單片機課堂與實驗教學(xué)改革初探

黃欽

（湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

單片機課堂與實驗教學(xué)改革初探

黃欽

（湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

針對《單片機原理與應(yīng)用》教學(xué)在湖南交通工程學(xué)院所面臨的問題，結(jié)合教學(xué)改革的實踐經(jīng)驗，采用以引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的單片機課程案例教學(xué)等方法，并實行以師生共同完成實際案例為主要內(nèi)容的實驗教學(xué)活動，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，可提高單片機教學(xué)的實際效果。

單片機；課堂教學(xué)改革；實驗教學(xué)改革；案例教學(xué)

隨著電子元器件的高速發(fā)展和人們對智能設(shè)備的高要求，單片機以一種體積小、成本低、控制能力強及處理速度快等優(yōu)點迅速發(fā)展起來，并廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，如工業(yè)測控、智能儀器儀表、日用家電、個人信息終端及通信產(chǎn)品等。單片機發(fā)展速度之快遠遠超過了人才培養(yǎng)的速度，所以我國單片機的設(shè)計和制造人才相當匱乏，相關(guān)人才培養(yǎng)是社會之急需。在此背景下，單片機成為各層次高等院校中電氣電子類專業(yè)的核心課程。湖南交通工程學(xué)院作為一所新的應(yīng)用型本科院校，其任務(wù)就是培養(yǎng)整體素質(zhì)高、動手能力強的應(yīng)用型人才。筆者通過單片機教學(xué)實踐，提出單片機課堂教學(xué)與實驗教學(xué)改革思路，與同行探討。

1 單片機教學(xué)中存在的問題

（1）教材內(nèi)容問題?？陀^地說，現(xiàn)行很多教材的內(nèi)容還是一直在圍繞一些陳舊知識展開。如單片機并行I/O口的擴展，還是使用的8155和8255芯片；目前使用的教材雖然匯編語言和C語言都有介紹，但從整本書的內(nèi)容來看，匯編語言仍是主力軍，書上的例程全部是采用匯編語言來編寫。作為一個培養(yǎng)人才的搖籃，教育機構(gòu)應(yīng)該關(guān)注單片機行業(yè)的發(fā)展，盡量跟進市場發(fā)展的步伐，向?qū)W生傳播實時更新的知識，追蹤發(fā)展優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，這樣才能培養(yǎng)出適應(yīng)市場需要的人才。

（2）教師教學(xué)問題。老師講解的大量抽象、難懂的芯片結(jié)構(gòu)和工作原理會讓學(xué)生感覺到枯燥乏味，僅僅通過板書和PPT讓學(xué)生被動地接受知識，造成學(xué)生對單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)理解困難、缺乏感性認識，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。對剛剛走上教學(xué)工作崗位的教師來說，教學(xué)經(jīng)驗不足，又缺乏相應(yīng)的工程實踐經(jīng)驗，講授方法多來自于求學(xué)時的老師，因而大同小異、難以突破，不具備將理論知識拓展到工程實踐的能力。在這種情況下，課堂教學(xué)的效果大打折扣。

（3）實驗教學(xué)問題。應(yīng)用型人才主要是要加強學(xué)生的動手能力和分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，所以不必花費大量的時間講授完整的理論知識，而只需講解單片機的相關(guān)應(yīng)用即可。目前，學(xué)生去實驗室做實驗的積極性很高，但大部分是為了擺脫課堂教學(xué)的枯燥乏味。雖然也不乏真正想提高自己動手能力的學(xué)生，但他們做實驗也僅僅是將程序輸入到電腦中，為了實驗而實驗，這就使得實驗教學(xué)的效果不理想，學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)造力并沒有得到很大提高。

（4）實踐條件問題。建立單片機實驗室的成本比較高，很難達到學(xué)生人手一套實驗開發(fā)系統(tǒng)，而是兩三人一套實驗設(shè)備，每個學(xué)生的動手操作機會和時間都很有限；同時單片機系統(tǒng)發(fā)展迅速，設(shè)備的更新率非常高，購置新設(shè)備的資金投入跟不上單片機的更新速度，也使學(xué)生難以學(xué)到最新的單片機技術(shù)。

2 教材內(nèi)容及教學(xué)手段改革

（1）教材內(nèi)容的改革。選擇教材時應(yīng)注重應(yīng)用和理論方面的內(nèi)容分配適度。理論部分要求重點介紹單片機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、C51編程語言及簡單的匯編語言即可。通過教學(xué)方式的設(shè)計，壓縮匯編語言的課時，重點放在C51的基礎(chǔ)知識及程序設(shè)計上。為了讓學(xué)生更加牢固地 掌握每個知識點，在單片機的應(yīng)用部分應(yīng)引入相應(yīng)的項目案例。要求案例的難易程度適中并且是用C51語言來開發(fā)的，同時，加強課程設(shè)計環(huán)節(jié)。滿足這些要求的教材才比較適合應(yīng)用型院校的?？茖W(xué)生使用。

（2）教學(xué)手段的改革。在單片機的授課中，加入相應(yīng)的flash動畫、keil調(diào)試過程、proteus仿真等手段進行教學(xué)，這種豐富多彩的講課形式，富有感染力的視覺刺激，能提高學(xué)生聽課的興趣，加速知識理解，提升課堂效果。同時，向?qū)W生介紹單片機學(xué)習(xí)的優(yōu)秀網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，了解當前有關(guān)單片機的新技術(shù)和新發(fā)展，以此來拓寬學(xué)生的視野和知識面，延伸和補充課堂的教學(xué)內(nèi)容。此外，教師也要保持知識的實時更新，了解前沿的科技技術(shù)，多參加工程項目的開發(fā)設(shè)計，對于單片機各個知識點的理解把握就能更加全面，使講課更加精辟，使實驗教學(xué)更為精準。

（3）教學(xué)組織的改革。一個四五十人的班級，不可能每個人的學(xué)習(xí)能力是一樣的，學(xué)習(xí)興趣也有不同。特別是筆者所任教班級的學(xué)生，層次很不一樣，有三年制高職學(xué)生、也有五年制高職學(xué)生。后者在之前學(xué)過單片機課程，相對于三年制高職學(xué)生來說，基礎(chǔ)和動手能力都要稍微強一些，因此對這兩種學(xué)生不能采用一種模式進行培養(yǎng)。鑒于這種情況，可以給五年制高職學(xué)生布置做難度大點的項目；也可以采用分組學(xué)習(xí)的辦法，把一個五年制高職學(xué)生和三四個三年制高職學(xué)生分為一組，讓五年制高職學(xué)生來帶動或輔導(dǎo)三年制高職學(xué)生學(xué)習(xí)，有利于提升班級的整體學(xué)習(xí)效果。

3 課堂教學(xué)方法的改革

（1）采用案例式教學(xué)法。案例式教學(xué)法是在教師的主導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，師生共同完成一個項目案例的教學(xué)活動。根據(jù)教材的內(nèi)容，每一個項目都應(yīng)對應(yīng)一個核心知識點。例如：做一個簡易秒表的項目，就對應(yīng)于單片機的中斷系統(tǒng)和定時/計數(shù)器知識點。項目要盡量貼近實際生活，并且難易程度適中，保證在教師的指導(dǎo)下學(xué)生能夠完成的項目，這樣才有利于增強學(xué)生的信心；同時，在講解此項目之前，采用Proteus、keil等仿真軟件將此項目進行仿真驗證，讓學(xué)生有個感性認識，明確此項目要實現(xiàn)的功能。以這種真實、生動的案例式教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握知識點的興趣。

（2）采用啟發(fā)式教學(xué)法。采用啟發(fā)式教學(xué)法有益于學(xué)生開動腦筋，對比學(xué)習(xí)，知識點更易掌握。比如：電氣類的學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機課程的前續(xù)課程中曾學(xué)過C語言，為單片機系統(tǒng)開發(fā)語言的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。因此，在C51語言中指針的學(xué)習(xí)，匯編語言中間接尋址指令的學(xué)習(xí)，可以通過C語言中指針的知識點來啟發(fā)學(xué)生進行類比學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新思維。

（3）采用比喻式教學(xué)法。對于單片機中的諸多專業(yè)術(shù)語，可以采用比喻法進行傳授，引導(dǎo)學(xué)生與生活中的類似現(xiàn)象聯(lián)系起來，化抽象為形象。如為了讓學(xué)生理解“源允許”、“總允許”的概念，可將“總允許”比喻成一間房的總閘，將“源允許”比喻成每一個燈所對應(yīng)的開關(guān)。要使某一個燈亮，僅僅打開這個燈所對應(yīng)的開關(guān)是亮不起來的，還必須把總閘給合上才行。這種形象的比喻，增強了教學(xué)的趣味性，對于知識點的掌握更加容易。

4 實驗教學(xué)內(nèi)容及條件改革

（1）傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式需改革。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生只是一個操作工或者說是搬運工，根據(jù)老師給出的電路原理圖和開發(fā)程序，簡單的從書上搬運到電腦上，然后下載到單片機里面，讓它運行，達到實驗要求的結(jié)果，記錄實驗過程并撰寫實驗報告，就算整個實驗做完了。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)是讓學(xué)生按部就班地完成實驗任務(wù)，學(xué)習(xí)效果較差，因此，急需對實驗教學(xué)進行改革。

（2）合理設(shè)置實驗內(nèi)容。實驗教學(xué)改革的重中之重是實驗內(nèi)容的改革。按實驗內(nèi)容劃分，實驗可分為：驗證性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗。驗證性實驗有助于學(xué)生快速理解課堂上講授的知識點，同時，能夠熟悉單片機系統(tǒng)設(shè)計的軟硬件開發(fā)流程；設(shè)計性實驗是在驗證性實驗的基礎(chǔ)上，由學(xué)生設(shè)計實驗指導(dǎo)書上沒有的系統(tǒng)或者是根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求對驗證性實驗做相應(yīng)的改進，有利于發(fā)揮學(xué)生的自主思考能力和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新性實驗則是完全由學(xué)生自己開發(fā)新的實驗，可以由學(xué)生在課余進行，或安排課程設(shè)計任務(wù)來完成。合理設(shè)置實驗內(nèi)容，就是要在實驗設(shè)計上做到上述三種類型的實驗都要有。

（3）大力改善實驗條件。由于實驗設(shè)備的限制，學(xué)生必須四五一組。雖然分組做實驗有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力，但很難滿足實驗教學(xué)的時間和效果；同時也容易滋長個別投機取巧的學(xué)生竊取隊員的實驗成果作為自己的實驗結(jié)果，這既不利于學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，又容易使認真做實驗的同學(xué)內(nèi)心產(chǎn)生不平衡感。所以合理的狀態(tài)是兩人一組，最好是一人一組。這就要求學(xué)校增加投入，增添實驗設(shè)備，改善實驗條件。

［1］李娣娜，黃同，邵思飛.單片機課程教學(xué)改革與學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)［J］.教育教學(xué)論壇，2014，（38）：28-29.

［2］唐曉銘，陳靜枝.單片機課程案例教學(xué)法的探索與實踐［J］.裝備制造，2014，（S1）：93-94.

［3］鄭春喃.單片機教學(xué)改革的實踐分析［J］.中國校外教育，2014，（6）：102.

［4］趙璐，李遠.高職《單片機原理與應(yīng)用》教學(xué)改革與實踐［J］.科技資訊，2013，（29）：197-198.

［5］張磊，莊麗陽.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進單片機教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新實踐互動雙贏［J］.課程教育研究，2014，（25）：238-239.

［6］高偉，郭謀發(fā)，溫步瀛.創(chuàng)新性研究型人才培養(yǎng)機制下的單片機教學(xué)改革探究［J］.中國電力教育，2013，（25）：47-48.

［7］田雪.“微機原理”課程教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索［J］.中國電力教育，2010，（33）：160-161.

Exploration of Reform of Single Chip Microcomputer and Experiment Teaching

HUANG Qin
（Hunan Institute of Traffic Engineering，Hengyang，Hunan 421001，China）

According to the problems Hunan Institute of Traffic Engineering face in single chip microcomputer course teaching，combining with the practical experience of college teaching reform，usingcase teachingto guide students to take part in the practical teaching，and implementing experimental teaching activities conducted by students and teachers together，students' learning enthusiasm can be stimulated and the teaching effect of single chip microcomputer can be improved.

single chip microcomputer；classroom teaching reform；experiment teaching reform;case teaching

G712

A

2095-980X（2015）12-0089-02

2015-11-26

黃欽（1988-），女，助教，主要研究方向：電力電子自動控制系。