【正文】  摘 要：《单片机原理及应用》是工科电子类、计算机类、控制类等专业非常重要的一门专业课程，本文针对目前该课程实验教学中存在的系统性偏差问题，提出了从实验教学体系、教学内容、教学方法和考核方式四个方面进行教学模式的改革，在教学过程中将理论与实践，硬件与软件进行有机的结合，有效的增强了学生的动手实践能力。经过5年教学实践，学生获得多项奖项，取得满意的教学效果。
  关键词：单片机实验；教学模式；教学体系；教学内容；教学方法
  Abstract:“the principle and application of single chip” is a very important professional course in electronic engineering, computer and control program. This paper which aimed at system bias problem in the experiment teaching course proposed the reform of the teaching mode from four aspects: experimental teaching system, teaching content, teaching method and evaluation.The students' practical ability is effectively enhanced by combining the theory and practice and the hardware and software during the teaching process. After 5 years of teaching practice, students get a number of awards, and achieved satisfactory teaching results.
  Key words: single chip experiment; teaching mode; teaching system; teaching content; teaching method
  《单片机原理及应用》是一门应用性很强的专业课程，而其实验课程是重要的实践教学环节之一，在相关专业中具有非常重要的地位。因此，加强和深化单片机实验课程教学改革，对于培养学生解决实际问题的能力具有很重要的作用，对促进创新性人才和应用型人才的培养也具有十分重要的意义。
　　为了更好的培养学生科学研究能力和创新意识，提高学生的综合素质，并能将单片机理论和实践知识有效的结合在一起，本文结合专业及课程的特点，对该课程实验实践教学模式从教学体系，教学内容，教学方式以及考核方式四个方面进行了改革探索。[1]
  一、明确教学目标，优化教学体系
　　从教学体系来看，多数高等院校单片机的实验教学依附于理论课而存在，教学目标是通过实验加深对理论知识的理解，掌握基本的实验操作，培养分析问题和解决问题的能力。当前，不少高等院校都明确提出了培养卓越工程师，要提高学生的实践能力，培养学生的创新意识，具备本学科以及相关领域的应用研究与技术开发能力，这些不仅仅需要教授学生学习扎实的理论知识，同时也需要给学生提供足够的实验实训机会。显然，原有的教学体系无法满足目前人才培养的需要。
　　现有单片机课程的教学体系一般沿用的是理论教学+实验教学的模式，并且实验课时较少，难以达到培养学生综合实践能力的要求。单片机实践能力的培养是一个循序渐进的过程，应该在单一的课内实验的基础上，加入其他的实践教学环节，形成一个科学而合理的教学体系。一般单片机课程在第五学期开设，课内实验教学穿插在理论教学中间，主要是加深学生对单片机工作原理的理解，同时掌握单片机实验的基本操作方法和实验过程。在此基础上，第五学期末或第六学期可开设单片机课程设计实训，进一步要求学生在教师指导下独立开发一个小型的单片机应用系统，其中包括电路的设计与制作、软件程序的编写和系统调试，能使学生初步了解和掌握单片机应用系统设计开发的过程；在第七学期安排学生进行生产实习，学生可以到相关企事业单位从事单片机系统开发，在实际工作中不断总结开发与设计的经验，锻炼自己独立工作的能力，为第八学期完成毕业设计奠定基础。
　　在上述过程中，还应将学生的第二课堂活动和电子设计竞赛等作为对实践教学的有效补充，使对该课程兴趣较浓、能力较强的学生能得到更多锻炼的机会。
  二、以创新为导向，优选实验内容
　　设置合理的实验内容对于提高实验教学质量非常重要。传统的单片机实验教学注重理论知识和基本的操作，忽略创新能力的培养。实验内容比较简单，比重较大的是验证性实验，综合设计性的实验比较少，开放性的实验训练就更少，无法体现知识的系统性，更难以提高学生应用设计能力，不适应现代卓越工程师培养的要求。[2]
　　单片机的应用非常广泛，与市场的联系也非常紧密。因此，根据单片机的应用市场选取实验实践内容就非常有必要了。实际上很多高职院校针对市场的应用需求，采用了以工作任务为中心来组织教学内容和教学过程，使学生在完成具体的工作任务中获取相应的技能。经过多次摸索和改善，我们确定了单片机实验的三大模块：基础实验模块，综合实验模块和创新实验模块。具体实验内容如下表所示：
　　表1：单片机实验内容及知识点















  (一) 基础实验模块
　　基础实验模块是培养学生掌握单片机基本开发技能的主要内容，包括指令系统及汇编语言的编程及调试，单片机的IO的基本控制，内部资源中断系统和定时器的基本控制以及串行通信的基本实现。所涉及的内容无论是在单片机课程还是在其他的电子应用领域，都是常用的功能。在实验过程中，学生可以通过软件的编写加深对于硬件的理论知识的理解。
  (二) 综合实验模块
　　综合实验模块综合了所有基础实验中所涉及的硬件资源，并整合成一个个小的实验项目。每个实验项目的内容都包括硬件和软件两个方面的设计，学生必须在做实验之前充分的预习相关外围芯片的工作原理，并针对具体的实验要求，形成软件思路，最后编写程序调试完成整个实验。每个实验项目都需要将软件和硬件进行了有机的结合，可以有效的提高学生的开发能力。
  (三)创新实验模块
  创新实验模块主要来自于教师的科研项目，也允许学生自主设计课题，但需要老师审核通过。[3]一方面为学生提供了更多自我指导的机会，以学生为中心，老师作为促进者，能收到更好的教学效果。另一方面科研项目一般与市场前沿知识联系比较紧密，有利于学生与市场更近距离的接触，可以更好的培养学生的探索精神和创新意识。
  三、以学生为主体，改进教学方式
　　学生是学习的主体，但在传统教学过程中，始终是以老师为中心展开的教学活动。学生的学习缺乏内在的动力，大多数学生的感受是“要我学”而不是“我要学”，因此有必要采取多种教学方式，改变学生的学习心理，从“要我学”变成“我要学”。从实验教学方式来看，主要通过老师讲授向学生布置实验任务并详细说明相关的操作，实验指导书通常都有详细的步骤及实例程序。这种方式发挥了教师的主动性，但忽略了学生的主体地位，抑制了学生的主动性，教学效率并不高。因此有必要对教学方式进行改革。
　　常用的教学方法有讲授法、演示法、讨论法等等，在实验教学中应根据不同的内容灵活选用不同的教学，以提高教学质量。在单片机的实验教学过程中，我们尝试将以下几种教学方式相结合，取得不错的教学效果。
  (一)讲授法
  讲授法是最基本的教学方式，老师通过语言向学生讲述各种知识。对于实验内容，实验原理等内容需要教师进行讲述。不过由于单片机的实验中所涉及的一些原理比较抽象，所以可以将讲授法与其他方式相结合，能更好的提高教学质量。
  (二) 演示法
  演示法是教师通过现代化的教学手段将一些图片，效果直观的进行展示的一种教学方式。能够有效的提高学生注意力，激发学生的学习兴趣。为了避免初学者开始做实验出现束手无策的现象，教师可在每个实验之前做一些简化实验的演示，既可以演示实验过程，也可以演示实验效果，将学生迅速导入到做实验的过程中。
  (三) 任务驱动法
　　任务驱动法采用布置任务，学生独立自主完成的形式，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。以单片机应用的科研项目为依托，在教师有目的的引导下，以学生作为主体，通过独立完成任务把理论与实践有机地结合起来，可以有效的提高学生实践技能。在实验项目内容完成后，教师要组织小组同学就项目研究方法和结果进行答辩和讨论。
  具体教法如下：将学生分组，每小组3—4人，参与到教师的科研项目中，可以选择教师提供的实验项目进行研究，也可以由学生独立申请题目进行研究，要求选题具有新颖性和现实可行性，并对申请的题目进行调研，查找文献，编写可行性报告，由指导老师的审核确定该题目是否可行。在创新性实验结束后，让学生整理实验过程及结果，并撰写科研小论文，使学生在论文写作方面也得到锻炼。
  四、更新教学理念，改革考核方式
　　考核是教学中非常重要的环节，也是学生学习过程中的指挥棒。公正、科学、客观和完善的考核机制不仅能检验学生掌握知识的牢固程度，还能激发学生自主学习的积极性。对于实验课程的考核内容不仅应包括基础实验技能和实验原理，还应包括分析和解决问题能力、团队协作精神以及科学严谨的态度。传统的考核方式非常依赖于最终的考试，考核方式比较单一，评价指标比较少。针对以上不足，我们降低了期末考试成绩的比例，采用更灵活的考核方式，加大平时的考核力度，设法在学习的各个阶段对学生进行考核。[4]实验过程中对每个阶段每个环节做相应的记录，将分数分配到各个阶段各个环节中去。整个实验过程分为预习部分、实验过程和实验总结，分别占20%，40%，40%的比重。预习部分主要包括预习报告以及口头提问，以考查学生对于基本原理的掌握情况；实验过程包括电路设计，程序编写以及调试过程；实验总结包括问题分析以及报告的书写等内容。
  五、结束语
　　五年来，通过单片机实验教学改革的实践，取得了良好的教学效果。通过对于实验内容分级的方式，不仅满足了不同层次学习的需求，而且学生的综合实践能力得到了很明显的提高，比如有多名学生参加第二届全国光电设计大赛，并获得多个奖项。
  参考文献：
  [1] 范莉莉. 电子信息科学与技术专业计算机类课程教学改革与探索[J]. 理工高教研究, 2009, 25(5):132-135.
  [2] 樊庆德. 高校生物实验课教学存在的问题及对策[J]. 教育探索, 2012, (7):39-40.
  [3] 丁保华, 陈军, 孟凡喜. 独立设课的单片机实验教学改革与探索[J]. 科教导刊旬刊, 2014, (26).
  [4] 高红, 赵英. 机电专业综合实验独立设课的探索与思考[J]. 辽宁工业大学学报：社会科学版, 2008, 10(3):109-110.
  作者简介：范莉莉：讲师，硕士，研究方向为嵌入式系统方向。