劉超

摘 要：單片機(jī)課程是電類各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，它主要研究單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)與片內(nèi)資源、外圍接口電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，是一門理論與實(shí)踐兼?zhèn)?、?cè)重實(shí)踐的課程。當(dāng)前國內(nèi)單片機(jī)教學(xué)還存在一些問題。例如，理論教學(xué)與實(shí)踐相脫節(jié)，側(cè)重學(xué)生編程技能的培養(yǎng)而忽視系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證性多，創(chuàng)新性少等。基于此，教師在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中摸索總結(jié)出一種一體化開放式的單片機(jī)教學(xué)模式，供廣大同行參考。這里所謂的一體化即是將課堂理論教學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密聯(lián)接起來，實(shí)現(xiàn)一種從單元到模塊、從模塊到系統(tǒng)、從仿真到實(shí)驗(yàn)、從設(shè)計(jì)到制作、從簡單到復(fù)雜的層層推進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的完整教學(xué)模式。所謂開放式即是將實(shí)踐活動從課堂、實(shí)驗(yàn)室延伸到學(xué)生寢室，突破學(xué)習(xí)的時(shí)空限制，使有興趣的學(xué)生能夠充分利用課余時(shí)間深入擴(kuò)展學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；一體化；教學(xué)模式

具體而言，我們提出的單片機(jī)課程一體化開放式教學(xué)模式包括以下三個(gè)部分的內(nèi)容。

一、合理編排教學(xué)內(nèi)容和順序

按照如下的順序開展課堂教學(xué)：（1）單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源介紹，存儲模式，中斷機(jī)制、重要寄存器的功能與操作；（2）單片機(jī)開發(fā)環(huán)境介紹，C語言基礎(chǔ)回顧，C程序的編輯、編譯、下載過程，特別是調(diào)試技巧；（3）常用單片機(jī)的外圍電路模塊，包括液晶、鍵盤、數(shù)碼管、數(shù)據(jù)采集、存儲電路、串口通信、I2C接口、電機(jī)與繼電器控制電路等；（4）在前面所學(xué)基礎(chǔ)上，將各個(gè)單元模塊進(jìn)行集成，搭建一個(gè)綜合性的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)整合了前面講解的各單元，是對所學(xué)知識的復(fù)習(xí)和提高，讓學(xué)生了解一個(gè)中等復(fù)雜單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程。

以上教學(xué)內(nèi)容在編排上應(yīng)該具有漸進(jìn)性和層次感，保持學(xué)生學(xué)習(xí)的平滑上升性，以降低學(xué)習(xí)的難度。

二、貫徹環(huán)環(huán)相扣、層層推進(jìn)的一體化教學(xué)過程

教學(xué)實(shí)踐需要符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律。在本課程中，后面與前面的知識具有平行性或者平滑漸進(jìn)性，不但要讓學(xué)生學(xué)到新知識，而且還要讓學(xué)生學(xué)得輕松。我們在教學(xué)實(shí)施上，遵循由易到難的思路。在教學(xué)層次上，從單元到模塊、從模塊到系統(tǒng)；在教學(xué)環(huán)節(jié)上，從仿真到實(shí)驗(yàn)、從設(shè)計(jì)到制作，逐步增大學(xué)習(xí)的廣度和深度。在課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的單片機(jī)設(shè)計(jì)與電路板制作知識。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)則重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生利用單片機(jī)解決實(shí)際問題的能力，教會學(xué)生針對具體應(yīng)用問題查找與選擇合適芯片，閱讀數(shù)據(jù)手冊，制定系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方案及相關(guān)算法并最終實(shí)現(xiàn)。通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可以掌握單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的一般流程。此后，學(xué)生可以根據(jù)自己的經(jīng)歷，針對生活中的焦點(diǎn)問題，自主構(gòu)想一些合適的解決方案，經(jīng)與老師協(xié)商后可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。這樣的題目是學(xué)生主動提出，而不是被動接受，因此完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性很高，畢業(yè)設(shè)計(jì)成果具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性，能夠起到較好的鍛煉能力的作用。

三、構(gòu)建開放式的教學(xué)環(huán)境

當(dāng)前的學(xué)習(xí)環(huán)境相對封閉，僅限于教室、圖書館和實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生回到寢室面對電腦，首先想到的是瀏覽網(wǎng)頁、聊天和打游戲，利用電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)的意識薄弱。Proteus可以將實(shí)踐活動從課堂、實(shí)驗(yàn)室延伸到學(xué)生寢室，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間。學(xué)生可以在寢室完成單片機(jī)的原理圖設(shè)計(jì)、程序編寫與仿真、電路板布局與布線工作，而把加工、焊接工作帶到實(shí)驗(yàn)室或加工廠完成，提高了實(shí)驗(yàn)室的使用效率，做到了開放型的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。

綜上，單片機(jī)一體化開放式的教學(xué)模式能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，解決了單片機(jī)教學(xué)中遇到的理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生實(shí)踐機(jī)會少，學(xué)習(xí)興趣不高，能力培養(yǎng)單一的問題，對于深化以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)模式改革，促進(jìn)專業(yè)教師教學(xué)水平提高，建設(shè)資源節(jié)約型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

注：本文系杭州電子科技大學(xué)2013年度高教研究課題（XXYB1308）。

編輯 王團(tuán)蘭