范学院学报，2021（2）：80-82.

作者：马骏 单位：辽宁装备制造职业技术学院