高職《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)改革探討

摘 要： 本文作者針對(duì)目前《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，對(duì)這門課程進(jìn)行教學(xué)改革，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，考核方法等方面進(jìn)行了研究和探索。

關(guān)鍵詞： 《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué) 課程改革 具體思路

1.引言

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是電氣工程及自動(dòng)化類專業(yè)的核心專業(yè)課程，也是一門硬件與軟件相結(jié)合的實(shí)踐應(yīng)用性極強(qiáng)的綜合性課程。這門課程涉及數(shù)字電路、微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容抽象，不容易理解。教好《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》這門課程，是對(duì)教師在學(xué)識(shí)、能力、技巧諸方面的一種嚴(yán)峻考驗(yàn)。目前，我校電專業(yè)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)普遍存在的問(wèn)題是，大部分學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，只能看懂教師寫的程序，自己動(dòng)手編寫程序普遍比較困難。因此，課程教學(xué)改革的目標(biāo)是讓學(xué)生能積極動(dòng)手，將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)上，能獨(dú)立設(shè)計(jì)制作一般的單片機(jī)控制電子產(chǎn)品，使這門課程成為學(xué)生所感興趣的課程。筆者以“培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高實(shí)踐動(dòng)手能力”為目標(biāo)，在《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)中從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法三個(gè)方面作了一些探討。

2.教學(xué)內(nèi)容的探討

在單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中，將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作為教學(xué)主線貫穿始終。在講授第一堂課時(shí)，首先向?qū)W生展示并演示單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在日常生活中的典型應(yīng)用實(shí)例，如電子時(shí)鐘系統(tǒng)、音樂(lè)電子琴系統(tǒng)等。通過(guò)演示學(xué)生建立了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步概念，直觀地感受到了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，從而明確了本課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

改革教學(xué)內(nèi)容，最重要的是對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選，突出實(shí)踐性環(huán)節(jié)。在教學(xué)中，教師應(yīng)力求做到縱觀全書，抓住關(guān)鍵，突出重點(diǎn)，解決難點(diǎn)；把主要時(shí)間花在講解重要概念、基本原理和基本方法上，注重講清難點(diǎn)，分析并引導(dǎo)學(xué)生掌握課程內(nèi)容的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，而不是把一本書一堂課從頭講到尾。

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程體系包括理論知識(shí)講授、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)三大部分，理論知識(shí)64課時(shí)，實(shí)驗(yàn)12課時(shí)，課程設(shè)計(jì)2周。在理論課教學(xué)中，按照“理論教學(xué)以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學(xué)內(nèi)容。單片機(jī)理論講授涵蓋的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）單片機(jī)概念、發(fā)展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應(yīng)用。

（2）MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)，信號(hào)引腳，以及內(nèi)部存儲(chǔ)器；單片機(jī)的I/O口的功能，以及時(shí)鐘電路與時(shí)序、復(fù)位方式和復(fù)位電路。

（3）單片機(jī)的尋址方式、指令系統(tǒng)和偽指令。

（4）程序設(shè)計(jì)的基本方法，要求學(xué)生能獨(dú)立編寫一些簡(jiǎn)單的程序。

（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應(yīng)過(guò)程；定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能、控制寄存器及工作方式的應(yīng)用。

（6）串行通信的基礎(chǔ)知識(shí)；MCS-51單片機(jī)串行口的UART結(jié)構(gòu)及串行通信控制、MCS-51單片機(jī)串行口通信工作方式及其應(yīng)用。

（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術(shù)和I/O控制方式、簡(jiǎn)單I/O擴(kuò)展及用8155可編程接口芯片實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。

（8）鍵盤的接口設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)、LED顯示器的接口設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。

（9）存儲(chǔ)器擴(kuò)展機(jī)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展及其地址映像范圍。

（10）單片機(jī)與A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的接口及其應(yīng)用。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，針對(duì)教學(xué)要點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生用不同的方法實(shí)現(xiàn)同一個(gè)任務(wù)，讓枯燥的理論知識(shí)融會(huì)貫通到實(shí)踐中去。具體實(shí)驗(yàn)安排為：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)箱、仿真系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；廣告燈實(shí)驗(yàn)；定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)；中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)；串并口實(shí)驗(yàn)六個(gè)實(shí)驗(yàn)。

兩周的課程設(shè)計(jì)是學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用能力的綜合訓(xùn)練，是建立在學(xué)生已學(xué)完理論課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)和相關(guān)課程之后所進(jìn)行的綜合實(shí)訓(xùn)?？山o出若干題目，學(xué)生按照長(zhǎng)處、性格，采取自愿的原則，組織若干個(gè)小組。在實(shí)施過(guò)程中，要求嚴(yán)格按照軟件工程的要求，完成實(shí)物的制作。要求給出具體的階段計(jì)劃、人員分工、設(shè)計(jì)說(shuō)明書、原理圖、PCB圖、程序、測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試方案、測(cè)試結(jié)果等。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)初步了解項(xiàng)目立項(xiàng)、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等全過(guò)程，充分發(fā)掘?qū)W生的潛能和創(chuàng)新意識(shí)。另外，組織學(xué)生到實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)，通過(guò)多種形式的實(shí)踐環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)的綜合分析能力和實(shí)際應(yīng)用能力。

3.教學(xué)方法的探討

在教學(xué)方法上，教師不僅要向?qū)W生傳授知識(shí)，更要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)處理及知識(shí)轉(zhuǎn)換能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力及創(chuàng)新能力。

（1）在講解一個(gè)新的理論時(shí)，強(qiáng)調(diào)以實(shí)際應(yīng)用引入理論體系。以一個(gè)具體的項(xiàng)目實(shí)例為主線，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)均圍繞如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。

比如在講MCS－5l單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)具體的課題提出問(wèn)題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路口交通燈如何控制？”在講定時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)，給學(xué)生提出“電子鐘如何實(shí)現(xiàn)”的課題。每一章節(jié)圍繞“提出問(wèn)題，思考問(wèn)題，解決問(wèn)題”的思路，使學(xué)生達(dá)到理解和靈活應(yīng)用知識(shí)的目的，引導(dǎo)學(xué)生在不同的設(shè)計(jì)方案中尋求設(shè)計(jì)程序的最佳方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感。學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)解決實(shí)際工程應(yīng)用問(wèn)題的思路和手段，通過(guò)采用“教”“學(xué)”“做”合一的方法，筆者不僅向?qū)W生傳授了知識(shí)，而且教會(huì)了學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力。

（2）在教學(xué)手段上，多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容中涉及邏輯圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖等圖、表之類的知識(shí)時(shí)，采用多媒體教學(xué)更加直觀，比如單片機(jī)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、中斷控制系統(tǒng)等內(nèi)容采用多媒體教學(xué)。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對(duì)程序進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試、與理論配套的相關(guān)器件的演示等。基本的重要的概念反復(fù)強(qiáng)調(diào)，貫穿整個(gè)教學(xué)活動(dòng)。

（3）硬件和軟件結(jié)合緊密是《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的特點(diǎn)之一。在教學(xué)上筆者采取了一些教學(xué)方法，比如直觀教學(xué)法。在介紹“什么是單片機(jī)”時(shí)，將單片機(jī)芯片實(shí)物展示給學(xué)生，使學(xué)生了解到在這樣一個(gè)小小的集成電路芯片中集成了微型計(jì)算機(jī)的主要部件，用這種方法給學(xué)生建立起單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)。在硬件知識(shí)的講解上，力求教學(xué)內(nèi)容的條理性。比如，在講授“單片機(jī)中斷系統(tǒng)”時(shí)，畫出中斷過(guò)程結(jié)構(gòu)圖，將中斷系統(tǒng)所有的知識(shí)點(diǎn)全部標(biāo)識(shí)在結(jié)構(gòu)圖中，按照“中斷源—中斷控制寄存器—中斷響應(yīng)—中斷處理—中斷返回”的思路講解中斷系統(tǒng)，使學(xué)生有一個(gè)明確的學(xué)習(xí)思路。

在講解“程序設(shè)計(jì)”這一章時(shí)筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)的程序中各舉一個(gè)例子，重點(diǎn)放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容放在習(xí)題課中進(jìn)行講解。這樣使得學(xué)生能夠及時(shí)將所學(xué)的理論應(yīng)用于實(shí)踐，使前面提到的教學(xué)規(guī)劃得以實(shí)施。

（4）在組織課堂教學(xué)時(shí)，注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生，多用提問(wèn)的方式，讓學(xué)生自己動(dòng)腦筋解決問(wèn)題。在每一章節(jié)中為幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)提問(wèn)和討論，使學(xué)生不是完全被動(dòng)地聽課，而是邊學(xué)邊想、邊學(xué)邊問(wèn)。另外，交互式教學(xué)方法在實(shí)踐中也是切實(shí)可行的。以學(xué)生為中心，進(jìn)行分組教學(xué)，這樣既可以提高學(xué)生的自主性學(xué)好知識(shí)，又可以因材施教，更可以提高學(xué)生的團(tuán)結(jié)與協(xié)作能力，而這種能力在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中更是不可缺少的。

4.考核方法的探討

目前的考試形式尚存在諸多問(wèn)題：

（1）考試內(nèi)容不合理?？荚噧?nèi)容局限于教材，每到期末復(fù)習(xí)時(shí)給學(xué)生劃范圍、定重點(diǎn)，這樣助長(zhǎng)了一部分學(xué)生的惰性，有些學(xué)生會(huì)認(rèn)為平時(shí)可以不來(lái)聽課，只要最后一節(jié)復(fù)習(xí)課來(lái)了劃好范圍就能過(guò)關(guān)，造成了學(xué)生實(shí)際掌握知識(shí)的程度和卷面成績(jī)不相一致的后果，嚴(yán)重降低了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)意義。

（2）考試方式單一?？荚囬]卷多，開卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實(shí)踐能力考查少；一次考試定結(jié)論多，數(shù)次考試綜合評(píng)價(jià)少。

（3）考試題型不合理?？陀^性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學(xué)生思維、分析、綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新精神的形成。

針對(duì)以上幾點(diǎn)問(wèn)題，筆者對(duì)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的考核方法的改革提出以下幾點(diǎn)思考：

（1）豐富考試方法。根據(jù)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)，我們可以采用筆試、口試、做設(shè)計(jì)、寫論文、進(jìn)行實(shí)際操作，以及開卷、閉卷等多種方式?？荚嚾绻軌驈?qiáng)調(diào)能力，必然會(huì)引導(dǎo)教學(xué)走上“打好基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、發(fā)展智力”的正確軌道。

（2）改革考試成績(jī)?cè)u(píng)定分布。考前不劃重點(diǎn)，嚴(yán)肅考場(chǎng)紀(jì)律。堅(jiān)持集體閱卷，閱卷后對(duì)試卷進(jìn)行分析。平時(shí)成績(jī)占40%，包括出勤、作業(yè)、課堂回答問(wèn)題的能力；實(shí)驗(yàn)占30%，包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)及實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。這些在課程開始即告之學(xué)生。由于平時(shí)成績(jī)占比例較高，學(xué)生從一開始就會(huì)注意避免重理論、輕實(shí)際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學(xué)結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的專業(yè)，以及學(xué)習(xí)情況讓學(xué)生按要求完成一個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，作為學(xué)生本門課程總成績(jī)的加分項(xiàng)。

（3）合理分配考試題型。針對(duì)大綱的要求，教師應(yīng)合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學(xué)生熟悉運(yùn)用知識(shí)的能力。

（4）建立考試結(jié)果分析制度，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)糾正，拓寬、疏通教學(xué)質(zhì)量的有效反饋渠道，建立健全溝通機(jī)制。

5.結(jié)語(yǔ)

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是高職電專業(yè)學(xué)生一門重要的技術(shù)課程，學(xué)好該課程不但要掌握硬件知識(shí)，還要掌握軟件知識(shí)，是學(xué)生感到最難學(xué)的一門技術(shù)課之一。筆者本著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神的原則，提出了《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程改革的具體思路，所探討的教學(xué)的內(nèi)容、方式和考核方法已經(jīng)部分在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》發(fā)展極快，要講好該門課程，教師要具有相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研能力，并且要不斷地學(xué)習(xí)充實(shí)自己。教學(xué)是一門藝術(shù)，教學(xué)過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要建立一個(gè)完善的、更加合理的單片機(jī)課程教學(xué)體系，我們還需要不斷地進(jìn)行探索和實(shí)踐。

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