一、高职高专单片机原理与应用课程的教学现状及存在的问题
目前，只要是工科类的专业基本上都开设有《单片机原理与应用》课程，且大多采用传统的先基础后应用的教学模式，先讲解单片机硬件结构、指令系统等，再进行单片机应用系统的设计。存在以下问题:(1)教学内容与教学安排与单片机课程的教学目标不一致;(2)传统的实验教学无法满足工作岗位的需求;(3)学习过程中软硬件脱节;(4)教学模式和教学方法陈旧。
在江苏农林职业技术学院机电工程系只有机电一体化技术和数控技术2个专业开设单片机原理与应用课程，以前选用的单片机教材采用的编程语言是汇编语言，学生对复杂、抽象的汇编语言缺乏兴趣，而且与实际单片机的应用脱节，缺乏最新的单片机应用及成果。近三年，我们选用的是教材采用的是C语言进行单片机程序设计，学生前面有C语言的基础，后续学习单片机时会觉得简单一些。但是由于学生基础差、对课程兴趣不浓等因素，每学期上完单片机感觉没有太大的收获，也不能自主设计一些单片机应用系统。从就业的情况看，很多学生从事的都是车工、钳工、数控、设备维修、销售之类的工作，真正从事单片机方面的学生少之又少。
二、自主、合作、探究教学模式的内涵
自主、合作、探究教学模式区别于传统的以教师讲授板书、学生听记，以教师为中心的教学模式;也不完全等同于基于建构主义的学习理论和教学理论的以学生为中心的现代教学模式，而是采用以教师为主导，以学生为主体的新型教学模式。在建构自主、合作、探究课堂教学模式时，应充分考虑传统教学模式和现代教学模式的优势互补:在这种模式下，学生是主体、是中心，是知识意义的主动建构者，学生的地位将由传统模式的被动接受者转变为主动参与者，学生将成为知识的探索者和学习过程中真正的认识主体;同时，这种教学模式也并不忽视教师的地位和作用，而且强调教师角色的变化，在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，最终达到使学生有效地建构当前所学知识的目的。
(一)自主学习是基础和前提
自主学习是以学生学习为活动主体的学习方式，通过学生独立地分析、探索、实践、质疑、创造等方法来实现学习目标，改变高职高专学生的学习习惯，变要我学为我要学、我能学，实现教是为了不教的终极目标，让学生养成自主学习、终身学习的习惯。
1.优选教材，合理运用网络资源
单片机原理与应用课程具有很强的理论性和实践性，与模拟电子、数字电子、传感器技术等课程结合得非常紧密，单纯的理论教材已经不能适应高职高专学生重技能轻理论的需求，所以选择使用以工作任务为牵引的教材，通过软件模拟或制作实物来激发学生自主学习的积极性。从较小的项目人手，如从单片机控制单个LED闪烁开始，慢慢培养学习单片机的兴趣，看到自己的学习成果，学生就会信心倍增，更加努力地学习。同时，学生可以合理运用丰富的单片机技术方面的网络资源，现在网络上单片机论坛、实例、技术文章等数不胜数，通过网络上的教程或制作实例来完善平时的学习，学生的学习处于完全自主状态之下，可以自主安排自己的学习时间、学习内容、学习地点和学习方法等。教师可以引导学生学会运用网络资源，学习、消化并挖掘这些资源，将这些资源应用到自己的设计中去。学生同时可以通过网络了解当前热门芯片的应用及发展趋势，及时更新所学知识，拉近单片机教学与职业岗位需求的距离，为学生以后走上工作岗位打下良好的基础。
2.教学项目化，充分发挥学生的作用
由于高职高专学生自身基础较差，学习的主动性和积极性不够，不能够积极思考、主动学习，如果一、两次课听不懂，学习兴趣会越来越淡，更不用说融会贯通、学以致用了。所以针对这种情况，将教师平时科研中的实际项目引人到单片机原理与应用课程教学中，如温室大棚的数据采集和处理、智能灌溉施肥机的控制等，通过学生学习的不断深人，教师慢慢引导和帮助，逐步完成一个完整的单片机应用系统的开发。当然，这样的教学模式会遇到重重的阻力和困难，开始学生会有畏难情绪，这时候教师要合理引导，项目中有关的知识点给学生重新分析、讲解。以项目作为载体，学生从芯片的选择、硬件电路的设计、硬件电路PCB板的制作、程序设计、软硬件的联调，每一个步骤都必须亲力亲为，吸引学生进人到单片机的世界，从而逐步喜欢上单片机课程，变被动学习为主动学习，充分发挥学生在课堂上的主动性和积极性。
(二)合作学习是课堂重要的组织形式
合作学习是指学生在学习群体中为了完成共同的任务，有明确责任分工的互助性学习，既有小组活动，也有个人活动，通过合作互动交流，使每个学生增加实践和自我表现的机会，促进学生之间的互相启迪，互相帮助，解决各种问题，共同完成学习任务，培养学生的创新能力、实践能力和合作学习能力。
1.以小组为单位，相互合作相互促进
将班级学生进行分组，3-4人为一组，在自主学习的基础上再进行合作学习。在完成任务的过程中遇到任何问题或困难，小组学生之间都可以相互讨论，相互合作进行学习，这样的学习方式比单独一个人自主学习效果更好，相互之间的讨论可以积聚多人的智慧，看问题的角度也会更全面，对每个学生都是一个很好的促进。从开始的单灯闪烁，到后面的各种花样流水灯，学生通过自主、合作学习，能够自己编程，实现所需要的效果，比教师单纯的填鸭式的讲解更加容易理解相应的理论知识。这样的教学模式克服了传统章节授课的弊端，符合学生的认知规律，符合高职高专学生学习和技能培养的特点。
2.软件仿真和实物制作相结合，加强合作学习的效果
在单片机原理与应用课程教学中，采用工作任务为牵引，软件仿真和实物制作相结合的方法，大量的验证性实验布置给学生在课后通过Proteus仿真软件与Neil编译软件来实现，学生在完成课后作业的过程中还是以上课的小组为单位，通过不断地合作学习，培养学生团队合作的精神，加强团队合作的能力，为后续完整单片机系统的设计与制作打下很好的基础。同时选取几个典型的单片机系统如模拟交通灯、数字钟、温度监测系统等进行实物制作，在实物制作前先进行软件仿真，调试成功才能进人实物制作，即使调试成功，在实物制作中还是会遇到各种各样的问题，小组成员之间相互帮助、相互合作、相互促进，最终完成典型单片机系统的制作。
3.成立课外设计小组，鼓励学生参与比赛
为了鼓励学生更好地学习单片机原理与应用课程，成立了单片机课外设计小组，实验室对设计小组的同学24小时开放，学生可以充分利用网络单片机资源、小组成员之间的互相帮助来进行学习，培养学生的团队合作能力和创新能力。教师会定期布置给学生一些从易到难的单片机应用系统制作任务，学生有问题会找教师进行答疑，教师也会定期关注学生的学习状况，让学生充分体会自主学习、合作学习的乐趣，在快乐中学习。当看到一个个任务实现时，当看到调了很多次的程序终于成功时，学习的乐趣会慢慢出现。同时鼓励学生参加比赛来激发学生的学习热情，检验平时的学习效果。得奖不重要，参与单片机系统开发的过程非常重要，通过比赛的锻炼，使学生迅速适应比赛的节奏，对所学单片机知识进行提炼和升华，使学生单片机系统的开发能力达到一个新的境界。
(三)探究学习是自主、合作学习的进一步升华
探究学习指学生在实践中进行学习，在学习中独立地发现问题，获得自主发展的学习方式。教师在课程教学中，借助专业项目背景，创设主动、互动、生动的学习局面，给学生提供适合的实践机会，让学生在实践中发现问题，培养探究问题的意识。探究学习是以自主学习为前提、以合作学习为动力的一种学习方式。
1.理实一体化教学，重视学生探究能力的培养
传统的单片机原理与应用课程的教学，理论部分放在教室，实践部分放在实验室。而自主、合作、探究的教学模式打破了传统教学模式，将教室搬到实验室，进行理实一体化教学，方便学生以工作任务为牵引来学习对应的理论知识。以往实践部分有很多验证型实验，学生就是机械地按照实验指导书来进行操作，完全不用动脑筋思考，也不关心如何进行编程，这样的教学模式不利于学生创造力和探究能力的培养，培养出的只是能看得懂程序而不能编程的学生。目前，我们采用的教学方法是适当增加综合性、设计性的实验比例，以实际项目为载体，让学生接触实物的制作，完成一个系统、完整的项目。每个项目都要求学生用DXP2004画出电路原理图及PCB图，使用C语言进行编程，并撰写设计说明书，设计说明书中要有电路原理图、各部分软件流程和程序清单等。在真正制作实物之前，通过软件进行仿真调试，调试成功才能进人实物的制作。这对于培养学生相互之间的协作能力、探究问题的能力有很大的帮助，而且学生看到自己一步一步的成果，会有很强的成就感和喜悦感，增强学生对单片机课程的兴趣。
2.改革考核方法，全面衡量教学效果
以往单片机原理与应用的课程由两部分组成:平时成绩和考试的卷面成绩，如果该学期为考查课，则平时成绩占总评成绩的30%，考试成绩占总评成绩的70%;如果那一学期为考试课，则平时成绩占总评成绩的30%，期中成绩占总评成绩的30%，期末成绩占总评成绩的40%。总评成绩的大部分取决于学生一张理论试卷的考核，不够全面和公正。由于很多学生不喜欢枯燥的理论知识，加上单片机课程需要重视实践技能的培养，所以改革了考核方法，侧重于学生技能考核。在理论考试的基础上，加上实验上机、随堂小项目测试、一周实习完成的大作业等多种考核方式，全面衡量学生的真实学习状况，在以小组为形式的合作、探究学习中充分挖掘学生的潜力和创造力。现在的考核方式是一周实习完成的大作业占总评成绩的50%，因为这体现了学生完成完整的单片机应用系统的能力和小组协作的能力，实验上机、随堂小项目测试等平时表现占总评成绩的25 %，考试成绩占总评成绩的25%。这种考核方法弱化卷面考试成绩的比例，重视学生对单片机技能的学习和实践，要完成一个完整的单片机应用系统，需要掌握单片机的内部结构、指令系统及汇编语言程序设计、中断技术，接口技术等理论知识，还需要掌握硬件的设计、程序的编写、软硬件的联调仿真、元器件的购买与安装、系统调试等步骤，需要学生必须在实践中不断探索、探究，提升自己的学习热情，真正意义上理解课程内容才能完成。同时在教学的过程中，教师会及时发现问题，及时检测教材、实验项目、大作业选题等是否合理，逐步引导学生，学以致用，提高学生单片机应用的实践能力和技能水平。
三、结语
高职高专院校的单片机原理与应用课程必须结合学校特色，不拘泥于传统的教学模式，采用教师为主导，以学生为主体的自主、合作、探究的教学模式，以实际项目和任务为载体，鼓励学生自主学习、合作学习、探究学习，学生可以在完成任务的过程中自主学习到相应的理论知识，并反过来进一步分析、探索工作任务，将工作任务的功能扩大化，达到工作任务和理论知识的相互渗透。总体而言，自主是实现合作、探究的基础和前提，而合作则是学习的重要组织形式，是促进探究的有效途径。
