獨立學院單片機課程教學改革探討

（中國礦業大學徐海學院，江蘇徐州221008）

（中國礦業大學徐海學院，江蘇徐州221008）

本文基于單片機課程特點和獨立學院學生特點，從教學體系構建、理論教學、實驗教學等幾個方面，探索了單片機課程改革的方向和措施，全面提高學生的單片機應用系統開發與設計的能力。通過近幾年的教學實踐表明，學生學習效果良好，能夠達到教學預期效果。

單片機；教學改革；課程體系；理論教學；實驗教學

一、教學改革目的和意義

單片機是一門綜合性強的課程，學生需要經過硬件電路設計，軟件編程，在線仿真調試一個完整的實訓過程，才能夠掌握單片機理論知識和實踐技能。所需知識包括C語言、數電、模電和單片機等，該系列課程由不同的教師在不同的時間段講授，學生在獲取知識的過程中無法將硬件和軟件很好的分析和整合，應用過程中缺少系統化思路。在單片機教學中，大多數高校采用重理論，輕實踐的教學方式。學生僅僅通過幾次實驗，只能掌握基礎的實驗操作，并不能將單片機融會貫通，很難形成單片機應用系統開發與設計的能力。而對于獨立學院學生而言，大部分學生思想活躍，目的明確，動手能力強；但是學習基礎差，自控力較差，生活懶散，沒有養成良好的學習習慣，抽象的理論知識，復雜的指令系統和編程過程，往往使得部分學生從最初積極的學習動機轉而消極怠工，自暴自棄，最終使其學習效果甚微。

為了達到較好的教學效果，本文通過采用全新的教學模式，從教學體系構建、理論教學、實驗教學等幾個方面，探索了單片機課程改革的方向和措施，全面提高學生的單片機應用系統開發與設計的能力。

二、單片機課程改革新思路

（一）構建合理的教學體系——以單片機為核心的課程群

學好單片機，需要有扎實的軟硬件基礎。學生需要在《模擬電子技術》（簡稱模電）、《數字電子技術》（簡稱數電）的基礎上，掌握PCB制版和焊接等技能，最終利用匯編語言或者C語言編寫應用程序，每個環節都不可或缺。但大學四年，學生很難對各個環節進行系統的學習，形成優良的研發能力。為了使學生能夠系統、深入的學習單片機，需要以單片機為核心構建一個科學合理的教學體系，如圖1所示。

圖1單片機課程教學體系結構

大多數高校會在大二時開設C語言課程，但對于電氣信息類專業的學生而言，他們缺乏編程基礎，學習目的不明確，最終學習效果并不理想。C51和C語言有很多相同點，數據類型，運算符和表達式，基本語法都很相似。為了引起學生對C語言課程重視，較好的進行單片機的學習，開設一門短學時的基于C51語言的單片機入門選課程，旨在使學生在明確C語言重要性的基礎上，夯實單片機基礎，初步了解單片機基本概念和基本操作，對模電和數電有一個基本認識，激發學生的學習熱情。

大二下學期開設模電、數電課程，使學生具備了一定的電子線路方面的基礎知識。為了提高模電、數電的教學效果，在本學期電子綜合設計課程中引入電源電路（模擬部分）和數字鐘（數字部分）設計兩部分。由任課教師引導，電路設計、仿真、PCB制版、焊接均由學生獨立完成，使學生加深對模電、數電的理解，同時掌握Aultum Designer、Mulisim等軟件的使用。

第5學期開設單片機課程，通過典型實驗內容引入，循環漸進，由淺入深，加深學生對單片機原理的認識，掌握單片機的基本操作。

在學生具備一定的軟硬件能力的基礎上，開設單片機課程設計，時間和內容結合專業特點和大綱而定，可選在第5或6學期。比如徐海學院電子科學與技術專業課設在第5學期末，進行智能家居相關設計；通信專業設在6學期初，進行無線通信相關設計。課程設計方案選擇，資料查找，電路設計與仿真，軟件編程，PCB制版，焊接，系統調試等均由學生獨立完成。通過整個過程，使學生熟悉單片機開發流程，具備單片機系統設計的基本能力。

為了使學生能夠真正掌握單片機，學校同樣為學生提供大量的實戰機會。學生通過大學生電子競賽、機器人比賽、Freescale智能車比賽進行實戰學習。為了使學生更符合企業的需求，積極與企業進行校企合作，實現雙贏。比如徐海學院積極與海爾公司、Atmel等公司進行校企合作，通過校企合作項目讓學生能夠進行實戰演習；或者直接到校企合作進行單片機系統開發實習，不斷積累經驗，提高自己的工作競爭能力，最終在學生順利取得學位的同時，獲得一份心儀的工作。

（二）理論教學新思路

1.深化教學內容，轉變教學思想

為了契合獨立學院學生特點，激發學生學習積極性，改善教學效果，應轉變教學思想，堅持學以致用原則，強化應用為主，淡化純理論教學。將單片機理論知識分解到多個具體實驗案例中，以實驗實例引入，自頂向下逐級分解，逐步引入所需理論知識。每個教學案例結束后，學生既可完成具體單片機小項目開發，增強積極性，同時可以掌握理論知識。

實驗案例驅動式教學的關鍵在于教學內容優化。現有單片機集成度越來越高，在保留傳統教學內容的前提下，適度刪減MCS-51單片機總線接口知識，增加I2C，SPI，PCA，LCD等資源，適應硬件需求。

2.教學方式方法多元化

為了達到較好的教學效果，采用現代化教學，輔以多元化教學手段，提高教學效果。課題組成員以實驗案例驅動式為基礎，制作符合教學要求的PPT，動畫，視頻等資源，充分發揮電子教案的作用，調動學生積極性。除了多媒體教學以外，發揮板書，仿真軟件和網絡手段，優化教學方式。教師精心設計板書，梳理知識脈絡，引導學生進行程序設計；采用proteus進行程序仿真，調試和效果演示。課余時間鼓勵學生進行仿真軟件和實驗板程序開發練習，并且在課上案例的基礎上增加難度，鼓勵學生以小組為單位，課余時間查找資料，編寫程序，實現功能。隨著網絡的發展，課題組基于Sakai建立單片機課程網絡平臺，學生可以在上課之前提前觀看教師錄制的教學視頻，進行課程學習，同時可以進行網絡答疑，查看網上發布的最新技術文章，解決方案等。

（三）實驗教學的改革

1.實驗設備更新

實驗教學是單片機課程的重要部分。傳統的實驗多采用高密度實驗箱，不便于攜帶，學生只能到實驗室進行實際操作學習；并且實驗箱的輔助電路已經分配好，學生只需進行一些基本連線，修改教師提供的例程便可以查看實驗結果，學生對硬件軟件掌握并不理想，能力并沒有得到提高；結合徐海學院學生特點，筆者引入實驗板教學。學生通過親自焊接，既提高了自己的焊接能力，也加深了實際電路的學習；同時實驗板小巧，學生攜帶，帶回可以隨時隨地進行練習。實驗板中不僅包含了學生實驗的基本電路，還預留有一些擴展空間，便于學生后期課程設計使用。同時實驗板采用40PIN的芯片底座，不僅可以安裝AT89S51單片機，而且可以兼容STC15W轉接板，學生可以根據需要選擇合適型號的單片機。如果采用STC15W轉接板，可以彌補實驗板不能進行在線仿真的缺陷。

2.實驗內容更新

傳統的實驗教學中，學生往往根據教師逐步講解，完成實驗內容，并未達到預期效果。因此，將實驗課時分為2部分，驗證性實驗和設計性實驗。

學生在每章課程結束后，如未及時進行操作，很容易忘記理論知識。驗證性實驗旨在夯實理論課基礎，保證基礎較差學生能夠跟上教學進度，能力突出的學生查漏補缺。

設計性實驗采用實物作業方式，給學生制定實驗要求，由學生自行分組，以4人為單位，項目需求分析，資料整理，總體方案設計，硬件設計和軟件設計過程完全由學生以小組為單位完成，了解單片機系統開發的過程，有效的進行數電、模電知識的整合，提高學生的協作能力，系統開發能力和解決問題的能力。

三、結束語

本文針對單片機獨立學院學生的特點，以應用為中心，提出了一些單片機課程改革的方法。根據近幾年徐海學院單片機課程的教學實踐表明，教學效果良好，達到預期效果，有效的提高教學質量，培養了學生的單片機軟硬件開發能力，解決問題能力和協作能力。學生參加電子設計大賽，機器人比賽，智能車比賽，藍橋杯比賽的人數逐年增加；學生畢業后，參加單片機開發的人數有所提高。通過與東軟公司等公司的校企合作，學生在該公司就業人數增加，企業反應良好。

［1］彭湃，李剛英.獨立學院學生特點及其學生管理對策［J］.科技信息：學術版，2007（22）.

［2］許景輝，張成鳳，李宗利.“單片機原理及應用”課程改革實踐和探索［J］.中國電力教育，2013（35）：74-75.

［3］劉彥華，張柯.單片機實踐教學改革探索［J］.技術與市場，2011，18（5）：106-106.

［4］吳靜然，胡明，崔冉.單片機課程改革的研究與探索［J］.中國科技期刊數據庫全文版：教育科學，2016（13）：244.

［5］胡明，郭健鵬，朱曉穎.獨立學院應用型本科單片機課程體系教學改革探討［J］.科技視界，2015（30）：54-54.

獨立學院單片機課程教學改革探討

吳靜然 胡明 郭健鵬

Based on the characteristics of single chip course and students from independent college，the direction and measures of the single chip computer course reform are explored from the teaching system construction，theoretical teaching and experimental teaching in the thesis，which can improve students'abilities to develop and design the single chip microcomputer application system.According to the teaching practice in recent years，these measures help student obtain good learning effect and achieve expected teaching effect.

single chip；education reform；curriculum system；theoretical teaching；experimental teaching

G642文獻標志碼：A文章編號：2096-000X（2016）18-0137-02

吳靜然（1989，02-），女，河北保定人，助教，碩士，主要研究方向：嵌入式開發、無線通信、信號處理。