應(yīng)用型科技大學(xué)的工科單片機教材結(jié)構(gòu)探討

喻曉莉，楊健

為適應(yīng)應(yīng)用型科技大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，與之配套的教材在結(jié)構(gòu)體系上就應(yīng)該與以前所用的綜合性大學(xué)的教材結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，編寫一套既有理論，又偏重于實踐的適用于應(yīng)用型科技大學(xué)的單片機教材具有重要的意義。

一、應(yīng)用型科技大學(xué)的內(nèi)涵及特點

從社會人才類型的劃分來看，高校所培養(yǎng)的人才主要分為學(xué)術(shù)型人才與應(yīng)用型人才兩種。學(xué)術(shù)型人才的主要特點是以客觀規(guī)律為對象，從事學(xué)術(shù)研究工作，與具體的社會實踐關(guān)系并不十分直接。應(yīng)用型人才則是指利用科學(xué)原理和新發(fā)現(xiàn)的知識運用于社會實踐領(lǐng)域，從事與社會生產(chǎn)勞動和社會生活息息相關(guān)的工作，能夠為社會創(chuàng)造直接的經(jīng)濟(jì)利益和物質(zhì)財富，其知識結(jié)構(gòu)主要是由應(yīng)用科學(xué)的知識體系組成。也就是說學(xué)術(shù)型人才偏重于研究，而應(yīng)用型人才則偏重于應(yīng)用。

由于培養(yǎng)目標(biāo)不同，因此應(yīng)用型科技大學(xué)與綜合性大學(xué)的區(qū)別主要在于：應(yīng)用型科技大學(xué)強調(diào)應(yīng)用，主要培養(yǎng)掌握科學(xué)的方法、擅長動手解決實際問題的高層次專業(yè)技術(shù)型人才，教學(xué)模式以應(yīng)用型為主，強調(diào)知識傳授與能力培養(yǎng)的有機結(jié)合，而非綜合性大學(xué)的理論為主。

二、現(xiàn)有高校單片機教材的體系結(jié)構(gòu)分析

目前國家實施了“985工程”“211工程”和“高職211工程”，以及“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”等一系列舉措。

“985工程”主要針對研究型大學(xué)，“211工程”主要針對教學(xué)研究型大學(xué)，“高職211”針對的是技術(shù)型高校。與之相對應(yīng)，都對教材進(jìn)行了重新編制，出現(xiàn)了大量優(yōu)秀教材，如“十一五”規(guī)劃教材等。

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”主要關(guān)注教學(xué)方法改革，強化實踐教學(xué)。但目前國內(nèi)的教材大部分仍是以前的結(jié)構(gòu)體系，這些教材偏重于理論，結(jié)合實踐較少。高職高專的教材在應(yīng)用方面有所加強，但理論又略顯不足。

單片機作為嵌入式應(yīng)用的智能核心器件，幾乎應(yīng)用于所有涉及智能化控制的領(lǐng)域。國內(nèi)工科院校都開設(shè)了單片機方面的課程，特別是51系列單片機更是作為電類、機電類等非計算機專業(yè)學(xué)生的計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)來配置。下面以51單片機為例，看看目前市面上相關(guān)教材的結(jié)構(gòu)編排。51單片機教材內(nèi)容及編排模式較為固定，結(jié)構(gòu)略有不同，但大體如下：

第一部分是講解單片機基礎(chǔ)知識。這部分內(nèi)容有單片機的概念、數(shù)的表示方法、編碼等相關(guān)知識。作為單片機知識的引入，這方面并無不妥。

第二部分進(jìn)行內(nèi)部硬件講解。在一名長期講授這門課程的教師看來，這部分對于教師和學(xué)生來說是一個較大的挑戰(zhàn)，教師不好講，學(xué)生聽起來吃力。原因在于該部分大量出現(xiàn)的新名詞及內(nèi)容對于沒有接觸過單片機的學(xué)生來說，是相當(dāng)抽象的，將直接影響到學(xué)生對課程的興趣和后續(xù)部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生喪失對該門課程的學(xué)習(xí)興趣就是從這部分開始的。

第三部分是進(jìn)行指令學(xué)習(xí)，然后是程序設(shè)計。這部分的學(xué)習(xí)對于學(xué)生來說是比較枯燥的，由于最開始學(xué)生還不具備讀完整程序的能力，指令就只能一條一條列出來。雖然教師會補充一些必要的實例及講一些案例，但顯然不能充分激發(fā)學(xué)生的興趣。指令學(xué)完后，一部分學(xué)生具備了編制簡單程序的能力，但由于程序編制后往往不知道怎么用，而教材的程序既不直觀也不貼近生活，因此，學(xué)生即使能編制簡單甚至略微復(fù)雜的程序，但仍對知識的應(yīng)用顯得不知所措。

后面章節(jié)的中斷、定時器/計數(shù)器及系統(tǒng)擴(kuò)展、接口等的編排也是與前面所述的類似。從結(jié)構(gòu)體系來看，教材在結(jié)構(gòu)編排上顯然脫離實踐，特別是每部分都是以經(jīng)典的原理及標(biāo)準(zhǔn)的模式開始本章的知識，以至于課程學(xué)完后，若沒有后續(xù)的課程設(shè)計等環(huán)節(jié)支持，學(xué)生往往非常茫然。單片機這類的專業(yè)課程是如此，翻翻其它課程教材，如電路分析等基礎(chǔ)課程問題則更加突出。

在教學(xué)過程中，影響教學(xué)效果的因素有：教師的教學(xué)方法、學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、教材的選取等，其中最主要和直接的因素就是教材。教材是基礎(chǔ)，其它的教學(xué)方法等都是在教材的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，教材的內(nèi)容編排顯得尤其重要。

由于培養(yǎng)目標(biāo)的改變，這就意味著脫離實踐的單片機教材不能夠很好地服務(wù)于應(yīng)用型科技大學(xué)。

三、應(yīng)用型科技大學(xué)單片機教材體系結(jié)構(gòu)探討

有經(jīng)驗的教師在教學(xué)過程中，往往采用實例來引出知識點，即從與學(xué)生的日常生活緊密聯(lián)系的實例開始講解，然后循序漸進(jìn)引入知識點，過渡到專業(yè)化，這有利于學(xué)生理解知識并激發(fā)學(xué)生對單片機學(xué)習(xí)的興趣。對于應(yīng)用型科技大學(xué)的課程體系，這種方法完全適用，但由于單片機教材不配套，所以教師的備課時間較長，查閱資料多，學(xué)生在自己復(fù)習(xí)或自學(xué)時往往不能夠很好體會書上的知識點，因此，單片機教材的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)整。下面仍以51單片機為例進(jìn)行探討。

首先在基礎(chǔ)知識的講解這一部分引入一個明確的控制對象，如機器人、電機等，通過直觀的控制對象，如機器人的運動等培養(yǎng)學(xué)生對理論課程的興趣。然后引出單片機的概念，用節(jié)日彩燈（發(fā)光二極管）引出數(shù)的表示方法、編碼等相關(guān)知識。

第二部分是內(nèi)部硬件。教材仍然可以從節(jié)日彩燈的亮、滅開始，用實例來引出51單片機的各引腳（包括I/O口）及功能、特點等，并引出單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如存儲器等。學(xué)生在學(xué)習(xí)這些硬件知識時由于有具體的感性認(rèn)識，所以學(xué)習(xí)起來就易于理解。還可考慮將該部分的新知識點分散，讓他們一次接觸一部分，剩下的部分知識點在后續(xù)涉及到的章節(jié)進(jìn)行講解，這樣知識點分散有利于學(xué)生對所學(xué)知識點的掌握。

第三部分是進(jìn)行指令學(xué)習(xí)。教材先列出學(xué)生較熟悉的節(jié)日彩燈的程序，然后逐步講解涉及到的指令及相關(guān)子程序，如延時程序等，由于這部分程序較為簡單，并涉及適當(dāng)?shù)闹噶?，因此學(xué)生易于記憶和理解。然后對程序進(jìn)行修改，引出I/O的使用方法，補充其他沒有涉及到的指令。這樣將難點分開，不集中在一個部分，教學(xué)效果要好得多。

第四部分是程序設(shè)計。仍然從節(jié)日彩燈開始，采用各種編程方法實現(xiàn)功能。由于指令已經(jīng)學(xué)完，涉及程序的編寫主要培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計的思維方式。從實例引出學(xué)生需要掌握的各類程序的設(shè)計，主要如順序程序、循環(huán)程序、分支程序、查表程序等。該部分在完成節(jié)日彩燈后再慢慢深入其它程序，多舉例，力求讓學(xué)生能進(jìn)行各類基本程序的編寫。

其它部分中斷、定時器/計數(shù)器及系統(tǒng)擴(kuò)展、接口等的編排類似。均先由一個具體的實例引出，然后再出現(xiàn)涉及的知識點，實例的列出可以采用項目等方式進(jìn)行設(shè)計，學(xué)完后就是該項目的實際完成。

從上面的結(jié)構(gòu)體系來看，教材在結(jié)構(gòu)編排上與實踐結(jié)合緊密，特別是每章節(jié)都以一個實例或項目開始，知識點逐漸引出，這樣課程學(xué)完后，學(xué)生對于該課程的應(yīng)用就具有一定信心，實際應(yīng)用時就能夠很快上手，對于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)尤其有利。

在實踐中，采用上述的教材體系結(jié)構(gòu)對單片機課程進(jìn)行了教學(xué)應(yīng)用，效果較好，學(xué)生普遍提高了學(xué)習(xí)興趣，并有部分學(xué)生自己進(jìn)行課外的拓展學(xué)習(xí)，具有了較強的嵌入式計算機的應(yīng)用能力，個別優(yōu)秀學(xué)生甚至還沒有畢業(yè)就已經(jīng)與相關(guān)公司簽約，課程教學(xué)取得了較好效果。

文中探討的單片機教材結(jié)構(gòu)體系，通過實際的應(yīng)用表明，該體系對于應(yīng)用型科技大學(xué)而言，具有緊密聯(lián)系實際的特點，有利于知識的融會貫通和綜合應(yīng)用，使學(xué)生具有解決具體問題的能力，同時也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，具有一定的應(yīng)用價值。文中所探討的教材結(jié)構(gòu)，對其它課程教材的編寫也具有一定的借鑒意義。

[1]張煒.新形勢下高校教材建設(shè)管理對策研究[J].文教資料，2013（14）.

[2]崔青峰.淺談高校教材編寫中的節(jié)點管理[J].出版發(fā)行研究，2013（8）.

[3]文立偉.高校教材建設(shè)與培養(yǎng)應(yīng)用型人才的研究[J].科教文匯（上旬刊），2013（8）.

[4]宋文英.新時期高校教材建設(shè)與管理中存在的問題及對策[J].中國電力教育，2013（20）.

[5]宋婀娜，王振龍.高校教材建設(shè)的探索與思考[J].中國電力教育，2013（23）.

[6]唐偉元，王松云.應(yīng)用型本科高校教材建設(shè)與管理探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2013（15）.

[7]黃文勇.高校教材供應(yīng)模式的社會化轉(zhuǎn)變及教材建設(shè)[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2013（5）.

[8]黃明子，孟凡春.創(chuàng)新教育模式下的高校教材建設(shè)[J].教書育人，2013（24）.

[9]楊健，喻曉莉，李亞利．對工科大學(xué)生單片機應(yīng)用能力構(gòu)建的思考[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2011（14）.