單片機(jī)課程改革探索

丁佰成 河南科技學(xué)院

隨著科技的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用在智能控制、智能電器等方面，涵蓋了人們生活的各個方面，不管是通信還是汽車都有單片機(jī)技術(shù)的體現(xiàn)，單片機(jī)方面每年都有國家級和省級比賽。當(dāng)今社會最需要應(yīng)用型人才，可見培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用型人才的重要性。單片機(jī)課程是各理工科院校必開的專業(yè)課，在實(shí)際教學(xué)中，因?yàn)閱纹瑱C(jī)課程關(guān)聯(lián)到的其他基礎(chǔ)課程較多，而且單片機(jī)課程學(xué)起來比較難、枯燥，因此教學(xué)效果不理想。單片機(jī)傳統(tǒng)教學(xué)模式中教出來的學(xué)生動手能力較差，怎樣改革單片機(jī)的教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生對單片機(jī)應(yīng)用的實(shí)際動手能力，培養(yǎng)應(yīng)用型單片機(jī)人才，可以有效地完成單片機(jī)人才培養(yǎng)和社會需求的直接對接。

一、單片機(jī)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足之處

現(xiàn)如今單片機(jī)的功能日趨強(qiáng)大，但是現(xiàn)在的教學(xué)方法相對傳統(tǒng)落后，教學(xué)效果不理想，教學(xué)重點(diǎn)仍然在學(xué)習(xí)單片機(jī)的相關(guān)知識點(diǎn)上，對單片機(jī)的實(shí)際運(yùn)用沒有加以重視，傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在諸多弊端，主要表現(xiàn)在以下方面：

（一）理論知識與實(shí)踐操作不能有效結(jié)合

單片機(jī)主要是在硬件上進(jìn)行編程開發(fā)的課程，長久以來，單片機(jī)的理論課和實(shí)驗(yàn)課都是獨(dú)立進(jìn)行教學(xué)的，現(xiàn)在這樣授課已經(jīng)難以滿足社會需要。老師通常會跟著教學(xué)安排上課，帶著學(xué)生在理論課上編寫簡單的程序后，再到上實(shí)驗(yàn)課時對編寫的程序加以驗(yàn)證，這樣學(xué)生對理論知識本來就沒有掌握透徹，上實(shí)驗(yàn)課時就更不理解知識點(diǎn)了，老師在上實(shí)驗(yàn)課時需要花費(fèi)大量時間給學(xué)生梳理總結(jié)所講的知識點(diǎn)，學(xué)生只有利用剩余的時間進(jìn)行實(shí)際操作，但是實(shí)驗(yàn)課時間有限，同學(xué)們只能進(jìn)行一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果自然可想而知，根本不能做到理論知識與實(shí)驗(yàn)操作的有效結(jié)合。

（二）單片機(jī)考核方式不合理

多數(shù)老師采用的單片機(jī)考核方式仍舊是閉卷理論考試，還有的老師簡化了考核程序，把學(xué)生的考試成績和平時成績按照一定的比例合算，最后計入期末考試總評成績，這種考核方式是不合理的，會直接導(dǎo)致學(xué)生對單片機(jī)課程不夠重視、學(xué)習(xí)積極性下降。

（三）實(shí)驗(yàn)課開展難度大，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)不足

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課上往往都是進(jìn)行一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，大多是驗(yàn)證一些已學(xué)的、簡單的程序，而在硬件開發(fā)和外設(shè)接口等擴(kuò)展知識方面的設(shè)計及實(shí)驗(yàn)開展很少，提供給學(xué)生自主設(shè)計的時間和空間也比較有限，單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，硬件開發(fā)和外圍電路設(shè)計與編程都是同等重要相輔相成的，硬件是軟件的載體，軟件是硬件的靈魂，二者缺一不可，學(xué)生缺乏相關(guān)知識方面的實(shí)驗(yàn)機(jī)會，學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的主動性不高，創(chuàng)新意識和解決問題的能力也無法得到提高。

（四）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃，積極性不高

學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識不夠堅實(shí)，有些課程比較抽象，難以理解，大部分學(xué)生反應(yīng)學(xué)的不好，知識點(diǎn)掌握的不牢，這很影響學(xué)習(xí)后面的課程，直接導(dǎo)致單片機(jī)學(xué)習(xí)起來難度較大，時間一長自然失去了學(xué)習(xí)的興趣。而且部分教師上課按部就班照本宣科，理論課時又遠(yuǎn)大于實(shí)踐課時，缺少了實(shí)驗(yàn)課的緩沖，上課比較枯燥乏味，這樣也很難讓學(xué)生體會到單片機(jī)課程的魅力，學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性不高。

二、單片機(jī)教學(xué)改革的具體措施

（一）改革授課教學(xué)方式

想要提升學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的積極性，教師就必須改變原有的授課方式，以實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象把要講授的理論知識引入課堂，同時在課堂上最好直接將所講的理論知識通過簡單的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，改變理論課和實(shí)驗(yàn)課分開進(jìn)行的現(xiàn)象，真正將理論和實(shí)驗(yàn)有效結(jié)合起來。

在單片機(jī)教學(xué)中，教師應(yīng)綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法，樹立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，教師要從講臺上單一講授、灌輸理論知識變?yōu)樽呦轮v臺、融入學(xué)生中去組織、引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，還要加強(qiáng)與學(xué)生的溝通交流與討論，實(shí)現(xiàn)共同學(xué)習(xí)。

對于單片機(jī)引入部分的講解，教師可采用引導(dǎo)教學(xué)法，多介紹單片機(jī)在高新科技產(chǎn)品中的實(shí)際應(yīng)用，例如學(xué)生比較感興趣的花樣流水燈、溫控器、萬年歷等，通過這些實(shí)實(shí)在在的例子可以大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的興趣。

學(xué)生第一次接觸單片機(jī)，單片機(jī)是什么，單片機(jī)的工作原理，單片機(jī)的引腳和結(jié)構(gòu)對他們來說都比較難以理解，加之單片機(jī)引腳較多，學(xué)生們難以記憶。因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)將單片機(jī)和電腦進(jìn)行類比，引導(dǎo)學(xué)生理解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程相結(jié)合的開發(fā)模式。同時教師應(yīng)充分利用單片機(jī)開發(fā)板，讓學(xué)生多看單片機(jī)硬件實(shí)物，加深學(xué)生對單片機(jī)硬件部分的理解。

單片機(jī)的I/O口、定時器、串行通訊、系統(tǒng)擴(kuò)展等內(nèi)容應(yīng)作為單片機(jī)課程教學(xué)的重點(diǎn)，教師在講解這些知識點(diǎn)時可以讓學(xué)生把單片機(jī)想象成電腦主機(jī)，單片機(jī)同電腦主機(jī)一樣有許多功能，教師就是要教會學(xué)生如何像使用電腦主機(jī)一樣熟練使用單片機(jī)。教師可以采用項目教學(xué)法圍繞一些選好的項目進(jìn)行，將理論知識分解融入到單片機(jī)設(shè)計的實(shí)際項目中，帶領(lǐng)學(xué)生參與項目的設(shè)計制作，讓學(xué)生在實(shí)際動手制作的過程中既掌握了教師要講授的知識點(diǎn)，又提升了學(xué)生們的動手能力，還提升了他們學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性，在制作過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，對于學(xué)生在以后對單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計有很大的幫助。

單片機(jī)的中斷及其運(yùn)用比較難以理解，學(xué)生不知道什么是中斷，什么時候執(zhí)行中斷，中斷發(fā)生的條件及中斷發(fā)生會有什么。教師在講到中斷時，可以用講課時突然學(xué)生接到來電來進(jìn)行比較，將中斷的啟動理解成是由外部信號隨機(jī)觸發(fā)的，中斷請求不會接受主函數(shù)即老師的控制，但是中斷的發(fā)生要接受主函數(shù)的控制，可以將中斷的查詢模式、中斷方式和禁止中斷模式和電話的靜音、響鈴和關(guān)機(jī)加以類比，采用通俗易懂類比的方法幫助學(xué)生理解中斷的概念及其運(yùn)用。

（二）改革考試考核方式

要以考風(fēng)帶動學(xué)風(fēng)改變學(xué)風(fēng)，教師要改變以往傳統(tǒng)的閉卷考試模式，將要考核的理論知識加入到項目考核中去，項目考核設(shè)計要嚴(yán)謹(jǐn)，涉及到的知識范圍要廣，學(xué)生在限定考試時間內(nèi)完成硬件電路設(shè)計，同時對單片機(jī)進(jìn)行編程，最后實(shí)現(xiàn)考試要求的結(jié)果。從而以項目考試將所講所學(xué)的知識點(diǎn)串聯(lián)起來，帶動學(xué)生主動學(xué)習(xí)單片機(jī)的相關(guān)知識點(diǎn)，同時嚴(yán)格的要求，嚴(yán)把考核結(jié)果，促使學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識。

（三）改革實(shí)踐教學(xué)模式

改變以往單片機(jī)的簡單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)課真正豐富起來，有趣起來，適當(dāng)增加可以體現(xiàn)學(xué)生能力的自主性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，加大實(shí)驗(yàn)課在單片機(jī)課程教學(xué)中的比例，留充足的時間讓學(xué)生做綜合性項目設(shè)計，教師應(yīng)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前將理論課上學(xué)到的知識點(diǎn)進(jìn)行匯總和復(fù)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生利用較短的時間對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際操作，教師再對學(xué)生遇到的問題加以指導(dǎo)解決，實(shí)驗(yàn)課的大部分時間應(yīng)留給學(xué)生進(jìn)行一些創(chuàng)新性和開放性的實(shí)驗(yàn)。同時，多鼓勵學(xué)生去參加一些單片機(jī)的相關(guān)競賽，如全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽，藍(lán)橋杯，挑戰(zhàn)杯等，學(xué)生備賽和參賽的過程中，會自主學(xué)習(xí)相關(guān)單片機(jī)的知識，既提高了自己的專業(yè)知識儲備量，增加了自己的見識，又鍛煉了他們的實(shí)踐動手能力。

（四）教學(xué)平臺的增加

單片機(jī)教學(xué)也要與時俱進(jìn)，不能單單局限于教室或?qū)嶒?yàn)室中，而是要充分利用新時代的相關(guān)媒介，比如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)易公開課和微信的微課堂等，教師在進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)過程中，可以將自己的教學(xué)視頻錄下來，再將視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，幫助有疑問的學(xué)生更容易理解單片機(jī)的知識點(diǎn)，同時提供在線答疑，學(xué)生將問題提交到平臺，可以及時得到教師的指點(diǎn)。同時，推薦一些好的單片機(jī)網(wǎng)站和教學(xué)視頻，包括一些芯片的使用手冊，編程軟件和仿真軟件的安裝包等等，讓學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)單片機(jī)，掌握單片機(jī)，還能在遇到難題時、獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)研究設(shè)計時可以更好地和教師溝通交流。

采用上面的單片機(jī)教學(xué)改革措施，改變了以往單片機(jī)教學(xué)純粹的教師講學(xué)生被動學(xué)，變成了教師和學(xué)生一起學(xué)，從而將教師和學(xué)生放到同一個主體地位上來，學(xué)生從要我學(xué)變成了我要學(xué)的局面。同時項目教學(xué)法更能直觀演示單片機(jī)的知識點(diǎn)，將復(fù)雜難懂的知識轉(zhuǎn)換成現(xiàn)象表現(xiàn)出來，學(xué)生理解起來更容易，吸引學(xué)生主動學(xué)習(xí)單片機(jī)，增加了實(shí)驗(yàn)時間讓學(xué)生不斷做實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證自己學(xué)到的知識，做自己想設(shè)計的項目，學(xué)生不斷地學(xué)習(xí)，不斷增加自己的知識，拓寬自己的知識面，動手能力得到了鍛煉，成績也得到了顯著的提升。

三、總結(jié)

高校教育的核心就是培養(yǎng)人才，單片機(jī)應(yīng)用型人才需要具備獨(dú)立分析問題解決問題的能力、動手能力、知識運(yùn)用能力等。在單片機(jī)教學(xué)中，教師應(yīng)運(yùn)用形式多樣、行之有效教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分利用新時代新媒介做好網(wǎng)絡(luò)教學(xué)這塊，讓學(xué)生學(xué)有可依，學(xué)有可用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，教師和學(xué)生做好溝通交流，把握學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的難點(diǎn)，并及時給與指導(dǎo)幫助，最終實(shí)現(xiàn)單片機(jī)教學(xué)質(zhì)量的提高，培養(yǎng)真正的單片機(jī)應(yīng)用型人才。