《微處理器原理與應用》教學改革與實踐

龍諾春

（廣東白云學院電氣與信息工程學院，廣東 廣州 510450）

《微處理器原理與應用》教學改革與實踐

龍諾春

（廣東白云學院電氣與信息工程學院，廣東 廣州 510450）

《微處理器原理與應用》是一門理論性和實踐性強的綜合性課程，既有硬件技術，又有軟件設計知識。在課程教學中，采用傳統的教學方法難以達到創新型人才培養目的。針對目前存在的問題，基于應用技術大學創新型人才培養的教育理念，根據課程內容及特點，以實踐能力培養為目標，從仿真教學法、實踐教學法、項目驅動教學法和改革考核方式等四個方面入手對課程教學方法進行改革。

微處理器；教學改革；能力培養；應用技術大學

1 引言

目前，我國一些地方高校正在向應用技術大學轉型發展，以適應新形勢下社會對應用型人才的要求。應用技術大學的人才培養目標是通過對學生進行必要的基礎理論教育和充分的職業訓練，使其成為能在某一領域具有獨立從事職業活動能力的高級應用技術人才。人才培養直接面向市場和社會經濟發展的需求，強調學生的技術應用和開發創新能力的培養。因此，應用技術大學的課程體系和課程教學必須以學生的創新能力和適應崗位需求的實踐能力培養為目的。

《微處理器原理與應用》是一門理論性和實踐性很強的綜合性技術應用課程，是電子信息工程專業、通信工程專業、自動化專業等專業的必修課程，是培養大學生創新能力和實踐應用能力的重要教學模塊。但通過教學發現，采用以教材為中心的“灌輸式”教學方法很難達到教學目標和應用型人才培養要求。因此，以應用技術大學人才培養目標為指導思想，根據《微處理器原理與應用》課程內容及特點，對該課程的教學方法進行研究和改革具有重要意義。

2 《微處理器原理與應用》課程內容及教學目標

目前，為了充分發揮學生的特點和學習潛能，留給學生自主學習的時間較多，相對來說，課程教學的學時數較少。因此，教師應根據課程教學大綱要求，把握好課程教學內容，抓住重點、難點。在教學目標方面，不但要明確課程的知識結構目標，更重要的是要確立能力培養目標，以培養學生的專業能力為教學宗旨。《微處理器原理與應用》課程的主要內容和教學目標可歸納如下：

2.1 課程教學內容

《微處理器原理與應用》課程的主要內容有微型計算機的基本結構與工作原理，單片機的內部結構及內部各功能模塊的工作原理，匯編語言指令系統及偽指令，匯編語言程序設計及C語言程序設計基礎，外部接口與系統擴展技術等。

2.2 課程知識結構目標

要求學生熟悉微型計算機的基本結構與工作原理，掌握計算機中的數制與碼制知識。掌握C51單片機的內部結構及內部各功能模塊的工作原理；掌握匯編語言指令系統及偽指令；掌握匯編語言程序設計及C語言程序設計流程與方法；掌握C51單片機I/O接口工作原理與應用技術；掌握系統總線原理與系統擴展技術。熟悉集成開發環境KeilC51軟件的使用方法，掌握基于KeilC51軟件的單片機程序設計調試技術；熟悉Proteus仿真軟件的使用方法，掌握基于Proteus仿真軟件的C51單片機應用系統仿真開發調試技術。熟悉C51單片機應用系統的項目開發流程并掌握基本的設計方法與調試方法。

2.3 課程能力培養目標

該課程主要是培養學生的綜合分析問題與解決問題的能力，培養實踐動手能力和創新能力。學生通過本課程模塊的學習，具有C51單片機內部存儲器、I/O接口、定時器/計數器、中斷系統、異步串行通信等內部各功能模塊的應用能力，具有A/D轉換、D/A轉換、鍵盤與顯示等外部功能模塊的應用能力，具有應用系統擴展的基本能力，具有C51單片機匯編語言和C語言程序設計能力，具有基于單片機應用系統的實際項目開發設計基本能力。

3 課程教學存在的問題

傳統的教學方法突出教師的主體地位，以課堂為中心，強調教材的中心作用，只注重知識的傳授，教師與學生的關系是主動傳授者與被動接受者的關系，學生是被動學習者。對于既有理論教學又有實踐教學內容的課程常采用兩者分割的教學模式，面對實踐操作較強的課程難以實現理論與實踐的統一，達不到教學目的。目前《微處理器原理與應用》課程教學大多采用傳統的教學方法，通過教學發現主要存在以下兩個方面的問題。

3.1 以教材為中心，難以激發學生的積極性

在《微處理器原理與應用》課程教學中，教師基本上以教材為中心，以教材內容作為教學目的。對教材中的概念、原理進行詳細的講解，盡力把系統理論和方法講解清楚。然而，對學生而言，面對大量的抽象概念和原理，感覺內容比較枯燥，晦澀難懂。在課堂上，少數學生可能聽懂了老師講解的知識點，也往往局限于感性認識層面上，沒有真正理解和掌握相關內容，學生是被動學習，沒有學習積極性。例如在講解“匯編語言偽指令”時，教師雖然講解了相關指令的功能，但學生難理解它的用法，不知道怎樣使用。這種“灌輸式”教學方法，很難獲得較好的教學效果。

3.2 理論與實踐分離，不易掌握知識點

傳統的教學方法，大多采用的是將理論與實踐操作分開上課。理論課老師在普通教室上課，對書中的知識點進行講解，雖然力爭把理論知識講解清楚、講透徹，然而就事論事，紙上談兵，學生難以真正理解相關內容。《微處理器原理與應用》課程也分為理論課和實驗課，比例大致按3：1分配。例如在講解有關寄存器時，學生知道了寄存器的功能，但不知道怎樣進行實際操作。另一方面，實驗課雖然到實驗室進行，但實驗內容和實驗時間一般都是固定的，甚至實驗步驟都是擬定好的，學生難以驗證更多的知識點，不能形成對知識的融會貫通，也不利于學生動手能力的培養。因此，理論與實踐分離的教學方式不利于學生動手能力和創新能力的培養。

4 “微處理器原理與應用”課程教學方法的改革思路

“微處理器原理與應用”課程內容多和概念較抽象，理論性和實踐性都較強。學生對其中的基本原理、設計方法和實現技術不易理解和掌握。針對傳統的教學方法難以達到應用型人才培養目標的問題，以應用技術大學人才培養目標為依據，從4個方面提出《微處理器原理與應用》課程教學方法的改革思路。

4.1 利用多媒體技術環境，采用仿真教學法

目前教室一般都采用多媒體技術，有網絡和教學廣播系統。一方面教師可利用多媒體課件進行教學，另一方面，可在電腦上安裝微處理器仿真軟件，通過仿真進行直觀教學。例如我們可以在電腦上安裝proteus仿真軟件。《微處理器原理與應用》課程主要特點是既有硬件的系統構成又有匯編語言和C語言的軟件知識，適宜仿真教學。采用仿真教學方法，教師可以邊演示性邊講授。例如在講解I/O接口的工作原理時，教師可利用I/O口控制流水燈的仿真演示，使抽象的內容變成直觀的東西，然后再講解工作原理和程序的運行過程。仿真效果形象生動，學生可觀察到仿真的現象和結果，通過仿真可吸引學生的注意力，可提高學習效果。教師利用仿真可分析原因，講解工作原理和工作過程，這樣學生容易理解和獲取相關的知識，達到事半功倍的效果，更重要的是培養學生的觀察和分析能力。

4.2 以應用為目的，采用實踐教學法

實踐教學不只是實驗，而是通過實驗進行教學，教師采取“做中教”的方法進行教學，讓學生在“做中學”，“學中做”，邊做邊教，邊做邊學，使理論教學與實踐教學有機統一，這樣，學生在獲得感性認識的同時，又可理解和掌握相關知識點，從而增強學習興趣，提高實踐應用能力。

《微處理器原理與應用》課程既有硬件的系統構成又有軟件知識，理論性和實踐性很強，不但要掌握基本的理論知識，還要掌握實際的操作方法。在理論教學的同時還應加強實踐內容的教學。通過一體化的教學環境、仿真實驗平臺和實驗箱，使理論教學與實踐教學相結合成為可能，為實踐教學提供了基本的條件。實踐教學的前提是要合理構建教學內容。但由于《微處理器原理與應用》課程的實踐內容相當多，想在有限的課時內完成豐富的實踐內容是不可能的，因此，教師應研究課程內容與特點，明確哪些內容更適合在實踐中教學。例如，在“匯編語言指令”教學中，可以利用實驗室環境，采用keil軟件調試、運行有關指令，然后分析指令功能。采用這種方法教學，學生可以看到指令執行的結果，從而容易理解和接受。實踐內容可從兩個方面進行構建：第一部分為微處理器基礎知識，目的是要求學生熟練掌握微處理器的基本原理和基本操作方法；第二部分以應用為目的，主要是微處理器的接口與擴展技術。這種實踐教學方法可使理論教學融入到實驗中去，做到理論與實踐的統一，有利于培養學生分析問題和解決問題的能力。

4.3 以能力培養為目的，采用項目驅動教學法

應用技術型大學人才培養目標是以學生未來就業崗位需要為導向，以培養適應市場和社會經濟發展需求的應用技術人才為目的，強調對學生技術應用和創新能力的培養。項目驅動教學法是培養學生實踐能力和創新能力的一種教學方法。在課程教學改革中，項目驅動教學成為教學的一個環節，該教學法以學生為主體，以解決實際問題的方式來驅動學生的學習積極性，激發其求知欲望。采用項目驅動教學法，項目來源可由學生提出，充分發揮學生的智慧，也可由教師根據學生的情況擬好項目課題，為了滿足不同層次學生的學習要求,在項目設計過程中依據學生的能力設計難度不同的題目供學生進行選擇,滿足不同口味的學生要求,給學生更多的自主權,激發了學生的學習興趣[1]。例如“智能小車控制系統設計”項目課題。學生可以組成項目小組，對于小組中的每一個成員應提出任務要求，也可以一個人獨立完成任務。該環節的時間安排為第二課堂，學生利用課外時間完成學習任務。項目的完成能大大激發學生的興趣，增強學生的自信心，同時也提高了學生解決問題的能力和創新能力[2]。在這個過程中學生會不斷遇到和發現問題，而當問題得以解決時，就會有一種成就感,會產生一種進一步學習和探索的動力，使學生成為一個主動學習者。在項目驅動教學法中，教師是一個組織者、指導者和咨詢者。教師應充分發揮指導者的作用，解決學生遇到的問題，指導和幫助學生完成任務。通過正確引導，使學生能夠完成任務，以此要求學生主動學習，激發學生的學習興趣，從而達到教學目的。教師在整個教學過程中應對學生進行動態管理，起管理與監督作用，最后根據學生任務完成質量情況進行成績評定。學生通過完成項目設計與制作任務，可以培養實踐動手能力和創新能力。

4.4 改革考核方式，培養學生的自學能力

高等教育人才培養的另一個重要任務是學生自主學習能力的培養，使學習具有終身學習和獲取新知識的能力。自主學習能力是在學習過程中培養形成的，在這個過程中還需要監督和考核機制，其中考核是重要的環節。考核除了具有督促作用使學生主動去學習外，還是檢驗教學和學習效果的重要手段，學生必須通過考核取得成績并獲得學分。目前由于考核方式比較單一，主要采用一張試卷定成績的方式，使得大部分學生只重視分數，學習純粹是為了應付考試。這樣，不利于學生自學能力和創新能力培養。因此，應就考核方式和考核內容進行改革，改變僅憑期末一張試卷定成績的做法,力爭將以往的結果考核改變為過程考核。在考核方式的改革中，應遵循以學生為主體、以學習效果和能力考核為主的原則，形成考試不是教學目的，只是檢查教學效果的手段的意識。考核方式的改革主要包括4個方面:（1）平時考核:包括平時作業考核、出勤情況考核、課堂表現情況考核。（2）實驗考核：根據實驗任務完成情況、實驗過程中的表現、實驗報告等進行考核。（3）項目考核：根據項目任務完成情況、設計制作過程中的表現、項目設計說明書的質量等進行考核。（4）期末考核：期末考試主要以基本概念、基本原理、重點內容為考核內容。成績評定及構成占比為：平時成績20%，實驗成績20%，項目設計30%，期末考試30%。

通過改革考核方式，強調過程考核和期末考核相結合，以檢查學生的學習效果和真實水平，同時可使學生主動學習，能培養學生的自主學習能力和創新能力。

5 結語

《微處理器原理與應用》課程主要特點是既有硬件的系統構成又有匯編語言和C語言的軟件知識，內容多和概念較抽象，理論性和實踐性都較強，在專業教學課程體系中又具有重要地位，而且微處理器在智能控制方面具有廣泛的應用價值。為培養學生在微處理器方面的應用能力和創新能力，針對目前該課程在教學中存在的問題，以應用技術大學的辦學理念，從應用型人才培養目標出發，對該課程的教學方法進行改革。通過近兩年的教學證明，改革取得了明顯的效果，達到了課程教學目的。

[1]王妍瑋等．單片機課程設計實踐教學[J]．科技教育，2010(1)：178-179．

[2]陳艷麗，劉小燕．“單片機原理與應用”教學改革探討[J]．中國電力教育，2010(1)：74-75．

Reform and Practice of the Teaching of Microprocessor Principle and Application

Long Nuochun
(Guangdong Baiyun University,Guangzhou 510450,Guangdong)

Microprocessor Principle and Application is a theoretical and practical course,which has both hardware and software design knowledge.In the course teaching,adopting the traditional teaching method is difficult to achieve the purpose of innovative talents training.Aiming at the problems,with the education concept of cultivating innovative talents for universities of applied sciences,and according to the course content and characteristics,the thesis puts forward the teaching reform from four aspects including simulation teaching,practical teaching,project-driven teaching and examination reform.

microprocessor;teaching reform;ability training;universities of applied sciences

TP368.1

A

1008-6609(2015)11-0043-03

龍諾春，男，湖南邵陽人，副教授/高級工程師，研究方向：教學方法，嵌入式系統，智能控制技術。

“電子信息工程專業綜合改革”試點項目（廣東省級項目）。