高職教育中的單片機教學改革探討

摘要：根據(jù)高職教育與普通高等教育的差異，探討了單片機課程在教學方法、教學內(nèi)容、教學實踐環(huán)節(jié)及考核形式等方面的教學改革，旨在改善高職教育中的單片機教學效果，培養(yǎng)學生分析問題和解決實際問題的能力，同時對其他課程的教學改革有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：高職教育，教學改革，單片機教學

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)24-1226-02

The Discussion of Single-chip Microcomputer Teaching in Higher Vocational Education

LI Jun-feng1， HU Xu-bo2

(1. Information and Technology Department of Guangdong Electric College， Guangzhou 510520， China; 2. Applied Physics Department， College of Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China)

Abstract: According to the difference of regular higher education and higher vocational education， we discuss the teaching reform of single-chip microcomputer class in teaching method， teaching content， teaching practice and test form. The goal is to improve the effect of single-chip microcomputer teaching in higher vocational education， cultivate the abilities of analyzing and resolving problems， and provide reference for teaching reforms of other classes.

Key words: higher vocational education; teaching reform; single-chip microcomputer

1 引言

《單片機原理及應(yīng)用》課程是高職院校計算機、電子、自動化等專業(yè)學生的一門必修專業(yè)課[1]。這門課程以MCS-51系列單片機為例，介紹了單片機的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中斷和定時器/計數(shù)器、程序設(shè)計、擴展技術(shù)及應(yīng)用。由于單片機知識涉及電子和計算機等技術(shù)知識，該專業(yè)課具有綜合性強、實用性強和工程性強等幾大特點。

高等職業(yè)技術(shù)教育與普通高等教育的差異在于前者側(cè)重于職業(yè)技能的訓練，其目的是培養(yǎng)從事技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)、調(diào)試與維護等方面的綜合應(yīng)用型人才，使學生具備熟練的職業(yè)技能和較高的分析和解決實際問題的能力[2]。而后者則強調(diào)理論科學的分析與研究能力、技術(shù)的開發(fā)與工程設(shè)計的能力。若采用傳統(tǒng)的教學模式，學生會感到枯燥乏味，教學效果不盡人意。

以培養(yǎng)掌握先進技術(shù)和專業(yè)技能的高級技術(shù)應(yīng)用型人才為目的，按照高等職業(yè)技術(shù)教育的特點改進以往的教學模式，是我們正在實踐與探索的重要課題。圍繞高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標，我們在《單片機原理及應(yīng)用》教學當中對傳統(tǒng)的教學模式進行了一些改革，積累了一定的經(jīng)驗。本文介紹一些做法和心得體會，愿與同行們探討。下面就我們在該課程教學過程中，從教學方法、教學內(nèi)容、教學實踐環(huán)節(jié)到考核形式等方面的一些改革嘗試進行闡述。

2 改革教學發(fā)方法，激發(fā)學習興趣

《單片機原理及應(yīng)用》涉及到軟件和硬件兩方面的知識，因此必須設(shè)計一種科學合理的教學方法，并通過豐富多彩的教學手段來提高教學質(zhì)量。

2.1 增強教學的趣味性，提高學生學習的興趣

在學生剛開始接觸這么課程的時候，不能一味地只對其灌輸理論知識，這樣會使他們對這門課程產(chǎn)生畏懼思想，甚至會放棄。興趣是最好的老師，從第一堂課開始就培養(yǎng)學生對這門課的興趣。首先帶學生參觀實驗室，介紹實驗設(shè)備，然后演示實驗給學生看，比如演示閃爍著五顏六色的彩燈、按一定規(guī)律變化的交通信號燈、悅耳動聽的音樂門鈴等，通過這些能發(fā)出聲、光的實驗，拉近單片機與學生之間的距離，接著歸納單片機在家用產(chǎn)品、工業(yè)測控中的應(yīng)用，使學生明白學習的目的。最后提供編譯好的應(yīng)用軟件，指導(dǎo)他們完成一些生動形象的實驗，讓學生對這門課產(chǎn)生興趣。

2.2 制作動態(tài)多媒體課件輔助教學

傳統(tǒng)的授課模式是板書講授法，這是一種最傳統(tǒng)、應(yīng)用最普遍的方法，它由教師按事先設(shè)定的思路有條理地邊講授邊板書，引導(dǎo)學生按教師的思路接觸問題的核心，其優(yōu)點是重點突出，易于理解，但其缺點是比較枯燥且易于受板書的限制?！秵纹瑱C原理及應(yīng)用》課程內(nèi)容龐雜，其中存在很多難理解的部分，比如單片機的內(nèi)部組成、存儲器結(jié)構(gòu)、變址尋址、寄存器間接尋址等教學難點。如果上課仍是采用傳統(tǒng)的板書教學，通過黑板畫簡圖或?qū)φ諘局v解，必將浪費寶貴的課堂時間，降低教學效率。同時課程中單片機的工作原理部分是很抽象的，很多組成部分在工作的過程中要協(xié)調(diào)的工作，所有控制信號要有序的發(fā)生，這些都是發(fā)生在芯片內(nèi)部，學生會覺得非常難理解，掌握不了知識的關(guān)鍵部分。為了達到良好的教學效果，利用多媒體教學課件，把聲音、動畫、圖形、文字等媒體有機地組合在一起，把在課堂中講述的內(nèi)容形象、逼真地演示出來，使學生深人地認識和了解單片機機的內(nèi)部構(gòu)造。比如講解芯片引腳圖和芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖時，可在課件中可通過點擊相應(yīng)文字或按鈕來控制這些圖片的顯示或隱藏，并在圖片旁邊顯示文字說明或語音提示，從而增強圖片的可讀性。同時，多媒體課件可以用動畫效果來模擬原本無法看到的指令執(zhí)行過程和數(shù)據(jù)流動方向。過去在課堂用語言表達的許多功能單元的控制方法、使用技巧等，以往學生只有在實踐中慢慢消化掌握，現(xiàn)在通過課堂多媒體演示，不僅知道了系統(tǒng)設(shè)計，開發(fā)的基本步驟，而且對以往學習的難點也理解得比較透徹，課堂的學習效果自然就提高了。多媒體教學是使教學過程形象化和激發(fā)學生學習興趣的一個有效手段[3]。

3 改革教學內(nèi)容，適應(yīng)高等職業(yè)技術(shù)教育

3.1 打破知識體系結(jié)構(gòu)的框框

在高等職業(yè)教育中不能再沿用追求系統(tǒng)完整的知識體系結(jié)構(gòu)的作法，這種作法會束縛我們的教學改革。不一定非要學了《微機原理》后才能學單片機，可不開設(shè)《微機原理》，而將其中部分所需內(nèi)容融入到單片機課程中。因為微機原理的內(nèi)容主要是Intel8086/8088，而現(xiàn)代工業(yè)控制中多是MCS-51/96單片機。

3.2 充分體現(xiàn)出高等職業(yè)教育的職業(yè)性、崗位性和應(yīng)用性的特點

在理論教學的基礎(chǔ)上強調(diào)實用性、實踐性和實效性。對于單片機原理中不涉及到應(yīng)用的結(jié)構(gòu)不講，與今后運用無關(guān)的內(nèi)容不講，要將重點放在實際應(yīng)用中需要涉及的原理和通用性較強的接口及編程應(yīng)用上來。

3.3 突出三大重點

在單片機教學內(nèi)容上我們認為有三大重點內(nèi)容必須把握好。一是單片機硬件系統(tǒng)：要重點掌握各種單片機芯片、ROM、RAM、接口擴展芯片的工作原理和外部特性。二是單片機軟件開發(fā)：要重點掌握地址、指令的概念、單片機與各接口部件之間的連接、中斷控制方式和匯編程度設(shè)計的方法。三是單片機應(yīng)用：要重點掌握應(yīng)用基本知識進行實用控制系統(tǒng)的硬件、軟件開發(fā)的基本方法和步驟，調(diào)試的方法和步驟。對于這些內(nèi)容要多用課時講清講透。

4 加強實踐教學，培養(yǎng)學生分析問題和解決實際問題的能力

單片機的實踐性很強，對實踐教學的改革顯得尤為重要。通過改革達到使學生具備科學的思維方式和較強的動手能力，并運用MCS-51系列芯片進行工程開發(fā)和應(yīng)用的能力。

4.1 加強單片機教學內(nèi)容的課堂演示

由于單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)看不見摸不著，只靠想象很難理解透徹，在教學過程中可以用單片機仿真實驗系統(tǒng)良好的人機界面，通過單步執(zhí)行功能讓學生在顯示窗口上看到程序的詳細執(zhí)行過程。比如對條件轉(zhuǎn)移指令，在窗口界面上可以看到相關(guān)寄存器的變化，并能看到轉(zhuǎn)移位置；碰到中斷時程序如何轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，相關(guān)寄存器的變化及執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后中斷返回到什么地方。通過程序分析，再觀察執(zhí)行過程，一目了然。

4.2 注重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力

教師在實驗輔導(dǎo)中要避免學生盲目追求實驗結(jié)果，鼓勵學生勇于面對在實驗中遇到的困難，甚至還可以在實驗中人為地設(shè)置故障。學生通過分析故障產(chǎn)生的原因，完成程序調(diào)試，達到提高分析問題、解決問題的能力。在實驗中要教會學生使用在單片機仿真實驗系統(tǒng)中設(shè)置斷點，單步運行，跟蹤運行等程序調(diào)試方法來縮小故障范圍。同時上機實驗中要確保每位學生有一套單片機實驗仿真系統(tǒng)，這樣即可保證學生有充足的時間上機操作，同時又可避免少數(shù)學生有依賴思想，提高他們的程序調(diào)試技能。

4.3 加強實訓

為了使學生具有獨立分析、解決工程中遇到的實際問題的能力和獨立開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的能力，在課程基本內(nèi)容結(jié)束后我們增加了兩周的集中實訓教學環(huán)節(jié)，以體現(xiàn)出實踐環(huán)節(jié)的重要性。這兩周時間除少量的課堂講解之外，絕大部分時間在實驗室進行，我們將實訓教學過程分為兩個階段。第一階段為綜合性實驗，精選出五、六個典型的綜合實驗，讓學生分析程序，畫出程序的流程圖，然后安排上機調(diào)試，查看實驗結(jié)果，同時鼓勵學生對程序進行部分修改，以拓寬思路，通過綜合性實驗讓學生進一步掌握調(diào)試方法，理解典型實驗中的編程技巧。第二階段是開發(fā)性訓練，由教師提供題目，制作實驗作品。在作品制作過程中，教師要給學生多些鼓勵和輔導(dǎo)，幫助他們分析問題，找到解決問題的方案。完成作品后，教師要對每位學生的作品進行全面客觀的評講，然后舉辦一次單片機實訓作品展示，給學生一個展示自我，體驗成就感的機會，在刺激學生的竟爭意識的同時，讓學生動手能力得以體現(xiàn)，以提高學生的積極向上的心態(tài)。這樣做在學生中的反響積極，效果不錯。

5 改革考核形式，引導(dǎo)學生注重能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)

采用科學合理的考試形式來準確地評價學生是教學改革的基礎(chǔ)?？荚嚨哪康脑谟跈z查教學效果、教學目標實現(xiàn)的程度，以便于改進教學工作、提高教學質(zhì)量，鞭策學生積極努力地學習。這幾年通過不斷摸索，我們在考核形式上作了以下嘗試。

5.1 理論考試和實操考試相結(jié)合

考試采用百分制，只有理論考試和實操考試兩項成績都達到60分時，本課程才能獲得學分。這樣做可以避免有些學生因?qū)嵅俦∪醵美碚摮煽儚浹a的現(xiàn)象，引導(dǎo)學生強化實踐動手能力的鍛煉。

5.2 閉卷考試和開卷考試相結(jié)合

我們在理論考試中采用了閉卷考試和開卷考試相結(jié)合的形式。閉卷考試主要考察學生對基礎(chǔ)知識、基本理論的掌握程度，題型采用客觀題的形式，如填空題、選擇題等，試題的答案是唯一的。開卷考試主要考察學生對知識的應(yīng)用能力，題型采用分析和程序設(shè)計題，試題的答案不是唯一的，從而可以引導(dǎo)學生開動腦筋編寫最佳程序，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維和推理能力。

5.3 口試和實訓作品相結(jié)合

我們在實操考試中采用了口試和實訓相結(jié)合的形式?？谠囀轻槍嵱柕谝浑A段而設(shè)置的，試題出自于綜合是實驗，考核的目的是檢查學生對綜合實驗的掌握程度和上機調(diào)試水平。口試的出發(fā)點在于：高職學生將來主要在生產(chǎn)一線從事技術(shù)工作，相互之間要經(jīng)常進行技術(shù)交流，這種交流多半要通過口頭表達，比如生產(chǎn)中產(chǎn)品故障的排除，要通過口頭交流來解決，口試就是想在這方面給學生一個鍛煉。實訓第二階段要求學生拿出實訓作品和完成實訓報告，根據(jù)實訓作品的效果及實訓報告的完成質(zhì)量給學生一個綜合評定，主要考查學生對所學知識的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和實踐能力。

事實上只有采用多樣化的考試形式才能有效地推動單片機課程的教學改革，提高教學的實效性，更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

6 結(jié)束語

本文結(jié)合高職教育的特點和我們的教學經(jīng)驗，對《單片機原理及應(yīng)用》課程教學進行了一系列改革。實踐證明，這套改革方案行之有效，使在校學生的成績和能力有了明顯提高。目前單片機技術(shù)發(fā)展迅速，不斷給高職教育中的教學改革提出了更高的目標和要求，這就要求教師必須不斷地改進教學方法，調(diào)整教學內(nèi)容，豐富教學手段和考核形式，加強實踐環(huán)節(jié)，采取多種途徑來提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而為促進我國教育事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

參考文獻：

[1] 徐煜明，韓雁. 單片機原理及應(yīng)用教程[M]. 電子工業(yè)出版社，2003.

[2l俞仲文. 高等職業(yè)技術(shù)教育模式研究[M]. 廣東科技出版社，2003.

[3] 劉鳳格. 多媒體技術(shù)在教學中的應(yīng)用[J]. 中國科技信息，2007，(3):217-218.