河南林业职业学院 河南洛阳 471000
摘要：针对高职院校单片机应用技术课程难度大，学生专业基础薄弱，授课过程枯燥乏味等问题，在课堂中结合实际的生活应用开发项目将专业知识二次加工整合，通过软硬件结合的方式调动学生的学习积极性，通过小组竞赛、个性化定制，社交媒体分享等方式激发学生的学习热情，让学生在实践项目中夯实专业基础知识，培养综合开发能力。
关键词：单片机；创新教学；研究探索；
引言：高等教育是为国家培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。实验教学作为高等教育不可缺少的组成部分，在其他教学环节中发挥着不可替代的作用，主要是培养学生的实践能力、分析和解决实际问题的能力以及创新能力。单片机课程作为机电一体化专业的核心课程，其课程知识点比较抽象，却具有很强的实践性，在小家电控制、信号处理等领域具有十分重要的作用。随着智能制造产业的迅速发展，单片机作为微型主控芯片，无论是参加各类学科竞赛还是在课程设计、毕业设计中，均得到大量的应用。传统的单片机实验教学大多是验证性实验，即学生按照实验指导书的目标和操作步骤完成实验得到正确的结果即可，这种教学模式下，学生只是按部就班地完成了指导书上的要求，对所学知识的理解和掌握比较表面，无法调动学生学习的积极性，在智能化高速发展的今天，有必要对单片机实验教学进行改革。
一、单片机课程背景
随着生活的自动化和智能化以及生产方式的改变，单片机技术已经融入到我们生活的每一个角落，几乎所有的电子设备里面都有单片机的图形。《单片机应用技术》是一门实用性很强的课程，对于机电一体化专业的高职学生来说，掌握单片机技术是提高就业竞争力和就业水平的必备专业技能。
单片机应用技术课程内容涉及数字电子学、模拟电子学、C语言编程、计算机专业英语等。高职院校大多数学生数学、英语基础差，专业基础薄弱，但实践能力强，课堂活动积极。因此，传统的粉笔板课堂教学模式显然是不可行的，这就要求教师创新课堂教学方法，通过教学反思，认真总结教学经验，形成教学特色。
二、单片机教学过程中存在的问题
但是从高职院校单片机应用技术课程教学现状来看，暴露出的问题不少，已经影响到了教学效果，给单片机技术应用型人才的培养造成了不良影响，具体表现在以下几个方面：
（1）理论和实践相脱节。单片机和C语言程序设计理论难度大，以本科教育模式重理论轻实践，注重知识的系统性，忽略了高职学生的实际情况，学生无法将理论和实践联系在一起，实践开发能力不足。
（2）教学内容设计不合理。在教学内容的选择上，教师按照课本实例授课，实践项目陈旧脱离实际，学生在课中机械式输入程序进行学习，学习效率较为低下，无法获得学习成就感，授课效果较差。
三、单片机教学案例
（一）项目选择
根据生活实际应用，在调研了毕业生就业技术应用情况和行业发展的需求后，结合学生现实的学习基础，以学生掌握单片机应用技术为主线，C语言辅助，按照“够用为度”原则，根据学生的需要进行项目“量身定制”，并把单片机应用技术课程中的基础知识二次加工整合为多个项目，包括流水灯、开关灯、呼吸灯、蜂鸣器、七段数码管、计数器、独立按键、矩阵键盘、液晶屏显示、电子钟等，结合集成开发软件KeiluVision、Proteus仿真软件和亚龙单片机实验箱，让学生一方面能够掌握集成开发环境和编程语言的语法以及使用技巧，另一方面锻炼开发能力，学以致用，积累职业能力[1]。
各个项目引入由浅入深，由基本控制到创新设计；各项目相对独立，又递进衔接，任务设计符合学生的认知规律，项目配备KeiluVision、MedWin3源程序和Proteus仿真效果图，并且设计了基于亚龙实验箱的硬件操作任务，把项目实现与知识模块融为一体，体现“做、教、学、做”的教学模式。
（二）改进思路
单片机的实验教学应该注重锻炼学生的创新能力和实践能力，设计性实验打破了过去传统的实验教学模式，将学习的主动权交给学生，以学生为主体[2]。在实验课开始之前，教师会提前布置实验题目、实验内容和要求，以便学生有充分的时间查阅资料，做好课前准备。课上教师帮助学生明确功能需求及设计任务，由学生自行完成设计，包括总体方案设计及论证、电气原理图绘制、程序编写、元器件选型等，原则上此后的设计工作均由学生独立完成，教师只在每个环节完成后审查设计是否合理、可行，整个教学实施过程以兼顾培养学生独立工作能力和在规定时间内完成设计任务为宗旨，视具体情况给予适当指导。传统的AT89C51作为单片机入门级芯片，编程简单易懂，但其资源有限，无法满足复杂的功能设计，在此之上，新增了STC生产的增强型8051芯片——STC15W4K32S4作为选择，其指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8～12倍。内置8路10位PWM，8路高速10位A/D转换，4K字节大容量SRAM，4组独立的高速异步串行通信端口，1组高速同步通信串口SPI，针对多串口通信、电机控制、复杂电路设计功能更强大[3]，可完全满足要求更高的设计性实验。设计性实验作为一种综合性实验，能够结合之前所学过的电工电子、传感器等基础知识，实验过程有多种途径，给学生提供了较为广阔的思维空间和选择余地，能够提高学生自主学习、独立研究与创新的能力。
（三）教学成果
本次单片机教学过程中将原有的C语言和单片机理论知识体系二次加工，将理论知识“按需分配”给每个实践项目，提高了理论和实践的衔接性，学生不需要单纯学习理论知识，而是在实际应用开发过程中学习程序语法，集成开发环境应用、单片机接口、存储等基础知识，降低了课程的枯燥程度，通过具体实践项目让学生在单片机应用程序设计过程中，理解程序语法、逻辑、开发原理。授课过程中的项目由浅入深、难度循序渐进，工作任务由学生自行选择，项目贴合实际，均选自生活中常见的装饰灯、灯光玩具、人行横道倒计时、银行标语显示、家用电子小闹钟等应用，学生消除了学习的盲目性，思维得到启发，学习积极性大大提高。
案例中教师将课堂真正还给学生，让学生作为教学课堂的主体，从学生的学习需求和学习客观情况出发，在实训平台的支撑下，将自己的理论知识具体应用到项目实训项目中，实现理论与实践的有机整合。小组角色分工机制提高了学生的课堂参与度，小组评分培养了学生的团队意识，而隐藏关卡附加分机制激发了学生的竞争意识，课后社交媒体分享机制让学生获得了学习的成就感，授课效果显著提升。
结论：
设计性的实验教学改革打破了传统的以教师为中心的教学模式，学生在教师的指导下去探索得到实验结果的途径，学习的侧重点在于学习过程，激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生分析、解决问题的能力和创新能力、实践能力等。随着单片机技术与相关产业的深入发展，社会对单片机方向的应用型人才的需求也越来越大，而实验教学作为单片机课程教学中不可缺少的一环，改革势在必行。
参考文献：
[1]任肖丽，王骥.基于单片机课程的实验教学思考[J].中国电力教育：上，2010（6）：127-128.
[2]李国晓.物联网背景下高职单片机课程建设改革探索[J].济南职业学院学报，2019（06）：40-41.
[3]郑妍.基于物联网技术的水库环境监测系统[D].石家庄：河北科技大学，2015：15-17.