單片機(jī)與接口技術(shù)課程教學(xué)改革探討

摘 要：在闡述傳統(tǒng)“單片機(jī)與接口技術(shù)”教學(xué)模式不足的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前教學(xué)過程中存在的一些問題，提出一種新的教學(xué)改革方案，著重從課程內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法創(chuàng)新、考核方式等幾方面進(jìn)行大膽改革和嘗試。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；教學(xué)改革；同步教學(xué)

單片機(jī)課程是高校中計(jì)算機(jī)類、通信類、電氣類專業(yè)教學(xué)都會(huì)涉及的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程具有實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，不但注重強(qiáng)電知識(shí)與弱電知識(shí)結(jié)合，而且強(qiáng)調(diào)軟件開發(fā)與硬件設(shè)計(jì)于一體。由于涉及多個(gè)學(xué)科，知識(shí)面廣，教學(xué)內(nèi)容多，信息量大，且學(xué)時(shí)少，其教學(xué)難度較大。

一、改革背景

以筆者在單片機(jī)教學(xué)中為例，目前單片機(jī)傳統(tǒng)的教學(xué)方法先介紹單片機(jī)理論知識(shí)，包括概述、單片機(jī)的組成和基本原理、指令系統(tǒng)等，然后安排實(shí)驗(yàn)課。這樣在教學(xué)過程中，學(xué)生見不到實(shí)物，原理的介紹讓學(xué)生覺得枯燥、乏味，學(xué)生一般難以接受，很難調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和求知欲。而且一般理論課和實(shí)驗(yàn)課之間會(huì)有一定的時(shí)間間隔，學(xué)生本來就很難理解和接受理論課上的知識(shí)，再經(jīng)過幾天時(shí)間，甚至更長(zhǎng)時(shí)間后再去上實(shí)驗(yàn)課，此時(shí)學(xué)生早已把理論知識(shí)忘掉。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)還要重新學(xué)一篇基本知識(shí)，不但不利于學(xué)生掌握單片機(jī)理論知識(shí)，而且效率很低。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)使用實(shí)驗(yàn)室的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，由于實(shí)驗(yàn)板的芯片和器件比較復(fù)雜，學(xué)生很難搞清楚各模塊單元的功能，同時(shí)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書均提供實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)程序源代碼，學(xué)生在完全不了解實(shí)驗(yàn)硬件電路的情況下也可以很容易完成實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)硬件開發(fā)和程序設(shè)計(jì)的能力，這嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。在學(xué)習(xí)完單片機(jī)課程后，大部分學(xué)生遇到具體的項(xiàng)目設(shè)計(jì)依然無從下手，往往不能將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方法采用以期末考試為主的考核方式，期末考試只是對(duì)單片機(jī)最基本常識(shí)進(jìn)行考核，學(xué)生只需死記硬背課本上的知識(shí)點(diǎn)即可通過考試，甚至可以獲得高分，這樣極大影響了部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。成績(jī)未能體現(xiàn)學(xué)生的單片機(jī)實(shí)際編程能力和解決實(shí)際問題的能力，高分的學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力不成正比，容易出現(xiàn)很多“眼高手低”的學(xué)生。在考試中往往獲得高分的學(xué)生不一定具有很強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中親自動(dòng)手完成相應(yīng)的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，才能達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

可見，單片機(jī)課程教學(xué)不能完全按照其他理論科目教學(xué)方式來進(jìn)行。這門課程注重培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力和解決實(shí)際問題的能力，因此，它的教學(xué)方法就有必要進(jìn)行改革，進(jìn)一步提高這門課程的教學(xué)效果。

二、優(yōu)化課程內(nèi)容

目前普遍使用的單片機(jī)教材大多以MCS-51系列單片機(jī)為例，老師在教學(xué)上按章節(jié)順序講授教材上的知識(shí)點(diǎn)，依次講授單片機(jī)概述、基本組成、引腳功能、存儲(chǔ)單元、匯編指令系統(tǒng)、定時(shí)中斷、數(shù)碼管顯示等，這部分理論知識(shí)的講授作為后繼實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的理論支持。這部分理論知識(shí)的講授要注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在教學(xué)過程中對(duì)于較難理解的內(nèi)容，不作重點(diǎn)講授，以介紹為主，點(diǎn)到為止，如匯編指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、單片機(jī)外設(shè)等，將更多的課時(shí)留給后繼的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生有盡量多的實(shí)驗(yàn)時(shí)間在實(shí)踐中進(jìn)行編程訓(xùn)練。而這些較難理解的知識(shí)點(diǎn)在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)需要的時(shí)候再進(jìn)行講解，這樣學(xué)生可以做到“做中學(xué)，學(xué)中做”，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)新知識(shí)，在接受新知識(shí)的同時(shí)又可通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的理解和運(yùn)用能力。

單片機(jī)程序采用C語言編程。在傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)中單片機(jī)程序設(shè)計(jì)往往以匯編語言為主，由于匯編語言指令多、程序復(fù)雜、可讀性和移植性差，學(xué)生難以理解和掌握，極大影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。目前，企業(yè)的單片機(jī)開發(fā)人員大多以C語言為主進(jìn)行編程，C語言作為一門高級(jí)語言，其編程具有可讀性好、模塊化開發(fā)與資源共享、可移植性好、生成的代碼效率高等優(yōu)點(diǎn)。而且大部分學(xué)生具有一定的高級(jí)語言編程基礎(chǔ)，使用C語言編程僅需要對(duì)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)有初步了解，而繞過了單片機(jī)中難學(xué)的內(nèi)容，如不同存儲(chǔ)器尋址、寄存器分配等，使單片機(jī)的學(xué)習(xí)效率會(huì)大大提高。

三、創(chuàng)新教學(xué)方法

在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，單片機(jī)的理論知識(shí)一般安排在課室講授，講授完理論知識(shí)后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，理論與實(shí)踐內(nèi)容不同步，大大影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此，在單片機(jī)教學(xué)中有必要做到理論教學(xué)與實(shí)踐內(nèi)容同步，即單片機(jī)的概述、組成和基本原理等一些基本知識(shí)安排在課堂講授，把那些與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的章節(jié)內(nèi)容直接安排在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，將Proteus結(jié)合單片機(jī)開發(fā)板應(yīng)用于課堂教學(xué)，老師講授完理論知識(shí)后，可以直接利用Proteus進(jìn)行演示和觀察效果，大大激發(fā)學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)學(xué)生也可以趁熱打鐵，自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，從仿真軟件到實(shí)驗(yàn)開發(fā)板逐步進(jìn)行。當(dāng)學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)后，老師提出一些綜合探索性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、程序編寫、調(diào)試等完全由學(xué)生自己完成，這個(gè)過程遇到問題可以向老師提問。理論和實(shí)踐教學(xué)的同步連續(xù)開展，讓學(xué)生在實(shí)踐中找到需要學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)和重點(diǎn)，快速對(duì)所有學(xué)習(xí)的核心課程及應(yīng)用有基本的理解，對(duì)所學(xué)課程更加感興趣，帶著問題進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，避免了學(xué)習(xí)的盲目性，同時(shí)學(xué)生對(duì)自己所學(xué)的內(nèi)容將做何種用途非常了解。

四、完善課程考核體系

單片機(jī)課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，隨著計(jì)算機(jī)的普及和電子技術(shù)的發(fā)展，以期末考試為主的考核方式已經(jīng)不再適應(yīng)單片機(jī)教學(xué)，學(xué)生單片機(jī)實(shí)際編程能力和解決實(shí)際問題的能力也無法簡(jiǎn)單地用期末成績(jī)?nèi)ズ饬?。因此，筆者對(duì)單片機(jī)課程考核方式進(jìn)行改革。單片機(jī)綜合成績(jī)以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為主，期末考試為輔。傳統(tǒng)考核方式中期末考試占70%～80%，平時(shí)考勤和實(shí)驗(yàn)占20%～30%。本次改革，通過降低期末考試分?jǐn)?shù)的比重，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的分值，給出一個(gè)相對(duì)客觀合理的分?jǐn)?shù)。為了提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，綜合成績(jī)中實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目分?jǐn)?shù)占50%，期末考試占40%，作業(yè)和平時(shí)考勤占10%。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目包括搭建硬件平臺(tái)、程序設(shè)計(jì)、調(diào)試等，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)嚴(yán)格按照進(jìn)度來完成。老師通過檢查學(xué)生完成進(jìn)度、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目報(bào)告、項(xiàng)目答辯情況、最終成果等形式對(duì)其進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目打分。采用這種考核方式學(xué)生既能掌握本門課所要求掌握的知識(shí)，又能提高自身運(yùn)用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)分析解決實(shí)際問題。

本文對(duì)單片機(jī)教學(xué)中不足提出了一些改革方法，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：以C語言為主講授單片機(jī)程序設(shè)計(jì)，與匯編語言相比，極大地減少了學(xué)生編程復(fù)雜度和降低了學(xué)生對(duì)硬件的依賴度；理論和實(shí)踐教學(xué)的同步連續(xù)開展，讓學(xué)生在實(shí)踐中找到需要學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)和重點(diǎn)，快速對(duì)所有學(xué)習(xí)的核心課程及應(yīng)用有基本的理解，對(duì)所學(xué)課程更加感興趣，帶著問題進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，避免了學(xué)習(xí)的盲目性；單片機(jī)綜合成績(jī)以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為主，期末考試為輔的考核方式，與傳統(tǒng)的考核方式相比，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及更能體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的真實(shí)情況。希望通過以上教學(xué)改革，單片機(jī)教學(xué)效果能得到進(jìn)一步提高。

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？誗編輯 孫玲娟