仝軍令 司卓印 梁斌

摘要：單片機課程是我校機械工程專業(yè)的核心課程。在基于匯編語言的傳統(tǒng)教學模式下，遇到了學生學習興趣下降、實踐訓練不夠充分、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)能力不足等問題。通過改用C語言版單片機教材，采用便攜式單片機開發(fā)板與Proteus仿真軟件相結合的實驗教學模式，引入直播技術輔助理論教學，解決了上述問題，提高了教學效果。

關鍵詞：單片機;教學改革;C語言;便攜式;直播技術

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）42-0127-02

一、引言

單片機是現(xiàn)代機電控制系統(tǒng)的核心之一，因此我校機械工程專業(yè)將“單片機原理與接口技術”設為專業(yè)核心課程。作為專業(yè)核心課程，本應該被學生熟練掌握并加以運用，然而在實際的理論教學和實驗教學中卻存在著一些問題，導致學生的學習效果不盡如人意。為了提高單片機課程的教學效果，使本課程能夠真正發(fā)揮其專業(yè)核心課程的作用，為后續(xù)機電控制系統(tǒng)相關專業(yè)課程的學習打下良好基礎，對“單片機原理與接口技術”課程進行改革勢在必行。

二、目前單片機教學存在的問題

1.抽象的匯編語言導致學生學習興趣不高。在講授單片機時，傳統(tǒng)的教學模式是采用匯編語言進行授課。因為匯編語言是最接近機器碼的一種語言，有助于對單片機的工作機理進行闡釋。然而匯編指令較多，過于抽象，對于機械工程專業(yè)學生來說不容易理解，使得學生在初學匯編指令時便遇到了困難。由于學時所限，又不能花更多的時間去解決這些困難，導致學生進一步學習單片機的興趣下降。

2.單片機應用系統(tǒng)開發(fā)學時不足。由于匯編指令難以理解，在講授時必然要占用一定的學時，導致單片機應用系統(tǒng)設計開發(fā)的學時數(shù)相對不足。學生不能有效掌握單片機應用系統(tǒng)設計開發(fā)的過程，單片機應用能力較弱。學而不用造成的結果是學生在結課之后就把單片機忘得一干二凈，更談不上在后續(xù)專業(yè)課程中的應用了。

3.傳統(tǒng)的實驗設備達不到實驗效果。傳統(tǒng)的單片機實驗箱較大，學生只能在實驗室進行單片機實驗。由于單片機課程是一門應用性和實踐性較強的課程，實踐機會不夠充分，導致理論學習效果不夠牢固，影響單片機后續(xù)知識的學習。同時，傳統(tǒng)的單片機實驗箱為了涵蓋更多的實驗內(nèi)容，偏重于通用性，與單片機應用系統(tǒng)硬件構成差別較大，學生無法完全了解電路原理[1]，導致學生認為單片機應用系統(tǒng)就是單片機實驗箱，對整個單片機系統(tǒng)的開發(fā)及應用沒有一個完整的概念[2]。

三、單片機教學改革措施

1.以C語言為編程語言進行單片機教學。機械工程專業(yè)對單片機的學習以應用為主，對單片機的底層機理可以不做深究。如單片機的尋址方式、指令系統(tǒng)、匯編語言等，理論性很強，但是在實際中應用很少，這些內(nèi)容可以選擇少講或者不講[1]。且在項目開發(fā)中，C語言現(xiàn)在已經(jīng)代替匯編語言，成為單片機編程的重要語言[1]。因此可以淡化匯編語言，主要以C語言作為單片機的編程語言來講解，將有限的學時有效地利用在單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的學習上，提高單片機的應用能力。為此，需要選擇合適的教材。

目前，C語言與單片機相結合的相關教材不少。通過分析發(fā)現(xiàn)，這些教材主要分為以下三類：（1）基于匯編語言講解單片機，僅把C語言作為附錄添加到教材中;（2）在單片機硬件結構知識之后，加入?yún)R編指令介紹，后續(xù)僅采用C語言編程來講解單片機，或者同時采用C語言和匯編語言進行講解;（3）簡明扼要地列舉匯編指令，或不再介紹匯編指令，教材通篇采用C語言作為編程語言來講解單片機。

本專業(yè)之前采用的是第一類教材，然而從專業(yè)特點來看，第三類教材較為適合機械工程專業(yè)的學生，因此本教改決定選用第三類教材。

由于本專業(yè)學生已經(jīng)學習過C語言課程，采用C語言版單片機教材以后，原來講解匯編語言的學時可以節(jié)省出來，用于單片機應用系統(tǒng)開發(fā)相關知識的學習。

2.采用便攜式單片機開發(fā)板與Proteus仿真軟件相結合的實驗教學模式。為了克服傳統(tǒng)單片機實驗箱的不足，有的學校采用Proteus仿真軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗箱進行實驗教學[3]。這種實驗教學模式能夠對軟件編程能力進行很好的訓練，但是不利于單片機應用系統(tǒng)的硬件電路學習。

為此，本教改采用一種便攜式單片機開發(fā)板作為單片機的實驗教學平臺。該開發(fā)板與單片機應用系統(tǒng)的硬件構成比較接近，可以開展多種實驗項目的教學。同時，開發(fā)板配有完整的電路原理圖。對開發(fā)板電路原理圖進行適當?shù)牟脺p，即可形成針對某個實驗項目的電路原理圖，進而可以繪制電路板圖以及焊接電路板，實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的設計與制作。因此，便攜式單片機開發(fā)板有利于學生的單片機應用系統(tǒng)開發(fā)能力的綜合培養(yǎng)。

另外，由于開發(fā)板的便攜性，學生不再受到實驗場地的限制，可以靈活掌握時間進行單片機的學習。由于實踐機會比較充分，加深了理論知識的理解，有利于單片機后續(xù)課程的學習。

然而，基于開發(fā)板開發(fā)出的實驗項目是有限的。為了擴展實驗項目，本教改將Proteus仿真軟件實驗作為開發(fā)板實驗的補充，以滿足學有余力的學生拓展學習單片機的需求。

3.利用直播技術輔助理論教學。單片機課程是一門實踐性很強的課程，為了增加課堂理論教學的直觀性，提高學生的學習興趣，有的學校采用Proteus仿真軟件輔助課堂教學，演示一些實例。但是軟件仿真畢竟不是實物，直觀性仍然不足。而且對于有些項目，比如涉及LED的項目，由于LED的余輝效應及人眼的視覺暫留特性，仿真與真實的硬件演示存在很大差別[4]。因此，對于需要培養(yǎng)單片機應用系統(tǒng)軟、硬件綜合開發(fā)能力的機械工程專業(yè)的學生來說，采用實物電路進行演示更貼近實際。

為此，筆者在理論教學時，將便攜式單片機開發(fā)板帶到教室，利用直播的方法，將開發(fā)板顯示到屏幕上。對于理論教學過程中的實例演示，學生可以直接看到教師的操作過程，以及在實物電路上呈現(xiàn)的運行效果。在激發(fā)學習興趣的同時，可以使學生熟悉實驗操作，有利于單片機實驗課程的順利開展。

教師在進行實物演示的時候，有時會出現(xiàn)一些類似于現(xiàn)場軟、硬件聯(lián)合調(diào)試時的“莫名其妙”的問題，這些問題在課本上找不到答案，需要綜合分析才能解決。教師在進行軟、硬件綜合分析并最終解決問題的過程中，為學生展示了分析、解決問題的基本思路和方法，有利于學生實踐經(jīng)驗的積累。

四、總結

本文針對我校機械工程專業(yè)單片機課程教學過程中的實際問題，提出了相應的改進措施，包括改用C語言版單片機教材、采用便攜式單片機開發(fā)板與Proteus仿真軟件相結合的實驗教學模式以及利用直播技術輔助理論教學的教學方法等。實踐表明，上述措施有效地激發(fā)了學生的學習興趣，增強了學習單片機的信心，提高了教學效果。

參考文獻：

[1]李礴.高職院校單片機課程教學改革探討[J].電腦知識與技術，2017，13（33）：154-155.

[2]鄒云峰.應用型本科單片機教學改革探討[J].信息記錄材料，2017，19（1）：151-152.

[3]李建波，陳榕福，張永亮.基于Proteus的高職單片機課程教學改革[J].福建電腦，2017，（12）：54，76.

[4]郭維家，蔣積超，王樹寶，楊迎新，高赫鑫.?？茖W校單片機課程教學模式改革初探[J].科技創(chuàng)新導報，2017，（32）：227-228.