單片機課程教學改革的實踐與探索

1.引言

由于51單片機具有技術的典型性、應用的廣泛性等特點，在汽車電子、家用電器、智能儀器、工業控制儀表等各個領域都有極為廣泛的應用，教學中多選用其作為主講機型。從近年學生就業情況來看，用人單位大多要求學生具備單片機應用能力，它是學生將來在電子類公司或電子行業工作的最基本的技能，是學生的“飯碗型”課程。它的教學效果直接影響學生就業及專業上的發展。

三江學院作為江蘇省第一所民辦本科院校，重在應用型社會人才的培養。為了使學生既能了解新技術又能對單片機的應用技術融會貫通。本文在分析了三江學院“單片機原理及應用”的教學現狀的基礎上，從課程教學的內容和教學方法兩個方面探討了單片機教學改革的一些思路，取得了一定的成效。

2.課程教學現狀

過去多數院校單片機課程的教學都是以學生全面掌握單片機內部結構、各功能模塊和指令系統與匯編語言編程為目標，先講單片機的硬件結構，接著是指令和軟件編程，然后是單片機系統的擴展和各種外圍器件的應用，最后再介紹實例。另外，在課程教學中，長期以來理論教學與實踐教學脫節，分開進行。在課堂教學中，學生均是處于被動接受方式，無法主動參與整個教學活動，沒能達到培養應用型人才的目的。

3.教學內容的改革

3.1 加強單片機C語言編程教學

一直以來，匯編語言以其精簡、高效成為進行單片機系統開發的主要工具，但其代碼可讀性差、移植性不好。在實際開發中用匯編語言設計一個較長、較完整的控制程序，將會發現注釋比原始程序還要來得長，而且原始程序過一段時間不看，若是要修改一下功能，又要重頭再來讀程序，效率不是很高。針對匯編語言通用性、可讀性差的特點，我們在教學中采用了以C語言教學為主的方法，結合Keil uVision開發平臺，講解C51的開發流程。

C51是目前單片機編程非常流行的語言，它可移植性好，而且其編譯軟件不斷優化，代碼量的問題也不是主要矛盾，加上學生已有C語言基礎，可以讓學生很容易的理解和掌握新的單片機應用技術。

3.2 與時俱進，不斷更新教學內容

注重引入單片機應用新技術，近年來51系列單片機快速發展，不斷出現新的機型和新的接口電路，現有的教材內容比較陳舊，知識更新得很慢，書本上介紹的很多芯片早就被淘汰不用，這就需要我們老師不斷的通過各種渠道了解市場行情，更新知識庫，精心組織教學內容，這樣才能使學生所學的知識與社會接軌，比如說對“熱門芯片”和新技術的介紹等。

3.3 以能力培養為目標

在單片機課程教學過程中要注意與學生的實踐活動緊密結合，即與實驗、學生課外科技活動、電子設計競賽、單片機技術的發展相結合，注重培養和提高學生的實踐動手能力和創新能力?！芭d趣是學習最好的老師”，教師的主要任務不只是單純地傳授知識，更重要的是激發學生的學習興趣，使他們有一種強烈的求知欲望和熱情，引導他們自覺投入到學習中去。教師在講授完理論知識后，引導學生自己動手制作電子作品，讓他們在實踐中加深對理論知識的理解。這樣不僅激發了他們的學習興趣，增強了學習信心，也變被動的接受知識為主動的獲取知識。

4.教學方法的改革

4.1 以應用系統為教學主線

在傳統的教學模式中，只有在課程即將結束時學生才能接觸到基本的單片機應用系統，學生普遍反映單片機課程內容龐雜、無所適從，無法形成單片機應用系統的完整概念。因此在單片機課程教學過程中，應將單片機應用系統作為教學主線貫穿始終。在授課時，應結合日常生活中的典型應用實例授課，激發學生的學習興趣和求知欲望。具體方法有：(1)第一次授課時，向學生演示身邊的應用系統，如多功能電壓表、電子時鐘等，通過演示使學生建立了單片機應用系統的初步概念，直觀地感受到單片機已存于日常生活之中，使他們明確了本課程學習的目標。(2)在各章節學習過程中，也時刻注意強調系統的概念。如在講授單片機中斷時，就以簡單測控系統為實例，向學生詳細分析該系統的軟、硬件工作原理，并利用開發板現場演示各個功能。(3)在課程后期，以兩個實際的應用系統為實例，系統地向學生講解單片機應用系統從硬件設計、軟件設計、模擬仿真、調試、直至脫機運行等系統開發的全過程，使單片機系統開發思路變得更加清晰。這種建立在應用系統上的逐步擴展、循序漸進的教學方法，教學目的非常明確，有助于學生從學習該課程開始就建立起單片機應用系統的概念。

4.2 采用教、學、做一體化教學模式

為了使學生在學習過程中培養實際工作能力，我們在教學中采用了教、學、做一體化的課程模式。課堂上采用自行研制的基于IAP和KeilC51的集仿真器、編程器和實驗板于一體的多功能單片機教學設備。該教學設備不僅可以完成發光二極管、數碼管、按鍵開關、蜂鳴器、撥碼盤等多個基礎實驗的演示，還可以通過預留接口擴展多個外部設備。課前，將學習板的原理圖發放給學生，課堂上邊講邊練，生動直觀，促進學生的學習和理解，這比在課堂上重復講指令的效果要好得多。例如在講到I/O口的時候，先從點亮1個發光二極管開始，到跑馬燈、流水燈程序的設計，循序漸進，引導學生不斷思考，這樣隨著任務難度的逐步加大，學生的好奇心更強，不斷地嘗試完成這些任務，在這一過程中就由被動的接受知識變為主動探索解決問題。

課后為了使學生建立直觀的仿真思想，我們引入了proteus仿真軟件。proteus仿真軟件上有國際通用的虛擬儀器及電子元器件庫，通過它，用戶可以方便地進行電路原理圖的設計和仿真測試，觀察電路的工作狀態及軟件運行后的變化情況。所有的硬件電路設計、對應軟件設計都可以在keil及proteus平臺上進行，這對于學生的深入學習有巨大的幫助。它極大地開拓了單片機學習的空間，降低了單片機的學習成本，提高了學習效果。學生通過親自動手完成任務，能夠深刻理解單片機內部結構和掌握編程技巧，這遠比聽老師講看老師做效果好得多。

4.3 開展學生的第二課堂活動

結合本課程的學習，在學生中成立興趣小組，不失時機地開展了第二課堂活動。第二課堂是為那些愛好單片機且學有余力的學生而安排的，所以立足點主要放在介紹一些新技術上。在第二課堂活動中，學生可以利用單片機開發完成一些小產品。教師還可以對32位嵌入式系統的基本技術作一個概括講解，可以選擇ARM7/ARM9作為講解對象，讓學生了解中高端的嵌入式應用系統的構成、硬件設計原理、嵌入式操作系統等相關知識；了解嵌入式系統和8位單片機應用在設計和應用上的差異；了解從事嵌入式系統開發應該具備的條件和技術儲備，引導有興趣的同學作進一步深入的學習。學生的第二課堂活動不僅可以豐富業余生活，促進了課堂教學，也能帶動班上其他同學。對低年級的學生，也起到了好的促進作用。

4.4 采用綜合考核方法

目前，我校大部分課程考核標準是平時成績與考試成績四六開，采用閉卷的形式，但單片機課程強調的是應用能力，應該是對編程能力、軟硬件分析能力、軟硬件調試能力，綜合運能力的考核。我們在評價學生學習成績時不能單一地看考試成績，更主要的是看學生運用知識解決問題的能力。在教學過程中，我們對考核方法進行了改革，首先改閉卷為開卷，學生可以帶任何資料進入考場；其次對考核方式進行了改革，考核包括三個方面，綜合能力的考核（考試成績），占總成績的50%；實訓過程的考核，占總成績的30%；平時提問、作業、表現的考核，占總成績的20%。這種考試方法有助于學生掌握所學知識，而不是突擊復習，考完就忘，可以反映出學生的真實水平，提高綜合能力。

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