应用型本科院校《单片机原理与应用》实验教学改进

李漫漫 蒋胤冰 钱银 朱智 郁李鑫

摘要：单片机原理与应用是理工科类专业的专业基础课。其教学采用理论结合实践的方式，目的是为了培养学生的硬件应用能力以及工程实践能力。但目前存在实验设备陈旧、台套数不足、实验学时少、与实际应用联系少等问题。本文通过实验改革创新教学培养学生的主动学习行为、实践应用能力以及创新能力，将时下比较流行的单片机车载电子应用加入教学内容中，以便更好的发挥单片机原理与应用实验课程的作用。实践证明，实验教学的改革激发了学生的动手创新能力以及理论联系实际的能力，并能够熟练掌握单片机原理与应用这门课。

关键词：单片机;实验教学;教学改进;车载电子

0  引言

《单片机原理与应用》是应用型本科院校工科类专业的重要基础课，是实践性和实用性很强的学科。其最终目标在于培养工科学生的硬件应用的能力。因此，在教学中实验教学将直接影响该课程的教学效果和学生的应用能力的培养，对学生将来的发展有着关键性的作用。

由于科学技术的快速发展，为了适应新技术的发展要求，学校实验教学设备需要更新换代，如图1所示即为当下主流教学单片机实验箱。大学生的教学内容也需要不断地更新，由于单片机原理与应用课程要求实践性应用性较强，因此实验是影响教学水平的重要因素。为了提高应用型本科院校单片机相关专业的实践应用水平以及单片机基础课程的教学要求，必须对当前单片机实验系统的教学方法及其相关的实际环节进行相关的探索性研究[1-3]。同时由于当前物联网发展迅速，所以加入物联网相关的单片机车载电子应用的教学就有非常重要的现实意义。

1  单片机实验室实验教学存在的问题

1.1 教师自身问题

单片机原理与应用课程理论课时占据很大的比例，通常学校安排课程教学以理论课程为主，学生学完理论之后再进行实验教学环节，由于理论教学时间长，学生学完所有理论再做实验会导致对所学知识的遗忘，另外由于实验学时较短，实验老师不能抽出时间对理论知识进行讲解只会注重实验课程的教学，没有结合学生所学理论知识进行实验，造成学生只会接线写程序，对所学理论知识不能完全理解、模棱两可的现象;另外单片机技术发展迅速，教师不能紧跟当下流行的单片机汽车电子技术潮流，只停留在书本知识的讲授，造成学生毕业找工作缺乏对新技术认识的现象。

1.2 实验设备问题

单片机实验设备台套数不够，能基本满足实验课程需求，但是由于无法保证每个学生独自完成相应的实验，学生动手机会相对较少，学生的动手实践能力不能完全提高。另外由于单片机实验室的设备过于陈旧[4]，学生在实验过程中实验箱很容易发生故障，当进行实验时很容易造成结果出不来的现象，这样就会影响学生做实验的积极性;另外由于缺少单片机汽车电子相关的外设应用，学生缺乏学习当前最新技术的条件，导致无法实现理论联系实际的教学目标。

1.3 学生的问题

目前来看应用型本科院校的学生实践动手能力不强，缺乏自主学习的能力，以及将所学的单片机知识应用于相关领域的能力，例如汽车电子领域。在实验过程中遇到问题不能独立进行思考。由于单片机原理与应用课程的要求，单片机实验课程大纲相同，在做实验时，每组学生的实验完全一致，存在应付实验课程，只考虑拿到学分的情况，这就会导致部分学生存在抄袭现象，导致学生的实践能力得不到提高。

1.4 实验考核方法不科学

目前来看，应用型本科院校大部分存在单片机实验考核方式单一的现象[5]。由于授课老师所带班级较多，小班级教学的学生人数也越来越多，老师的精力有限，在讲实验时会对学生进行分组教学，不能关注每个学生的实验动手能力，忽略了学生存在的差异性;在实验考核时，实验成绩一般通过小组在课堂实验中完成的情况给定，这样就很容易造成没有注重实验过程只看重实验结果的现象。

2  单片机实验教学方法改革

①首先针对学校教师自身存在的问题，教师本身要认识实验课程的重要性，在实验课程授课时将理论与实验相结合进行授课，自主学习当下比较流行的技术，比如单片机汽车电子技术;另外学校要定期组织教师培训，强化对在职在岗教师实践教学环节的培训、培养，比如进入单片机汽车电子研发的公司去实际学习，了解先进的技术与设备，了解公司对于学生能力的真正要求，并将其传授给学生，进一步提高教师的综合素质水平与实践教学能力;此外，学校需要引进具有丰富实践经验的人才，完善实践教学，努力建设一支具有丰富实践经验和较强的教学科研能力的实践教学队伍。

②在应用型本科普通高校扩招的大形势下，出现了实验设备台套数不足与学生人数日益增多的矛盾[6-7]。为了解决这一矛盾，最大程度保证学生能够独立完成实验，增加实验设备台套数是最为直接和有效的手段。量入为出的原则要求学校应该从实际需求出发，在充分考虑学生人数和实验课程开设需求的基础上，确定软硬件数量，从而保证学生教学的高质量进行。其次中心应该从自身条件出发，考虑新型仿真软件结合传统硬件的教学方案，来代替单一的传统硬件教学方案。同时，实验设备需要与时俱进，购入当下流行技术的相关设备，比如单片机汽车电子的相关外设，如图2所示即为车载电子显示屏，来配合单片机实验教学，这样就可以在学校相对有限的能力下发挥出最大的效果。

③鼓励学生参加学校及各高校举办的各类比赛，鼓励学生去相关公司实习，例如汽车电子领域的公司，进一步巩固学习单片机知识，以及相关的C语言，数字电路、模拟电路以及电路知识，将所学知识运用到实践当中，加深学生对理论知识的学习[8]。努力培养出能在单片机相关领域从事工程应用研究、生产管理等方面工作的应用型技术人才。通过参加大学生创新项目比赛以及汽车电子领域的实习，即可以培养学生的自主学习和终身学习的意识，又能夠提高学生不断学习和适应专业和社会发展的能力。

④应用型本科院校要充分发挥自身的优势，根据单片机实验教学规定制定人才培养方案，合理安排单片机实验教学的内容，增加单片机汽车电子相关技术的实验教学内容，提高教学水平，培养出较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才。因此应用型本科大学要注重学生的实践能力，培养应用型人才，体现“应用”二字，其核心环节是实践教学。单片机实验教学在实验项目设计时，需要减少实验的仿真，增加设计型、应用型以及综合型实验，用于激发学生主动参与，积极思考实验的兴趣，达到更好的教学效果。另外通过单片机实验的独立设计，学生的动手能力得到了提高，为学生参与申报大学生创新实验项目及大学生比赛打下了良好的基础。

⑤进一步完善实验考核制度，以往单一的考核制度需要采用多样化进行考核评分，进一步完善学生实验成绩的考核评定办法，让学生学会独立自主学习、主动实践，促进实践教学质量的全面提高。学生实验成绩的考核包括课堂考勤、课堂参与积极性、实验结果以及实验报告。在单片机实验考核中，为了避免抄袭拷贝的情况，同一个实验内容实验教师需将实验做出相应的改动，比如让学生设计不同的车载电子部分功能，并对其效果进行评估，记录到考核成绩登记表;另外为了激发学生对实验课程的学习兴趣，学生也可以根据实验内容的安排自行设计不同的实验，达到实验效果。在实验课程结束前，实验老师需安排一次实验的总体考核，让学生进行抽签，分批进行实验的操作，实验过程中个人单独完成实验要求，显示实验结果，实验指导教师对实验过程进行检查并记录实验结果，作为学生实验成绩的考核评定的参考依据。

3  单片机实验教学方法改革总结

总的来说，想要改变目前的实验教学的现状，提高实验教学的质量和效率，需要学校、老师和学生的密切配合，共同努力。思想和工作方法改进先行、紧跟当下流行技术，这是重中之重，也是改革能否成功的先决要素，其次需要辅之以外部硬件条件的提升。只有这样，才能保证实验教学的改进工作更好的推进，更加卓有成效。

参考文献：

[1]孟雷.应用型本科院校单片机实验教学改革探讨[J].现代商贸工业，2013，25（08）：129-130.

[2]周昌海，葛浩.应用型本科院校单片机应用技术课程教学改革探讨[J].西部素质教育，2019，5（13）：21-23.

[3]叶宗海.应用型本科院校单片机实验教学改革研究[J].高教学刊，2016（13）：128-129.

[4]孙晓晖，和红梅，刘昕彤，张冬梅.应用型人才培养方案下的单片机实验教学模式研究[J].内江科技，2016，37（09）：85-86.

[5]潘南红，黄连帅，莫秋燕.单片机实验内容设计[J].电子世界，2019（21）：182-183.

[6]卢钢，张翼.《单片机原理与应用实验》课程改革与实践[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2019（03）：189-190，195.

[7]李波.《單片机原理与应用》实验教学改革与实践[J].电子世界，2018（23）：101.

[8]杨春丽.应用型本科院校单片机课程教学改革与实践[J].教育教学论坛，2017（35）：141-142.