單片機課程學習興趣引導及內(nèi)容安排的探索

趙來定 白曉東

摘要：探討了單片機原理及應(yīng)用課程的教學體系，對當前該門課程存在的問題進行了分析，提出了教學中可將傳統(tǒng)的單片機與現(xiàn)代功能強大的單片機相結(jié)合；匯編語言的學習有助于培養(yǎng)學生的高效率編程能力和故障分析能力；可通過工程演示加實驗教學的方式，合理安排課堂教學內(nèi)容。通過這些方式，激發(fā)學生對這門課程的學習興趣。

關(guān)鍵詞：單片機；興趣引導；學習規(guī)劃

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0129-02

一、引言

現(xiàn)代大學教育中，許多大學將單片機原理及應(yīng)用作為專業(yè)基礎(chǔ)課，教學課時一般安排為32學時。本門課的學習意義在于工程開發(fā)應(yīng)用，但32課時無法去安排一個完整的理論加工程實踐的教學。近些年來，有的文獻指出采用立體化教學的方法[1-2]，有的文獻提出采用實踐引導教學興趣的方法[3-4]，有的文獻提出了單片機模塊化課程的教學設(shè)計思想[5]，但這些方法仍是割裂了理論與實踐的教學，學生對教學內(nèi)容的誤區(qū)仍然存在，教學方法不被接受，教學效果仍較差。筆者從事單片機教學及科研工作多年，針對單片機的課堂教學摸索，提出了改進的方法。經(jīng)教學實踐證明，這些方法是行之有效的。

二、單片機課程教學的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的課堂教學偏重于純理論的講解，以前未接觸過單片機的學生在開始學習后，會覺得內(nèi)容較難，很快會失去學習興趣。參加過電子設(shè)計實踐的一些同學，他們總以為單片機的硬件電路在網(wǎng)上有參照，軟件代碼只是對網(wǎng)上的C語言代碼資源略有改動即可，沒有認識到工程實踐是比較復(fù)雜的，對單片機的認識較片面。傳統(tǒng)的8051單片機教材因發(fā)展較全面、芯片內(nèi)資源及管腳簡單而在課堂教學上被廣泛使用。但目前涌現(xiàn)了許多新型的單片機，這些單片機一般內(nèi)部資源豐富，外部接口較多，如課堂教學主講這些單片機，因內(nèi)容較多較復(fù)雜，故教學課時無法滿足要求。單片機教學主講匯編語言，匯編語言可讀性及可移植性較差，編程極易出錯。怎樣激發(fā)學生去學習和應(yīng)用，也是本課程的課堂教學需要考慮的。

三、單片機課程教學的改革

本節(jié)主要講述了在教學中，對上一節(jié)提出的關(guān)于單片機課程的一些問題進行改革，使得教學內(nèi)容符合實際教學的要求。

1.課程的認識引導。單片機的硬件設(shè)計是在了解芯片內(nèi)的資源及外圍特性的基礎(chǔ)上進行的。一個好的單片機電路設(shè)計師，會根據(jù)不同的工程應(yīng)用場景，選擇不同類型的單片機，設(shè)計的電路應(yīng)該集成度高、體積小、功耗低、性能穩(wěn)定，絕不是濫用和抄襲網(wǎng)上的硬件電路。

單片機的軟件設(shè)計是建立在個性化的硬件電路基礎(chǔ)上的。程序必須根據(jù)硬件電路的連線確定外圍芯片的訪問地址、訪問方式、操作時序等。此外，程序的安排不應(yīng)該是簡單的代碼的堆積，應(yīng)分清優(yōu)先順序，應(yīng)該是高效率地執(zhí)行完成系統(tǒng)要求的功能。

本課程的教學初期，筆者首先引導學生正確認識這門課程，這樣能極大地提高學生的學習興趣。

2.課程內(nèi)容的選擇。8051系列單片機出現(xiàn)早、發(fā)展成熟、可靠性高、不易損壞，故而在教學及實驗中被廣泛使用。另外，8051系列單片機教材對單片機的工作原理闡述較清晰，片內(nèi)資源及結(jié)構(gòu)描述較詳細，對于單片機初學者來說易于接受。以往的課堂教學初期，總有學生提出，應(yīng)該在課堂教學中主講一些功能強大更先進的單片機。但如果課堂教學主講這些單片機，因內(nèi)容較多較復(fù)雜，且目前尚沒有一本完整且闡述清晰的教材可以使用，故教學課時也無法滿足講解要求。筆者在教學過程中，仍以講解8051系列單片機為主，但不局限于課本，在課堂教學中適當?shù)夭迦肓艘恍┤鏜SP430系列、C8051系列、STM32系列等單片機的知識，講解了它們的性能特點，并與經(jīng)典的8051單片機進行了比較，以此來引導學生的學習興趣。

3.程序代碼的學習規(guī)劃。單片機的匯編語言程序可讀性差，而C語言可讀性強、網(wǎng)上資源多、移植性較好，故而學生更容易接受。許多同學在低年級時為參加電子競賽等活動，為快速應(yīng)用單片機，均采用C語言編程的方式，在他們的認識中，單片機的C語言編程是最佳的唯一的選擇，他們的片面認識會影響周圍的同學。筆者在課堂講解前期，首先講解了C語言是一種通用性的語言，可以將其看作一個容器，為了減少描述性，讓其適應(yīng)性較強、無所不能，這個容器就會很大。C語言經(jīng)單片機的編譯工具編譯后，最終還是變成了匯編語言，但一條C語言的語句可能會變成幾條至幾十條匯編語句。筆者課堂上演示了一條關(guān)于浮點運算的C語言語句，將其編譯后，運算仿真顯示其運行時間會很長。

匯編語言的編程是使用者根據(jù)工程應(yīng)用場景來進行的，編程者了解匯編語句的數(shù)據(jù)格式及輸入輸出，故而匯編語言的執(zhí)行時間及耗費的存儲資源均會較少。雖然匯編語言可讀性差，但可以通過多加注釋的方式來解決。單片機C語言編程另一大缺陷是編譯器造成的。筆者從事單片機的開發(fā)工作多年，有時會發(fā)現(xiàn)C語言描述正確，但最終處理結(jié)果不正確。遇到這種情況，只有分析C語言所變成的匯編代碼，才能找出原因。由此可見，能讀懂匯編語言，這也是解決工程實際問題的需要。綜上所述，筆者提倡學生在單片機編程中，采用C語言為主、匯編為輔來進行。由本規(guī)劃可讓學生懂得匯編語言學習的必要性，以避免學生產(chǎn)生排斥和畏難的心理。

4.實踐環(huán)節(jié)的安排。單片機原理及應(yīng)用課程偏重于應(yīng)用，培養(yǎng)體系一般包含理論教學、單片機軟件設(shè)計及仿真、單片機開發(fā)板的應(yīng)用及編程等。課堂教學時應(yīng)該向?qū)W生介紹該培養(yǎng)體系及實踐安排，讓學生了解單片機的理論課學習的效果會影響后繼課程的學習，懂得學好該門課的必要性。

單片機原理及應(yīng)用課程的理論教學一般包含幾個學時的實驗教學，但實驗教學時間較少，如實驗任務(wù)較難將會使學生產(chǎn)生畏難心理，故而實驗教學只能安排編寫和調(diào)試一些簡單的程序。在課堂上，可以用演示的方式介紹筆者所編寫的一些程序，以作為課堂教學的補充。這樣，課堂理論教學也能緊密聯(lián)系實際。

四、結(jié)束語

本文著重研究了單片機原理及應(yīng)用課程的教學體系，課堂上只有通過合理取舍和安排各方面的教學內(nèi)容，精心布置講解次序，這樣，才能激發(fā)學生的學習興趣。

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