根據傳統教學模式，機電工程學院單片機教學所用教材與教學方式與方法都存在很大的缺陷。為了提高單片機的教學質量，在參考了社會上其它院校的單片機教學的基礎上，根據自己多年的教學經驗，總結出一套單片機的教學模式，并進行了實際嘗試，以下是我進行教學改革的一點心得。
一、現狀
作為一所職業院校，根據教學目標與要求，教學的重點是進行大量的實踐教學，培養學生的技能與操作能力，理論上夠用實用為標準。我院單片機教學一直沿用傳統的模式，老師教學困難，認為單片機課程難教，學生沒有學單片機的天賦;而學生也認為單片機難學，對其中的內容一知半解，課程學完了還不知道單片機是啥東西，單片機能干什么，更別談什么進行單片機開發了。為了改變現狀，在進行大量學習與參考其它院校與社會單片機學生的經驗教訓基礎上，特別是哈爾濱工業大學郭天祥的教學經驗與社會影響震撼了我。一名沒有出校門的學生，根據自己學習單片機的經驗，進行十天的單片機培訓就讓學生學會了單片機，比那些所謂的專業教授都受歡迎，郭天祥的教學視頻在網上瘋傳，他開發的單片機教學實驗板也以高價出售，現在可以說郭天祥的視頻仍然是網上下載量很高的作品。受郭天祥的教學啟發，結合職業院校的實際與電氣專業與機電一體化專業的培養目標、學生的實際情況，對單片機教學進行了革命性的改革，下面我就我的改革進行一些理論與實踐的探討，歡迎同仁批評指正。
1、教材現狀
我手頭有多本單片機教材，幾乎各個出版社的都有，翻看其中的內容，大部分都如出一轍。第一部分為基礎知識及單片機結構，主要講計算機和單片機的發展史，以及數制與碼制。及單片機的結構和時序。第三部分為單片機的匯編指令系統，51單片機有七種尋址方式， 111條指令，匯編語言指令多、難記憶、可移植性差、可讀性差。第四部分為中斷系統與定時/計數器。第五部分為存儲器的擴展，這一部分現在用到的很少，但幾乎每一本書都大講特講程序存儲器與數據存儲器的擴展，另外有些教材還有IO 口的擴展，講8225a芯片的使用等。
2、教學方法現狀
在教學方法上，過去的單片機教學也存在很大問題。一是在黑板上教同學們編程序，這個程序能不能編譯成功，書寫有沒有錯誤老師也不知道，因為編譯過程要求很嚴格，即使出現一個標點符號的錯誤，程序也不能通過編譯。二是單片機教學過程中講結構及原理的多，講編程的少。三是教學以講授方法為主，講解一門實踐性很強的課程，沒有大量的實踐作基礎，沒有講練結合，沒有接觸實際的單片機，沒有與實際的電路結合起來，僅僅是紙上談兵，根本學不會單片機。四是教學與實際脫鉤，在教學過程中所舉的例子往往沒有實際用途，為說明一個語句的使用而舉例。
3、實驗與實訓現狀
在實驗與實訓方面，主要存在如下問題。一是實驗設備方面落后與老化。二是實驗內容，教學內容與實驗內容脫節，教學主要講結構與原理，而實驗內容是根據實驗器材安排的。教師根據實驗指導書上的步驟教學生做一遍，做不成功也不知道錯在什么地方。三是教師也對單片機一知半解，教師的實際動手能力也有限，教師按照教材內容在黑板上把課程順下來還可以，真真拿一個單片機做一個實際的項目能力還欠缺。
二、教學大綱與教學目標改革
1、分解教學目標。職業院校的特點決定了我們的學生學習應以技能為主，以實際應用為重點，故在理論與實踐的關系上，是為實踐而學理論，實踐中用到那些理論就學習那些理論，對于一些純粹的理論問題不過分強調。改變實踐是為了驗證理論的教學觀與學習觀，讓理論為實踐服務，根據實踐中碰到的問題去學習理論，把理論學習融入實踐學習之中。
根據電氣專業的教學目標與單片機課程的特點，將單片機教學以實踐為主線分解為三大部分12分模塊。
第一部分為基礎模塊部分，利用很少的時間(一般為一次課)，大致過一遍單片機中用到C語言及單片機的外部引腳等，不要求學生聽懂，只要求學生有一個印象。第二個部分為基礎訓練模塊，由淺入深學習單片機的輸出、輸入、單片機的定時與計數、單片機的中斷、單片機的串口通訊。第三部分為單片機的應用與綜合開發。主要是單片機的最小系統、單片機控制數字液晶顯示與圖形液晶顯示、單片機與I2C總線的接口電路與編程、單片機與實時時針芯片、單片機與AD、DA轉換芯片的接口與應用。
三、教材內容改革
整合了計算機基礎、C語言、單片機結構、電子線路等內容。第一章內涵蓋所有的基礎，不讓理論的艱澀阻礙學生學習單片機的熱情與興趣。在教材內容順序上以實踐內容為教材安排的線索，每一個模塊形成一個章節，分為理論部分：單片機基礎知識、電路基礎、C語言基礎理論;實踐部分：程序設計、編譯、調試、下載與功能的完成為重點。講理論是為了實踐，實踐中融入理論分析，把所有的理論及電路接口等內容一點一滴地消化在整本教材的各個部分。
四、教學改革的理論依據
根據職業院校的教育目的與學生特點，結合單片機課程的實際情況，根據郭天祥教學經驗與社會反響，在總結自己多年從事職業教育的經驗的基礎上，提出了一套電氣自動化及機電一體化專業的單片機教學模式。1、根據布魯姆的目標分類的教育理論，對單片機的教學內容進行目標分解。對單片機教學內容目標分類的依據是根據實踐技能的難易程度進行目標分解。2、根據皮亞杰的建構主義的教育思想。學習是學生的主動的建構過程，是一次次的“同化”與“順應”。 3、根據陶行知的知行合一的教育思想，在教學上做到“教、學、做合一”。每一次課都是一個實際的單片機工程設計過程，從工程目標、電路設計、涉及的理論分析、編程編制、編譯、下載、調試、驗證等。編程都是現場進行(從不先寫好后給同學解釋)，教學過程就是一個“做”的過程，用實際的單片機開發板、通過攝像頭讓同學看到現場發生的現象。
五、教學設備與環境設計
一是多媒體投影室，把教師及實驗中電路板上出現的現象真實呈現在同學們面前，投影儀可以把教學過程中的教師機電腦屏幕上的第一步都實時傳送給同學。二是真實單片機實驗板電路。三是一個視頻投影儀，把實際發生的情況展現在同學面前，即使教師做的有錯誤也讓學生知道錯的原因與必錯的方法。四是機房加實驗板，學習是學生的主動構建過程，只聽教師的現場演練沒有親自動手實踐是不可能學會單片機的，學生必須到機房親自試驗，反復演練才能掌握學習內容。
六、教學方法設計
1、教學做合一。教學過程不是教師的個人表演過程，而是教師完成一個單片機工程的開發全過程，教學過程是做單片機項目的真實過程，有電路分析、有單片機基礎分析，有C語言語法、語句、算法等分析。并且把所有過程，一步一步呈現給學生，讓學生有現場感、真實感，讓學生最后看到我們的最終成果——單片機實驗電路板上呈現的現象。整個過程是教師開發了一個單片機工程項目，對事說是做、對教師說是教、對學生說是學，此之謂陶行知先生所說“教學做合一”。
2、講練結合教學法。學生單靠教師在多媒體教室的“教學做合一”的教學過程是根本學不會單片機的，單片機是理論與實踐結合的一門學問，必須經過大量的實踐活動才能學會單片機，沒有經過實際的演練不可能掌握單片機的精髓。我采用一節教學一節機房加實驗板的實訓方法進行教學安排，讓學生把學到的東西馬上進行實際練習，使理論與實踐結合。今年的單片機教學我又在原來的基礎上進行了改革，全部在機房利用實驗板進行教學，采用邊教學、邊練習的方法，讓教師的教與學生的學真正做到無縫對接。
3、項目驅動教學法。在完成基礎模塊的教學后，學生的單片機學習就進入到另一個階段，進行綜合實訓——做實際的工程。前面的教學與實踐都是在單片機實驗扳上完成的，這對學生來說仍然不真實，不實在，為了使學生能學生出校門就能搞項目，學生在學校必須經歷實際工程的鍛煉。讓學生做電子表、數字溫度計、數字電壓表等項目。從畫原理圖、PCB圖、制作電路板、硬件連接。軟件程序編制、下載、調試與修改等所有過程都親自參與。學生不再是學習過程的旁觀者，而是整個過程的親歷者，讓學生體會到創造的快樂，學習就象玩一樣。
七、學習方法設計
1、聽，上課注意聽教師講解，充分理解教師講的內容。聽課是關鍵，沒有繼承就沒有發展。2、抄，把教師在課堂上所編寫的程序抄下來，認真記筆記。抄有兩方面的作用，(1)是手腦并用，可以加深學生對教學內容的印象;(2)是為下一步的摹仿打基礎，沒有抄寫出來的程序就不可能進行下一步的學習。3、摹，在機房利用實驗板進行摹仿與練習。摹是理論與實踐相結合的關鍵一環，通過摹仿理解教師講的內容，通過摹仿發現自己編程過程中出現的問題以及解決問題的方法。4、創，在摹仿教師編程的基礎上自己根據教師的課后習題編寫新的相似的程序反復練習。5、練，鼓勵學生自己購買電腦與單片機實驗板，課后進行大量的練習，反復實驗，鼓勵學生每天編10個程序，3個月編寫1000個程序就可練就一個單片機高手。
八、考試方式改革
對單片機的考試方法也進行了改革，不再考試同學是否記住了單片機的發展史，單片機的結構與匯編語言的111條語句，而是考查同學們是否會用單片機實現一個指定的功能。分為兩部分，(1)是平時聽課及做實驗時的表現，根據出勤率等記分;(2)是期末教師出一些考查同學實際動手能力的單片機項目，現場編程、下載、調度與驗證，根據學生的實際動手能力強弱打分。不要求同學死記硬背，只要靈活應用，完成教師的任務就給高分，如果能創造性的發揮，還要根據情況加分。把考試變成檢驗學生能力的一次機會，而不是檢查學生背會了多少指令、多少個概念，知道不知道單片機的發展史等內容。關于單片機的考試方法我還在探索中，如果可行的和話，可以采取課下完成的方式交一個單片機的設計新產品。
參考文獻：
1. 郭天祥 新概念51單片機C語言教程 2009.1
2.曹克澄 單片機原理及應用 2005.1
3.陶行知 陶行知文集 2008.6
4.布魯姆 教育目標分類學 1986.8
5.何克杭 建構主義的教學模式、教學方法與教學設計 北京師范大學學報 97.5
