基于STM8的一體化教學(xué)模式在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究

王瑞堯　王冠

【摘 要】當(dāng)前高校的單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)手段落后，與應(yīng)用型本科的建設(shè)背道而馳，急需加快改革步伐。針對該問題提出了從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方法的改革方案，即基于STM8的一體化教學(xué)模式，以STM8單片機(jī)作為教學(xué)的主要內(nèi)容，教學(xué)手段采用以學(xué)生為主導(dǎo)的一體化教學(xué)模式。實(shí)踐證明該方案能快速使學(xué)生入門單片機(jī)，有效培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)能力。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) STM8 教學(xué)模式

當(dāng)前，國內(nèi)高校普遍重視實(shí)踐教學(xué)、強(qiáng)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)，紛紛在教學(xué)改革的探索中注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的強(qiáng)化。因?yàn)槿藗円言絹碓角逍训恼J(rèn)識到，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生就業(yè)競爭力的重要途徑。“應(yīng)用型本科”便是在這個(gè)大環(huán)境下提出的，而我校早已經(jīng)將建設(shè)成為特色鮮明、優(yōu)勢突出、教育質(zhì)量上乘的多科性、應(yīng)用型地方本科院校作為自身的發(fā)展目標(biāo)，努力培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的應(yīng)用型本科專業(yè)人才。

一、當(dāng)前單片機(jī)教學(xué)存在的問題

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè)課程，單片機(jī)技術(shù)是當(dāng)前電子信息、工業(yè)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一門技術(shù)，電子、自動(dòng)化、通信、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的學(xué)生掌握好單片機(jī)技術(shù)，能夠提高自身專業(yè)綜合素質(zhì)和能力，適應(yīng)社會(huì)需要。

1.單片機(jī)教學(xué)基本情況

單片機(jī)課程不是單一的基礎(chǔ)課程，而且是一門涉及微機(jī)原理、模電、數(shù)電、匯編語言、C語言、電路分析等多學(xué)科，實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的綜合性課程，是電子信息工程、通信工程等專業(yè)的核心課程。該課程的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)開發(fā)能力。

2.教學(xué)中存在的問題

第一，教學(xué)模式注重理論。從課程定位的角度看，單片機(jī)是一門面向應(yīng)用的專業(yè)課，有較強(qiáng)的綜合性，涉及到的前置知識較多，如微機(jī)原理、模電、數(shù)電、電路分析等等。因?yàn)樯婕暗闹R面太廣，因此過于注重理論學(xué)習(xí)反而會(huì)抑制學(xué)習(xí)的積極性，而實(shí)驗(yàn)課往往開設(shè)的“少而晚”，造成了理論和實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。

第二，教學(xué)內(nèi)容過于陳舊。目前幾乎所有高校的單片機(jī)課程都是圍繞51系列單片機(jī)講解其原理及應(yīng)用，而51單片機(jī)早已在30年前便作為我國高校學(xué)習(xí)單片機(jī)的主講內(nèi)容。不可否認(rèn)，由于教學(xué)應(yīng)用時(shí)間長，和51單片機(jī)相配套的教材、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等教學(xué)資源非常豐富，以51為基礎(chǔ)構(gòu)建課程體系非常方便。但隨著單片機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，面對迅速更新的技術(shù)和市場需求，有許多企業(yè)已經(jīng)開始呼吁高校單片機(jī)課程能否直接學(xué)習(xí)當(dāng)下應(yīng)用最廣的單片機(jī)，如ARM系列、STM系列等。

因此，高校的單片機(jī)課程改革勢在必行。

二、單片機(jī)的教學(xué)改革

針對上述問題，可從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式兩方面進(jìn)行改革，嘗試將教授內(nèi)容向企業(yè)需求靠攏，講授方法則注重實(shí)踐操作。

1.以STM8作為單片機(jī)教學(xué)主講內(nèi)容

STM8系列是意法半導(dǎo)體針對工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)電子等領(lǐng)域推出的8位單片機(jī)，由于其功能強(qiáng)大，性價(jià)比高，因此在工業(yè)控制、汽車電子、消費(fèi)電子等領(lǐng)域發(fā)展十分迅速，成為許多廠商的首選解決方案。以STM8作為學(xué)習(xí)單片機(jī)的主要內(nèi)容，有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢：

第一，它具有51所不具備的優(yōu)勢，如優(yōu)越的MCU性能、豐富的外圍接口和定時(shí)器、硬件調(diào)試接口SWIM和多種時(shí)鐘源等。因此，以STM8作為學(xué)習(xí)單片機(jī)的入門，所學(xué)的知識新穎，可直接應(yīng)用于企業(yè)需求，實(shí)用性較高。

第二，STM8和STM32同屬意法半導(dǎo)體，兩者各方面十分相似，而STM8內(nèi)容和結(jié)構(gòu)又相對簡單，掌握STM8內(nèi)容后，繼續(xù)學(xué)習(xí)以STM32為主的嵌入式會(huì)相對容易許多。

2.采用一體化教學(xué)模式

傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式中，實(shí)踐和理論脫節(jié)嚴(yán)重，往往到實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)學(xué)生已經(jīng)將理論知識忘記。因此單片機(jī)的教學(xué)不能脫離實(shí)際應(yīng)用，而要在應(yīng)用中去學(xué)習(xí)單片機(jī)知識。將傳統(tǒng)的“課堂教學(xué)+實(shí)驗(yàn)課”模式改為一體化教學(xué)的方式，是單片機(jī)教學(xué)所必須的。

第一，采用“講、學(xué)、做”結(jié)合的一體化教學(xué)方式。教師在教授完一個(gè)知識點(diǎn)后，設(shè)計(jì)一個(gè)小的應(yīng)用項(xiàng)目，學(xué)生利用剛掌握的知識實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能需求，使學(xué)生在實(shí)踐中加深對知識的理解和運(yùn)用。

第二，實(shí)踐以學(xué)生為主導(dǎo)。在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能的過程中，以學(xué)生作為主導(dǎo)。可將學(xué)生分小組，以小組形式討論硬件連接、程序設(shè)計(jì)等，遇到問題組內(nèi)討論，通過交流解決問題，教師僅從旁輔導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3.加強(qiáng)綜合實(shí)踐

在學(xué)習(xí)完單片機(jī)課程所有知識后，有必要通過一些綜合性的項(xiàng)目，提升學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力。

第一，加入課程設(shè)計(jì)。在學(xué)期末預(yù)留1周時(shí)間，設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性較強(qiáng)的項(xiàng)目，依舊以小組形式利用本學(xué)期學(xué)習(xí)的所有知識，完成整個(gè)項(xiàng)目的需求分析、軟硬件設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)以及最終調(diào)試。

第二，參加各類電子競賽，鼓勵(lì)學(xué)生多參加各類電子競賽，通過比賽過程，將所學(xué)知識融匯到實(shí)踐當(dāng)中，加強(qiáng)對知識的靈活應(yīng)用，從而提高自身的單片機(jī)開發(fā)能力。

4.考核方式多樣化

傳統(tǒng)的以試卷形式考核的方式并不能適用于單片機(jī)課程，因?yàn)閱纹瑱C(jī)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，并不要求學(xué)生對知識的記憶，傳統(tǒng)的考核方式其成績并不能反應(yīng)學(xué)生的開發(fā)能力，所以要設(shè)計(jì)適合于單片機(jī)課程的考核方式。可采用課程設(shè)計(jì)結(jié)合試卷考試的方式對學(xué)生進(jìn)行考核。一方面通過課程設(shè)計(jì)，考察學(xué)生對于單片機(jī)的開發(fā)能力；另一方面，通過試卷考試，考察學(xué)生對于單片機(jī)所必需的基礎(chǔ)知識的掌握情況。兩方面結(jié)合可以充分考察學(xué)生對于單片機(jī)知識的掌握情況和運(yùn)用能力。

三、小結(jié)

在我院本學(xué)期的單片機(jī)教學(xué)中，采用了上述改革方法后效果較為明顯。學(xué)習(xí)單片機(jī)最大的問題就是入門難，而該教學(xué)模式可以在短時(shí)間內(nèi)使學(xué)生入門單片機(jī)，并充分體會(huì)到STM8單片機(jī)的強(qiáng)大功能。學(xué)生在第一堂課上就見到了STM8單片機(jī)實(shí)物，經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的不斷實(shí)踐應(yīng)用，不僅使書本上的知識完全融入到了實(shí)踐當(dāng)中，還使學(xué)生的自信心倍增，提升了單片機(jī)開發(fā)能力。

另外，該教學(xué)模式為學(xué)生提供了充足的主動(dòng)參與的時(shí)間和空間，激發(fā)了學(xué)生的主體意識和活動(dòng)能力，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，促進(jìn)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識，對于學(xué)生實(shí)現(xiàn)專業(yè)技能向綜合職業(yè)能力的轉(zhuǎn)換起到了積極地推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

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