單片機原理課程教學實踐與體會

趙健衡　葛為民

【摘 要】單片機原理課程的教學在工科院校與信息學科相結合的各專業(yè)中占具獨特的地位，本文從課程的性質與特點出發(fā)，結合課程教學實際，提出了理論聯(lián)系實際、注入式和啟發(fā)-聯(lián)想式相結合、充分發(fā)揮實驗教學的作用、注重能力培養(yǎng)、采取多樣化的教學與考核方式的教學方法。

【關鍵詞】教學方法；探討；單片機原理

單片機原理是一門理論性與實踐性都非常突出的，在一般工科院校中，機電一體化、測控技術、自動控制及計算機等多個專業(yè)學生必修的一門重要的專業(yè)基礎課程，是所有與信息學科相結合的各相關各專業(yè)后繼課程學習的重要基石之一。通過該課程的教學實踐活動，應該使學生具備能夠利用微控制器件進行相關應用型硬件電路設計與軟件程序開發(fā)的能力，其教學效果直接影響到學生后續(xù)課程的學習。教師的教學方法與手段直接影響教學的效果，教學方法的恰當與手段的適宜，無疑將收到事半功倍之良好效果，同時還有助于學生對知識的系統(tǒng)性理解和掌握，最大程度克服學生畏難與厭學的情緒。這無疑對課程的教學內容及教學方法的研究與探索提出了較高的要求。

1 課程的主要教學內容與特點

目前我國高等院校中與信息學科相結合的各相關專業(yè)是將單片機原理課程作為專業(yè)基礎課來組織教學的，多數以MCS 51系列微控制器為主要講授對象。其主要教學內容包括：單片機硬件結構、指令系統(tǒng)、接口及應用技術三大組成部分。

課程的特點表現在：理論性強，概念抽象，難以把握；實踐性強，實際應用能力要求高。并且實際應用能力的提高，又取決與對抽象概念的理解與把握能力，較強的應用能力又能促進抽象概念的理解。這樣抽象概念與應用能力相互交織，對教師的教學與學生的學習都極具挑戰(zhàn)。

為了取得良好的教學效果，在教學中，應該不斷通過改革與實踐，研究和探索各種有利于調動學生學習積極性，提高教學質量，夯實學生的專業(yè)技能基礎，提高學生在市場經濟條件下的競爭實力的方法。

2 把握課程特點，積極尋找教改突破口

鑒于單片機原理課程在教學中的性質與地位，以及理論性與實踐性兼?zhèn)涞慕虒W特點，不僅是能使學生掌握單片型微機基本原理與應用技術，而且還能培養(yǎng)學生分析和解決應用接口電路設計能力的一個有效的教學環(huán)節(jié)，其教學活動在整個教學過程中起到了一個承前啟下的作用。

因此，本課程對計算機語言、電子電路、模擬電子技術、數字電子技術、以及各種數制轉換等數學知識有較高要求。上述相關課程中涉及到單片機原理課程的先修知識點，并且相當大的多數均為該課程的重點和難點，如果先修課程掌握得不扎實，必將直接影響到單片機原理課程的教學效果。

另外，單片機原理課程還具有軟硬件結合緊密的特點，內容復雜。與單純的軟件課程或硬件課程相比，教學難度明顯增大。在教學過程中，學生普遍反映該門課程內容復雜、概念抽象、缺乏感性認識，難懂、難學、難運用。教學效果也難以盡如人意。

根據課程本身所具有的特點，如何才能達到培養(yǎng)學生扎實的理論知識與良好的解決實際問題的動手能力的教學目的，應該積極調動教與學雙方面的因素，共同參與到教學實踐中，在教學內容、教學方法、教學手段，以及激發(fā)學生的學習興趣等方面進行系統(tǒng)全面的探索與改革。

3 聯(lián)系實際加強教學針對性

單片機原理涉及較多的計算機軟硬件知識，在實際中也具有廣泛的用途?？梢钥紤]在進行教學設計時，應盡可能的聯(lián)系實際，利用現處于信息化社會的當代學生，能較容易在日常生活中接觸到計算機等信息產品的優(yōu)勢，引導學生充分理解所學知識的重要性，激發(fā)學生的學習興趣。

在組織教學的過程中，一方面，應該注意維護課程教學體系的完整性，以利學生自我總結提高，從整體上完整把握和理解知識體系；另一方面，應將知識點和教學目標的層次與教學手段相結合，并充分利用各種媒體盡可能進行情境的創(chuàng)設，充分發(fā)揮各種教學手段的優(yōu)勢，化繁為簡，化難為易，以利學生對各知識點的正確理解，并進而融會貫通，以致靈活運用，最終提高教學質量。

4 注入式和啟發(fā)-聯(lián)想式相結合

教學形式上采取以從過去單純講授的注入式轉變到以講授為主的注入-啟發(fā)-聯(lián)想式的教學模式。并鼓勵學生課前預習，課后復習。從單純的教師為主導的課堂教學向教師講授、啟發(fā)學生聯(lián)想與學生自學、課堂討論相結合的教學模式轉變，即課堂講授→啟發(fā)→思考、自學→討論→總結、再講授→實驗驗證→討論總結。例如，在講授地址、數據、控制三總線結構部分時，在交代清楚相關理論知識與概念后，可以要求學生自己將三總線的數據信號管理方式與日常生活中的交通管理方式進行比較；再如，講授定時器/計數器一章時，在介紹了計數緩沖器、計數初始值、重載寄存器作用，以及定時器/計數器的工作原理后，不妨要求學生將其與人類古老的“沙漏計時方法”的工作原理進行比較，學生自然能夠將計數緩沖器與“沙漏”、計數初始值與“沙”等抽象概念與實際物體一一有機地聯(lián)系起來。經過課堂討論、總結后，這些既抽象又很實際的相關概念變得形象、鮮活。不難使學生正確掌握又印象清晰、記憶深刻。在此基礎上，進一步引導學生自己總結出各類不同的系統(tǒng)擴展方式與可編程控制接口芯片，盡管用途不一，大致都有類似的控制使用方法。充分發(fā)揮學生的主體作用，增加教學的吸引力。

教學內容上，注意加強教學內容的應用環(huán)節(jié)，適當選擇一些實際工程應用例題，貼近日常生活，加強學生的分析實際問題、解決實際問題能力的訓練。

5 充分發(fā)揮實驗教學手段的作用，注重學生綜合能力的培養(yǎng)

由于單片機原理課程的實踐性很強，課堂講授的內容大都較為抽象難于立即消化，掌握起來有一定的難度。因此在教學活動中，必須根據課程的進度和教學的需要合理地安排實驗環(huán)節(jié)，并在實驗教學中重視學生綜合能力的培養(yǎng)。在實驗中，應注意先易后難，軟硬搭配，驗證型實驗與綜合、設計型實驗相結合，對日常生活中會碰到的問題，盡可能設計一些較具有實用性的課題，同時安排學生以學習骨干為核心的小組為單位，努力創(chuàng)造一個相互協(xié)作、相互學習、共同提高的良好氛圍。使學生能夠根據實驗中獨立操作的反饋信息（如在實驗操作中碰到的各種問題等），通過學習交流，共享整個群體的思維和智慧，從而形成對客觀事物規(guī)律更全面的認識，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

6 善于激發(fā)學生的好奇心與學習興趣

“興趣是最好的老師”，在教學過程中，沒有興趣的學習只能是教師單向的灌注式學習，學習的目的成了為完成學分而不得不為的苦差，沒有任何積極意義，更談不上達到培養(yǎng)學生在掌握基本理論的基礎上，具有較強實際運用能力的教學目標了。

有經驗的教師不難發(fā)現，學生在開始學習單片機原理課程之前，一般都有實際操作微型計算機的經驗，多少具備一些計算機的基礎知識，尤其是計算機軟件方面的知識。對計算機的硬件結構以及工作原理方面的知識，既好奇，又有些敬畏，對即將開始的學習往往躍躍欲試。

作為教師，應該善于保護學生對學習內容的好奇心，進一步激發(fā)學習興趣。使學生不至于一開始就攪入繁雜抽象的概念中無力自拔，迅速消退進一步學好的積極性。

講解知識的切入點上應該盡可能由淺入深，在講清“是什么”的基礎上，側重“為什么”，使學生更好地把握各知識點間的內在邏輯關系。在把握基本理論知識的基礎上，側重實際運用能力。例如，在學習MCU芯片各引腳部分時，應該側重到具體有什么用途，怎么使用。

盡可能利用多媒體教學等現代教學手段，通過視頻、音頻、圖像、動畫等，使抽象的知識具體化、形象化，利于學生生動、有效地掌握。在習題課中，利用多媒體投影設備，對學生典型習題進行分析、討論、講解也能收到極好的教學效果。

7 考核方式多樣化

在我國現行的教育體制中，考試乃是督促學生學習、檢驗學習成果、檢查與評價教師教學效果的一種重要手段。近年來，隨著高等學校教學改革工作的進一步深入，針對傳統(tǒng)的考核方法，不利于素質教育的種種弊端，在考核改革方面進行了大量有益的探索與實踐。

強調變應試教育為素質教育，注重培養(yǎng)和考核學生的實踐應用能力和突破、創(chuàng)新意識，對改變學生的學習方法和思維方式起到舉足輕重的作用。加大平時考核力度（包括日常出勤、習題作業(yè)和課堂表現等）。考核形式多樣化（采取開卷與閉卷，小論文與大作業(yè)、期末考試與平時考查、實驗成績相結合的多種方式）。側重培養(yǎng)學生對知識的理解能力、再通過相關課程設計教學環(huán)節(jié)，進一步綜合提高應用能力和解決實際問題的實踐能力，促使學生認真對待學習，有效杜絕考試突擊的現象。

雖然培養(yǎng)學生的綜合實踐能力是一個長期和復雜的過程，需要不斷積累經驗，進一步完善方法和措施。但在教學實踐中，通過上述方法的綜合運用，不但使得單片機原理課程中原本比較復雜的知識結構、抽象的名詞概念以及邏輯性較強的知識點變得相對淺顯、更易于理解，便于掌握，從而激發(fā)了學生們的學習熱情，提高了他們對本課程的學習積極性，也為他們進一步學好其它的相關專業(yè)課程打下了良好基礎；同時對其它類似課程的教學實踐活動也具有參考意義。

【參考文獻】

[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].2版.北京：清華大學出版社，2004，2（2）.

[2]王汀.微處理機原理與接口技術[M].杭州：浙江大學出版社，2008，9（1）.

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