單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革探索與實踐

麻 超 張 穎 羅 曉/上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院

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單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革探索與實踐

麻 超 張 穎 羅 曉/上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院

【摘 要】針對單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的課程特點，探討了課程改革中采取的一些措施。通過改良課堂教學(xué)方式、注重課外實踐等方法，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】單片微機(jī)；教學(xué)改革；實踐式教學(xué)

【Abstr act】Sever al teachi ng r efor m attemp ts of Ap pli cati on of Si ngle- Chip Microcomputer Course ar e i ntr oduced i n thi s p aper，which are focused on the theory and practical teaching.After practice by years，these attempts are proved to be effective and achieved good results.

【Keywords】Single-Chip Microcomputer； Teaching Reform；Practical Teaching

隨著電子與計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、各種電器及設(shè)備自動化水平的日益提高，單片機(jī)技術(shù)在生活中所扮演的角色越發(fā)重要。因此，各理工類院校都將單片機(jī)列為自動化、電氣、電子信息等專業(yè)的核心課程之一。然而，由于該課程理論抽象、邏輯性強、實踐要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍感到無所適從，大多以應(yīng)付考試為目標(biāo)，對知死記硬背，學(xué)完之后仍然無法獨立完成單片機(jī)的簡單應(yīng)用和開發(fā)，違背了該課程的設(shè)置初衷。針對這些問題，我院教師團(tuán)隊近年來嘗試了一些新的教學(xué)手段，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善了教學(xué)效果。

1.教學(xué)環(huán)節(jié)

1.1精簡理論教學(xué)

本課程內(nèi)容繁雜，既包括計算機(jī)基礎(chǔ)知識，又包括51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)，串并口、定時計數(shù)器等功能模塊，以及系統(tǒng)擴(kuò)展與接口技術(shù)等應(yīng)用范例。如果教師授課時面面俱到，在48課時的教學(xué)中，留給學(xué)生獨立思考及課堂參與的時間將所剩無幾。如此多的知識內(nèi)容，也會讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時舍本逐末，感到枯燥乏味、逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣。

為改變此現(xiàn)狀，在理論教學(xué)中，將重點放在計算機(jī)基礎(chǔ)知識、51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲器組織、中斷系統(tǒng)、指令系統(tǒng)上。這些是單片機(jī)的核心內(nèi)容，是單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，扎實掌握后再學(xué)習(xí)其他類型單片機(jī)，學(xué)生可以觸類旁通，很快上手。因此將大部分理論教學(xué)時間投入到這些內(nèi)容上。而對單片機(jī)各種功能模塊，理論教學(xué)中僅簡單提及，重點放在應(yīng)用中由學(xué)生邊做邊體會。

通過精簡理論教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中有的放矢，為掌握單片機(jī)的應(yīng)用打牢基礎(chǔ)。

1.2注重實踐

單片機(jī)課程實踐性很強，學(xué)生動手設(shè)計電路、調(diào)試程序，是本課程取得滿意教學(xué)效果的關(guān)鍵。在實驗內(nèi)容的選擇上，照顧學(xué)生的知識積累，由淺入深。初期階段，以純軟件實驗內(nèi)容為主，給出部分參考程序，讓學(xué)生通過修改完成功能替代。待學(xué)生掌握后，逐漸引入如流水燈、交通燈等基礎(chǔ)的軟硬結(jié)合實驗內(nèi)容，并逐漸增加內(nèi)容難度。

為縮短開發(fā)時間，在教學(xué)中引入PROTEUS仿真軟件，讓學(xué)生親自搭建電路、編寫單片機(jī)程序、仿真調(diào)試。在親自動手中理解與掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)、定時計數(shù)器、串并口通信等功能的原理以及應(yīng)用。

1.3加強學(xué)生參與度

充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，讓學(xué)生積極參與到課堂的教與學(xué)中。

課程前期，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，通過一些簡單問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，逐步引入知識內(nèi)容。比如有符號數(shù)的表示方法，讓學(xué)生思考+0和-0的原碼、反碼的不同可能會帶來的問題，進(jìn)而給出補碼的知識，加強學(xué)生對三種表示法的理解。

課程后期，教學(xué)以學(xué)生為中心，把學(xué)生劃分為若干小組，每個小組分配一個自由任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)興趣，討論確定設(shè)計內(nèi)容、角色分工，共同完成該設(shè)計。每個成員分配完全不同的角色，保證所有人員都能全力投入。通過幾年的觀察和實踐，該方法可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。

2.課外實踐

由于學(xué)時限制，課堂授課只能起到啟蒙作用。想要獲得更好的學(xué)習(xí)效果，達(dá)到獨立開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的目的，在課外還要引導(dǎo)學(xué)生積極參與各類實踐，以學(xué)習(xí)指導(dǎo)實踐、以實踐帶動學(xué)習(xí)。

2.1大學(xué)生創(chuàng)新

學(xué)生根據(jù)自己興趣，結(jié)合單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用，選擇合適的創(chuàng)新課題申報，立項后可獲得學(xué)校經(jīng)費支持。從組隊、撰寫申報書，到硬件電路設(shè)計、程序編寫、整體調(diào)試，再到最后的項目結(jié)題報告，都由學(xué)生獨立完成。這類創(chuàng)新活動不僅鞏固并提高了學(xué)生對于單片機(jī)的理解與掌握，還增強了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)研究與文檔撰寫能力，可謂一舉多得。

近年來學(xué)生參與創(chuàng)新活動的熱情不斷提高，參與人數(shù)、課題質(zhì)量逐年增加。學(xué)生通過創(chuàng)新活動還成功獲得了多項發(fā)明專利和實用新型的授權(quán)。充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，學(xué)習(xí)與實踐的關(guān)系也進(jìn)入良性循環(huán)。

2.2競賽

大學(xué)生電子競賽、智能車競賽等項目，也是鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握單片機(jī)的良好途徑。這類比賽目標(biāo)明確，要求學(xué)生盡可能完善與優(yōu)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，促進(jìn)了學(xué)生對單片機(jī)知識的深入理解與研究。面對隨時可能出現(xiàn)的各種情況，鍛煉了學(xué)生分析、解決問題的本領(lǐng)，提高了學(xué)生的應(yīng)變能力。

此類比賽具有跨學(xué)科特點，涵蓋了控制技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)械工程等多個領(lǐng)域，不同專業(yè)的學(xué)生共同組隊、通過比賽相互交流，拓展了學(xué)生的知識面，開闊了視野。

2.3中外合作

我校與美國勞倫斯理工大學(xué)長期合作，每年派遣學(xué)生赴美參加由中美教師共同指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計項目，該項目要求學(xué)生設(shè)計制作完成特定功能的機(jī)器人，并參加Robofest大賽。在短短四個月時間內(nèi)完成從設(shè)計、制作、調(diào)試，到參賽的機(jī)器人，對學(xué)生單片機(jī)知識的掌握、軟硬件設(shè)計能力是一個考驗，要求學(xué)生在前期相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中打下堅實基礎(chǔ)。為能赴美參賽，學(xué)生具有極大動力認(rèn)真學(xué)習(xí)單片機(jī)課程，整體學(xué)習(xí)效果也得到提升。

3.結(jié)束語

作為一門應(yīng)用型課程，單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)要求理論與實踐有機(jī)結(jié)合，教師在授課中對內(nèi)容合理安排、適度取舍。本文所探討的教學(xué)改革方法，在教學(xué)實踐中取得了良好的效果，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了教學(xué)質(zhì)量，同時增強了學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新意識，鍛煉了學(xué)生知識綜合應(yīng)用能力。教學(xué)作為一項長期工程，今后仍需要不斷總結(jié)、改進(jìn)方法。

參考文獻(xiàn):

［1］方向紅.單片機(jī)三段遞進(jìn)式教學(xué)模式實踐與探索［J］.中國電力教育，2014（2）.

［2］羅偉華，湯婕.單片機(jī)教學(xué)探討［J］.科技資訊，2014（29）.

基金項目：

本文由上海工程技術(shù)大學(xué)教學(xué)建設(shè)項目基金（k201402003）資助。