單片機應用技術教學改革和探索

李莉娜 胡新顏

摘?要：單片機應用技術作為自動化及智能控制領域相關專業的工程技術類核心課程，應引入新方法、新技巧來增強傳統單片機教學的針對性。本文結合具體事例對理論、實踐和拓展方面的教學進行了研究分析，然后在此基礎上提出了興趣為基礎立體式教學手段，從實際開發入手培養學生應用實踐能力，制定多種形式學習方式以鞏固學生理論知識和拓展能力的教學改革方案。在教學中讓學生明確“理論明、器件行”新的總體思路，有助于教學質量的提升和人才的培養。

關鍵詞：單片機;興趣引導;新思路

單片機應用技術作為電氣及自動化專業重要的支撐課程，如果依然選擇傳統的授課方式，對知識生搬硬套，會導致學生喪失興趣，不利于知識的獲取和人才培養。本文在實踐教學基礎上提出應秉承“理論明，器件行”教學理論，讓學生明白理論的基礎下結合器件進行實踐開發。單片機作為技術實踐性強的課程，其知識內容較為抽象難以理解，要保證教學的質量和效果，在講述理論知識時，要結合“興趣引導式”方法進行授課。

一、理論教學設計

在教學設計中，首先應當把單片機最小系統的概念和大家進行說明，最小系統即使單片機能夠正常工作的外圍電路組成。以89C51單片機為例，將其比作人體大腦結構進行趣味講解，芯片作為控制核心，其地位與人體大腦相媲美，51單片機周圍40個引腳可擬作大腦不同的控制區域，信號線則可以擬作控制相關組織的神經纖維，通過“纖維”使單片機周圍各外設進行信號的交流和控制。相似地，通過類比引腳的概念，可以將程序、數據存儲器、CPU與人體或自然界事物相聯系，脫離原本知識的生硬乏味，增加了課堂的趣味性，使學生在最初了解單片機時有大致的結構框架。

在講授單片機指令時，有些指令抽象難懂，若照搬課本、平鋪直敘，學生不易理解。分析部分學生認為該課程難的原因，主要有以下兩點：

（1）學生在課堂學習過程中，有一個或幾個小知識點卡主不能理解，會導致整個課堂理解的不到位。

（2）一些關鍵的知識點印象不深刻，在講述后面內容時，遺忘導致前后聯系不緊密，造成接受知識障礙。

在講授過程中如果常用一些類比的方法，結合日常的實際事物，把問題形象化、生動化，將使同學們更好的理解和記憶知識點。例如針對指令，首先應系統地對111條指令進行剖析、了解，但是生搬硬套的講解會使課堂枯燥乏味，應結合相應的現象來分析指令。例如可以將操作數（Rn、@Ri、#data、direct、A）進行生動化描述，將其比作日常生活中的事物，然后分別找到其中的關系，這種方法方便了老師的講述同時增強了學生的聽課效率，也就會讓學生有更好的理解。對于中斷系統、定時器和串行口通訊也采用相似地道理。

在學習過程中，推薦使用“理論”和“實踐”雙教材模式。“理論教材”應用于課堂，“實踐教材”應用于學生課后實踐的參考書。學生通過課上理論的學習，掌握電路分析、原理分析、匯編語言編程等基礎;在課后參考“實踐教材”親自動手參與單片機設計過程，遇到問題，通過查找兩本書籍，解決問題，進而彌補知識的缺陷。

二、實踐教學設計

在理論課講授的同時，根據不同的課程內容設計相應的實踐環節。實踐環節的實施前，可以通過網絡資源讓學生進行前導學習，使學生掌握KEIL編程軟件、Protuse仿真軟件、ISP程序燒錄軟件的基本使用方法，然后通過具體實踐進行相關知識點和軟件學習的強化。

例如每學完一章節，可以讓學生分組動手實踐，其實踐內容可以設置流水燈、數碼管、液晶屏顯示等。起初可以給予相應的程序模版，學生要在程序理解的基礎上進行一定的靈活變換，然后專門設置成果展示課和組間PK課，上臺展示自己小組每一章任務的設計，可以是PPT形式也可以是視頻的形式或者實物展示。展示完畢由老師提問，包括設計思路和程序的步驟含義，臺上每一位同學依次解答。根據小組對知識點的回答情況，了解小組內每位同學的學習情況，進而給予指導。由學生找到自己的不足，彌補知識缺漏，真正掌握該要點。最后各小組將自己的設計思路和設計過程中遇到的困難或關鍵點以教學視頻的形式傳送至班級群，供其他小組借鑒學習。

這種方式能夠加深學生理論知識的應用，通過討論掌握一定的知識點，從而學以致用，學、思、問、補從而達到全方位立體式學習。讓學生在學習上變得主動，以此獲得成就感，激發單片機學習的興趣與積極性，層層遞進，提升教學效果與質量。

三、拓展教學設計

在課下，教師可以通過網絡建立班級群與學生互動，在互聯網上給學生普及單片機應用領域的相關新技術信息，以拓展學生的知識視野與知識面，還可以推送一些單片機應用相關的設計比賽，讓同學根據自己對世界的認知來開發產品，發揮個人特長、拓展自己的思路，引發同學熱情。教師在教學過程中一定要明確培養學生哪種方面的能力，來培養學生的硬件設計、軟件設計、電路設計以及綜合應用開發能力。

四、結論

總而言之，想要確實培養學生的單片機應用能力，首先理解掌握理論，進一步拓展器件。施行以興趣培養為導向的單片機應用實踐教學是十分有必要的。在“理論明、器件行”的總體思路下，結合興趣引導式教學手段，能有效創新改革教學方式、教學內容以及考核方式，實現“學以致用”的教學目的，提高學生的學習興趣與開發能力。

參考文獻：

[1]黃芬，沈文娟.以能力為導向的單片機應用實踐教學研究[J].科技風，2019（34）.

[2]胡金龍.新時代背景下淺談單片機原理與應用的項目式教學[J].中外企業家，2019（34）.

基金項目：2018年山東科技大學教育教學研究“群星計劃”項目“應用型本科自動化專業‘計算機控制系統課程優化整合建設”（項目編號：QX2018M80）

作者簡介：李莉娜（1978-），女，山東科技大學智能控制裝備學院教師，講師，教學標兵;胡新顏（1976-），男，山東科技大學智能控制裝備學院自動化教研主任，講師，教學標兵，主持多項教學教研項目。