《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

李軍偉 付春玲 金勇 胡振濤

摘 ?要：針對(duì)目前《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)中存在學(xué)生對(duì)理論抽象不易理解、動(dòng)手能力差等問題，分析了該課程的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)教學(xué)中課程內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面的現(xiàn)狀，提出以流水燈實(shí)例為主線結(jié)合多種教學(xué)方法和手段來(lái)驅(qū)動(dòng)該課程的教學(xué)，闡述了教材內(nèi)容、課堂教學(xué)以及實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面的改革措施，最后說(shuō)明教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用 ?教學(xué)改革 ?理論教學(xué) ?實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（b）-0233-02

單片機(jī)具有集成度高、穩(wěn)定可靠、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》課程目的是指導(dǎo)學(xué)生掌握單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、軟件編程及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和綜合解決問題能力。然而，傳統(tǒng)的單片機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)常采用理論教學(xué)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，忽略了該課程具有實(shí)踐性強(qiáng)和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)[2]。本文主要從教材內(nèi)容、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等三方面進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。

1 ?教材內(nèi)容改革

教材是教師傳授知識(shí)和實(shí)施課堂教學(xué)的基本依據(jù)，也是學(xué)生獲取知識(shí)和掌握知識(shí)技能的主要渠道。學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言可從硬件層去理解單片機(jī)的接口功能，但實(shí)際工程項(xiàng)目中大多采用便于維護(hù)和開發(fā)、可讀性和可移植性較好的C語(yǔ)言編程。因此，教材內(nèi)容以匯編語(yǔ)言為主和C51語(yǔ)言為輔相結(jié)合。在學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言的基礎(chǔ)上適當(dāng)補(bǔ)充C語(yǔ)言知識(shí)，選擇相關(guān)教材進(jìn)行輔助教學(xué)，例如，選擇以王浩全等編寫的工業(yè)和信息化普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材《單片機(jī)原理與應(yīng)用（C語(yǔ)言版）》[3]為輔助教材。另外，采用科研反哺教學(xué)，理論與實(shí)踐相結(jié)合。在科研及往屆畢業(yè)生設(shè)計(jì)中基于單片機(jī)相關(guān)的優(yōu)秀成果可擴(kuò)充為課程實(shí)例內(nèi)容，將理論知識(shí)與生活實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性。

2 ?課堂教學(xué)改革

為了能夠進(jìn)行高效的課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，筆者在教學(xué)實(shí)踐中貫徹以學(xué)生學(xué)習(xí)為主、以教師指導(dǎo)為輔[4]的教學(xué)方式，主要通過以下四點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革。

（1）上好第一堂課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，第一堂課的授課效果好壞直接影響到學(xué)生對(duì)該課程的直覺感受、學(xué)習(xí)興趣及積極性，因此，第一堂課精彩的開場(chǎng)白尤為重要。首先以霓虹燈為例，引出與其原理相同的以流水燈實(shí)例為主線設(shè)計(jì)相關(guān)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，接著從單片機(jī)開發(fā)相關(guān)求職工作薪酬等方面，使學(xué)生直觀地感受到掌握單片機(jī)技術(shù)的必要性。然后說(shuō)明學(xué)好這門課程的學(xué)習(xí)方法，最后講解該課程概述內(nèi)容激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（2）多媒體與板書教學(xué)相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解和記憶。多媒體通過圖形菜單和視聽功能等方式使理論變得更為生動(dòng)形象，克服了傳統(tǒng)板書教學(xué)模式中存在信息量少，表現(xiàn)形式單一的缺點(diǎn)，提高了傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)效率[5]，但有時(shí)難以展示清楚或重點(diǎn)掌握的知識(shí)點(diǎn)無(wú)法在課堂中很好的體現(xiàn)，使得學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的學(xué)生沒有足夠的時(shí)間思考，其學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性也難免受到打擊。另外，為了突出強(qiáng)調(diào)某些重點(diǎn)內(nèi)容或公式推導(dǎo)，有必要進(jìn)行板書，以便加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的掌握和理解。

（3）靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。多種教學(xué)方法和教學(xué)手段的靈活運(yùn)用，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的主動(dòng)性和積極性，可以通過提問式或互動(dòng)式教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心，提高課程的趣味性，有助于學(xué)生對(duì)問題的思考和分析[6]。在授課過程適時(shí)采用啟發(fā)式教學(xué)方法，不但復(fù)習(xí)了已學(xué)知識(shí)點(diǎn)，而且有助于理清講解問題思路。

（4）根據(jù)批改作業(yè)情況，通過習(xí)題課解答進(jìn)行及時(shí)反饋。習(xí)題課可以針對(duì)批改布置作業(yè)答案中出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤，詳細(xì)講解歸納問題錯(cuò)誤的原因。另外，鼓勵(lì)學(xué)生在習(xí)題練習(xí)中采取多種方法解答，有助于培養(yǎng)學(xué)生思考問題和解決問題的創(chuàng)造性。最后，利用每周固定時(shí)間進(jìn)行課程答疑，便于在課程后續(xù)教學(xué)中及時(shí)有針對(duì)性的講解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的薄弱知識(shí)點(diǎn)。

3 ?實(shí)踐教學(xué)改革

（1）增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，以問題驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由于目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多是高度集成化，很多僅是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只是簡(jiǎn)單的硬件連線和對(duì)程序的編譯，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。適當(dāng)增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，通過問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，將提出問題、分析問題和解決問題相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力。在做實(shí)驗(yàn)前，提前告知實(shí)驗(yàn)題目，要求學(xué)生課前自行編寫程序，上實(shí)驗(yàn)課時(shí)調(diào)試程序，并對(duì)所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)。

（2）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，使學(xué)生明確學(xué)有所用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多缺少系統(tǒng)整體背景，只是單獨(dú)的模塊。通過實(shí)驗(yàn)雖然加深了理論和實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系，體會(huì)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義，但是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在整個(gè)系統(tǒng)中往往顯得孤立，使學(xué)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的完全開發(fā)缺少一定的認(rèn)識(shí)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约敖榻B實(shí)驗(yàn)相關(guān)的應(yīng)用背景和范圍，以期達(dá)到舉一反三的目的。

（3）增加過程性評(píng)價(jià)，透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)僅注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大多數(shù)同學(xué)存在著得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就認(rèn)為完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的想法。事實(shí)上，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不是做實(shí)驗(yàn)的最終目的。在實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方面，在獲得正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，更側(cè)重于對(duì)學(xué)生所做實(shí)驗(yàn)過程的考核以及學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否給出正確分析，使學(xué)生透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)。該方法有助于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和記憶，有利于提高學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的積極性。

（4）引導(dǎo)與啟發(fā)并重，鼓勵(lì)學(xué)生參加課外競(jìng)賽。在教學(xué)實(shí)踐過程中結(jié)合抽查部分學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)程序，在學(xué)生講解過程中，教師提出思考問題及問題答案通過教師引導(dǎo)、啟發(fā)等形式展開。近年來(lái)筆者所在學(xué)院為本科生提供了創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室作為自主設(shè)計(jì)場(chǎng)地，并舉辦了單片機(jī)相關(guān)的創(chuàng)新競(jìng)賽。另外，學(xué)院還積極鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)參加全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽，以2015年為例，筆者所在學(xué)院學(xué)生參加第十屆全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車大賽華北賽區(qū)比賽中，榮獲光電組一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，攝像頭組一等獎(jiǎng)一項(xiàng)等優(yōu)異成績(jī)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐證明，以流水燈案例為主線的教學(xué)改革提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，增強(qiáng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力?？傊?，興趣是最好的老師，通過流水燈實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的濃厚興趣，并結(jié)合學(xué)生對(duì)教學(xué)信息的反饋以及教師自身不斷地對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)和完善，靈活運(yùn)用多種教學(xué)手段，引入以學(xué)生為中心、以教師為輔助的理念，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮主體作用，提高綜合分析能力和創(chuàng)新能力，適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)發(fā)展的步伐。

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