單片機原理與應用課程教學改革探討

樊志華 閆文耀 洪　君

摘要：從單片機行業就業需求特點出發，通過對教學內容和方法的優化組合，對實驗教學、考核方式的改革，以達到改善教學效果，增強學生動手能力，培養學生創新精神的目標，從而使學生適應當今就業要求，最終實現教、學、做、就業的高度統一。關鍵詞：單片機；教學改革；就業需求；創新能力ブ型擠擲嗪牛篏424.1

文獻標識碼：A

文章編號：16723198(2009)19021601おじ咝＝萄Ц母鏌殉晌一種必然趨勢，只有不斷改進教學內容和方法，豐富教學手段，激發學生的學習興趣，加強實踐能力的培養，才能實現教、學、做、就業的高度統一，從某種程度上可緩解大學生的就業問題。1教學內容和方法的改革ジ據單片機行業對應聘者的相關要求以及本門課程入門難的特點，教學中打破傳統推車式的教學方式，注重對教學內容和方法進行優化和組合，將本門課程的學習分如下四個階段：サ諞喚錐危旱テ機相關知識及內部結構。首先在講授各部分前，教師應對單片機就業前景、應用現狀等問題給學生做一細致分析。然后以類比的方式(如：人體各部分)講解單片機最小系統，并讓學生明確最小系統是單片機能夠正常工作的基本條件，對單片機有一個整體認識。接下來以最小系統為中心分別對單片機引腳功能、內部結構、晶振、電源、ISP、復位等知識進行簡單講解。此部分應在后面整個學習過程中不斷進行回顧和學習。第二階段：跳過復雜的匯編指令，結合嵌入式C語言講解單片機并行I/O口工作方式。據調研，目前單片機行業主要以嵌入式C語言為主要編程工具，故授課時主要以嵌入式C語言為工具講解，在后面出現編寫程序需要時(如DS18B20等需精確延時的程序時)再穿插講解C、匯編混合編程方法，這樣既和實際工作更加貼近又使學生避過一開始就面對復雜的匯編指令，增強學好的信心。在對單片機并行I/O口講解時，要側重于讓學生明白單片機作為雙向I/O應用時每次讀入前為何需先置1等這類應用型問題。在講解單片機對I/O口的控制方式時，可以采用類比的方式(如：將單片機的各個功能寄存器比喻成我們平時使用的操作系統)，以增強學生的理解。經過基礎知識的講解后，教師應拿出大量學時帶領學生從編寫簡單的流水燈程序開始，結合電腦在編譯軟件(如KEIL軟件)下調試，一邊編寫程序一邊講解各部分理論知識(如：程序中頭文件的作用，LED發光二極管的工作原理等)，并且逐步由教師帶領學生編寫向教師給任務學生自主設計過渡。在此過程中，需不斷回故前面知識，學習新接口芯片，并同步電腦調試，驗證結果。此部分題目至少涉及如下方面：(1)LED流水燈；(2)獨立式按鍵；(3)LED數碼管；(4)矩陣式按鍵；(5)蜂鳴器。第三階段：中斷、定時器、串行口部分。由于定時器、串行口多使用中斷方式，與外部中斷具有一定的共性，故放在一起進行講解，以達到觸類旁通的目的。首先以學生看得到、摸得著，運用發生在身邊的實際例子(如接電話)進行中斷的相關概念和中斷處理過程的理論講解，然后以外部中斷為代表，結合大量的程序(如每按一次按鍵LED小燈亮滅變化一次等)講解實際中斷的處理過程及編程方法，使學生通過具體的程序充份理解中斷的用途及處理方式。在外部中斷被充分掌握的情況下，利用我們身邊的實例(如：以出租車行駛里程計數等)進行定時器和串行口工作方式的講解，由于前面對中斷的相關概念、外部中斷的工作原理有了很好的理解，故在學習定時器和串行口工作方式時學生就不會感覺太困難。第四階段：綜合設計及系統擴展。結合前面學過的知識，此部分教師拿出部分課時，以任務的方式提出一系列設計任務，學生綜合前面學過的知識進行設計，以達對知識鞏固、整合的目的，對學生創新能力也是一個很好的鍛煉。以上四階段需逐級遞進，每一階段在講授基礎知識后，需通過大量的練習進行消化理解，各部分一定要突出單片機的應用性，使學生體會到單片機的應用就在身邊，以此激發學生的學習興趣。2改革實驗教學，提高動手能力ゴ蚱瞥９姘湊罩傅際檠生下載程序單純進行驗證的傳統實驗模式，對課內實驗教學進行改革，每次均將實驗分為基礎實驗和設計性實驗兩部分，并逐漸加大設計性實驗的比例。基礎實驗主要讓學生按照實驗指導書指導，對相關理論知識進行驗證、對此部分實驗系統結構、使用方法和軟件調試方法進行掌握，為后面設計性實驗打下基礎。設計性實驗由老師提出相應的設計任務(如：利用現有資源設計一款節日彩燈、設計一個秒表等)，學生自主進行設計、實驗。設計性實驗以前面基礎實驗為基礎，但設計任務又脫離指導書，沒有參考的內容，故學生只能自已設計硬件電路的連線，編寫程序并調試，從而達到對學生基礎理論知識和獨立自主創新能力雙方面的鍛煉，而這兩項也是用人單位十分看重的。3開展課程設計，培養創新能力ピ詰テ機教學改革中，增設了課程設計部分。課程一開始教師提供多個具有創新要求的課程設計供學生選擇。一般五、六人為一組，此課題伴隨整個單片機教學，讓學生在學習過程中不斷想到自已的課題，遇到問題時先自已解決，不成功時教師再加以適當指導。在教學過程中可以感受到學生學習的主動性明顯增強，所提問題具有更強的針對性，學習效果也更好。課程設計主要對學生以下幾個方面進行了實戰訓練：(1)根據設計任務的具體要求，查閱資料、制定設計方案及預其目標；(2)使用Protel軟件設計電路原理圖和PCB版圖(也可利用萬能板完成但要保證信號的穩定性)；(3)購買元器件并進行電路版的焊接；(4)進行軟件編程；(5)進行軟、硬件聯機調試，完善系統功能；(6)撰寫技術文檔資料。通過課程設計，使學生掌握了單片機系統開發設計的全過程，培養了學生團隊精神和創新能力。4改革考核方式，注重實際能力ジ謀湟醞一張試卷定成績的方式，更加注重了實際能力的考核。改革后，本課程的考核分為四方面：第一方面是平時考核，側重于課堂上學生出勤、學習態度及參與問題討論的積極性，占總成績的20％；第二方面是實踐能力的考核，側重于學生的實際操作能力的考核，此部分主要針對平時實驗成績，占總成績的30％；第三方面課題設計考核，根據每個人的工作量及最終效果評定此部分成績，側重于綜合動手能力及自主學習能力的考核，占總成績的20%；第四方面理論考核，側重于基本理論的考核，占總成績的30％。由于考核方式的改革，使學生重視實驗教學，提高了學生的實踐能力、互動性增強，改善了教學效果和質量。5教改實施效果ネü對教改方案的實施，教學取得了明顯的成效。學生學習的主動性大為增強。實際動手能力明顯提高，這點從大四學生畢業設計中得到了很好的體現，學生能較容易地獨立完成DS18B20溫度監測系統、數字電子時鐘、十字路口交通指揮系統等畢業設計題目，且選擇嵌入式相關工作的學生大部分均成功地找到工作。較快地完成角色的轉變，基本達到了社會對單片機應用技術培養人才的需要。參考文獻[1]@李廣弟.單片機基礎(修訂版)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.[2]@劉守義.單片機應用技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2002.[3]@于復生.任務驅動教學法在機電一體化系統設計教學中的實踐與探索[J].電氣電子教學學報，2004，(1).[4]@陳裕成.單片機原理及應用教學改革探索[J].漳州師范學院學報(自然科學版)，2007，(2).