引論：我們?yōu)槟砹?篇單片機實驗教學(xué)改革與實踐范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

“單片機原理及應(yīng)用”是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)位專業(yè)課程，在測控專業(yè)的課程體系建設(shè)中起著非常重要的作用。作為將工業(yè)測控系統(tǒng)上的信號進行采集、處理、顯示或發(fā)出控制信號的核心，單片機的學(xué)習(xí)和掌握情況起著承上啟下的作用。通過單片機的學(xué)習(xí)可以把傳感器原理、測控電路、自動控制、智能儀器等相關(guān)課程連接起來，從而建立起測控電子-智能儀器課程體系群。因此，學(xué)好單片機對于測控專業(yè)的學(xué)生來說具有重要的意義［1］。單片機課程不是一門純理論性的課程，其實踐性、操作性和工程性都很強，因此，單片機實驗教學(xué)是學(xué)生掌握單片機基礎(chǔ)理論知識，并有效提升實踐動手能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實驗教學(xué)能讓學(xué)生比較直觀地理解和感受單片機的工作原理和工作方式，是對于課堂教學(xué)一個很好的補充。但是目前大多數(shù)高校在單片機的實踐教學(xué)過程中，仍存在著以下問題［2-4］：①實踐教學(xué)意識仍淡薄，單片機課程教學(xué)過程中“重理論，輕實踐”，實驗教學(xué)學(xué)時不足，實驗只是點綴，是理論教學(xué)的補充，實踐教學(xué)始終被教師和學(xué)生放在次要、從屬的地位，從而造成學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)缺乏，對培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標十分不利。②受實驗課時限制，實驗教學(xué)大多采用單片機實驗箱，為驗證性實驗，實驗功能要求固定，缺少和專業(yè)的密切結(jié)合的實驗，不利于綜合性、設(shè)計性實驗的開展，使得學(xué)生感覺學(xué)習(xí)單片機沒有意義，最終失去學(xué)習(xí)的興趣。③實踐教學(xué)對單片機系統(tǒng)軟硬件結(jié)合的設(shè)計方法介紹不足，學(xué)生工程思維缺失，導(dǎo)致學(xué)生在實際工作中缺少系統(tǒng)化、工程化的思路。④實驗室開放程度不夠，缺少自主設(shè)計、自主研究的氛圍，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)往往不能完成實驗而草草收場，實驗教學(xué)質(zhì)量不高。⑤隨著社會對單片機工程師的要求越來越高，學(xué)校陳舊的教學(xué)體系和落后的實驗器材已經(jīng)無法滿足深層次高要求的學(xué)習(xí)任務(wù)。結(jié)合近年來的單片機實驗教學(xué)及科研項目實踐經(jīng)驗，進行總結(jié)、探索，本文提出了以學(xué)生為中心，分層次、項目式、虛實相結(jié)合的單片機實驗教學(xué)模式，同時，利用信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、個人自媒體推動單片機實踐課程資源的建設(shè)與共享。通過單片機的實驗教學(xué)改革實踐探索，表明該實驗教學(xué)模式，提高了單片機實驗教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，能引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并能極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和實際項目動手開發(fā)能力，提高了學(xué)生綜合運用知識解決工程實踐問題的能力，提高了實踐課程學(xué)習(xí)效果和效率。

1單片機職業(yè)崗位，專業(yè)技能需求調(diào)研

單片機的開發(fā)，涉及的崗位十分廣泛，電子類、工業(yè)控制類、智能儀表類產(chǎn)品的開發(fā)過程中都有著單片機的應(yīng)用。調(diào)研企業(yè)單片機相關(guān)職業(yè)崗位的設(shè)置情況，不同崗位對單片機專業(yè)知識、專業(yè)技能、實踐能力的需求情況，從而根據(jù)需求、分析、思考、設(shè)計有針對性的實驗項目內(nèi)容，從而培養(yǎng)應(yīng)用型人才。職業(yè)崗位需求-專業(yè)能力要求-實驗內(nèi)容需求分析的具體情況，如圖1所示：

2單片機實驗教學(xué)模式的設(shè)計

在單片機的實驗實踐教學(xué)過程，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情情況，開展了基于分層次、項目式、虛實結(jié)合、線下實踐與線上指導(dǎo)相結(jié)合的單片機實驗教學(xué)模式改革實踐，形成以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的高效實驗課堂。基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機實驗教學(xué)模式設(shè)計如圖2所示。將單片機實驗教學(xué)過程分為課前，課中，課后，三個模塊節(jié)，課內(nèi)、課外兩個方面，線上、線下兩個環(huán)節(jié)。課前指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生情況，設(shè)計開發(fā)單片機實驗任務(wù)，實驗項目內(nèi)容，并制作虛擬仿真實驗教學(xué)視頻，通過線上平臺發(fā)布給學(xué)生，學(xué)生自主課前預(yù)習(xí)和仿真練習(xí)，課前使用的虛擬仿真單片機開發(fā)板如圖3所示。課中，學(xué)生在課前完成虛擬仿真實驗項目的基礎(chǔ)上，對實驗項目有了充分的認知前提下，在實驗室焊接完成單片機硬件開發(fā)板，如圖4所示，并開展基礎(chǔ)實驗項目和績效實驗項目，同時提出在實驗中遇到的問題一起交流討論，提高了課堂實驗教學(xué)效率，動手實踐能力得到進一步的提高。課后擴展階段，學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)自身的興趣和能力開展課外拓展實驗項目，教師課外提供線上技術(shù)指導(dǎo)，并收集學(xué)生的意見反饋，總結(jié)分析實驗教學(xué)中存在的問題，進一步優(yōu)化實驗教學(xué)模式。通過課前實驗預(yù)習(xí)、虛擬實驗任務(wù)檢查、線上實驗預(yù)習(xí)及指導(dǎo)、線下實驗實操、知識掌握程度反饋以及課后實驗教學(xué)反饋等教學(xué)環(huán)節(jié)對傳統(tǒng)單片機的實驗教學(xué)模式進行改革，提高了實驗教學(xué)效果。通過實驗教學(xué)改革，將單片機實驗教學(xué)分散化，不再局限于短短的受實驗學(xué)時限制的課堂教學(xué)時間，充分利用課外時間及線上發(fā)布的單片機課程資源，給學(xué)生帶來了一種全新的實驗學(xué)習(xí)體驗，改變了原有的課堂教學(xué)環(huán)境，活躍了課堂教學(xué)的氛圍，調(diào)動了學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生的興趣和實踐動手能力，提升了單片機綜合應(yīng)用及工程實踐能力。

3單片機實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

根據(jù)不同層次學(xué)生的需求，從分層次培養(yǎng)的實驗教學(xué)模式出發(fā)，在單片機實驗教學(xué)實踐過程中對實驗教學(xué)內(nèi)容按照項目進行了重新設(shè)計。單片機實驗教學(xué)分為基本型實驗項目（必做實驗）、綜合應(yīng)用型項目（績效實驗）、創(chuàng)新設(shè)計型項目（課外自主實驗）三個層次。具體的基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計如圖5所示：基礎(chǔ)實驗項目，主要引導(dǎo)學(xué)生單片機入門，學(xué)會搭建單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)，掌握基本的IO輸入/輸出操作，能夠設(shè)計簡單的顯示器件及按鍵輸入人機電路接口，并完成驅(qū)動程序的編寫；對單片機的通用外設(shè)資源，如外部中斷、定時器、串行口等的應(yīng)用有基本的認識和掌握，對應(yīng)圖1中單片機初級工程師組裝、調(diào)試、采購等相關(guān)工作崗位的要求。在基礎(chǔ)實驗項目掌握的基礎(chǔ)上，為了進一步提升單片機應(yīng)用技能，學(xué)生利用剩余實驗時間選做綜合型實驗項目，并完成相應(yīng)的項目的設(shè)計與開發(fā)，從而對單片機的系統(tǒng)設(shè)計有進一步的體會。綜合型實驗項目主要鍛煉學(xué)生從工程和產(chǎn)品的角度出發(fā)，設(shè)計系統(tǒng)的組成，并進行硬件電路的設(shè)計和軟件程序的開發(fā)，提高學(xué)生綜合利用單片機各外設(shè)資源完成具體設(shè)計任務(wù)的能力，對應(yīng)圖1中從事單片機的相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)支持、售后技術(shù)服務(wù)及產(chǎn)品升級等相關(guān)工作崗位的要求。單片機課外教學(xué)也是單片機實踐教學(xué)中很重要的一個環(huán)節(jié)，將教學(xué)時間從課內(nèi)向課外延伸，通過組織興趣小組，參與學(xué)校的創(chuàng)新實踐項目、大學(xué)生機器人比賽項目，參與產(chǎn)學(xué)研基地教師的科研等各種方式進行單片機實踐教學(xué)的課外拓展訓(xùn)練。針對學(xué)有余力且對單片機有著濃厚興趣，有志于從事嵌入式開發(fā)相關(guān)工作的學(xué)生，可以利用課余時間，在測控專業(yè)開放實踐創(chuàng)新基地實驗室，開展創(chuàng)新設(shè)計型項目的制作和調(diào)試，從而進一步提高綜合應(yīng)用單片機知識解決實際工程項目的能力。為了更好地引起學(xué)生的興趣，同時為了參加機器人比賽選撥人員，以智能小車為載體，設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計型項目，搭建靈活的單片機實踐應(yīng)用項目，圍繞著傳感器信號采集、數(shù)據(jù)處理、人機接口、自動控制、通信接口等方面展開訓(xùn)練，從而進一步提升綜合設(shè)計應(yīng)用能力。對應(yīng)圖1中從事單片機的產(chǎn)品設(shè)計，研發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計等相關(guān)工作崗位的要求。通過單片機課外實踐教學(xué)的活動，一方面充分發(fā)揮測控創(chuàng)新實驗室和產(chǎn)學(xué)研基地的作用，另一方面也有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、能動性、創(chuàng)造性及學(xué)習(xí)熱情。

4結(jié)束語

基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機實驗教學(xué)模式改革，基本形成了以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的分層次、項目式，線下實踐與線上指導(dǎo)相結(jié)合的單片機實驗教學(xué)模式，確定了“教師引導(dǎo)，學(xué)生多練”的實踐教學(xué)原則，強化了單片機實踐教學(xué)的重要性；開發(fā)完成了單片機虛擬仿真開發(fā)板及單片機實驗硬件實體開發(fā)板，包括單片機實驗開發(fā)板（基礎(chǔ)版）、單片機實驗開發(fā)板（提高版）；設(shè)計了三層次、項目式的單片機實驗教學(xué)項目，明確了實驗項目任務(wù)要求；制作并發(fā)布了單片機學(xué)習(xí)實驗視頻，初步形成了單片機學(xué)習(xí)視頻資源庫。在實驗教學(xué)模塊及教學(xué)過程管理上探索實踐了課前、課中、課后三個模塊，課內(nèi)、課外兩個方面，線上、線下兩個環(huán)節(jié)。同時以測控開放創(chuàng)新實踐基地實驗室為平臺，開展了課外的實踐探索及科技項目的制作，提高了動手實踐能力和科學(xué)研究能力，有效地提高了單片機的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

［1］王京港，張翠平.基于項目驅(qū)動及Proteus仿真的單片機教學(xué)改革與實踐［J］，教育教學(xué)論壇，2013（22）：138-139，143［2］劉承橋，馬俊.基于開發(fā)板的單片機實驗教學(xué)改革與實踐［J］.計算機教育，2021（1）：172-176

［3］苗曙光，李崢，方振國，等.基于口袋實驗室的單片機實驗教學(xué)改革研究［J］.赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，36（8）：101-104

［4］唐琳，劉星月，廖先莉，等.仿真與實驗相結(jié)合的單片機實驗教學(xué)研究［J］.實驗技術(shù)與管理，2019，36（4）：213-216

［5］林立，張俊亮.單片機原理及應(yīng)用———基于Proteus和KeilC［M］.4版.北京：電子工業(yè)出版社，2018

作者:王京港 張翠平 劉海艷 單位:南京理工大學(xué)紫金學(xué)院智能制造學(xué)院