【摘要】根據(jù)單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)特點(diǎn)以及目前我國(guó)高職院校在該課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題。對(duì)高職院校單片機(jī)課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)高職院校教學(xué)方法教學(xué)改革

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，全國(guó)各高職院校的電力、機(jī)電一體化及自動(dòng)控制等專業(yè)也普遍開設(shè)了單片機(jī)課程。但由于對(duì)該課程教學(xué)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)不足及教學(xué)方法的陳舊，學(xué)生深入學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)時(shí)普遍反映比較困難。這就要求相關(guān)部門和教師對(duì)單片機(jī)的教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的改革。

一、單片機(jī)課程教學(xué)特點(diǎn)及問題

單片機(jī)課程屬于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用課程，獨(dú)特的知識(shí)結(jié)構(gòu)和抽象難懂的理論知識(shí)決定了其教學(xué)特點(diǎn)的與眾不同，也正是這種與眾不同，使得該課程的教學(xué)過程中還存在不少問題。

(一)單片機(jī)課程的教學(xué)特點(diǎn)

單片機(jī)課程是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，它的教學(xué)方式與普通的基礎(chǔ)課有很大的不同。從單片機(jī)本身來說，它就是一塊集成電路芯片，然而學(xué)習(xí)單片機(jī)課程又不是僅僅學(xué)習(xí)單片機(jī)這個(gè)獨(dú)立芯片的知識(shí)，而是在掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以單片機(jī)為核心元件去開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，把單片機(jī)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)、生活中去。這也要求單片機(jī)課程的教學(xué)必須有電工與電子技術(shù)、電路設(shè)計(jì)等知識(shí)作為支撐，也就是說在單片機(jī)課程開設(shè)前至少應(yīng)先修電工學(xué)和電子技術(shù)兩門課程。

另外，單片機(jī)課程作為高職院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)課程，它的內(nèi)容太過抽象。因此，對(duì)于該課程的教學(xué)，理論是基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證與鞏固，最重要的是要有足夠的實(shí)踐鍛煉。因?yàn)槌橄箅y懂的理論知識(shí)很容易讓學(xué)生喪失學(xué)習(xí)該課程的信心和學(xué)習(xí)的興趣。而通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生能很直觀地看到應(yīng)用單片機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的效果；通過實(shí)踐鍛煉，在授課老師的指導(dǎo)下，學(xué)生自己動(dòng)手去完成實(shí)踐項(xiàng)目，通過實(shí)踐的形式更深一層理解單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。這些環(huán)節(jié)，都能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣和信心。

(二)單片機(jī)課程教學(xué)的問題

單片機(jī)課程具有理論知識(shí)抽象、應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的多重特點(diǎn)，是電力、機(jī)電一體化等專業(yè)的畢業(yè)生必修的專業(yè)課程；而對(duì)該課程知識(shí)的掌握程度不僅影響到學(xué)生的就業(yè)，還會(huì)束縛學(xué)生在專業(yè)上的發(fā)展。因此，全國(guó)各高職院校都在努力嘗試改善該課程的教學(xué)，也取得了不小的進(jìn)步，但效果并不理想。筆者認(rèn)為目前在單片機(jī)課程教學(xué)還存在以下幾個(gè)方面的問題：

1 教材內(nèi)容偏重理論，缺少與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系。分析一下目前各高校所使用的單片機(jī)教材，其內(nèi)容都大同小異，大致可分為以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)的介紹和基礎(chǔ)知識(shí)；單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(硬件)；匯編語言指令；程序設(shè)計(jì)(軟件)；中斷、定時(shí)器，計(jì)數(shù)器、通信等外圍接口電路；單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展及接口技術(shù)。各部分知識(shí)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，缺乏應(yīng)有的聯(lián)系，同時(shí)，各部分的內(nèi)容都力求把理論知識(shí)分析得詳細(xì)具體、透徹明了，但缺少理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，增加了學(xué)習(xí)難度。

2 教學(xué)方法墨守成規(guī)，沒有真正體現(xiàn)技能培養(yǎng)。目前對(duì)于單片機(jī)課程的教學(xué)，很多高職院校還是采用從理論到實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)方法。這種教學(xué)方法對(duì)于一般的理論性課程來說沒問題，但對(duì)于單片機(jī)這種應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程卻不合適。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)只是用來驗(yàn)證理論內(nèi)容，幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)的理論知識(shí)，它無法把理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。而要把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，只有通過實(shí)踐教學(xué)，在實(shí)踐任務(wù)的完成過程中掌握理論知識(shí)的應(yīng)用技能。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法不利于實(shí)現(xiàn)技能的培養(yǎng)，不適用于單片機(jī)課程的教學(xué)。

3 教學(xué)設(shè)備落后，訓(xùn)練質(zhì)量受影響。單片機(jī)課程的教學(xué)要求教學(xué)投入較大。因?yàn)閱纹瑱C(jī)課程的教學(xué)需要微機(jī)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)踐開發(fā)系統(tǒng)，加上單片機(jī)技術(shù)的換代周期短，使得單片機(jī)課程的配套設(shè)備也要不斷更新?？捎捎诮?jīng)費(fèi)短缺，許多高職院校的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)設(shè)備落后、老化，并且很難滿足人手一套，從而影響技能訓(xùn)練的效果。

二、單片機(jī)課程教學(xué)改革措施

針對(duì)以上提到的不足，并結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，筆者提出幾點(diǎn)有關(guān)單片機(jī)課程教學(xué)改革的可行性措施。

(一)突出應(yīng)用，推進(jìn)教材改革

單片機(jī)教材不能為了追求知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性而面面俱到，而應(yīng)抓住重點(diǎn)。突出應(yīng)用。這主要有以下幾方面的原因：其一，受就業(yè)壓力的影響，目前大多數(shù)高職院校都在進(jìn)行培養(yǎng)模式的改革，進(jìn)行課時(shí)壓縮，使得理論教學(xué)課時(shí)受到不同程度的限制。這就要求高職院校教材的內(nèi)容簡(jiǎn)潔、重點(diǎn)清晰。其二，高職院校學(xué)生的接受能力相對(duì)較差，再加上單片機(jī)課程知識(shí)本身又是抽象難懂，要求掌握的知識(shí)點(diǎn)太多反而會(huì)使學(xué)生容易感覺枯燥無味，從而失去學(xué)習(xí)的興趣。其三，高職院校的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)的技能型人才，對(duì)于單片機(jī)這門課程來說，學(xué)校主要是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)的能力，如果單片機(jī)教材的內(nèi)容是突出應(yīng)用，不僅有利于教師的教學(xué)安排，還有助于學(xué)生的自學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，綜合各方面的因素，高職院校的單片機(jī)教材應(yīng)重點(diǎn)突出以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件結(jié)構(gòu)的使用方法和應(yīng)用，匯編語言程序的設(shè)計(jì)方法，實(shí)用匯編語言的理解與設(shè)計(jì)，系統(tǒng)擴(kuò)展方法與接口技術(shù)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)例開發(fā)步驟與設(shè)計(jì)方法。

(二)巧妙運(yùn)用多種教學(xué)方法

單片機(jī)課程知識(shí)深?yuàn)W、抽象，既要讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)的興趣，又要讓他們能理解那些抽象的硬件結(jié)構(gòu)和難懂的術(shù)語，這就要求授課教師巧妙地穿插使用多種教學(xué)方法，盡可能地使知識(shí)通俗易懂化。在單片機(jī)課程的教學(xué)過程中可穿插使用的教學(xué)方法有以下幾種：

1 演示教學(xué)法。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以適當(dāng)采用演示教學(xué)法。例如，可以在第一次課堂上給學(xué)生們演示用單片機(jī)控制流水般閃爍的霓虹燈、十字路口的紅綠燈、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行等等演示實(shí)驗(yàn)，充分體現(xiàn)單片機(jī)的控制功能，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲、好奇心，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。讓他們真正意識(shí)到學(xué)習(xí)這門課程既有樂趣又非常實(shí)用。

2 類比教學(xué)法。單片機(jī)課程中有很多知識(shí)是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說難于理解，但授課教師如果能適當(dāng)?shù)夭捎妙惐鹊慕虒W(xué)方法，就能幫助學(xué)生克服許多知識(shí)難點(diǎn)。例如，用房間和房間的門牌號(hào)來比喻儲(chǔ)存器及其地址，并用更多位數(shù)的門牌號(hào)可以給更多的房間編號(hào)來比喻地址值位數(shù)的不同則其尋址空間也不一樣。為了幫助學(xué)生理解什么是“中斷”，可以舉出一日常生活中的中斷現(xiàn)象與單片機(jī)的中斷進(jìn)行比較(見表1)，通過實(shí)例能讓學(xué)生較容易地理解中斷的概念。

3 案例教學(xué)法。案例教學(xué)法就是指授課教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)要求，通過精選的實(shí)際案例，把學(xué)生帶入特定的事件現(xiàn)場(chǎng)，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題能力的一種教學(xué)模式。單片機(jī)課程的教學(xué)目的就在于讓學(xué)生會(huì)操作單片機(jī)，并能開發(fā)出相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。我們知道，理論知識(shí)的掌握與實(shí)際應(yīng)用技能的掌握是存在很大的區(qū)別的，把理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來的有效方法之一就是采用案例教學(xué)法。比如說在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制這一教學(xué)環(huán)節(jié)上，就可以通過選擇一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例來進(jìn)行，如彩燈控制電路。這樣就可以把彩燈控制電路的設(shè)計(jì)過程作為一個(gè)教學(xué)過程，學(xué)生也能從中掌握如何根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求展開單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

4 項(xiàng)目教學(xué)法。項(xiàng)目教學(xué)法是教師與學(xué)生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。項(xiàng)目教學(xué)法的進(jìn)行是由授課教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容并按一定的要求設(shè)計(jì)項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)要求以小組或個(gè)人為單位進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作，為確保最終的效果，教師在項(xiàng)目的進(jìn)行過程中應(yīng)適當(dāng)講解必要的理論知識(shí)，并及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤。這樣通過項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作過程來實(shí)現(xiàn)課本內(nèi)容的教學(xué)目的。例如，對(duì)“定時(shí)器，計(jì)數(shù)器”這一章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)就可以以“制作一個(gè)音樂盒”的項(xiàng)目來進(jìn)行，首先，明確要完成的任務(wù)一用單片機(jī)制作一個(gè)能演奏音樂的電路；其次，確定怎么做，即弄清楚如何才能使單片機(jī)發(fā)出音樂，從而逐步完成音樂盒硬件電路設(shè)計(jì)、音階及節(jié)拍程序設(shè)計(jì)、編制歌曲譜表；最后，繪制程序流程圖，完成源程序的設(shè)計(jì)；并進(jìn)行軟硬件的調(diào)試及歸檔總結(jié)。

(三)實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合

傳統(tǒng)的以“教師+黑板”為主體的教學(xué)模式，對(duì)于單片機(jī)這類和實(shí)際緊密聯(lián)系的課程來說，不僅容易使學(xué)生產(chǎn)生空洞、枯燥、乏味的感覺，而且還會(huì)影響到學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。本文在前文提到了單片機(jī)課程教學(xué)的多種教學(xué)方法，然而在實(shí)際教學(xué)中教學(xué)方法不是一成不變的，而是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要采用合適的方法。理論教學(xué)中可能會(huì)遇到這樣的問題，就是學(xué)生難理解給單片機(jī)的YO端口送數(shù)就可以控制彩燈的亮滅。其實(shí)這類問題很好解決，只要經(jīng)實(shí)驗(yàn)一驗(yàn)證，學(xué)生就很容易領(lǐng)悟到給I／O端口送數(shù)實(shí)際上就是控制I／O端口的電壓的高低。另外在教授定時(shí)／計(jì)數(shù)器中斷控制的內(nèi)容時(shí)，學(xué)生對(duì)定時(shí)，計(jì)數(shù)器的初始化和定時(shí)計(jì)數(shù)器的中斷感到困惑不解、似懂非懂，如果這時(shí)能夠安排一個(gè)定時(shí)，計(jì)數(shù)器中斷控制程序的實(shí)踐環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手編寫控制程序及調(diào)試，在反復(fù)的程序調(diào)試過程中學(xué)生就能較容易地理解相關(guān)的概念了。當(dāng)然，理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐在單片機(jī)課程的教學(xué)中不能脫節(jié)，而是應(yīng)有機(jī)結(jié)合，只有這樣才能讓學(xué)生既懂理論，又能把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際。

總之，在單片機(jī)課程的教學(xué)中，多種教學(xué)方法的穿插使用以及理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立單片機(jī)系統(tǒng)的整體概念，還可以培養(yǎng)學(xué)生使用和開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。