單片機課程教學(xué)研究

章彧

摘 要： 單片機是一門應(yīng)用性很強的課程。作者結(jié)合該課程特點及自身多年的教學(xué)經(jīng)驗，從提高學(xué)生興趣，完善教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，加強實踐環(huán)節(jié)和發(fā)展興趣小組五個方面進行單片機教學(xué)的研究與探討，以此改善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 單片機 教學(xué)改革 教學(xué)研究

一、引言

單片機技術(shù)是現(xiàn)代電氣電子工程領(lǐng)域一門飛速發(fā)展的技術(shù)，在各種智能控制系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用，其在教學(xué)及工程實踐領(lǐng)域的技術(shù)推廣是當今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的熱點。單片機技術(shù)是電氣工程、電子信息類學(xué)生必須掌握的一門技術(shù)，也是現(xiàn)代工科學(xué)生就業(yè)的一個基本條件。

《單片機原理及應(yīng)用》是電氣、電子、自動化、機電等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是我校重點建設(shè)課程之一。它以模擬電路、數(shù)字電路、C語言等課程為基礎(chǔ)，為后續(xù)各專業(yè)相關(guān)原理的生產(chǎn)實現(xiàn)提供技術(shù)手段。通過課程學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，提高學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，增強學(xué)生利用所掌握的知識解決實際工程問題的能力。單片機知識在電類專業(yè)整個課程體系中處于承上啟下的核心地位。

二、教學(xué)研究

《單片機原理及應(yīng)用》建設(shè)是一個系統(tǒng)工程。根據(jù)一般工科院校的特點，要將《單片機原理及應(yīng)用》建設(shè)成面向?qū)W生能力培養(yǎng)、面向信息時代發(fā)展的課程。“適應(yīng)社會需要，不斷改革創(chuàng)新”是《單片機原理及應(yīng)用》課程建設(shè)遵循的原則；加強素質(zhì)教育，努力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是《單片機原理及應(yīng)用》課程建設(shè)追求的目標。但是學(xué)生普遍反映，單片機硬件基礎(chǔ)部分抽象概念多，入門難；軟件部分指令不易記，匯編程序的編程難；軟硬件結(jié)合的接口技術(shù)部分則更難，而且整個課程的學(xué)習(xí)要結(jié)合電子技術(shù)、C語言等相關(guān)知識，屬于軟硬件結(jié)合的計算機應(yīng)用課程，工程實踐性很強。從早期多年的教學(xué)情況看，學(xué)生對單片機技術(shù)的認識、定位不明確，對電子技術(shù)、計算機技術(shù)等前期相關(guān)的基礎(chǔ)知識掌握不扎實，采用的學(xué)習(xí)方法不正確，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)概念模糊、機械死板、知識點脫節(jié)、軟硬件脫鉤等情況，使學(xué)生感覺單片機是一門枯燥的、抽象的、要死記硬背的、還很難學(xué)的課程，完全感覺不到其中樂趣，自然導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，更不要說應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)了。

針對單片機教學(xué)和學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，為了培養(yǎng)合格的單片機應(yīng)用型人才，必須改變原有的教學(xué)方式。下面從以下五個方面探討該課程的教學(xué)。

1.明確學(xué)習(xí)目的，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

只有目的明確了，才有努力的方向，只有興趣產(chǎn)生了，才能為這種努力提供自發(fā)的動力?！芭d趣是最好的老師”。教師的主要任務(wù)不應(yīng)是單純地傳授知識，更重要的幫助學(xué)生確立學(xué)習(xí)目標，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使他們有一種強烈的求知欲望和熱情，引導(dǎo)他們自覺投入到學(xué)習(xí)中。傳統(tǒng)教學(xué)過程中，整個課程體系安排往往是先灌輸式地講完基礎(chǔ)理論，再來一個綜合應(yīng)用做總結(jié)，中間雖然有舉例，但往往都是就事論事，是片面的，不具有完整性，使得學(xué)生只有在課程學(xué)習(xí)的最后才真正接觸到單片機的實際應(yīng)用系統(tǒng)，而在此之前的學(xué)習(xí)由于學(xué)習(xí)目標不明確，學(xué)生感到學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味，故而學(xué)習(xí)興趣不高。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，我們在課程學(xué)習(xí)的開始，可先給學(xué)生展示一些單片機的應(yīng)用產(chǎn)品，如數(shù)字萬年歷、數(shù)字溫度計、計算器等，使他們體會到單片機技術(shù)的實用性，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，利用產(chǎn)品實例，將課程內(nèi)容安排分解進去，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標，然后開始講解課程內(nèi)容。在教學(xué)組織上要合理安排刺激源，選擇合適的教學(xué)手段和方法，不斷強化目標，激發(fā)興趣，使得學(xué)生在困難面前仍能有信心。

2.科學(xué)組織教學(xué)內(nèi)容，合理完善教學(xué)方法。

《單片機原理及應(yīng)用》課程與學(xué)生原來接觸的其他課程有很大的不同，它既有實在的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又有抽象的軟件系統(tǒng)設(shè)計，并且這二者在學(xué)習(xí)和應(yīng)用的時候，都是相輔相成的，如果二者沒有銜接好，不能融會貫通，就極易產(chǎn)生枯燥、抽象的感覺，導(dǎo)致學(xué)生覺得困難，喪失興趣。因此，科學(xué)組織教學(xué)內(nèi)容，打通軟、硬件關(guān)節(jié)點，做好銜接是教學(xué)安排上的重要任務(wù)，選擇合適的教學(xué)方法很關(guān)鍵。首先，在教學(xué)組織上注意層次化。層次化一是指在整個課程體系上的層次化，按照硬件—軟件—硬件的結(jié)構(gòu)安排教學(xué)，前者引導(dǎo)對后者的掌握，后者加深對前者的理解，相輔相成。比如前面硬件中對存儲器地址、內(nèi)容概念的了解，有利于軟件學(xué)習(xí)時對指令功能的掌握，反之進一步加深對存儲器元件的理解，再學(xué)習(xí)后面的存儲器擴展和應(yīng)用時，就是輕車熟路、易于上手了。層次化另一是指單個知識點掌握時的層次化，按照概念—表象—應(yīng)用進行掌握。比如尋址方式這個知識點，它是單片機指令學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，在學(xué)習(xí)掌握時分為三個層次，第一層次是掌握各尋址方式的定義和書寫方式，第二層次是能根據(jù)指令的書寫，確定尋址方式，找到操作對象，第三層次是能夠根據(jù)功能需要，合理選擇尋址方式，編寫指令。其次，在教學(xué)上選擇合適的教學(xué)方法。采用對比性的教學(xué)方法，比如立即尋址和直接尋址、寄存器尋址和寄存器間接尋址在學(xué)習(xí)時的對比，訪問片內(nèi)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器時的對比等，加深學(xué)生印象，使之不容易混淆。采用循序漸進的啟發(fā)式教學(xué)方法，比如在定時計數(shù)器這個知識點環(huán)節(jié)，按照為什么要定時計數(shù)器—怎樣才能實現(xiàn)計數(shù)功能—怎樣才能正確計數(shù)—怎樣用好計數(shù)器這個思路引導(dǎo)學(xué)習(xí)過程。程序設(shè)計時，強調(diào)先簡單后復(fù)雜，熟練典型例題，逐步擴展程序功能。在講完各理論知識點后，可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合興趣，自己動手設(shè)計、制作一些相關(guān)電子作品，讓他們在實踐中加深對理論知識的理解。學(xué)生每完成一個設(shè)計，便感到距離成功更近了一點，因而會有一種成就感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)習(xí)信心，變被動地接受知識為主動獲取知識。

3.合理利用教學(xué)資源，豐富教學(xué)手段。

由于要求學(xué)生要做筆記，因此在知識點講解、舉例、總結(jié)時，主要以板書方式，多媒體課件主要是做投圖使用。在項目設(shè)計舉例時，利用proteus結(jié)合keil軟件，調(diào)試仿真設(shè)計效果。利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺，把《單片機原理及應(yīng)用》這門課程的授課計劃、電子課件、實驗指導(dǎo)書、仿真軟件、仿真實例與習(xí)題等相關(guān)資料上傳上去，供學(xué)生隨時上網(wǎng)自學(xué)。另外，會把一些有關(guān)單片機知識的網(wǎng)站和一些優(yōu)秀的論文鏈接到課程網(wǎng)頁上，供學(xué)生瀏覽學(xué)習(xí)。

4.加強實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和實踐能力。

《單片機原理及應(yīng)用》課程是一門實踐性非常強的課程，只有親自動手進行單片機的設(shè)計、訓(xùn)練，才能嫻熟使用單片機的開發(fā)工具，培養(yǎng)熟練的程序設(shè)計思路，靈活設(shè)計系統(tǒng)電路。學(xué)生通過實踐環(huán)節(jié)，在了解了“干什么”、“怎樣干”以后，親自動手體驗，干中學(xué)、學(xué)中干，實現(xiàn)有效學(xué)習(xí)，培養(yǎng)能力。在實驗內(nèi)容的安排上，結(jié)合學(xué)生特點、實際應(yīng)用和學(xué)時數(shù)，安排兩次驗證性實驗，主要是學(xué)會和熟悉keil和proteus軟件的使用，后面安排了綜合性、設(shè)計性實驗，如定時器功能仿真實驗、四路外部中斷仿真實驗、顯示器仿真設(shè)計實驗、鍵盤仿真設(shè)計實驗等，既不是很復(fù)雜，又能對相關(guān)重要知識點的應(yīng)用進行練習(xí)，同時符合工程應(yīng)用實際。此外，設(shè)置了單片機課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，集中2周的時間進行，培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生綜合性、系統(tǒng)性的項目設(shè)計能力。提供給學(xué)生幾種大小難度適合的課題，學(xué)生可根據(jù)自己的能力和愛好選取其一，然后在教師的指導(dǎo)下，完成從收集資料、立項、方案論證到軟硬件設(shè)計與調(diào)試的過程。通過課程設(shè)計的實戰(zhàn)演練，學(xué)生學(xué)會了綜合運用所學(xué)知識進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的方法，既充分鍛煉了學(xué)生的實踐能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識。

5.積極培養(yǎng)和發(fā)展課外興趣小組。

要真正提高學(xué)生單片機實際應(yīng)用能力，單靠課堂（理論、實踐）教學(xué)是不夠的。為了鞏固、強化學(xué)生單片機理論教學(xué)的效果，我們還要充分培養(yǎng)和發(fā)展“電子制作協(xié)會”這類的學(xué)生興趣組織，選派具有豐富教學(xué)和科研經(jīng)驗的老師指導(dǎo)學(xué)生進行電子科技制作活動，積極參與和組織各類科技競賽活動。通過課外科技活動的開展，有效提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力與獨立分析、解決問題的能力。

三、結(jié)語

單片機是一門實踐性很強的課程，通過初步嘗試，我們認為只要不斷改進教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段，加強實踐能力的培養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實際，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較好的教學(xué)效果。但是如何將教學(xué)改革開展得更加深入系統(tǒng)，為社會培養(yǎng)出大批具有工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的單片機應(yīng)用型人才，還需要廣大教師共同努力，不斷探索。

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