單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革和探索

李莉娜 胡新顏

摘?要：單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)作為自動化及智能控制領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)類核心課程，應(yīng)引入新方法、新技巧來增強(qiáng)傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的針對性。本文結(jié)合具體事例對理論、實(shí)踐和拓展方面的教學(xué)進(jìn)行了研究分析，然后在此基礎(chǔ)上提出了興趣為基礎(chǔ)立體式教學(xué)手段，從實(shí)際開發(fā)入手培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力，制定多種形式學(xué)習(xí)方式以鞏固學(xué)生理論知識和拓展能力的教學(xué)改革方案。在教學(xué)中讓學(xué)生明確“理論明、器件行”新的總體思路，有助于教學(xué)質(zhì)量的提升和人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);興趣引導(dǎo);新思路

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)作為電氣及自動化專業(yè)重要的支撐課程，如果依然選擇傳統(tǒng)的授課方式，對知識生搬硬套，會導(dǎo)致學(xué)生喪失興趣，不利于知識的獲取和人才培養(yǎng)。本文在實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)上提出應(yīng)秉承“理論明，器件行”教學(xué)理論，讓學(xué)生明白理論的基礎(chǔ)下結(jié)合器件進(jìn)行實(shí)踐開發(fā)。單片機(jī)作為技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)的課程，其知識內(nèi)容較為抽象難以理解，要保證教學(xué)的質(zhì)量和效果，在講述理論知識時，要結(jié)合“興趣引導(dǎo)式”方法進(jìn)行授課。

一、理論教學(xué)設(shè)計

在教學(xué)設(shè)計中，首先應(yīng)當(dāng)把單片機(jī)最小系統(tǒng)的概念和大家進(jìn)行說明，最小系統(tǒng)即使單片機(jī)能夠正常工作的外圍電路組成。以89C51單片機(jī)為例，將其比作人體大腦結(jié)構(gòu)進(jìn)行趣味講解，芯片作為控制核心，其地位與人體大腦相媲美，51單片機(jī)周圍40個引腳可擬作大腦不同的控制區(qū)域，信號線則可以擬作控制相關(guān)組織的神經(jīng)纖維，通過“纖維”使單片機(jī)周圍各外設(shè)進(jìn)行信號的交流和控制。相似地，通過類比引腳的概念，可以將程序、數(shù)據(jù)存儲器、CPU與人體或自然界事物相聯(lián)系，脫離原本知識的生硬乏味，增加了課堂的趣味性，使學(xué)生在最初了解單片機(jī)時有大致的結(jié)構(gòu)框架。

在講授單片機(jī)指令時，有些指令抽象難懂，若照搬課本、平鋪直敘，學(xué)生不易理解。分析部分學(xué)生認(rèn)為該課程難的原因，主要有以下兩點(diǎn)：

（1）學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中，有一個或幾個小知識點(diǎn)卡主不能理解，會導(dǎo)致整個課堂理解的不到位。

（2）一些關(guān)鍵的知識點(diǎn)印象不深刻，在講述后面內(nèi)容時，遺忘導(dǎo)致前后聯(lián)系不緊密，造成接受知識障礙。

在講授過程中如果常用一些類比的方法，結(jié)合日常的實(shí)際事物，把問題形象化、生動化，將使同學(xué)們更好的理解和記憶知識點(diǎn)。例如針對指令，首先應(yīng)系統(tǒng)地對111條指令進(jìn)行剖析、了解，但是生搬硬套的講解會使課堂枯燥乏味，應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的現(xiàn)象來分析指令。例如可以將操作數(shù)（Rn、@Ri、#data、direct、A）進(jìn)行生動化描述，將其比作日常生活中的事物，然后分別找到其中的關(guān)系，這種方法方便了老師的講述同時增強(qiáng)了學(xué)生的聽課效率，也就會讓學(xué)生有更好的理解。對于中斷系統(tǒng)、定時器和串行口通訊也采用相似地道理。

在學(xué)習(xí)過程中，推薦使用“理論”和“實(shí)踐”雙教材模式?！袄碚摻滩摹睉?yīng)用于課堂，“實(shí)踐教材”應(yīng)用于學(xué)生課后實(shí)踐的參考書。學(xué)生通過課上理論的學(xué)習(xí)，掌握電路分析、原理分析、匯編語言編程等基礎(chǔ);在課后參考“實(shí)踐教材”親自動手參與單片機(jī)設(shè)計過程，遇到問題，通過查找兩本書籍，解決問題，進(jìn)而彌補(bǔ)知識的缺陷。

二、實(shí)踐教學(xué)設(shè)計

在理論課講授的同時，根據(jù)不同的課程內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施前，可以通過網(wǎng)絡(luò)資源讓學(xué)生進(jìn)行前導(dǎo)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握KEIL編程軟件、Protuse仿真軟件、ISP程序燒錄軟件的基本使用方法，然后通過具體實(shí)踐進(jìn)行相關(guān)知識點(diǎn)和軟件學(xué)習(xí)的強(qiáng)化。

例如每學(xué)完一章節(jié)，可以讓學(xué)生分組動手實(shí)踐，其實(shí)踐內(nèi)容可以設(shè)置流水燈、數(shù)碼管、液晶屏顯示等。起初可以給予相應(yīng)的程序模版，學(xué)生要在程序理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的靈活變換，然后專門設(shè)置成果展示課和組間PK課，上臺展示自己小組每一章任務(wù)的設(shè)計，可以是PPT形式也可以是視頻的形式或者實(shí)物展示。展示完畢由老師提問，包括設(shè)計思路和程序的步驟含義，臺上每一位同學(xué)依次解答。根據(jù)小組對知識點(diǎn)的回答情況，了解小組內(nèi)每位同學(xué)的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而給予指導(dǎo)。由學(xué)生找到自己的不足，彌補(bǔ)知識缺漏，真正掌握該要點(diǎn)。最后各小組將自己的設(shè)計思路和設(shè)計過程中遇到的困難或關(guān)鍵點(diǎn)以教學(xué)視頻的形式傳送至班級群，供其他小組借鑒學(xué)習(xí)。

這種方式能夠加深學(xué)生理論知識的應(yīng)用，通過討論掌握一定的知識點(diǎn)，從而學(xué)以致用，學(xué)、思、問、補(bǔ)從而達(dá)到全方位立體式學(xué)習(xí)。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)上變得主動，以此獲得成就感，激發(fā)單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣與積極性，層層遞進(jìn)，提升教學(xué)效果與質(zhì)量。

三、拓展教學(xué)設(shè)計

在課下，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)建立班級群與學(xué)生互動，在互聯(lián)網(wǎng)上給學(xué)生普及單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)新技術(shù)信息，以拓展學(xué)生的知識視野與知識面，還可以推送一些單片機(jī)應(yīng)用相關(guān)的設(shè)計比賽，讓同學(xué)根據(jù)自己對世界的認(rèn)知來開發(fā)產(chǎn)品，發(fā)揮個人特長、拓展自己的思路，引發(fā)同學(xué)熱情。教師在教學(xué)過程中一定要明確培養(yǎng)學(xué)生哪種方面的能力，來培養(yǎng)學(xué)生的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、電路設(shè)計以及綜合應(yīng)用開發(fā)能力。

四、結(jié)論

總而言之，想要確實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力，首先理解掌握理論，進(jìn)一步拓展器件。施行以興趣培養(yǎng)為導(dǎo)向的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)是十分有必要的。在“理論明、器件行”的總體思路下，結(jié)合興趣引導(dǎo)式教學(xué)手段，能有效創(chuàng)新改革教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容以及考核方式，實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”的教學(xué)目的，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與開發(fā)能力。

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[2]胡金龍.新時代背景下淺談單片機(jī)原理與應(yīng)用的項(xiàng)目式教學(xué)[J].中外企業(yè)家，2019（34）.

基金項(xiàng)目：2018年山東科技大學(xué)教育教學(xué)研究“群星計劃”項(xiàng)目“應(yīng)用型本科自動化專業(yè)‘計算機(jī)控制系統(tǒng)課程優(yōu)化整合建設(shè)”（項(xiàng)目編號：QX2018M80）

作者簡介：李莉娜（1978-），女，山東科技大學(xué)智能控制裝備學(xué)院教師，講師，教學(xué)標(biāo)兵;胡新顏（1976-），男，山東科技大學(xué)智能控制裝備學(xué)院自動化教研主任，講師，教學(xué)標(biāo)兵，主持多項(xiàng)教學(xué)教研項(xiàng)目。