單片機課程教學模式研究

摘 要 從單片機課程的特點出發，闡述了當前單片機課程教學模式的不足。從教學方法、教學內容、實踐安排等方面提出了改進單片機課程教學模式的措施。通過引入任務驅動法，增加單片機標準C語言教學，改進實踐教學體系，達到提高學生的學習主動性，增強學生的動手能力，培養應用型人才的目的。

關鍵詞 單片機 教學模式研究 任務驅動 實踐教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

單片機自20世紀70年代問世以來，已對人類社會產生了巨大的影響。目前單片機在工業控制、智能儀器儀表、辦公室自動化、家用電器等諸多領域得到廣泛應用。①單片機原理與應用課程已經在許多高等院校的電子電氣類、計算機類、控制類、機械類等專業作為專業必修課開設。

本文從該課程的特點和目前教學的不足出發，結合筆者在課程教學中的實際經驗，探討改進單片機課程教學模式的途徑，提高課程的教學效果。

1 單片機課程特點與教學現狀

單片機原理與應用是一門應用性極強的綜合性課程，包含理論與實踐兩部分，單片機技術是硬件設計與軟件編程的有機結合。對于初學者而言，往往感覺單片機概念繁多，內容枯燥，結構抽象，入門較難。其次，單片機常采用匯編語言作為編程語言，而匯編語言是面向機器的語言，缺乏通用性，設計程序時必須對單片機的硬件結構有相當深入的了解。相較于不受具體機器限制且參照一些數學語言設計的高級語言（如C語言）來說，匯編語言缺乏了直觀、易懂、可讀性好的特點，學習起來難度更大。另外，單片機技術綜合性強，涉及內容涵蓋了電路、模擬電子、數字電子、接口技術、傳感與檢測技術、自動控制原理等諸多課程的內容。②

鑒于單片機課程的特點，傳統的教學模式存在著以下不足之處：③（1）課程講授重理論、輕實踐，講授內容仍按照硬件結構、指令系統、匯編語言程序設計、中斷與定時器/計數器、接口技術這一固定模式進行，教學以灌輸單片機結構知識為主，忽略其實際應用，讓學生感到抽象、乏味，失去興趣。（2）強調單片機應用程序設計的講授和訓練，忽略系統整體設計，使學生缺乏對單片機系統軟硬件有機結合的認識，常常出現學生編寫的程序與自己設計的單片機系統完全不對應的情況。（3）實踐環節相對薄弱，多以驗證性和演示性實驗為主，設計性、綜合性實驗不足，實驗條件和實驗學時有限，學生沒有足夠的機會在實踐中去理解和提高，更談不上培養學生主動設計和創新的能力。

2 課程教學模式研究

改進單片機課程的教學模式，應通過改進教學方法，調整教學內容，優化實踐教學體系，達到激發學生的學習興趣和主動性，改善教學效果，培養應用型人才的目的。

2.1 改進教學方法

合適的教學方法能夠有效地提高學生對課程的興趣。傳統的以教師灌輸知識為主的教學方式與單片機的課程特點大為不符，嚴重影響了學生的學習熱情，而引入任務驅動式的教學法能有效地解決這個問題。任務驅動法是一種探究式的教學模式，其主要形式是將教學內容轉換成一項或幾項任務來完成，通過任務的提出、分析到實現來引導學生主動思考，培養其獨立分析和解決問題的能力。譬如，在單片機控制LED閃爍的教學中，首先設定為簡單的驅動一個LED定時閃爍任務，使學生掌握延時程序和定時器控制兩種不同的方法；接著將其擴展為8個LED的跑馬燈控制任務，使學生學習分別應用左移（右移）方式和查表方式實現；繼而在該系統上引入按鍵控制跑馬燈的開始和停止，使學生學習按鍵的使用和按鍵去抖動的方法。學生在任務中學到知識的同時，獲得了成就感，學習興趣也自然提高了。

2.2 調整教學內容

單片機應用系統的程序設計，既可以采用匯編語言，也可以采用C語言。且在單片機的實際開發中，由于應用系統的規模較大，設計人員更趨于采用C語言進行程序設計。C語言相比于匯編語言，具有良好的可讀性，可移植性。采用C語言進行程序設計時，編譯器能自動完成變量的存儲單元的分配，使得學習編程者可以更多地專注于應用程序的邏輯思想。④此外，在開設單片機課程之前，一般都已開設過C語言程序設計課程。學生對C語言已有基礎，利于接受和理解。因此在講授匯編語言程序設計之后，引入單片機標準C語言的教學內容，可以讓學生在兩種語言的對照學習中更快地掌握單片機的編程技術，也使得學生對于單片機的學習更具實用性。

2.3 優化實踐教學體系

傳統的實踐教學多以演示性、驗證性實驗為主，實驗設備以單片機實驗箱居多。學生進行實驗時直接按照實驗指導書中現成的電路圖在實驗箱上進行簡單的電路連接并照搬現有的程序代碼，并不理解該實驗電路的設計原理和程序的設計思想，只是將指導書中的示例進行了簡單的驗證，沒有達到訓練學生獨立設計的目的。有效的實踐教學應該加大實驗學時比重，盡量減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗。在布置實驗任務時，應只說明本次實驗的目的和功能要求，提前讓學生進行預習和準備，待學生有了初步的設計思路和程序初稿方可開始實驗。這樣，有限的實驗時間主要用于學生的自行驗證、調試、修改中，即使一個簡單的實驗也能鍛煉學生的獨立思考和解決問題的能力。此外，增加獨立于課程外的實訓環節，以綜合性的課題設計來培養學生對單片機應用系統整體開發的能力。引入單片機系統虛擬仿真軟件-proteus，與開發工具keil及實驗板相結合，從電路原理圖設計、軟件設計到虛擬系統仿真再到實物系統調試和實現，整個過程環環相扣，鍛煉了學生綜合設計的能力。

3 結語

單片機是一門強調應用性的課程，有效的教學模式才能保證學生對該課程的學習興趣和熱情。本文通過改進教學方法，調整教學內容，優化實踐教學體系，多方位地調動了學生的積極性和主動性，達到了改善教學效果的目的。