單片機課程一體化開放式教學模式研究

劉超

摘 要：單片機課程是電類各專業的一門重要專業基礎課程，它主要研究單片機基本結構與片內資源、外圍接口電路設計及應用程序設計，是一門理論與實踐兼備、側重實踐的課程。當前國內單片機教學還存在一些問題。例如，理論教學與實踐相脫節，側重學生編程技能的培養而忽視系統硬件電路的設計，驗證性多，創新性少等。基于此，教師在近幾年的教學實踐中摸索總結出一種一體化開放式的單片機教學模式，供廣大同行參考。這里所謂的一體化即是將課堂理論教學、課內實驗、課程設計、畢業設計等多個教學實踐環節緊密聯接起來，實現一種從單元到模塊、從模塊到系統、從仿真到實驗、從設計到制作、從簡單到復雜的層層推進、環環相扣的完整教學模式。所謂開放式即是將實踐活動從課堂、實驗室延伸到學生寢室，突破學習的時空限制，使有興趣的學生能夠充分利用課余時間深入擴展學習。

關鍵詞：單片機；一體化；教學模式

具體而言，我們提出的單片機課程一體化開放式教學模式包括以下三個部分的內容。

一、合理編排教學內容和順序

按照如下的順序開展課堂教學：（1）單片機系統結構和片內資源介紹，存儲模式，中斷機制、重要寄存器的功能與操作；（2）單片機開發環境介紹，C語言基礎回顧，C程序的編輯、編譯、下載過程，特別是調試技巧；（3）常用單片機的外圍電路模塊，包括液晶、鍵盤、數碼管、數據采集、存儲電路、串口通信、I2C接口、電機與繼電器控制電路等；（4）在前面所學基礎上，將各個單元模塊進行集成，搭建一個綜合性的單片機系統，該系統整合了前面講解的各單元，是對所學知識的復習和提高，讓學生了解一個中等復雜單片機系統的開發過程。

以上教學內容在編排上應該具有漸進性和層次感，保持學生學習的平滑上升性，以降低學習的難度。

二、貫徹環環相扣、層層推進的一體化教學過程

教學實踐需要符合學生的認識規律。在本課程中，后面與前面的知識具有平行性或者平滑漸進性，不但要讓學生學到新知識，而且還要讓學生學得輕松。我們在教學實施上，遵循由易到難的思路。在教學層次上，從單元到模塊、從模塊到系統；在教學環節上，從仿真到實驗、從設計到制作，逐步增大學習的廣度和深度。在課堂學習中，學生已經掌握了基本的單片機設計與電路板制作知識。課程設計環節則重點培養學生利用單片機解決實際問題的能力，教會學生針對具體應用問題查找與選擇合適芯片，閱讀數據手冊，制定系統軟硬件設計方案及相關算法并最終實現。通過課程設計，學生可以掌握單片機應用開發的一般流程。此后，學生可以根據自己的經歷，針對生活中的焦點問題，自主構想一些合適的解決方案，經與老師協商后可以作為畢業設計的題目。這樣的題目是學生主動提出，而不是被動接受，因此完成畢業設計的積極性很高，畢業設計成果具有一定的創新性和實用性，能夠起到較好的鍛煉能力的作用。

三、構建開放式的教學環境

當前的學習環境相對封閉，僅限于教室、圖書館和實驗室。學生回到寢室面對電腦，首先想到的是瀏覽網頁、聊天和打游戲，利用電腦進行學習的意識薄弱。Proteus可以將實踐活動從課堂、實驗室延伸到學生寢室，拓展學生的學習空間。學生可以在寢室完成單片機的原理圖設計、程序編寫與仿真、電路板布局與布線工作，而把加工、焊接工作帶到實驗室或加工廠完成，提高了實驗室的使用效率，做到了開放型的實驗實訓。

綜上，單片機一體化開放式的教學模式能夠全面培養學生的單片機系統設計和開發能力，解決了單片機教學中遇到的理論與實踐脫節，學生實踐機會少，學習興趣不高，能力培養單一的問題，對于深化以學生創新能力培養為核心的教學模式改革，促進專業教師教學水平提高，建設資源節約型單片機實驗室具有積極的現實意義。

注：本文系杭州電子科技大學2013年度高教研究課題（XXYB1308）。

編輯 王團蘭