付 凌

中國人民解放軍海軍職工大學(xué) 遼寧大連 116041

單片機(jī)課程教學(xué)改革探索

付 凌

中國人民解放軍海軍職工大學(xué) 遼寧大連 116041

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)不能適應(yīng)新形勢下職業(yè)教育的培養(yǎng)目的,本文論述了單片機(jī)教學(xué)改革的必要性,并就改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方法和考核方式等方面作了一定的探索。

教學(xué)改革；單片機(jī)

單片機(jī)課程是技術(shù)性、工程性、實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程，它綜合了匯編語言、微機(jī)接口、通信技術(shù)等知識。然而,傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)較為注重課程本身的體系結(jié)構(gòu)和前后的邏輯聯(lián)系,往往忽略了“可學(xué)性”,致使大學(xué)生學(xué)得吃力,老師教得辛苦,教學(xué)效果也不好。本文圍繞新形勢下職業(yè)教育的培養(yǎng)目的,對單片機(jī)課程的教學(xué)改革所作的一些探索。

一、單片機(jī)教學(xué)改革的必要性

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線,先講單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，再講指令系統(tǒng)和軟件編程，然后是講單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展和各種外圍器件的應(yīng)用，最后再講一些實(shí)例。按照這種教學(xué)結(jié)構(gòu),學(xué)生普遍感到難學(xué)。尤其是高職院校、成人高校的學(xué)生,很多還沒有接觸過計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),甚至數(shù)字電路也是剛剛接觸,要他去理解單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),實(shí)在不容易,至于很多書一開始就提出的總線、地址等概念,更使學(xué)生難以理解，所以就稀里糊涂地學(xué)完了硬件部分。學(xué)習(xí)單片機(jī)的7種尋址方式時,很多學(xué)生不理解尋址方式究竟是什么意思,為什么需要這么多尋址方式,覺得晦澀難懂。然后是單片機(jī)的111條指令,不分重點(diǎn),學(xué)生大多只能機(jī)械記憶。至于單片機(jī)軟件編程部分，主要靠理解和掌握,如果以前沒學(xué)過編程,那么短時間內(nèi)很難掌握編程的有關(guān)知識,更不必說編程技巧了。等學(xué)到中斷系統(tǒng)及定時/計(jì)數(shù)器，它雖然屬于硬件的應(yīng)用部分，但能夠堅(jiān)持學(xué)下來的學(xué)生已不多。所以，整個教學(xué)過程下來，大多數(shù)學(xué)生只對匯編語言有一定的理解，而對單片機(jī)的應(yīng)用卻非常生疏。

現(xiàn)在的單片機(jī)教材,基本都是以單片機(jī)為藍(lán)本來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理,在課堂教學(xué)中學(xué)生處于被動接受方式,無法主動參與整個教學(xué)活動,沒達(dá)到以培養(yǎng)操作技能為目的的職業(yè)技術(shù)教育宗旨。盡管安排有實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn),但和課堂教學(xué)環(huán)節(jié)沒有相互映證,和課堂教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)程度不夠?？荚嚪绞胶蛢?nèi)容多以理論為主,僅憑一張?jiān)嚲砼卸▽W(xué)生能力,不能體現(xiàn)學(xué)生的動手實(shí)踐能力。

總之,傳統(tǒng)的單片機(jī)教材和教學(xué)過于重視知識體系的演繹和推理,加之單片機(jī)課程本身的抽象性、教學(xué)傳統(tǒng)存在的諸多問題,使大多數(shù)學(xué)生對單片機(jī)課程產(chǎn)生了畏懼心理,以至于影響了他們的學(xué)習(xí)積極性,使之變成了“問題課程”,也對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了消極影響。因此,對單片機(jī)課程進(jìn)行教學(xué)改革是十分必要的。

二、單片機(jī)教學(xué)改革探索

1.改革課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)

單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容具有較高的抽象性,對學(xué)生思辨能力和思維靈活性的要求相對較高。而目前的相關(guān)教材中,教學(xué)內(nèi)容很少體現(xiàn)單片機(jī)知識在相關(guān)專業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用,使得學(xué)用脫節(jié)，既未能體現(xiàn)“素質(zhì)教育”的現(xiàn)代教育理念,也沒有體現(xiàn)單片機(jī)針對各專業(yè)所應(yīng)有的“專業(yè)基礎(chǔ)性”。因此對單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革十分必要。

改革后的單片機(jī)課程內(nèi)容可采用模塊、課題、任務(wù)體系結(jié)構(gòu),將整門課程劃分為多個模塊,每個模塊由多個課題組成,每個課題由一個或多個任務(wù)組成,每個任務(wù)由任務(wù)目的、任務(wù)分析、相關(guān)知識和任務(wù)實(shí)施四個相互連貫的部分組成。

2.改革教學(xué)組織方式

受傳統(tǒng)教育理念的影響，當(dāng)前單片機(jī)的課堂教學(xué)方法和手段明顯落后。在國家大力發(fā)展職業(yè)教育的新形勢下，改革單片機(jī)課程的教學(xué)方法，為學(xué)生提供有針對性的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，顯得尤為重要。

實(shí)踐證明,任務(wù)驅(qū)動法既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能讓他們在開始學(xué)習(xí)時,了解單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。它以任務(wù)為核心，配置任務(wù)所需掌握的硬件結(jié)構(gòu)知識、指令知識、軟件操作知識等。第一部分就介紹單片機(jī)中最小的應(yīng)用系統(tǒng),并通過一些簡單的接口實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解單片機(jī)的工作環(huán)境、工作方式以及部分引腳功能，還介紹一些經(jīng)常使用的外圍設(shè)備；第二部分則進(jìn)行實(shí)例教學(xué),通過完成具體的實(shí)例設(shè)計(jì),既鞏固了第一部分的知識,又在此基礎(chǔ)上介紹了與實(shí)例相關(guān)的單片機(jī)的內(nèi)部資源、接口功能、指令和編程。例如,設(shè)計(jì)一個模擬交通燈,就要介紹并行I/O口的功能及其應(yīng)用、內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳送指令、部分控制轉(zhuǎn)移類指令、延時子程序以及循環(huán)程序設(shè)計(jì)等。教師可以從需求分析、方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試、功能的實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)步驟來講解,從而培養(yǎng)學(xué)生理解單片機(jī)應(yīng)用的總體設(shè)計(jì)思路。這種教學(xué)方法以任務(wù)目的為主線,進(jìn)行各相關(guān)知識點(diǎn)的講解。用到什么就講解什么,用到多少就講多少,在哪里用就在那里講。以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為中心,邊講邊學(xué),邊學(xué)邊練,既分散了學(xué)習(xí)難點(diǎn),又能使學(xué)生深刻理解所學(xué)內(nèi)容。

3.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法

單片機(jī)是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，在重視理論教學(xué)的同時，必須重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過設(shè)計(jì)硬件電路、編制軟件程序、仿真調(diào)試等實(shí)驗(yàn)過程，才能使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和消化理論知識，掌握單片機(jī)應(yīng)用技能。

然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容通常是理論知識的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)形式單一，方法比較呆板，大多數(shù)以教師為中心，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)，用統(tǒng)一的模式，按照指導(dǎo)書上規(guī)定的步驟做相同的實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識的能力，也不能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，因而必須對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，要適應(yīng)市場需求選取典型芯片安排相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要適應(yīng)不同層次學(xué)生的需要，將單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐步向綜合性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)類型發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識，提高學(xué)生的動手能力，增加以設(shè)計(jì)性、系統(tǒng)性為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)既要進(jìn)行硬件接線，又要準(zhǔn)確編寫程序，要在有限的時間內(nèi)完成，要想實(shí)驗(yàn)成功是不容易的。因此，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書時，要精心設(shè)計(jì)，對程序比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，給出部分的程序，并將其中的關(guān)鍵語句刪去或是用錯誤的語句來取代，由學(xué)生去完善。這樣可以縮短學(xué)生編寫程序的時間，又能使學(xué)生掌握其中的關(guān)鍵。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上，可以先通過預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)來加深印象，使學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時心中有數(shù)，從而加快實(shí)驗(yàn)操作的進(jìn)度和準(zhǔn)確性，甚至可以提高學(xué)生的自我思考和分析問題的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，積極對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，最大限度地調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用。對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出的問題，不做正面的回答，而是圍繞問題引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生尋找解決方法，自己動手獨(dú)立解決問題。將傳統(tǒng)的教學(xué)模式演變成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以教師為主導(dǎo)，綜合實(shí)驗(yàn)教師與學(xué)生并重，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主的多種形式，訓(xùn)練學(xué)生遇到問題─尋找方法─解決問題的方法和技巧，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，使實(shí)驗(yàn)更具有實(shí)踐性和實(shí)用性。

4.改革考試考核方式

考試是衡量教學(xué)成果的重要手段。合理的考核方式能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,達(dá)到檢驗(yàn)教學(xué)成果、教學(xué)目標(biāo)完成情況的目的。單片機(jī)課程以往的考核方式相對單一,考題側(cè)重于記憶,例如背幾條指令、說幾個部件的作用、編一段簡單的程序,有的學(xué)生單片機(jī)考試成績很高,但卻不會實(shí)際運(yùn)用。因此,要改革單片機(jī)課程的考核方式,恢復(fù)單片機(jī)課程應(yīng)有的活力和作用。

單片機(jī)課程是以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和應(yīng)用能力為目的,因此考核也應(yīng)針對編程能力、軟硬件分析能力、軟硬件調(diào)試能力,綜合運(yùn)用能力幾個方面進(jìn)行考核?？己朔绞娇梢杂欣碚摽荚嚒?shí)訓(xùn)考試，再結(jié)合平時提問、作業(yè)、表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價。

理論考試可以采取筆試形式,通過客觀題型和主觀題型來考查學(xué)生的理論基礎(chǔ)。客觀題為填空題、選擇題和判斷題等,主要考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力；主觀題為分析題和編程等,主要考查學(xué)生的分析和設(shè)計(jì)能力。此外,還應(yīng)將實(shí)驗(yàn)課程的成績歸到理論考試部分,彌補(bǔ)理論考試的不足,還可以考查、鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力、調(diào)試程序的能力和解決問題的能力。

綜合實(shí)訓(xùn)考試可按照實(shí)訓(xùn)過程、設(shè)計(jì)成果和實(shí)訓(xùn)報告來計(jì)算成績。實(shí)訓(xùn)過程是對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和獨(dú)立完成任務(wù)的能力進(jìn)行考核；設(shè)計(jì)成果是對學(xué)生作品的質(zhì)量進(jìn)行考核；實(shí)訓(xùn)報告要求學(xué)生以書面形式，清晰、完整、系統(tǒng)地表達(dá)自己的研究內(nèi)容、方案、原理及實(shí)現(xiàn)方法，能反映學(xué)生的整體設(shè)計(jì)能力和表達(dá)能力。教師在最后要根據(jù)學(xué)生的平時表現(xiàn)、實(shí)訓(xùn)作品、實(shí)訓(xùn)報告的完成質(zhì)量對他們進(jìn)行綜合評定，考核學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等。

三、結(jié)束語

單片機(jī)作為綜合性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)、工程性強(qiáng)的一門課程，其教學(xué)改革是一項(xiàng)長期而復(fù)雜的任務(wù)，改革既需要學(xué)校提供教學(xué)設(shè)施的充分保障，也需要根據(jù)不同層次學(xué)生、應(yīng)對不同就業(yè)需求選用吻合的教學(xué)資源，更需要教師掌握現(xiàn)代教育理念，始終以提高學(xué)生的知識能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和實(shí)踐方式，最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。我們只有立足單片機(jī)教學(xué)的實(shí)際，取長補(bǔ)短，推陳出新，才能將單片機(jī)的教學(xué)體系日趨完善，更好地適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

[1]李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004

[2]趙潤林.單片機(jī)原理與應(yīng)用教程[M].北京：北京大學(xué)出版社，2005

[3]胡健.單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004

[4]李秀忠.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2007

The single-chip microcomputer teaching reform

Fu Ling
University of people's liberation army navy staff, Dalian, 116041, China

The traditional single-chip microcomputer teaching can not meet the vocational education raising goal under new situation. This thesis discuss the necessity of reform of single-chip microcomputer teaching, and make some curtain exploration of reform in teaching content, teaching method, experiment and training method,assessment way and other aspects.

teaching; single-chip microcomputer

2009-12-30

付凌，本科，講師。