淺談單片機教學改革的五大關鍵點

摘要：針對當前《單片機原理與應用》課程在教學中存在的弊端，本文從五大關鍵點著手，分析教學改革在課程設置上應具有系統性，實驗內容上具有導向性，課設難度上應該具有階梯性，課堂效果上應該具有互動性，教學內容上應該具有時代性，并針對五大關鍵點提出具體的改革措施和方法。

關鍵詞：單片機；教學改革；實踐性環節

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）32-0022-02

一、引言

《單片機原理與應用》課程是我國高等院校在電氣類、信息類、自動化類、計算機類專業普遍開展的一門必修課程。其主要特點在于原理簡單、基礎性強、實踐性強；為學生進一步學習嵌入式等相關課程提供了重要基礎；對培養學生實踐動手能力，提高就業競爭力具有重要的現實意義。目前單片機教學存在著一系列問題：課程系統性不強，導致學生不明白該課程在整個培養方案中的意義，也無法理解單片機與微機原理、嵌入式等課程之間的聯系；課程某些內容陳舊，驗證性實驗無法吸引學生，學生在實驗過程中完全照搬指導書，沒有發揮主觀能動性；學生基礎參差不齊，導致在實驗或課程設計環節，基礎良好的學生感覺無挑戰性，而基礎薄弱的學生卻感覺吃力。因此，對單片機課程的改革必須從全局出發，從課本到實驗，從課堂到課外，從理論到實訓，以保證學生在學習過程中打下扎實的基礎，真正理解和體會實踐的重要意義。針對上述問題，本文從課程設置、實驗內容、課設難度、課堂效果、內容更新五大方面，分析了單片機課程改革的措施和方法。

二、單片機課程改革的五大關鍵點

1.課程設置——課程系統性。在學生所學習的專業課程中，一般將《微機原理與接口技術》課程作為《單片機原理及應用》的基礎先修課程。兩門課程在內容上存在著必然的聯系性，但同時也有著一定的重復性。例如，在兩門課程中相同或相似的內容有：①計算機基礎知識；②匯編語言與指令；③程序設計流程；④輸入輸出接口；⑤中斷系統；⑥定時計數器。這些內容根據硬件系統會有區別，但是大同小異，原理相似。若兩門課程都詳細講解這些內容，對課時會造成一定的浪費，且微機原理所述的80x86系統如今在實踐性方面逐漸淡化。如今，不少高等院校對培養方案進行了改革，要求加強實踐性環節以及個性化培養，客觀上要求理論課時減少，而實踐課時增加。因此，把具有緊密聯系的課程進行整合，是強調課程系統性的必然手段。例如，在培養方案的制定上，可以將微機原理課程適當縮減，而將重要內容放入單片機內進行精講，同時把縮減的課時作為單片機的實驗、課程設計的補充。從而，解決課程內容的重復性問題，學生在學習的過程中，理論理解更深刻，實踐能力也得到加強。

2.實驗內容——實驗導向性。單片機課程為學生參加各種電子設計大賽打好了基礎，反過來，我們也應思考，電子設計大賽對單片機課程有何指導作用。電子設計大賽由于其設計性、創新性、實用性、嚴密性等特點成為檢驗學生動手能力的一項指標。從歷年全國電子設計大賽試題中，我們不難發現，競賽題目其實也來源于常見的單片機系統設計，例如信號發生器、無線呼叫器、開關穩壓電源等。但是其要求更高。任務要求分成兩個部分：①基本要求；②發揮要求。基本要求是對學生技術基礎的檢驗，能否完成總體設計，達到基本性能。發揮要求是對學生創新精神和嚴謹態度的檢驗，能否注重細節，追求卓越，更勝一籌。

電子設計大賽為單片機課程的實驗提供了導向性。如何利用電子設計大賽內容來指導單片機實驗的內容呢？我們可以考慮以下方法。①在單片機課程的實驗中，我們可以把競賽的題目簡化作為實驗的內容；②對課程實驗也提出基本要求和發揮要求，以適應學生的不同梯度和個性化發展；③把綜合的題目分成若干個模塊，交由多個學生完成，培養學生團隊精神；④在簡單的系統上，要求學生增加功能或完善性能。

3.課設難度——課設階梯性。單片機課程設計屬于學生集中實踐環節，在此環節中，對學生的理論知識和動手能力以及思維拓展有著較高的要求。然而學生的專業基礎參差不齊，對課程的興趣愛好也不一致，因此，對學生提出統一要求，會造成部分學生喪失學習的信心，同時某些能力突出的學生也不能得到充分的發揮。為此，對課程設計進行階梯性設計是單片機教學改革的又一關鍵點。

鑒于以上分析，我們將課程設計的題目進行難度分級：①基本要求。此環節要求學生掌握課程基礎即可完成，以驗證性實驗為主，例如，以簡易的直流電源為題，要求學生輸出指定的電壓和電流值，用數碼管顯示。此類要求來源于課堂例題的延伸，只要有一定的學習基礎，基本可以完成，適用于基礎薄弱、信心不足的學生。②擴展要求。此環節要求學生在掌握課程基礎的條件下，進一步強化能力，發揮主觀能動性，拿出嚴謹的態度，要求功能更強，性能更好。例如，同樣以簡易的直流電源為題，要求輸出電壓在0-9.9V之間的任意一個值，此題目在基本要求的基礎上增加了可調可選的要求，讓學生在原有的模塊上加以改進，培養自己的思維，適用于成績中等、易于引導的學生。③多課程結合。此環節要求學生把多門課程的基礎打牢，發揮創新性，完成一項具有交叉意義的任務，例如用自動掃描代替人工按鍵，又如讓學生思考自己設計的直流電源可以用在哪些地方，把自制的電源加裝到玩具小車或簡易風扇等上面，讓課程設計的作業從一個模塊升級為一個可用的物品。這適用于能力較強，興趣濃厚的學生。

4.課堂效果——課堂互動性。單片機課程的精髓在于其實踐性，如果課堂上只是照本宣科，沒有互動，很難吸引學生。課堂上在傳授基本原理和基本方法后，應該增強與學生的互動。減少無效勞動，刪去無效環節。而互動環節不一定是提問與回答的方式。可以將多種互動方式引入課堂。①課堂大討論。文科類課堂經常進行課堂大討論，各自發表自己的觀點，這種課堂大討論也可以進入單片機課堂。以一個設計題目為例，各自提出自己的設計方法，并對他人的方法的利弊進行分析。②學生上講臺。課堂的演講者不一定是教師，有時候讓學生上臺介紹某些章節的內容，教師再進行補充可以起到很好的效果。學生在講解過程中印象更深刻，對于理解上的錯誤，也能引起其他人的注意。教師能夠充分調動學生的積極性和學習興趣。③集體動手參與。對于某些單片機小程序，可以在課堂上用多媒體進行演示，同時邀請學生來進行修改，不同的學生會有不同的思路，最后運行的結果也有區別。學生集體動手的參與感，可以活躍課堂氣氛，也將單片機該門課程的實踐性體現得淋漓盡致。

5.內容更新——內容時代性。隨著技術的迅猛發展，單片機技術已經相當成熟，硬件接口豐富，軟件編程方便，單片機的型號也非常繁多。本科教學一般以89C51作為經典型號來講解其開發過程，然而其接口并不是很豐富，內存也比較有限，在課程中，我們可以穿插介紹很多其他型號的單片機，為學生補充更富有時代性的教學內容，拓寬學生視野。又如，存儲器這一章節在介紹常見的外存儲器時，課本一般提到磁帶、光盤、軟盤等。而這些存儲器隨著時代的發展慢慢淡化出人們的視野，而新一代的各種存儲器卻隨處可見，例如TF卡、SD卡等，還有各種高技術含量的存儲器，如藍光光盤、SSD等。這些內容應該為學生所了解，因此教學中可以通過多媒體的方式，介紹各種聯系實際的新產品和新技術。

三、結束語

單片機課程是一門實踐性很強的課程，其改革包括理論教學、實踐教學等多個環節。本文從課程系統性、實驗導向性、課設階梯型、課堂互動性、內容時代性五個方面介紹了單片機教學改革的思路，提出了針對課程設置、課堂效果、實驗、課程設計等多個環節的改革方法。通過改革來使課程煥發新的活力，提高學生學習的興趣，在實踐中鍛煉能力，以適應社會發展的需要。