單片機課程教學改革的探討

林靈燕+張禹+張昊

摘 要 本文根據單片機課程的特點，首先分析了單片機的教學現狀以及存在問題，接著從課程教學內容、教學方法以及考核形式等方面對其進行教學改革，目標在于提高學生的學習積極性以及分析問題的能力，加強學生的和綜合素質和創新能力的培養，并指出了如何改善現有課堂教學模式以提高教學質量。

關鍵詞 單片機 現狀 教學改革

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.039

Abstract Based on the characteristics of MCU course， we analyzes the current teaching situation and the problems existed in MCU course， then carry out teaching reform from teaching content， teaching methods and examination forms， aimed at improving students study enthusiasm and the ability to analyze problems， enhancing their innovation ability and overall quality， and pointed out how to improve the existing teaching mode to improve the quality of teaching.

Keywords MCU course； current situation； teaching reform

0 引言

“單片機原理及應用”作為電子信息工程的一門重要專業課，具有實踐性、應用性強等特點，并且強調硬件設計與軟件開發于一體。該技術已經廣泛應用于工業自動化控制、自動檢測、家用電器、儀器儀表、機械電子等諸多領域中，①這些領域也是電子信息工程專業學生的主要就業去向。通過這門課程的學習，學生可以掌握單片機控制系統的設計以及如何編寫程序，這將為后續嵌入式等課程的學習以及畢業設計環節打下基礎。隨著當前社會的不斷發展進步，各類智能設備層出不窮，因此單片機必然有其用武之地。為了適應目前就業形勢的需要，并且使學生在學習單片機知識時能夠具有較高的效率，有必要對單片機課程的教學進行改革，從而來提高學生的動手能力，增強學生的競爭力。

1 單片機課程教學現狀與存在的問題

第一，單片機原理及應用這門課涉及到比較多的專業基礎課程，如C語言程序設計、網絡通信、數字電子技術、模擬電子技術等，對學生的專業知識要求較高，而通常學生專業知識比較薄弱，有的專業知識遺忘，對單片機的學習造成困難。第二，單片機這門課程的內容和概念多并且都比較抽象，各個功能模塊間有著密切的聯系，對于初學者來說難以掌握和理解。第三，單片機課程理論教學模式比較單一，以往傳統的教學模式都是老師講課、學生聽、比較枯燥乏味，學生學習積極性不高，學習效果不佳，不能激發他們的學習興趣，并且實驗也是驗證性的居多，不利于培養學生單片機程序設計和硬件開發的能力。因此，任課教師都在探索新方法以提高單片機課程的教學效果。②③④⑤⑥第四，課程考核形式單一，主要以閉卷考試為主，學生通過考前突擊也可能取得較好的成績，但是可能缺乏動手能力，這種考核方式不能全面衡量學生對這門課程的掌握程度。下文分別從教學內容、教學方法以及考核形式3個環節提出改革方案，通過改革，旨在提高學生分析和解決問題的能力，使學生有較強的專業技能，從而培養出適應當前社會發展需要的專業技術人才。

2 教學內容的改革

由于“單片機原理及應用”這門課程的內容比較抽象、概念多并且邏輯性強，因此在授課的過程中要注意控制好理論知識的深度，減少一些記憶性與陳述性的知識，加強與實踐結合，可以以電子設計大賽的一些作品為例，引導學生學以致用。可采用案例式教學的方式來吸引學生注意力，提高學生學習興趣。例如，在講授單片機定時/計數器這個章節內容的時候，一些學生對于如何設置IP、TMOD、IE、TCON等特殊功能寄存器來實現定時或計數的功能難以理解，但是他們對引言部分中介紹的設計萬年歷的例子有較大的興趣，因此可以先用PPT展示一下萬年歷設計的過程，讓學生帶著問題去學習寄存器設置等方面的知識，可大大提高他們的理解效果。在教材建設方面，教材中一些陳舊的內容已經不適應當前技術發展的需要，所以應當適時地更新教材，有助于不斷補充新知識和新技術，克服長時間選用同一教材知識的滯后性，此外，教師在教學過程中，應當根據學生的實際需求以及學校制定的人才培養計劃編寫合適的教學大綱，從單一到綜合，簡單到復雜，逐層遞進安排教學內容，對教學內容劃分成三個大模塊，第一個部分為單片機的工作原理和硬件結構組成，讓學生對單片機有一個整體的認識，第二個部分介紹單片機C語言程序設計，使學生掌握程序的編寫方法，第三個部分為中斷系統，定時計數器以及串行口通信等，使學生了解單片機控制系統，并能夠對單片機進行開發應用，這種劃分模塊的方法，可以使得課程內容條理分明，重點更加突出。在實驗教學方面，首先，要認真設計實驗內容，著重培養學生的創新和實踐能力，在以往的實驗教學大綱中，實驗內容較少，多數實驗是以驗證性為主，設計型、創新型的實驗較少，學生通常是機械式地根據實驗指導書完成實驗，并且有些實驗程序是都已經編寫好提供給用戶的，這樣的實驗將不利于他們動手能力的培養，因此需要根據學生對學習理解情況調整實驗側重點，除了教學大綱中規定的基礎實驗外，大綱中可以適當增加設計性和綜合性實驗。為了給學生提供了更多動手實踐的機會，學校還可以適當開放實驗室，鼓勵學有余力的學生進行綜合實驗項目，讓學生在課余時間利用實驗室資源學習單片機。通過課程設計、實習實訓、畢業設計等教學環節進一步彌補課內實驗學時的不足。

3 教學方法改革

在教學過程中，可以多種教學方法并用，這樣有助于培養學生的學習興趣。采用板書與多媒體手段相結合的教學方式，比如對于程序設計我們可以利用板書來講解，通過利用多媒體進行現場演示和調試程序，使學生在課堂上就能夠觀察到程序運行的現象和結果，給學生直觀感受，使抽象的內容變得生動、形象，有利于產生好奇，激發學習興趣。除了傳統的“多媒體+板書”的方式外，還可以采用任務驅動法、項目教學法、討論法等教學方法。比如在講解匯編指令這部分內容的時候可以適當縮減講授學時，轉為任務驅動型的學習方式，只對一些比較常用的指令進行認真講解，余下的一些指令以課后作業的形式布置給學生自己學習，這種方式有助于培養學生的自學能力。課堂上還可以給學生展示一些單片機的小應用、小制作的實物，并針對這些實物多與學生交流、討論，通過這些展示培養了學生的學習興趣，變被動學習為主動學習。教師還需要適當引導學生充分利用學校網絡資源，查閱課程資料或文獻，以及進行課外的學習上的交流互動。在實驗教學方面，對于一些比較復雜的實驗，可以把學生分成若干個小組，每個小組大概由 4～5名自學能力比較弱和比較強的學生搭配構成，教師在講授完必要的基礎知識以及實驗引導后，就可以讓各個小組學生通過學習、實踐、交流和討論來完成實驗，等實驗完成后再從每個小組中選一個人來進行過程講解和結果演示。這種分組教學的方式能夠培養學生的團隊合作精神并且提高他們的自學能力。單片機是一門實踐性很強的課程，因此需要強化課程設計環節，讓學生利用所掌握的知識獨立設計一個小型的單片機應用系統，通過課程設計可以很好地鍛煉了學生的實戰能力，同時可以讓學生查漏補缺，進一步鞏固所學知識。另外，平時需要多鼓勵實踐能力比較強的學生積極參加各類電子設計大賽，鍛煉他們的實踐能力和團隊合作精神，培養綜合素質，同時也為學校爭得榮譽。

4 課程考核模式改革

以往的考核方式單一，主要以期末閉卷筆試為主，有的學生可能通過考前突擊也可以取得不錯的成績，這樣就無法全面地反映學生單片機的實際編程能力以及對知識的掌握程度，所以應該增加實驗考核，并且合理設置實驗成績、平時成績以及理論成績的比例，可以采用課程總成績=期末筆試成績€？5%+實驗成績€？0%+平時表現€？5%的方式進行考核，引導學生不要重理論輕實踐，因此只要學生在平時的實驗過程中熟練掌握了基本技能，最終的總成績都不會太低。這樣的考核方式能夠激發學生平時學習的積極性，更能反映學生實際應用能力及對知識的掌握程度。

5 總結

隨著現代科技的發展，單片機的應用領域越來越廣泛，因此單片機的教學改革十分必要。本文首先分析了“單片機原理及應用”課程現狀與教學中存在的問題，接著分別從教學內容、教學方法和考核形式等方面對單片機課程進行了教學改革探討，充分注重理論與實踐相結合的原則，因材施教，重視學生自主學習能力的培養，提高學生解決實際問題的綜合能力，也為畢業后的順利就業打下基礎。希望通過本文中提出的教學改革思路，能夠進一步提高單片機的教學效果，同時為社會培養出具有創新能力的單片機應用型人才。

注釋

① 文武松等.單片機原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2015.

② 石明江，顧亞雄，張禾.單片機原理與應用課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2011（6）.

③ 劉志壯，張文昭，周文真.單片機原理課程教學改革研究與實踐[J].當代教育理論與實踐，2014（9）.

④ 王琦，孟昕元，楊曉.單片機課程教學改革與探索[J].河南機電高等專科學校學報，2015.3（23）.

⑤ 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）.

⑥ 祖一康，徐妙靖.單片機教學改革實踐研究[J].湖北理工學院學報，2015.5（31）.