艾玲梅，王振榮

（1.陜西師范大學(xué) 計算機科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710062；2.陜西省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗院 陜西 西安 710002）

單片機具有體積小、性價比高且易于產(chǎn)品化等優(yōu)點，在智能儀器、機電產(chǎn)品一體化、工控、測控等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對于師范院校非師范類計算機專業(yè)的學(xué)生而言，掌握好單片機技術(shù)，無論是對其工程素質(zhì)的培養(yǎng)、職業(yè)技能的提高還是就業(yè)，都是大有益處的。單片機課程屬于軟、硬件結(jié)合的計算機應(yīng)用課程，實踐性很強。學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)生普遍反映單片機硬件基礎(chǔ)知識部分抽象概念太多、入門難，而且整個課程的學(xué)習(xí)還要有較好的電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等相關(guān)課程的基礎(chǔ)等等。由于現(xiàn)有的師范院校的課程體系沒有或者有較少課時的傳感器、電子技術(shù)等課程的開設(shè)，所以教與學(xué)的難度都很大。為了培養(yǎng)社會所需的單片機應(yīng)用人才，必須首先分析單片機教學(xué)過程中存在的問題，然后從實踐能力的提高及社會對單片機人才的要求入手，對現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容及方式進行改革。

1 目前單片機課程教學(xué)中存在的問題

相對于工科院校而言，通常師范院校對該課程重視程度不夠。很多師范院校的單片機課程開設(shè)歷史較短甚至沒有設(shè)置該課程，即使開課大都作為選修課，很少的院校定位為必修課。這些原因?qū)е铝藛纹瑱C在教學(xué)與實踐的方面出現(xiàn)了許多問題。

1.1 現(xiàn)有的教學(xué)大綱與單片機課程體系培養(yǎng)模式脫節(jié)

師范院校非師范專業(yè)的單片機人才培養(yǎng)的課程體系設(shè)置應(yīng)盡量與工科院校相同，比如有些沒有列入教學(xué)大綱的課程，但單片機課程體系需要掌握的核心課程應(yīng)至少以選修課的形式設(shè)置，以便將來可能從事單片機工作的學(xué)生有良好的專業(yè)基礎(chǔ)，為進一步的就業(yè)和發(fā)展做好準(zhǔn)備。

1.2 教師教學(xué)經(jīng)驗不足、教材陳舊及教學(xué)內(nèi)容不平衡

教師在單片機課程方面的教學(xué)經(jīng)驗少，教材陳舊，教學(xué)手段單一，教學(xué)內(nèi)容偏重理論，不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

單片機課程中的結(jié)構(gòu)原理和指令等內(nèi)容抽象，需要有微機原理和電子技術(shù)等方面的專業(yè)知識。如果課程順序安排不合理，教學(xué)從理論到理論，按照傳統(tǒng)課本順序講解，要求學(xué)生死記指令，這樣學(xué)生學(xué)起來吃力，缺乏興趣，更為嚴重的事，學(xué)生學(xué)完該課程后連基本概念都沒搞懂，畢業(yè)設(shè)計時逃避該方面的設(shè)計課題，更不可能以該課程體系學(xué)習(xí)為突破口，找到自己今后從事職業(yè)的方向。

1.3 單片機課程課時少

實驗課時與理論課時比例不恰當(dāng)，且無課程實訓(xùn)環(huán)節(jié)。一般地，總課時不超過60學(xué)時，忽視了單片機課程實踐性很強的特點。

1.4 實驗設(shè)備落后，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)欠缺

由于課程定位，加之師范院校設(shè)備基金的局限性，使得設(shè)備落后，大部分學(xué)校只能開基本的實驗，不能拓展功能。再者指導(dǎo)教師實踐意識薄弱，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容較少，不能充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和主觀能動性。

2 單片機教學(xué)和實驗改革

2.1 理論教學(xué)改革

2.1.1 以興趣和實用為導(dǎo)向，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是按照教材的順序，先講單片機硬件基礎(chǔ)知識，再講指令系統(tǒng)和匯編語言的編制，最后講接口等內(nèi)容。學(xué)生只有在學(xué)習(xí)課程的最后才接觸到單片機的應(yīng)用系統(tǒng)，在此之前由于學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)生會感到枯燥乏味，學(xué)習(xí)沒興趣。所以，在第一節(jié)課的講解設(shè)計上如何能抓住學(xué)生的心，激發(fā)他們學(xué)習(xí)該門課程的積極性顯得尤為重要。

筆者多年從事師范院校的非師范計算機專業(yè)的單片機教學(xué)工作，多年的教學(xué)實踐深深感到第一節(jié)課教師的作用非常關(guān)鍵，第一節(jié)課教師不但要向?qū)W生介紹課程特點，學(xué)習(xí)和考核等要求，最關(guān)鍵的是要讓學(xué)生搞清開設(shè)這門課對學(xué)生會有什么樣的收獲。因此在第一節(jié)課，應(yīng)首先給學(xué)生介紹單片機的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢、應(yīng)用領(lǐng)域以及單片機與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系，讓學(xué)生知道在PC機時代、嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計、軍事技術(shù)以及日常生活的方方面面。嵌入式設(shè)備與INTERNET結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。而單片機是嵌入式系統(tǒng)的核心，是通過微處理器改造自然的重要組成部分。用日常見到的大量實例介紹單片機的應(yīng)用情況，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣并根據(jù)自己以后的發(fā)展定位學(xué)習(xí)該課程的時間投入。同時也可挑選出往屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計完成得較好的題目或參與的課題展示給學(xué)生，使他們增強學(xué)習(xí)好該課程的自信心。

2.1.2 更新教學(xué)模式

注重教學(xué)手段改革。充分利用先進的教學(xué)工具，采用多媒體課件授課，創(chuàng)造一種圖文并茂，有聲有色，生動逼真的教學(xué)環(huán)境。例如在講解單片機的P口功能時，利用FLASH制作豐富表現(xiàn)力的動畫，配合適當(dāng)?shù)闹v解，使學(xué)生能將數(shù)據(jù)、地址等分時復(fù)用過程一覽無遺，從而使學(xué)生輕松掌握這一難點，也提高了授課效率。再用節(jié)約出來的時間給學(xué)生講一些教材上沒有但卻十分實用的知識，如單片機高級語言開發(fā)工具Keil51，如何燒寫程序軟件等內(nèi)容，既拓寬了學(xué)生的知識面，又有利于畢業(yè)設(shè)計選單片機學(xué)生的設(shè)計工作。

2.1.3 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，向網(wǎng)絡(luò)要知識已成為很重要的學(xué)習(xí)手段?；ヂ?lián)網(wǎng)上有著豐富的教學(xué)資源，可引導(dǎo)學(xué)生在業(yè)余時間利用網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)和查找資料，訪問好的單片機學(xué)習(xí)網(wǎng)站如周立功單片機、水木清華等和技術(shù)論壇，了解單片機應(yīng)用熱點和發(fā)展趨勢，鼓勵探討學(xué)習(xí)中的各種問題，這樣不但使課堂教學(xué)得到了延伸，同時也增加了他們學(xué)習(xí)的興趣和信心，更為部分同學(xué)日后進一步更深入地學(xué)習(xí)和從事單片機設(shè)計指引了方向。

2.2 實驗教學(xué)改革

單片機是一門實踐性很強的課程，只有理論聯(lián)系實際，確實加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正的將理論與實踐相結(jié)合，掌握單片機技術(shù)這門課程。通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生鞏固課堂所學(xué)的理論知識，進一步加深對所學(xué)理論知識的理解和感性認識。在實驗課程的安排上，必須注意從以下幾個方面加以著手：

2.2.1 注重基礎(chǔ)，牢記驗證性實驗的必要性

多年的實驗經(jīng)驗表明設(shè)立一些驗證性的實驗是必需的。通過驗證性實驗使學(xué)生進一步加深課堂講授內(nèi)容的感性認識，掌握一些基本的指令和編程方法，從而加深鞏固基礎(chǔ)理論知識。驗證性實驗的內(nèi)容應(yīng)選擇理論學(xué)習(xí)中的重點和難點，這樣不但使學(xué)生從抽象到具體，也使學(xué)生通過實驗對所學(xué)知識又作了一次消化、吸收和理解。同時驗證性實驗也使學(xué)生的基本動手能力得到了培養(yǎng)和訓(xùn)練。例如實驗內(nèi)容選擇“數(shù)據(jù)傳送”、“雙字節(jié)乘法”、“定時器實驗”以及“顯示器與鍵盤接口”和“模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換”等較有代表性的基本實驗，以達到學(xué)習(xí)、使用單片機編程和熟悉實驗環(huán)境的目的，為后續(xù)的綜合性和創(chuàng)新性實驗打下良好的基礎(chǔ)。

2.2.2 綜合性設(shè)計實驗占主導(dǎo)地位

綜合性實驗是在學(xué)生做完驗證性等基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)上的重要環(huán)節(jié)，屬于提高性實驗。開設(shè)此類實驗的目的在于使學(xué)生從更高層面上將所學(xué)的知識融會貫通，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生提高分析問題和解決問題的能力，同時更重要的是提高學(xué)生的動手能力。在綜合實驗內(nèi)容的設(shè)置上，應(yīng)緊密結(jié)合師范院校計算機專業(yè)的特點，實現(xiàn)軟、硬件結(jié)合的實驗?zāi)Ｊ健?gòu)造一套由淺入深、從基礎(chǔ)到前沿和從被動接受知識到培養(yǎng)綜合能力的新的實驗體系。在實驗內(nèi)容的安排上應(yīng)突出知識的綜合性、實踐性強等特點。 從提升學(xué)生的知識綜合運用水準(zhǔn)上為突破口設(shè)計題目。比如鍵盤顯示綜合實驗、步進電機調(diào)速等實驗。

2.2.3 開放式的實驗方法

為了更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機課程的積極性和主動性，在課程學(xué)習(xí)的后期，可使學(xué)生不受具體教學(xué)內(nèi)容和實踐的限制，自選自定開發(fā)性實驗項目，獨立或合作設(shè)計、調(diào)試和運行設(shè)計系統(tǒng)。比如讓學(xué)生將實驗系統(tǒng)攜帶到宿舍，利用業(yè)余時間學(xué)習(xí)、研究所設(shè)計的系統(tǒng)，或跟配備實驗老師約定時間單獨輔導(dǎo)。資金可考慮院里出一點，學(xué)生自籌一點或有合作的公司出一點等形式加以解決，讓學(xué)生以興趣小組的形式自由組成團隊。這樣做的好處是學(xué)生可以不受時間、地點限制隨時隨地進行單片機系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計。對本身有興趣的同學(xué)來說，可以極大的促進其學(xué)習(xí)該課程的主動性，而對于其他的同學(xué)，也通過耳濡目染對單片機有一個更加切身的感受。

3 單片機課程其他改革

3.1 改革評價方法，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)

思想指導(dǎo)行動。長期以來，以考試作為動力的學(xué)習(xí)方式主宰著相當(dāng)一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，尤其是在閉卷考試的指導(dǎo)方式下，無法準(zhǔn)確評價學(xué)生的實際動手及工程實踐能力和水平，因此僅靠單一的閉卷考試作為評價并檢驗學(xué)生掌握該門課程的程度的做法應(yīng)重新做一些修改。加強實驗環(huán)節(jié)是增強學(xué)生提高工程素質(zhì)和自主設(shè)計能力的有效環(huán)節(jié)。

在課程的自主設(shè)計過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。從開始選題，就應(yīng)強調(diào)工程的設(shè)計理念，無論從收集資料、實驗、調(diào)試等環(huán)節(jié)以及方案論證、軟、硬件設(shè)計、印刷電路板、結(jié)構(gòu)、安裝等電子設(shè)計的全過程，都應(yīng)讓學(xué)生有所了解，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。引導(dǎo)學(xué)生從不同角度觀察問題、培養(yǎng)學(xué)生提出問題以及解決問題的能力，并進一步實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計。

3.2 鼓勵課外實踐，提高創(chuàng)新意識

為了發(fā)現(xiàn)人才，每年我國都要舉行各種各樣的電子創(chuàng)新大賽，這種活動的開展不但可以促進學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性，也使他們能夠?qū)W以致用，親身感受該課程的實用性。參加大賽不但使學(xué)生開闊視野，還可看到自己與外校競賽優(yōu)勝者的的差距，為繼續(xù)努力提供了方向，很有必要。設(shè)立專項經(jīng)費，成立科技創(chuàng)新活動實驗室。一方面，讓學(xué)生自主選題，在專業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下經(jīng)論證確實可行后給予經(jīng)費資助及技術(shù)指導(dǎo)，促進學(xué)生快速成長。

3.3 改革課程考核方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力

單片機課程是應(yīng)用性很強的一門課程，并且需要記憶的內(nèi)容很多，比如可編程芯片的各種控制字、定時/計數(shù)器的工作方式等內(nèi)容，在常規(guī)的閉卷考試時，要花大量的時間來記憶，這就使得出題不可能太靈活，較難測出學(xué)生的真實水平。從筆者多年的工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用中能否牢記這些指示并不重要，關(guān)鍵在于能深刻理解每一個知識點的含義及其工作原理，有些細節(jié)若是記不清了，但只要思路清楚，隨時翻書能找到效果就可以了。因此考核不能采取單一的閉卷形式，應(yīng)多種方式并存，多方位考查學(xué)生的掌握情況?？刹扇￠_卷考試占50%，小論文或設(shè)計一個系統(tǒng)作為平時的作業(yè)占20%，實驗占30%。

4 結(jié)束語

文中針對當(dāng)前師范院校計算機專業(yè)單片機教學(xué)過程中存在的不足，提出了單片機課程改革的一些思路。本文所探討的教學(xué)內(nèi)容、形式和實踐環(huán)節(jié)的方法已經(jīng)在實際教學(xué)過程中得到實施，有了一些初步的成果。具體表現(xiàn)為：學(xué)生首先能認識自己的情況并針對自己以后可能的發(fā)展對自己學(xué)習(xí)該課程有一個基本定位，激發(fā)了那些以后有志于從事單片機設(shè)計的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，一些學(xué)生主動要求進實驗室鍛煉，在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出較強分析問題和解決實際問題的能力，為后續(xù)的求職打下了一定的基礎(chǔ)。

[1]蔡淑珍，王雪冬，段平光，等.單片機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)體系改革與探索 [J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，9（2）：46-47，50.

CAI Shu-zhen，WANG Xue-dong，DUAN Ping-guang，et al.Reform and exploration of experimental teaching system of single chip microcomputer principle and interface technology[J].Journal of Agricultural University of Hebei， 2007， 9（2）：46-47，50.

[2]董建懷.談“單片機技術(shù)”課程教改[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報，2008（11）：202-203.

DONG Jian-huai.Talk about the teaching reform of the single chip microcomputer course[J].Journal of Chongqing University of Science and Technology，2008（11）：202-203.

[3]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[4]陳鐵軍.《MCS-51單片機原理及應(yīng)用》教學(xué)改革探索[J].中國成人教育，2006（2）：41-48.

CHEN Tie-jun.Teaching reform and discussion in the course ofMCS-51 single chip microcomputer principle and application[J].China Adult Education，2006（2）：41-48

[5]陳鐵軍，謝妙，謝春萍.《單片機》精品課程建設(shè)實踐探索[J].教育與職業(yè)， 2006（2）：47-48

CHEN Die-jun，XIE Miao，XIE Chun-ping.The practice and discussion about the exquisite course construction of single chip microcomputer[J].Education and Qccupation，2006（2）：47-48.

[6]田輝，徐惠民.“微機原理與接口技術(shù)”課程體系與內(nèi)容探討[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（4）：35-36.

TIAN Hui，XU Hui-min.The system and content discussion in the course of the microcomputer principle and interface technology[J].China University Teaching，2010（4）：35-36.

[7]王東升，劉明黎，張熒.單片機課程教學(xué)改革探索[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009（23）：38-39.

WANG Dong-sheng，LIU Ming-li，ZHANG Ying.Teaching reform discussion of single chip microcomputer course[J].Vocational and Technical Education，2009（23）：38-39.

[8]葛浩，林其斌.單片機課程設(shè)計教學(xué)改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（10）：138-143.

GE Hao，LIN Qi-bin.Teaching reform and practice of single chip microcomputer course design[J].Experimental Technology and Management，2011，28（10）：138-143.

[9]樓然苗，王世來.單片機實踐教學(xué)改革與應(yīng)用型人才培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2009（3）：80-81.

LOU Ran-miao，WANG Shi-lai.The teaching practice reform and training of the application-oriented talents of single chip microcomputer[J].China University Teaching，2009（3）：80-81.

[10]丁保華，張有忠，陳軍，等.單片機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（1）：117-119.

DING Bao-hua，ZHANG You-zhong，CHEN Jun，etal.Experimental teaching reforms and practices of single chip microcomputer principle and interface technology[J].Experimental Technology and Management，2010，27 （1）：117-119.

[11]唐煒.基于“項目驅(qū)動”的單片機類課程實踐教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2010，29（5）：130-132，154.

TANG Wei.Practical teaching reform in the courses of single chip microcomputer based on project-driven mode[J].Laboratory Research and Exploration，2010，29（5）：130-132，154.

[12]李鵬.淺談單片機的教學(xué)改革[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2010（1）：124.

LI Peng.Discussion on teaching reform of single chip microcomputer[J].Modern Education Science，2010（1）：124.