麻超　張穎　羅曉

【摘 要】針對(duì)單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的課程特點(diǎn)，探討了課程改革中采取的一些措施。通過(guò)改良課堂教學(xué)方式、注重課外實(shí)踐等方法，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】單片微機(jī)；教學(xué)改革；實(shí)踐式教學(xué)

【Abstract】Several teaching reform attempts of Application of Single-Chip Microcomputer Course are introduced in this paper， which are focused on the theory and practical teaching. After practice by years， these attempts are proved to be effective and achieved good results.

【Keywords】Single-Chip Microcomputer； Teaching Reform；Practical Teaching

隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、各種電器及設(shè)備自動(dòng)化水平的日益提高，單片機(jī)技術(shù)在生活中所扮演的角色越發(fā)重要。因此，各理工類(lèi)院校都將單片機(jī)列為自動(dòng)化、電氣、電子信息等專(zhuān)業(yè)的核心課程之一。然而，由于該課程理論抽象、邏輯性強(qiáng)、實(shí)踐要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍感到無(wú)所適從，大多以應(yīng)付考試為目標(biāo)，對(duì)知死記硬背，學(xué)完之后仍然無(wú)法獨(dú)立完成單片機(jī)的簡(jiǎn)單應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，違背了該課程的設(shè)置初衷。針對(duì)這些問(wèn)題，我院教師團(tuán)隊(duì)近年來(lái)嘗試了一些新的教學(xué)手段，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善了教學(xué)效果。

1.教學(xué)環(huán)節(jié)

1.1精簡(jiǎn)理論教學(xué)

本課程內(nèi)容繁雜，既包括計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，又包括51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)，串并口、定時(shí)計(jì)數(shù)器等功能模塊，以及系統(tǒng)擴(kuò)展與接口技術(shù)等應(yīng)用范例。如果教師授課時(shí)面面俱到，在48課時(shí)的教學(xué)中，留給學(xué)生獨(dú)立思考及課堂參與的時(shí)間將所剩無(wú)幾。如此多的知識(shí)內(nèi)容，也會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)舍本逐末，感到枯燥乏味、逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣。

為改變此現(xiàn)狀，在理論教學(xué)中，將重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器組織、中斷系統(tǒng)、指令系統(tǒng)上。這些是單片機(jī)的核心內(nèi)容，是單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，扎實(shí)掌握后再學(xué)習(xí)其他類(lèi)型單片機(jī)，學(xué)生可以觸類(lèi)旁通，很快上手。因此將大部分理論教學(xué)時(shí)間投入到這些內(nèi)容上。而對(duì)單片機(jī)各種功能模塊，理論教學(xué)中僅簡(jiǎn)單提及，重點(diǎn)放在應(yīng)用中由學(xué)生邊做邊體會(huì)。

通過(guò)精簡(jiǎn)理論教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中有的放矢，為掌握單片機(jī)的應(yīng)用打牢基礎(chǔ)。

1.2注重實(shí)踐

單片機(jī)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)電路、調(diào)試程序，是本課程取得滿(mǎn)意教學(xué)效果的關(guān)鍵。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，照顧學(xué)生的知識(shí)積累，由淺入深。初期階段，以純軟件實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，給出部分參考程序，讓學(xué)生通過(guò)修改完成功能替代。待學(xué)生掌握后，逐漸引入如流水燈、交通燈等基礎(chǔ)的軟硬結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并逐漸增加內(nèi)容難度。

為縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，在教學(xué)中引入PROTEUS仿真軟件，讓學(xué)生親自搭建電路、編寫(xiě)單片機(jī)程序、仿真調(diào)試。在親自動(dòng)手中理解與掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串并口通信等功能的原理以及應(yīng)用。

1.3加強(qiáng)學(xué)生參與度

充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生積極參與到課堂的教與學(xué)中。

課程前期，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，通過(guò)一些簡(jiǎn)單問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，逐步引入知識(shí)內(nèi)容。比如有符號(hào)數(shù)的表示方法，讓學(xué)生思考+0和-0的原碼、反碼的不同可能會(huì)帶來(lái)的問(wèn)題，進(jìn)而給出補(bǔ)碼的知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)三種表示法的理解。

課程后期，教學(xué)以學(xué)生為中心，把學(xué)生劃分為若干小組，每個(gè)小組分配一個(gè)自由任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)興趣，討論確定設(shè)計(jì)內(nèi)容、角色分工，共同完成該設(shè)計(jì)。每個(gè)成員分配完全不同的角色，保證所有人員都能全力投入。通過(guò)幾年的觀察和實(shí)踐，該方法可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.課外實(shí)踐

由于學(xué)時(shí)限制，課堂授課只能起到啟蒙作用。想要獲得更好的學(xué)習(xí)效果，達(dá)到獨(dú)立開(kāi)發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的目的，在課外還要引導(dǎo)學(xué)生積極參與各類(lèi)實(shí)踐，以學(xué)習(xí)指導(dǎo)實(shí)踐、以實(shí)踐帶動(dòng)學(xué)習(xí)。

2.1大學(xué)生創(chuàng)新

學(xué)生根據(jù)自己興趣，結(jié)合單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用，選擇合適的創(chuàng)新課題申報(bào)，立項(xiàng)后可獲得學(xué)校經(jīng)費(fèi)支持。從組隊(duì)、撰寫(xiě)申報(bào)書(shū)，到硬件電路設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、整體調(diào)試，再到最后的項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告，都由學(xué)生獨(dú)立完成。這類(lèi)創(chuàng)新活動(dòng)不僅鞏固并提高了學(xué)生對(duì)于單片機(jī)的理解與掌握，還增強(qiáng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)研究與文檔撰寫(xiě)能力，可謂一舉多得。

近年來(lái)學(xué)生參與創(chuàng)新活動(dòng)的熱情不斷提高，參與人數(shù)、課題質(zhì)量逐年增加。學(xué)生通過(guò)創(chuàng)新活動(dòng)還成功獲得了多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型的授權(quán)。充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)與實(shí)踐的關(guān)系也進(jìn)入良性循環(huán)。

2.2競(jìng)賽

大學(xué)生電子競(jìng)賽、智能車(chē)競(jìng)賽等項(xiàng)目，也是鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握單片機(jī)的良好途徑。這類(lèi)比賽目標(biāo)明確，要求學(xué)生盡可能完善與優(yōu)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)單片機(jī)知識(shí)的深入理解與研究。面對(duì)隨時(shí)可能出現(xiàn)的各種情況，鍛煉了學(xué)生分析、解決問(wèn)題的本領(lǐng)，提高了學(xué)生的應(yīng)變能力。

此類(lèi)比賽具有跨學(xué)科特點(diǎn)，涵蓋了控制技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)械工程等多個(gè)領(lǐng)域，不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生共同組隊(duì)、通過(guò)比賽相互交流，拓展了學(xué)生的知識(shí)面，開(kāi)闊了視野。

2.3中外合作

我校與美國(guó)勞倫斯理工大學(xué)長(zhǎng)期合作，每年派遣學(xué)生赴美參加由中美教師共同指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，該項(xiàng)目要求學(xué)生設(shè)計(jì)制作完成特定功能的機(jī)器人，并參加Robofest大賽。在短短四個(gè)月時(shí)間內(nèi)完成從設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，到參賽的機(jī)器人，對(duì)學(xué)生單片機(jī)知識(shí)的掌握、軟硬件設(shè)計(jì)能力是一個(gè)考驗(yàn)，要求學(xué)生在前期相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為能赴美參賽，學(xué)生具有極大動(dòng)力認(rèn)真學(xué)習(xí)單片機(jī)課程，整體學(xué)習(xí)效果也得到提升。

3.結(jié)束語(yǔ)

作為一門(mén)應(yīng)用型課程，單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)要求理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，教師在授課中對(duì)內(nèi)容合理安排、適度取舍。本文所探討的教學(xué)改革方法，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉了學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用能力。教學(xué)作為一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，今后仍需要不斷總結(jié)、改進(jìn)方法。

參考文獻(xiàn)：

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[2]羅偉華，湯婕.單片機(jī)教學(xué)探討[J].科技資訊，2014（29） .

基金項(xiàng)目：

本文由上海工程技術(shù)大學(xué)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目基金（k201402003）資助。