郎薇薇

摘 要：本文從單片機(jī)教學(xué)實(shí)際出發(fā)，提出教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，提出了該課程理論教學(xué)和實(shí)際教學(xué)改革的思路。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)教學(xué)；課程改革

1 引言

我國高校在二十世紀(jì)80年代初開始在少數(shù)高校開設(shè)單片機(jī)課程，教材內(nèi)容基本是單片機(jī)生產(chǎn)商提供的技術(shù)手冊、匯編程序設(shè)計和計算機(jī)原理與接口技術(shù)的綜合體。目前單片機(jī)教材雖然較多，但基本延續(xù)了這種傳統(tǒng)的教學(xué)思路，即以單片機(jī)的知識點(diǎn)為主線進(jìn)行單元技術(shù)教學(xué)[1]。隨著單片機(jī)教學(xué)在各層次學(xué)校的廣泛普及，這種教學(xué)思路顯現(xiàn)了明顯的不適應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)計性內(nèi)容缺失和細(xì)節(jié)內(nèi)容深度不夠，使一般學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然會遇到許多迷茫的問題。目前單片機(jī)基礎(chǔ)課教材的一個普遍性的問題是教學(xué)集中在分散的各個點(diǎn)，而對單片機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)性考慮不夠；重在局部和單元模塊，缺乏組織成項目的考慮。這種問題嚴(yán)重地體現(xiàn)在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，一般學(xué)生會做例題和作業(yè)，不會設(shè)計解決實(shí)際任務(wù)的系統(tǒng)軟件。因此，單片機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的一個重點(diǎn)就是從知識點(diǎn)講授到以系統(tǒng)設(shè)計為主線，基于課程整體性并結(jié)合項目系統(tǒng)整體性考慮實(shí)施單元教學(xué)，重點(diǎn)提升學(xué)生系統(tǒng)性、綜合性設(shè)計能力。

2 單片機(jī)理論教學(xué)的改革

傳統(tǒng)的授課方式是以知識為驅(qū)動，知識點(diǎn)之間比較分散，學(xué)生學(xué)完之后沒有系統(tǒng)的概念，缺乏貫穿所有知識的主線，形成不了體系。這種教學(xué)方法亟待改革。

2.1 以項目為主線

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性設(shè)計是一個重要的教學(xué)內(nèi)容。從宏觀教學(xué)的角度考慮，我們將整個教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成基本涵蓋了本課程全部教學(xué)內(nèi)容的一個項目，基于課程整體性并結(jié)合項目系統(tǒng)整體性考慮實(shí)施單元教學(xué)。對結(jié)構(gòu)性的適當(dāng)變化和局部內(nèi)容的取舍，即可衍生和變化為其它的應(yīng)用系統(tǒng)。通過這樣的教學(xué)設(shè)計，學(xué)生加大了對課程的興趣，逐漸地積累成就感，并最終能較快地進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計者的角色，能較好地完成實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和體系調(diào)整

調(diào)整應(yīng)用匯編和C語言教學(xué)的比例。匯編指令有助于對單片機(jī)硬件的學(xué)習(xí)，程序代碼短、速度快，較多地應(yīng)用在對時序有嚴(yán)格要求的測控系統(tǒng)中。隨著單片機(jī)硬件和軟件編譯技術(shù)的發(fā)展，代碼長度和速度已不是主要問題，重在軟件質(zhì)量、開發(fā)周期和開發(fā)維護(hù)成本，大多數(shù)場合應(yīng)用匯編的必要性已不存在。因此教學(xué)應(yīng)以C語言為主，匯編只講解指令原理、尋址方式、必要的指令和在C語言中嵌入?yún)R編程序的方法和實(shí)例。調(diào)整單元模塊教學(xué)順序。

2.3 挖掘基本知識內(nèi)容的深度

把51單片機(jī)基礎(chǔ)知識講透徹，對后續(xù)嵌入式系統(tǒng)深層次學(xué)習(xí)可打下良好的基礎(chǔ)。以外中斷的重復(fù)響應(yīng)和堆棧的溢出問題為例，學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到，但在教材中沒有相應(yīng)的說明。前者是由于外中斷請求信號有毛刺，即使在進(jìn)入中斷立即屏蔽中斷，且中斷請求信號已經(jīng)撤銷的情況下，在退出中斷后還將引起此中斷的重復(fù)響應(yīng)[2]。問題在于對中斷請求信號、請求標(biāo)志和響應(yīng)過程這些基本知識講述不到位；后者是對堆?？臻g位置、容量及系統(tǒng)對堆棧使用沒有準(zhǔn)確概念。類似的因基本知識講述深度不夠，導(dǎo)致學(xué)生困惑的問題還有很多。因此要注重研究實(shí)際應(yīng)用中典型問題背后的原因，深化和細(xì)化基本知識的講授，這對實(shí)際應(yīng)用和提高可起到至關(guān)重要的作用。

3 實(shí)踐教學(xué)模式的改革

3.1 基于項目引領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

我們許多課程的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，基本上都出于傳統(tǒng)的公共基礎(chǔ)課實(shí)踐教學(xué)。其特點(diǎn)是對單一某個理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示和驗(yàn)證。由于思維的慣性，這種傳統(tǒng)自然也延續(xù)到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課中，致使學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^弱，完成課程設(shè)計和實(shí)際應(yīng)用設(shè)計的難度較大。作為嵌入式基礎(chǔ)和初級應(yīng)用的單片機(jī)基礎(chǔ)課程，其最大特點(diǎn)是工程性。單片機(jī)本身是一個強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具，學(xué)生在專業(yè)知識基礎(chǔ)上用單片機(jī)及相關(guān)器件進(jìn)行綜合分析和設(shè)計，最終要制作出滿足用戶要求的產(chǎn)品。因此，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的主體思路是綜合性、工程性?；谶@一點(diǎn)，我們對實(shí)驗(yàn)課在宏觀上調(diào)整為基于項目引領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。首先是將基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以Proteus軟件仿真形式在理論課上實(shí)驗(yàn)和演示；其次是配合理論課將整個學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課安排成一個應(yīng)用項目，將整個項目按照內(nèi)部資源、擴(kuò)展資源、前向通道、后向通道和人機(jī)通道等部分分解成各個模塊作為每次試驗(yàn)課的內(nèi)容。學(xué)生在完成單次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從軟硬件的角度對項目整體架構(gòu)不斷地加深認(rèn)識和理解，最后完成一個項目的全過程實(shí)驗(yàn)。在這個過程中，學(xué)生不斷地積累系統(tǒng)級分析設(shè)計的能力，不斷地積累著成就感。學(xué)生增強(qiáng)了對實(shí)驗(yàn)課的興趣，大幅提高了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的效率和效果。

3.2 多種實(shí)驗(yàn)手段的綜合運(yùn)用

現(xiàn)在高校學(xué)生基本上都基于實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)。相對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段（手工焊接或用面包板），實(shí)驗(yàn)箱在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件實(shí)驗(yàn)方面具有優(yōu)越性，但在硬件實(shí)驗(yàn)方面，則現(xiàn)出其明顯的弊端。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的指示在實(shí)驗(yàn)箱上連接各端子，學(xué)生大多不去了解這種連接后形成的電路；沒有從設(shè)計、元器件連接、調(diào)試到完成全過程的鍛煉；實(shí)驗(yàn)箱資源有限；不能進(jìn)行多種硬件方案的試驗(yàn)、硬件電路的優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)不同分別采用不同的實(shí)驗(yàn)手段。應(yīng)用面包板的實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于自己設(shè)計電路實(shí)驗(yàn)方案、創(chuàng)新潛能的開發(fā)和硬件系統(tǒng)級調(diào)試技術(shù)的學(xué)習(xí)；手工焊接的實(shí)驗(yàn)側(cè)重于實(shí)際動手技能和模塊及硬件調(diào)試方法的學(xué)習(xí)和鍛煉；應(yīng)用試驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)則重點(diǎn)側(cè)重于復(fù)雜系統(tǒng)的編程和軟件調(diào)試。同時，這些實(shí)驗(yàn)手段的綜合應(yīng)用，給學(xué)生創(chuàng)造了一個寬松的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境和發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，增大了實(shí)驗(yàn)課的吸引力，促進(jìn)了對理論教學(xué)的理解，達(dá)到了很好的效果。

3.3 發(fā)掘第二課堂的深度和廣度

單片機(jī)課外教學(xué)活動是可行和必要的。組織成立學(xué)生課外活動小組，為學(xué)生設(shè)計階段性任務(wù)。這些任務(wù)可以是承擔(dān)科研項目的分解部分，也可以是有意義和價值的小題目。學(xué)生的任務(wù)可以指標(biāo)化，小組實(shí)行優(yōu)勝劣汰。這對學(xué)生提高課程興趣、加深理解、拓展知識和帶動整體學(xué)習(xí)起到了重要作用。每年一次由教育部和信息產(chǎn)業(yè)部共同舉辦的大學(xué)生電子設(shè)計競賽，是一次極好的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)活動。要進(jìn)行規(guī)范整理，優(yōu)化模塊設(shè)計，使之成為標(biāo)準(zhǔn)件，進(jìn)而成為教學(xué)資源，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)教改工作進(jìn)展和良好學(xué)風(fēng)校風(fēng)的建設(shè)。

4 結(jié)語

單片計算機(jī)是技術(shù)發(fā)展快速的IT前沿技術(shù)。要改變思路，以特別的眼光研究這門特殊的課程。我們從教學(xué)體系、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和自主學(xué)習(xí)等全方位進(jìn)行的研究探討，在教學(xué)實(shí)際中呈現(xiàn)了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2010：62-65.

[2]劉南平.電子產(chǎn)品設(shè)計與制作技術(shù)[J].科學(xué)出版社，2008：45-46