非電類專業(yè)“單片機原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實踐

黃玉燕

摘要：“單片機原理與應(yīng)用”課程是非電類專業(yè)中很難學(xué)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在以往的教學(xué)中學(xué)生普遍感到該課程復(fù)雜枯燥不易理解。分析了課程與專業(yè)的關(guān)系，重新制定了教學(xué)內(nèi)容和實訓(xùn)內(nèi)容，側(cè)重點放在學(xué)生專業(yè)應(yīng)用上。改革教學(xué)模式，采用以實現(xiàn)項目目標為引導(dǎo)的互動方式，課程知識點內(nèi)容貫穿于項目中，并通過能仿真運行的課件使課程教學(xué)內(nèi)容生動、直觀。實訓(xùn)內(nèi)容以真實和仿真相結(jié)合的方式，加強了實訓(xùn)效果。

關(guān)鍵詞：非電類專業(yè);單片機原理與應(yīng)用;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0;U676.2 ? 文獻標志碼：A ? ?文章編號：1674-9324（2016）41-0083-02

一、引言

單片機以其小巧、功能強大、低功耗等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化過程中的數(shù)據(jù)及信息處理和各種智能化儀器儀表中。工科院校中的絕大多數(shù)專業(yè)都開設(shè)了“單片機原理與應(yīng)用”的課程，該課程需要較好的電子電路課程知識作為基礎(chǔ)，通常非電類專業(yè)往往電子電路課程學(xué)得就比較少，而單片機課程中的各種芯片又往往都是電子集成度高內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。非電類專業(yè)該課程只是作為專業(yè)基礎(chǔ)，教學(xué)課時設(shè)置通常也都比較短，在課時較短、學(xué)生電子電路基礎(chǔ)比較弱的條件下，是否能把“單片機原理與應(yīng)用”這樣一門具有技術(shù)性、應(yīng)用性很強的課講透講好，讓學(xué)生真正學(xué)懂能用，直接嚴重影響到學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。我們在輪機管理工程這個非電類專業(yè)教授該課程多年，在該課程的教學(xué)過程中我們經(jīng)歷過困惑，經(jīng)過對該課程教學(xué)方法的不斷思考和探索，我們認為一定要立足于專業(yè)特點對該課程的教學(xué)過程進行改革。

二、單片機課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的問題

該課程在以往傳統(tǒng)的教學(xué)方式中總是選用一本通用的教材，課堂以老師順序講解教材內(nèi)容為主，而內(nèi)容都是從單片機的硬件結(jié)構(gòu)開始的，以內(nèi)部的電路聯(lián)系為主線，介紹各部分的電路邏輯關(guān)系。單片機因為高集成度內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)既看不到，更無法讓學(xué)生感受到內(nèi)部各個模塊間的關(guān)系，一切都聽老師講，抽象難懂難于記憶。所以很多學(xué)生從課程剛開始就覺得犯暈，在課堂上不知老師所云為何事，如聽天書一般。教學(xué)的結(jié)果往往是盡管老師講得很辛苦，學(xué)生多數(shù)還是一片茫然沒有興趣，甚至很痛苦，使得課程后面的內(nèi)容難于繼續(xù)，課程的教學(xué)難有成效。

三、教學(xué)內(nèi)容和方法的改革

（一）根據(jù)專業(yè)優(yōu)化教學(xué)大綱內(nèi)容

首先一定要十分清楚“單片機原理與應(yīng)用”課程在各種不同專業(yè)中的作用，對課程進行準確的定位，從而對教學(xué)內(nèi)容重新審定，體現(xiàn)出不同專業(yè)的側(cè)重點[1-2]。如我們在思考該課程在輪機管理專業(yè)的教學(xué)改革時，征求了在船上具有豐富經(jīng)驗的輪機員和專業(yè)課老師的意見，定位該課程在輪管專業(yè)中不是研究和開發(fā)計算機技術(shù)為目標，重點是理解計算機技術(shù)在船舶機艙各個自動控制模塊中的應(yīng)用。為此我們大幅度簡化了許多芯片內(nèi)部復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)原理的教學(xué)，把重點放在芯片的外部特性和應(yīng)用要求上，增強實際訓(xùn)練，讓學(xué)生在實際訓(xùn)練中理解信號在各個芯片間傳遞的關(guān)系，為學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)中理解機艙中各個參數(shù)自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理奠定基礎(chǔ)。

（二）以項目為導(dǎo)向激發(fā)興趣

在以往教學(xué)中，大都注重課程理論的連續(xù)和完整性。學(xué)時少又要講許多電路分析，非電類學(xué)生就如聽天書了。為此我們對教學(xué)內(nèi)容進行規(guī)劃調(diào)整，將許多章節(jié)的內(nèi)容都做成不同的項目，按專業(yè)安排項目具體內(nèi)容。課堂上我們先提出項目要求，引發(fā)學(xué)生思考想辦法。然后我們再提出單片機內(nèi)部相應(yīng)模塊的功能與課堂所提項目要求的對應(yīng)關(guān)系，進一步介紹模塊的應(yīng)用特性，講明如何應(yīng)用單片機內(nèi)相應(yīng)模塊來實現(xiàn)項目要求。我們還把每個項目都做成相應(yīng)的仿真實驗，通過課件課堂演示結(jié)果直觀[3]，讓學(xué)生如參與其中，增加課堂互動，激發(fā)了學(xué)生興趣。我們放棄模塊內(nèi)部詳細線路原理的講述，只是以實現(xiàn)項目目標為導(dǎo)向引入課程知識點內(nèi)容，讓學(xué)生在項目目標的實現(xiàn)方法分析中學(xué)習(xí)了知識點的應(yīng)用，這對于單片機課程只是應(yīng)用型的專業(yè)已足夠，讓學(xué)生清晰有效地學(xué)習(xí)知識點。

如課程開篇，我們就以船舶控制中一個極其簡單的項目為例子，如下圖1中直流電機運行控制中，引導(dǎo)學(xué)生分析直流電機是否工作取決于線圈KM是否有電流，而KM是否有電流又取決于P1.0電平的高低，通過作好的課件演示P1.0的電平高低可由單片機芯片加上簡單輸出命令就可實現(xiàn)，直觀的電機運行畫面讓學(xué)生感受到單片機芯片可用來控制各種設(shè)備的運行，進而介紹單片機的作用及該課程在專業(yè)中的應(yīng)用情況。

（三）強化實踐環(huán)節(jié)制定合適的實驗內(nèi)容

強化實踐環(huán)節(jié)在教學(xué)中的比重。單片機實驗室通常都配專用實驗箱，實驗箱中有產(chǎn)家配套的一些驗證性的實驗，并有相應(yīng)電路和程序清單，直接采用實驗箱的實驗是沒有成效的，因為很多學(xué)生就是直接調(diào)用產(chǎn)家固化在ROM中的程序來運行，結(jié)果很快一切正確，但其實自己什么也不知道。為此我們不用產(chǎn)家配套的實驗，自編了各個模塊的實驗內(nèi)容。每個實驗我們只提要實現(xiàn)的目標，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)報告中分析寫出要利用單片機系統(tǒng)中的哪部份結(jié)構(gòu)，分析實現(xiàn)目標的方案。對于非電類的專業(yè)，我們在設(shè)計實驗內(nèi)容時讓學(xué)生掌握單片機系統(tǒng)模塊功能的應(yīng)用為主導(dǎo)，精心設(shè)計項目內(nèi)容，使得要實現(xiàn)的項目目標所需編程簡單，有的甚至只要幾條指令就可實現(xiàn)目標。這樣的實驗課有效地幫助了學(xué)生對單片機應(yīng)用的理解。

（四）應(yīng)用Proteus仿真軟件

Proteus是一種功能強大的電路分析與實物仿真軟件，可模擬眾多的電子元件和單片機系列，能模擬設(shè)計電路的運行[4-5]。在實踐教學(xué)中，我們既用實驗箱的實際元器件進行實驗，同時也教學(xué)生應(yīng)用Proteus仿真軟件，有的實驗可能學(xué)生在課時內(nèi)完不成，一個實驗室一般都面對許多專業(yè)幾乎排滿，要做到實驗室開放讓學(xué)生可隨時來實際上是有難度的，學(xué)生在自己電腦安裝Proteus軟件，隨時可進行實驗項目的仿真，如同實驗室就在身邊，我們用于上課的仿真實驗課件也都可以提供給學(xué)生，讓學(xué)生自己可以很方便地自己做一些應(yīng)用設(shè)計的仿真實驗，這對于我們加強實訓(xùn)環(huán)節(jié)起到起到了很重要的作用，通過應(yīng)用讓學(xué)生真正領(lǐng)悟所學(xué)內(nèi)容。

四、總結(jié)

對于非電類專業(yè)的“單片機原理與應(yīng)用”課程我們根據(jù)專業(yè)情況精心制定合理的教學(xué)大綱，以應(yīng)用為教學(xué)重點，教學(xué)內(nèi)容采用以項目為導(dǎo)向，以直觀的實驗仿真作為課堂教學(xué)的重要輔助并加強實訓(xùn)環(huán)節(jié)。該課程在我校輪機管理這個非電專業(yè)的教學(xué)中，我們通過近幾年的這些改革收到了一定的成效。教學(xué)質(zhì)量教學(xué)方法是我們永恒的話題，為此我們愿意不斷努力不斷探索。

參考文獻：

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Teaching Reform and Practice of "Single Chip Microcomputer Principle and Application" Course for Non Electric Major

HUANG Yu-yan

（Marine Engineering Schoolof Jimei University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China）

Abstract："Single chip microcomputer principle and application" course is a professional basic course of non electric professional，in the past students generally feel the course complex and boring and incomprehensible. Analysis of the relationship between curriculum and professional，reenacting the teaching content and the content of training，focus on students' professional application. The reform of teaching mode，abandon the traditional rigid teachers giving lectures，class is employed to achieve the aim of this project is to guide the interaction mode and curriculum content knowledge through in the project，and by running the simulation courseware to let teaching content vivid and intuitive.The training contents combined with real and synthetic way，strengthening the training effect.

Key words：non electric major;principle and application of SCM;teaching reform