單片機(jī)課程教學(xué)改革的探討

林靈燕+張禹+張昊

摘 要 本文根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，首先分析了單片機(jī)的教學(xué)現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題，接著從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核形式等方面對(duì)其進(jìn)行教學(xué)改革，目標(biāo)在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及分析問(wèn)題的能力，加強(qiáng)學(xué)生的和綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并指出了如何改善現(xiàn)有課堂教學(xué)模式以提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 單片機(jī) 現(xiàn)狀 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.039

Abstract Based on the characteristics of MCU course， we analyzes the current teaching situation and the problems existed in MCU course， then carry out teaching reform from teaching content， teaching methods and examination forms， aimed at improving students study enthusiasm and the ability to analyze problems， enhancing their innovation ability and overall quality， and pointed out how to improve the existing teaching mode to improve the quality of teaching.

Keywords MCU course； current situation； teaching reform

0 引言

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”作為電子信息工程的一門(mén)重要專業(yè)課，具有實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且強(qiáng)調(diào)硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)于一體。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、家用電器、儀器儀表、機(jī)械電子等諸多領(lǐng)域中，①這些領(lǐng)域也是電子信息工程專業(yè)學(xué)生的主要就業(yè)去向。通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及如何編寫(xiě)程序，這將為后續(xù)嵌入式等課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。隨著當(dāng)前社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各類智能設(shè)備層出不窮，因此單片機(jī)必然有其用武之地。為了適應(yīng)目前就業(yè)形勢(shì)的需要，并且使學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)時(shí)能夠具有較高的效率，有必要對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)進(jìn)行改革，從而來(lái)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

第一，單片機(jī)原理及應(yīng)用這門(mén)課涉及到比較多的專業(yè)基礎(chǔ)課程，如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等，對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)要求較高，而通常學(xué)生專業(yè)知識(shí)比較薄弱，有的專業(yè)知識(shí)遺忘，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)造成困難。第二，單片機(jī)這門(mén)課程的內(nèi)容和概念多并且都比較抽象，各個(gè)功能模塊間有著密切的聯(lián)系，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)難以掌握和理解。第三，單片機(jī)課程理論教學(xué)模式比較單一，以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式都是老師講課、學(xué)生聽(tīng)、比較枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不佳，不能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，并且實(shí)驗(yàn)也是驗(yàn)證性的居多，不利于培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和硬件開(kāi)發(fā)的能力。因此，任課教師都在探索新方法以提高單片機(jī)課程的教學(xué)效果。②③④⑤⑥第四，課程考核形式單一，主要以閉卷考試為主，學(xué)生通過(guò)考前突擊也可能取得較好的成績(jī)，但是可能缺乏動(dòng)手能力，這種考核方式不能全面衡量學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的掌握程度。下文分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核形式3個(gè)環(huán)節(jié)提出改革方案，通過(guò)改革，旨在提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生有較強(qiáng)的專業(yè)技能，從而培養(yǎng)出適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要的專業(yè)技術(shù)人才。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

由于“單片機(jī)原理及應(yīng)用”這門(mén)課程的內(nèi)容比較抽象、概念多并且邏輯性強(qiáng)，因此在授課的過(guò)程中要注意控制好理論知識(shí)的深度，減少一些記憶性與陳述性的知識(shí)，加強(qiáng)與實(shí)踐結(jié)合，可以以電子設(shè)計(jì)大賽的一些作品為例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用?？刹捎冒咐浇虒W(xué)的方式來(lái)吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如，在講授單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器這個(gè)章節(jié)內(nèi)容的時(shí)候，一些學(xué)生對(duì)于如何設(shè)置IP、TMOD、IE、TCON等特殊功能寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)的功能難以理解，但是他們對(duì)引言部分中介紹的設(shè)計(jì)萬(wàn)年歷的例子有較大的興趣，因此可以先用PPT展示一下萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)的過(guò)程，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)寄存器設(shè)置等方面的知識(shí)，可大大提高他們的理解效果。在教材建設(shè)方面，教材中一些陳舊的內(nèi)容已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的需要，所以應(yīng)當(dāng)適時(shí)地更新教材，有助于不斷補(bǔ)充新知識(shí)和新技術(shù)，克服長(zhǎng)時(shí)間選用同一教材知識(shí)的滯后性，此外，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求以及學(xué)校制定的人才培養(yǎng)計(jì)劃編寫(xiě)合適的教學(xué)大綱，從單一到綜合，簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐層遞進(jìn)安排教學(xué)內(nèi)容，對(duì)教學(xué)內(nèi)容劃分成三個(gè)大模塊，第一個(gè)部分為單片機(jī)的工作原理和硬件結(jié)構(gòu)組成，讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，第二個(gè)部分介紹單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握程序的編寫(xiě)方法，第三個(gè)部分為中斷系統(tǒng)，定時(shí)計(jì)數(shù)器以及串行口通信等，使學(xué)生了解單片機(jī)控制系統(tǒng)，并能夠?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)應(yīng)用，這種劃分模塊的方法，可以使得課程內(nèi)容條理分明，重點(diǎn)更加突出。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，首先，要認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，多數(shù)實(shí)驗(yàn)是以驗(yàn)證性為主，設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生通常是機(jī)械式地根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)完成實(shí)驗(yàn)，并且有些實(shí)驗(yàn)程序是都已經(jīng)編寫(xiě)好提供給用戶的，這樣的實(shí)驗(yàn)將不利于他們動(dòng)手能力的培養(yǎng)，因此需要根據(jù)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)理解情況調(diào)整實(shí)驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)，除了教學(xué)大綱中規(guī)定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外，大綱中可以適當(dāng)增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。為了給學(xué)生提供了更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，學(xué)校還可以適當(dāng)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在課余時(shí)間利用實(shí)驗(yàn)室資源學(xué)習(xí)單片機(jī)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)一步彌補(bǔ)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的不足。

3 教學(xué)方法改革

在教學(xué)過(guò)程中，可以多種教學(xué)方法并用，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。采用板書(shū)與多媒體手段相結(jié)合的教學(xué)方式，比如對(duì)于程序設(shè)計(jì)我們可以利用板書(shū)來(lái)講解，通過(guò)利用多媒體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示和調(diào)試程序，使學(xué)生在課堂上就能夠觀察到程序運(yùn)行的現(xiàn)象和結(jié)果，給學(xué)生直觀感受，使抽象的內(nèi)容變得生動(dòng)、形象，有利于產(chǎn)生好奇，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。除了傳統(tǒng)的“多媒體+板書(shū)”的方式外，還可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、項(xiàng)目教學(xué)法、討論法等教學(xué)方法。比如在講解匯編指令這部分內(nèi)容的時(shí)候可以適當(dāng)縮減講授學(xué)時(shí)，轉(zhuǎn)為任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的學(xué)習(xí)方式，只對(duì)一些比較常用的指令進(jìn)行認(rèn)真講解，余下的一些指令以課后作業(yè)的形式布置給學(xué)生自己學(xué)習(xí)，這種方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。課堂上還可以給學(xué)生展示一些單片機(jī)的小應(yīng)用、小制作的實(shí)物，并針對(duì)這些實(shí)物多與學(xué)生交流、討論，通過(guò)這些展示培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。教師還需要適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生充分利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源，查閱課程資料或文獻(xiàn)，以及進(jìn)行課外的學(xué)習(xí)上的交流互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，對(duì)于一些比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，可以把學(xué)生分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組大概由 4～5名自學(xué)能力比較弱和比較強(qiáng)的學(xué)生搭配構(gòu)成，教師在講授完必要的基礎(chǔ)知識(shí)以及實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)后，就可以讓各個(gè)小組學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)、實(shí)踐、交流和討論來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，等實(shí)驗(yàn)完成后再?gòu)拿總€(gè)小組中選一個(gè)人來(lái)進(jìn)行過(guò)程講解和結(jié)果演示。這種分組教學(xué)的方式能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神并且提高他們的自學(xué)能力。單片機(jī)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此需要強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生利用所掌握的知識(shí)獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)小型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以很好地鍛煉了學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力，同時(shí)可以讓學(xué)生查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。另外，平時(shí)需要多鼓勵(lì)實(shí)踐能力比較強(qiáng)的學(xué)生積極參加各類電子設(shè)計(jì)大賽，鍛煉他們的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)綜合素質(zhì)，同時(shí)也為學(xué)校爭(zhēng)得榮譽(yù)。

4 課程考核模式改革

以往的考核方式單一，主要以期末閉卷筆試為主，有的學(xué)生可能通過(guò)考前突擊也可以取得不錯(cuò)的成績(jī)，這樣就無(wú)法全面地反映學(xué)生單片機(jī)的實(shí)際編程能力以及對(duì)知識(shí)的掌握程度，所以應(yīng)該增加實(shí)驗(yàn)考核，并且合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)成績(jī)、平時(shí)成績(jī)以及理論成績(jī)的比例，可以采用課程總成績(jī)=期末筆試成績(jī)€？5%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)€？0%+平時(shí)表現(xiàn)€？5%的方式進(jìn)行考核，引導(dǎo)學(xué)生不要重理論輕實(shí)踐，因此只要學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熟練掌握了基本技能，最終的總成績(jī)都不會(huì)太低。這樣的考核方式能夠激發(fā)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性，更能反映學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力及對(duì)知識(shí)的掌握程度。

5 總結(jié)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，因此單片機(jī)的教學(xué)改革十分必要。本文首先分析了“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程現(xiàn)狀與教學(xué)中存在的問(wèn)題，接著分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核形式等方面對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行了教學(xué)改革探討，充分注重理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，因材施教，重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，也為畢業(yè)后的順利就業(yè)打下基礎(chǔ)。希望通過(guò)本文中提出的教學(xué)改革思路，能夠進(jìn)一步提高單片機(jī)的教學(xué)效果，同時(shí)為社會(huì)培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的單片機(jī)應(yīng)用型人才。

注釋

① 文武松等.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

② 石明江，顧亞雄，張禾.單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（6）.

③ 劉志壯，張文昭，周文真.單片機(jī)原理課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014（9）.

④ 王琦，孟昕元，楊曉.單片機(jī)課程教學(xué)改革與探索[J].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2015.3（23）.

⑤ 許景輝，張成鳳，李宗利.“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程改革實(shí)踐和探索[J].中國(guó)電力教育，2013（35）.

⑥ 祖一康，徐妙靖.單片機(jī)教學(xué)改革實(shí)踐研究[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2015.5（31）.