湖北民族學(xué)院科技學(xué)院　徐　建　劉三軍湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院　高　林　黃雙林

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單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革探索

湖北民族學(xué)院科技學(xué)院徐建劉三軍
湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院高林黃雙林

【摘要】針對(duì)目前高校中單片機(jī)課程教學(xué)存在的一系列問(wèn)題，本文提出了新的教學(xué)改革措施，改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，改革方案通過(guò)在我校電子信息技術(shù)和電氣工程兩個(gè)專業(yè)試運(yùn)行，課程教學(xué)效果有了明顯的好轉(zhuǎn)，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力顯著提高，達(dá)到了改革目的，提高了教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；教學(xué)改革；實(shí)踐；考核方式

1　前言

單片機(jī)原理與應(yīng)用是電類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它是對(duì)模電、數(shù)電、C語(yǔ)言等課程知識(shí)的綜合應(yīng)用。由于各類電子產(chǎn)品對(duì)“智能化”的需求，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為電類工程技術(shù)人員必須掌握的基本技能，是電子類大學(xué)生就業(yè)的“敲門磚”。學(xué)生能夠熟練運(yùn)用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品、解決實(shí)際問(wèn)題，對(duì)其以后的工作發(fā)展有很大的影響。

由于PC系統(tǒng)的飛速發(fā)展，以8086為對(duì)象的“微機(jī)原理”和“接口技術(shù)”等課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)基本失去了實(shí)際意義。單片機(jī)系統(tǒng)則剛好可以填補(bǔ)這一真空。目前流行的各種單片機(jī)體系，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)要求不高，開(kāi)發(fā)難度都較低，適合本科教學(xué)。具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和實(shí)用性，學(xué)生可以將教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的知識(shí)和技能直接應(yīng)用到工作中解決實(shí)際問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)環(huán)境成本較低，適合大量學(xué)生使用。

但目前的單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中存在很多問(wèn)題，表現(xiàn)在學(xué)生的動(dòng)手能力不強(qiáng)，剛學(xué)就忘，無(wú)法用來(lái)解決生活中的問(wèn)題。完成該課程的教學(xué)后，大部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)實(shí)習(xí)和大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中還是無(wú)法獨(dú)立完成單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。這也為課程改革提出了急需解決的問(wèn)題。

2　傳統(tǒng)的教學(xué)模式

2.1傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)將軟硬件分離

老師在課堂上教授基礎(chǔ)理論和軟件編程知識(shí)，包括C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，但是學(xué)生對(duì)這些單純的代碼沒(méi)有絲毫興趣，老師講授困難。在實(shí)驗(yàn)室中，老師講授具體的硬件電路，但是學(xué)生卻又像是在聽(tīng)天書一般，在具體實(shí)踐中無(wú)法將軟硬件知識(shí)綜合運(yùn)用起來(lái)。單片機(jī)課程是一門注重動(dòng)手實(shí)踐能力的課程，學(xué)生需要將自己所學(xué)的知識(shí)用硬件電路的運(yùn)行表現(xiàn)出來(lái)，只有通過(guò)理論和實(shí)踐的結(jié)合，學(xué)生才能真正掌握單片機(jī)的使用方法和應(yīng)用技巧，軟硬件的教學(xué)應(yīng)該相互補(bǔ)充、相互呼應(yīng)成為一個(gè)整體。

2.2單片機(jī)教學(xué)對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視不夠

大多數(shù)院校，單片機(jī)課程還是理論學(xué)習(xí)占主體，理論學(xué)時(shí)一般是實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的2倍?，F(xiàn)在很多學(xué)校也有獨(dú)立的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，也開(kāi)設(shè)了單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)課程，但是效果并不理想。在上單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，學(xué)生往往是機(jī)械的按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，對(duì)已知的無(wú)須修改的源代碼進(jìn)行直接操作，編譯鏈接運(yùn)行程序，然后下載到硬件電路中觀察演示效果。但是學(xué)生并沒(méi)有真正思考理解代碼的含義，不能做到舉一反三，實(shí)驗(yàn)效果差，無(wú)法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究。

2.3學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室資源有限

因?yàn)閱纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在價(jià)格上還是相當(dāng)昂貴的，很多學(xué)校都只配備了30套左右的實(shí)驗(yàn)箱。對(duì)于大班教學(xué)來(lái)說(shuō)，學(xué)生必須排很長(zhǎng)的輪次才能到實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且大部分試驗(yàn)箱由于使用時(shí)間長(zhǎng)久，沒(méi)有得到及時(shí)的維護(hù)，導(dǎo)致部分功能無(wú)法使用。這大大影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，使得學(xué)生無(wú)法及時(shí)將自己的所學(xué)實(shí)際運(yùn)用出來(lái)，更不用說(shuō)進(jìn)行更深一步的探索和升華了。

3　對(duì)單片機(jī)課程改革的思考

針對(duì)目前單片機(jī)的教學(xué)過(guò)程，我們提出幾點(diǎn)可以付出實(shí)踐的課程改革方法。

3.1引入實(shí)例型教學(xué)法

改革教學(xué)地點(diǎn)，將課堂教學(xué)改為在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。教師在單片機(jī)的教學(xué)過(guò)程中，將有趣的單片機(jī)小系統(tǒng)展現(xiàn)在學(xué)生的面前，比如音樂(lè)播放器，簡(jiǎn)易萬(wàn)年歷等，這些程序應(yīng)簡(jiǎn)單易學(xué)，方便學(xué)生掌握并迅速的應(yīng)用于實(shí)踐中來(lái)，以吸引學(xué)生的注意力。讓學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中學(xué)習(xí)單片機(jī)的理論知識(shí)而不是在課堂上，當(dāng)老師講解完相關(guān)的程序后，立即通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后讓學(xué)生嘗試對(duì)原有的程序進(jìn)行修改，觀察修改后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與原有的差別，讓學(xué)生真正掌握程序代碼和硬件電路，為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并以此來(lái)促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.2利用Proteus軟件仿真融入教學(xué)

Proteus軟件具有很強(qiáng)的原理圖制作能力和實(shí)時(shí)仿真的交互功能，并且提供強(qiáng)大的元件庫(kù)，使用非常方便，能很好的對(duì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的應(yīng)用電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真。將Proteus引入到教學(xué)課堂中，能很好的解決實(shí)驗(yàn)室硬件資源相對(duì)短缺的問(wèn)題，克服了傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，沒(méi)有硬件就很難進(jìn)行軟件調(diào)試的不足，可以在單片機(jī)教學(xué)的過(guò)程中就進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，節(jié)省大量的時(shí)間，能夠讓學(xué)生有大量的精力放在研究開(kāi)發(fā)中，充分提高學(xué)生的積極性。教師在課堂上使用Proteus進(jìn)行教學(xué)能夠讓枯燥的知識(shí)變得形象、直觀，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。

3.3充分運(yùn)用單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)

完成基礎(chǔ)教學(xué)后，要求學(xué)生進(jìn)行為期2周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)，教師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，按照學(xué)生的興趣愛(ài)好擬定多個(gè)相關(guān)的課程設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生進(jìn)行自主選擇，同時(shí)組內(nèi)討論研究，分工合作，共同確定實(shí)施方案。在兩周時(shí)間內(nèi)，學(xué)生將真正按照單片機(jī)開(kāi)發(fā)的流程進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練。教師在課程設(shè)計(jì)中既要耐心指導(dǎo)，又要放手讓學(xué)生們?nèi)プ觯陂g可以定時(shí)召集小組討論會(huì)，解決學(xué)生的疑惑。讓不同小組的同學(xué)在一起交流經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，真正將單片機(jī)的技能熟練掌握。

3.4依托大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽俱進(jìn)課程改革

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是面向大學(xué)生的科技活動(dòng)，競(jìng)賽是對(duì)學(xué)生綜合能力的全方位考核，競(jìng)賽題目注重在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，能真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。單片機(jī)課程教學(xué)的內(nèi)容與電賽結(jié)合緊密，能讓學(xué)生將自己所學(xué)綜合運(yùn)用并進(jìn)行升華。教師可吸引學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，在課余時(shí)間開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并利用課外時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)。依托電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，提高單片機(jī)課程教學(xué)水平。

3.5對(duì)考核方式進(jìn)行改革

傳統(tǒng)的課程考核方式以理論知識(shí)，標(biāo)準(zhǔn)答案，試卷考查為主，這大大削減了學(xué)生動(dòng)手能力的重要性，考前學(xué)生會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)書中的理論知識(shí)死記硬背，最后考試分?jǐn)?shù)不能很好的體現(xiàn)學(xué)生水平。單片機(jī)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，要對(duì)考核方式進(jìn)行改革，將實(shí)踐環(huán)節(jié)納入考核之中，方式可以靈活多變，但要求學(xué)生真正具有足夠的動(dòng)手能力，能將自己的所學(xué)以實(shí)物的方式展現(xiàn)出來(lái)，真正提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。這樣也才有利于真正了解學(xué)生的掌握情況，對(duì)后續(xù)單片機(jī)課程的教學(xué)起到積極地促進(jìn)作用，避免“高分低能”，培養(yǎng)真正的工科人才。

4　總結(jié)

隨著教改的不斷深入，以增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力為目的的教育思想，已經(jīng)深深地滲透進(jìn)入師生的意識(shí)之中。單片機(jī)一類有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力和提高就業(yè)率的課程得到了前所未有的重視。整套改革思路在我們學(xué)校施行了兩年，效果良好，學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽成績(jī)顯著提高，就業(yè)率也穩(wěn)步上升。加強(qiáng)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程改革，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，使學(xué)生受到更加全面的科學(xué)研究與工程實(shí)踐訓(xùn)練，有利于電類專業(yè)人才的培養(yǎng)。

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通訊作者：黃雙林。

基金項(xiàng)目：湖北民族學(xué)院科技學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目（KYJY201507）。