浅析技工院校单片机应用教学改革

单片机以其体积小、功能强、可靠性高、功耗低、价格低廉的特点，进入到我们生活的各个领域，在工业控制、家用电器、仪器仪表、通信产品以及专用设备上得到了广泛应用。单片机课程是技工院校电类专业学生必须掌握的一门专业课程，在培育学生技能与创新能力方面具有举足轻重的作用。笔者根据多年单片机课程教学和辅导学生参加技能竞赛的经验，提出了对现有单片机课程教学改革的思路，并在教学中进行了实践探索。

一、技工院校单片机应用课程教学存在的问题

1.内容抽象难理解

单片机出现于20世纪70年代，已有40多年的发展历史，从最初的4位机到现在的32位机、从低性能探索到现在的单片机全面发展阶段，单片机衍生出了众多系列，例如PIC、AVR、51系列、ARM等。大多学校的单片机教学都是从容易掌握的51系列单片机入手的。目前技工院校的单片机教材，模式单一，大多是大学单片机教材的简写版；以单片机结构为主线，从单片机背景介绍到单片机内外结构，再到单片机的指令系统以及存储器扩展，知识讲解比较全面、系统化，但是学习难度大，内容抽象，很难理解，这样容易使产生厌学情绪。教师教得辛苦，但是教学效果却较差。

2.教学方法陈旧，教学效果较差

很多教师还是使用陈旧的单片机教学方法，先讲单片机的硬件结构，再到单片机的外部扩展，再讲定时器和中断，最后讲串行口，知识点一个不落，比较系统化，但是学生很难把握重难点，知识点之间的关系模糊不清；而实训主要围绕所学知识点展开，效果较差，这样的教学模式培养出来的学生缺少解决实际的问题能力，综合应用能力不足。

3.实训产品价格较高，种类繁多，缺少统一性

目前，市面上出售的单片机实训产品五花八门，普遍体积庞大，占用面积惊人，给实训室的布置带来诸多不便。实训产品功能齐全，基本上包括了单片机的各种功能应用，但是学生学习单片机需要一个过程，这样的设备容易给初学者带来恐惧心理，甚至质疑自己是否有能力学好单片机知识。单片机实训设备的便携性较差，也给实训时间的安排带来了不小的困难。

4.实训时间不足，学生水平提升困难

单片机是一门理论与实操结合很紧密的学科，目前，很多学校的教学安排比较紧凑，功能室数量有限，学生每周在实训室的学习时间较短，这导致单片机教学出现了很多问题。单片机实训和其他科目实训相比，有其特殊性，即编程时间比较长，调试程序要和实训设备相结合。实训时间不足极大地限制了学生单片机编程水平的提升。

二、技工院校单片机应用课程教学改革探索

1.教学内容改革

单片机教学内容抽象、难以理解，教师要对单片机教学内容重新组合，打乱以前普遍采用的以单片机系统结构为主线的教学安排，从简单到复杂、由基础到综合；以项目教学为载体，将所学知识运用到项目设计与制作中，采用以产品实例为核心的教学法，将产品设计、单片机理论教学和单片机程序设计等不同环节结合起来，激发学生的学习热情，培养学生的创新意识和团队精神，提高学生独立思考和解决问题的能力。

2.项目驱动教学，提高学生学习兴趣

单片机应用是一门集知识和技能于一体，实践性很强的课程，学生既要学好理论知识，又要掌握实践技能。项目驱动教学以项目为载体，在完成项目的过程中，穿插理论知识，使得平时较难掌握的理论知识在一个个小目标的实现中逐步得以掌握。例如，要让学生掌握单片机10口的使用，可以将不同颜色的LED组成流水灯，从最初的点亮一只LED到后来多只LED交替变化实现更多的效果，然后再根据不同的变化效果修改程序，学生在由浅入深的学习过程中既学到了单片机的内部结构知识，又掌握了如何通过程序设计达到驱动外设，通过视觉效果极大地激发了学生学习单片机的热情。

3.改革考核方法，注重培养学生的综合能力

按照以前的考核办法，通过期中考试和期末考试检验学生的学习效果。而这两次考试均是重点考核单片机理论知识，学生的程序编写能力和创新能力很难得到体现，也使得部分学生平时放弃实操，只要每次考试能及格即可，严重阻碍了单片机课程的教学和发展。解决的途径就是改革考核方法，考核方法要多元化。单片机项目教学过程是学生综合能力的有力体现，可以考核学生的知识能力、动手能力、组织能力、团队协作能力和程序编写能力等，每种能力就是一门考核科目，每个学生都可以在这个过程中找到自己最擅长的和最不擅长的部分，这对他们今后的学习和工作都是一个很好的指引。

4.引入单片机仿真软件，研发教学设备和教学工具

引入单片机仿真软件，在电脑上就可以实现单片机的各种功能，程序调试也方便了，学生的实训更加容易。例如，笔者学校引进了Proteus仿真实验室，为单片机教学带来了极大的便利。单片机开发设备比较昂贵，学校可以自己研制适合单片机学习的开发板，学生在设计与制作开发板的过程中可以将原理图的绘制、PCB的设计、制板工艺、元器件采购、电路板装配与调试等知识结合起来，既实施了项目教学，也锻炼了学生的综合能力。由于和电子CAD等课程相结合，入门容易，学生的学习热情提高了，为之后的单片机项目教学奠定了良好的基础。

5.教学需要课堂，但不要拘泥于课堂

在一个学期的项目制作完成后，可在学校举办一次校级展览，向全校师生汇报展示项目制作成果，展览会的筹划、设计、流程均由学生亲自完成，教师只需提供活动方案即可。在参展过程中，学生要对自己的作品进行现场介绍和演示。展览结束后，举行现场拍卖，学生在竞拍过程中既学到了拍卖的知识，也享受到了劳动成果的价值。学生还可以到企业去完成自己的项目，目前，笔者学校与中山力泰电子有限公司开展了合作，企业提供实习场所，学生在企业化的制度中完成项目的设计与制作。这些都是笔者学校在学科教学一体化改革中的尝试。可以预见，未来学校课堂不会是唯一的教学场所，未来的课堂将会向社会不断拓展延伸。

6.依托学生社团，建立学校单片机应用开发室

依托学生社团，效仿企业，成立学校单片机应用开发室，引入企业化的开发室管理制度。毕业生的求职梦想就是进入企业从事技术开发工作，如果在学校设立这样的功能室，W生既可以提前熟悉企业开发的工作环境，和优秀的学生一起学习探讨，又有足够的实训时间。在业余时间，学生还可以组成开发团队，为部分企业提供技术解决方案。目前，笔者学校的单片机开发室成员多达20多人，是电子专业学生参加各级竞赛的绝对主力，多次在各级竞赛中斩获殊荣。学生组成的开发团队已为多个企业提供了技术研发服务，也为学校创新校企合作模式做出了积极贡献。

7.引入项目答辩环节，锻炼学生的综合能力

单片机项目教学的验收，可以吸收大学毕业设计的经验，将项目答辩引入课堂，学生制作好项目的PPT，现场讲解项目的意义和原理，演示项目作品，回答指导教师提出的问题。这样不仅提升了学生的专业知识运用能力，而且也提高了学生的语言表达能力。

总之，通过改革教学内容、项目驱动教学实践、改革考核方法，以及引入单片机仿真软件、研发教学设备和教学工具、建立单片机开发室、引入项目答辩等改革探索，笔者学校的单片机应用课程教学取得了长足进步，教师教学轻松了，学生的学习目标更加明确，在学习中找到了自信。单片机应用教学形式灵活多样，方法甚多，笔者总结的一些做法和体会，希望能给同行一些启示，通过交流学习，共同提高单片机应用科目的教学水平，培养更多优秀的单片机开发人才。