高職單片機原理及應用課程的教學改革探索

【摘要】根據單片機原理及應用課程的教學特點以及目前我國高職院校在該課程的教學環節中存在的問題。對高職院校單片機課程的教學改革進行探索。

【關鍵詞】單片機高職院校教學方法教學改革

隨著電子技術和計算機技術的發展，單片機已成為計算機的一個重要分支，全國各高職院校的電力、機電一體化及自動控制等專業也普遍開設了單片機課程。但由于對該課程教學特點的認識不足及教學方法的陳舊，學生深入學習單片機知識時普遍反映比較困難。這就要求相關部門和教師對單片機的教學進行相應的改革。

一、單片機課程教學特點及問題

單片機課程屬于計算機基礎應用課程，獨特的知識結構和抽象難懂的理論知識決定了其教學特點的與眾不同，也正是這種與眾不同，使得該課程的教學過程中還存在不少問題。

(一)單片機課程的教學特點

單片機課程是一門實踐性和應用性都很強的專業課程，它的教學方式與普通的基礎課有很大的不同。從單片機本身來說，它就是一塊集成電路芯片，然而學習單片機課程又不是僅僅學習單片機這個獨立芯片的知識，而是在掌握單片機的結構和指令系統的基礎上，以單片機為核心元件去開發應用系統，把單片機應用到實際的生產、生活中去。這也要求單片機課程的教學必須有電工與電子技術、電路設計等知識作為支撐，也就是說在單片機課程開設前至少應先修電工學和電子技術兩門課程。

另外，單片機課程作為高職院校計算機基礎知識的教學課程，它的內容太過抽象。因此，對于該課程的教學，理論是基礎，實驗是驗證與鞏固，最重要的是要有足夠的實踐鍛煉。因為抽象難懂的理論知識很容易讓學生喪失學習該課程的信心和學習的興趣。而通過實驗驗證。學生能很直觀地看到應用單片機所能實現的效果；通過實踐鍛煉，在授課老師的指導下，學生自己動手去完成實踐項目，通過實踐的形式更深一層理解單片機的實際應用。這些環節，都能增強學生學習單片機的興趣和信心。

(二)單片機課程教學的問題

單片機課程具有理論知識抽象、應用性和實踐性都很強的多重特點，是電力、機電一體化等專業的畢業生必修的專業課程；而對該課程知識的掌握程度不僅影響到學生的就業，還會束縛學生在專業上的發展。因此，全國各高職院校都在努力嘗試改善該課程的教學，也取得了不小的進步，但效果并不理想。筆者認為目前在單片機課程教學還存在以下幾個方面的問題：

1 教材內容偏重理論，缺少與實際應用的聯系。分析一下目前各高校所使用的單片機教材，其內容都大同小異，大致可分為以下幾個部分：單片機的介紹和基礎知識；單片機系統結構(硬件)；匯編語言指令；程序設計(軟件)；中斷、定時器，計數器、通信等外圍接口電路；單片機系統的擴展及接口技術。各部分知識點相對獨立，缺乏應有的聯系，同時，各部分的內容都力求把理論知識分析得詳細具體、透徹明了，但缺少理論知識與實際應用的聯系，增加了學習難度。

2 教學方法墨守成規，沒有真正體現技能培養。目前對于單片機課程的教學，很多高職院校還是采用從理論到實驗的傳統教學方法。這種教學方法對于一般的理論性課程來說沒問題，但對于單片機這種應用性和實踐性都很強的課程卻不合適。因為實驗只是用來驗證理論內容，幫助學生更好地理解所學的理論知識，它無法把理論知識和實際應用聯系起來。而要把理論知識應用到實際中，只有通過實踐教學，在實踐任務的完成過程中掌握理論知識的應用技能。因此，傳統的教學方法不利于實現技能的培養，不適用于單片機課程的教學。

3 教學設備落后，訓練質量受影響。單片機課程的教學要求教學投入較大。因為單片機課程的教學需要微機、實驗設備和實踐開發系統，加上單片機技術的換代周期短，使得單片機課程的配套設備也要不斷更新。可由于經費短缺，許多高職院校的實驗和開發設備落后、老化，并且很難滿足人手一套，從而影響技能訓練的效果。

二、單片機課程教學改革措施

針對以上提到的不足，并結合自己的教學實踐，筆者提出幾點有關單片機課程教學改革的可行性措施。

(一)突出應用，推進教材改革

單片機教材不能為了追求知識結構的完整性而面面俱到，而應抓住重點。突出應用。這主要有以下幾方面的原因：其一，受就業壓力的影響，目前大多數高職院校都在進行培養模式的改革，進行課時壓縮，使得理論教學課時受到不同程度的限制。這就要求高職院校教材的內容簡潔、重點清晰。其二，高職院校學生的接受能力相對較差，再加上單片機課程知識本身又是抽象難懂，要求掌握的知識點太多反而會使學生容易感覺枯燥無味，從而失去學習的興趣。其三，高職院校的培養目標是培養高素質的技能型人才，對于單片機這門課程來說，學校主要是培養學生應用單片機的能力，如果單片機教材的內容是突出應用，不僅有利于教師的教學安排，還有助于學生的自學，激發學生的學習興趣。因此，綜合各方面的因素，高職院校的單片機教材應重點突出以下幾個方面的內容：單片機硬件結構的使用方法和應用，匯編語言程序的設計方法，實用匯編語言的理解與設計，系統擴展方法與接口技術，單片機應用系統的實例開發步驟與設計方法。

(二)巧妙運用多種教學方法

單片機課程知識深奧、抽象，既要讓學生保持學習的興趣，又要讓他們能理解那些抽象的硬件結構和難懂的術語，這就要求授課教師巧妙地穿插使用多種教學方法，盡可能地使知識通俗易懂化。在單片機課程的教學過程中可穿插使用的教學方法有以下幾種：

1 演示教學法。為了激發學生的學習興趣，可以適當采用演示教學法。例如，可以在第一次課堂上給學生們演示用單片機控制流水般閃爍的霓虹燈、十字路口的紅綠燈、步進電機的運行等等演示實驗，充分體現單片機的控制功能，從而激發學生的求知欲、好奇心，調動學生學習的積極性和主動性。讓他們真正意識到學習這門課程既有樂趣又非常實用。

2 類比教學法。單片機課程中有很多知識是計算機的基礎知識，對于非計算機專業的學生來說難于理解，但授課教師如果能適當地采用類比的教學方法，就能幫助學生克服許多知識難點。例如，用房間和房間的門牌號來比喻儲存器及其地址，并用更多位數的門牌號可以給更多的房間編號來比喻地址值位數的不同則其尋址空間也不一樣。為了幫助學生理解什么是“中斷”，可以舉出一日常生活中的中斷現象與單片機的中斷進行比較(見表1)，通過實例能讓學生較容易地理解中斷的概念。

3 案例教學法。案例教學法就是指授課教師根據教學目標和教學任務要求，通過精選的實際案例，把學生帶入特定的事件現場，提高學生分析和解決實際問題能力的一種教學模式。單片機課程的教學目的就在于讓學生會操作單片機，并能開發出相對簡單實用的單片機應用系統。我們知道，理論知識的掌握與實際應用技能的掌握是存在很大的區別的，把理論知識和實際應用聯系起來的有效方法之一就是采用案例教學法。比如說在單片機應用系統研制這一教學環節上，就可以通過選擇一個簡單實用的單片機應用系統設計實例來進行，如彩燈控制電路。這樣就可以把彩燈控制電路的設計過程作為一個教學過程，學生也能從中掌握如何根據設計任務和要求展開單片機應用系統的設計。

4 項目教學法。項目教學法是教師與學生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動。項目教學法的進行是由授課教師根據教學內容并按一定的要求設計項目，學生根據要求以小組或個人為單位進行項目的設計制作，為確保最終的效果，教師在項目的進行過程中應適當講解必要的理論知識，并及時糾正學生的錯誤。這樣通過項目的設計制作過程來實現課本內容的教學目的。例如，對“定時器，計數器”這一章節內容的教學就可以以“制作一個音樂盒”的項目來進行，首先，明確要完成的任務一用單片機制作一個能演奏音樂的電路；其次，確定怎么做，即弄清楚如何才能使單片機發出音樂，從而逐步完成音樂盒硬件電路設計、音階及節拍程序設計、編制歌曲譜表；最后，繪制程序流程圖，完成源程序的設計；并進行軟硬件的調試及歸檔總結。

(三)實現理論、實驗及實踐的有機結合

傳統的以“教師+黑板”為主體的教學模式，對于單片機這類和實際緊密聯系的課程來說，不僅容易使學生產生空洞、枯燥、乏味的感覺，而且還會影響到學生單片機應用能力的培養。本文在前文提到了單片機課程教學的多種教學方法，然而在實際教學中教學方法不是一成不變的，而是根據教學內容的需要采用合適的方法。理論教學中可能會遇到這樣的問題，就是學生難理解給單片機的YO端口送數就可以控制彩燈的亮滅。其實這類問題很好解決，只要經實驗一驗證，學生就很容易領悟到給I／O端口送數實際上就是控制I／O端口的電壓的高低。另外在教授定時／計數器中斷控制的內容時，學生對定時，計數器的初始化和定時計數器的中斷感到困惑不解、似懂非懂，如果這時能夠安排一個定時，計數器中斷控制程序的實踐環節，指導學生自己動手編寫控制程序及調試，在反復的程序調試過程中學生就能較容易地理解相關的概念了。當然，理論、實驗和實踐在單片機課程的教學中不能脫節，而是應有機結合，只有這樣才能讓學生既懂理論，又能把理論知識應用于實際。

總之，在單片機課程的教學中，多種教學方法的穿插使用以及理論、實驗和實踐的有機結合，不僅可以增強學生的學習興趣，建立單片機系統的整體概念，還可以培養學生使用和開發單片機應用系統的能力。