單片機教學中的一些思考與實踐

摘 要: 作為一門動手能力要求很高的課程，單片機教學要求學生不但要掌握理論知識，而且要有很強的動手能力和實踐能力。本文對單片機教學過程中遇到的一些問題和解決方法進行了一些分析。

關鍵詞: 單片機教學 任務驅動式教學法 教學改革

一、引言

隨著電子技術和計算機技術的進一步發展，單片機技術成為計算機技術的一個獨特分支，在民用和工業測試等領域得到了廣泛應用，許多企業迫切需要大量熟練掌握單片機技術，能開發、應用和維護管理單片機控制系統的高級工程技術人員。我院作為一所高職院校，培養學生的目標即定位為在企業第一線的職業人才，而不是企業高層人才，即不需要過于強調理論知識，而應以掌握當前企業第一線所必須的知識、技術、能力為主。

一、單片機教學中存在的問題

單片機課程在我校是一門重要課程，是計算機系、電子系、機械系學生的一門必修課程。而且目前單片機的應用可以說是相當廣泛，已經滲透到我們生活中的各個領域。從導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，自動控制領域的機器人，以及自動化過程的實時和數據處理，到我們日常生活的各種智能IC卡系統、安全保障系統、錄像機、攝像機、手機、電視、全自動洗衣機等，可以說，在今天就業形勢日益嚴峻的今天，學好單片機對學生掌握先進的專業技術知識、獲得實用的職業技能、增強就業競爭力都具有十分重要的意義。然而，在工作中和與在校學生的交流中，我們聽到最多的是“單片機太難了”，各班級單片機課程學生補考人數也一直較多。課程內容抽象，學起來艱澀難懂，是大多數學生的第一感覺，許多學生甚至在剛一接觸到單片機課程時就已經放棄了學習。

二、原因分析

我們經過在教學中的一些思考，找出了一些原因。

1.傳統的教學方法只重理論而忽略了實踐。傳統的單片機教材一般總是以單片機的結構為主線，先講硬件原理，然后是指令，接著講軟件編程，再是系統擴展和外圍器件，最后舉一些實例。按照此種學習方法，學生必須先把所有基礎知識全部掌握了才可以初窺門徑，眾多抽象概念鋪天蓋地而來，部分學生在此時已經喪失了學習的興趣，無心進行更進一步的深入學習。其實單片機不像模擬電路和數字電路課程，它是一種以簡單的硬件結構、復雜而有靈活的軟件系統來完成設計的通用性產品，完全可以先進行一些簡單程序的開發，再靠循序漸進的積累使學生主動進行相關內容的學習。

2.單片機課程對模擬電路、數字電路等先導性課程的知識掌握要求較高。課程中用到的諸如鎖存器、二極管、與非門等概念需要有前面這些課程的先行介紹，因此大多數單片機課本對這些概念都未加解釋，學生若未能進行復習，就不能對這些內容很好地理解，造成新的知識點不能很好消化，影響后期的學習。又由于高職學校學習風氣較差，不少學生沒有養成良好的學習習慣，課前不預習，課上不聽講，課后不復習，更加劇了情況的惡化，形成了惡性循環。

3.實驗內容設置也存在一些問題。單片機是一門實踐性很強的課程，整個學期的前三分之一基本都在進行理論課程的學習，學生要到第5至6周后才能第一次接觸單片機實驗環境，此時很多學生已經喪失了對課程的新鮮感，或是覺得這門課程太難，不愿去進行實驗的學習。另外，實驗使用的是仿真機系統，學生未見過真正的單片機芯片及其他擴展設備，也不利于學生眼界的開闊。另外，實驗安排過少，成天面對理論知識，難以激發學生的學習熱情。學生在學完整個課程后對單片機也沒有一個清晰的認識，有“盲人摸象”的感覺。

三、教學改革的措施

針對以上問題，我們在教學中采取了相應的對策，并在實踐過程中有了一些收獲。

1.在組織單片機課程的教學時，打破傳統的以課程結構為主線的方式，將知識點進行分解，按照人的認知規律和由簡至難的原則，采取任務驅動式教學法。將課程內容分解成若干設計任務，通過“任務描述”、“任務分析”、“相關知識”、“任務實施”進行引導，使學生進行主動地思考，通過每個任務使學生知道解決這個任務需要什么知識點，進而主動去尋找答案，變被動“填鴨式”為學生主動學習。第一堂課就通過任務使學生對單片機的工作方式、開發過程有一個直觀了解。隨著課程的展開，逐步開始第二、三個案例，使學生知識逐步完善，能力逐步提高。最后使學生具備單片機控制系統的開發能力，具有初步的設計經驗。合理分配、任務設計是關鍵。教師要做到以下幾點。

(1)選擇簡單易懂且經典的實例，符合高職學生的認知水平。盡可能選用學生所接觸到的現實世界的實例，以提高學生的學習興趣，對于綜合性比較強的章節，所選用的實例應均來自實際應用。

(2)將高級程序設計思想貫穿全書。在所有實例講解應用中，不斷強化高級程序設計的思想，從解決簡單的數學題中，以及理解單片機運行過程的角度去訓練學生的邏輯思維能力。

(3)關注單片機技術發展，內容取舍符合實際應用需要。我們根據通用性單片機在的企業應用情況，主要學習AT89C51和AT89S52的結構和應用。

(4)重點突出，章節順序注重對學生面向對象思想的培養。教學內容在編排上遵循“從個例到通用”的原則，較好地將單片機設計的總體思想通過層層拓展、往復體驗的方式，展現給學生。

2.通過課堂上講授學好單片機在就業中的較強競爭力，激發學生的學習積極性與學習單片機的欲望。在授課時，首先注重基礎知識的掌握。根據學生對基礎知識的掌握情況由淺入深逐步講解。對部分學習吃力學生通過找學生談心，尋找原因，調整授課內容與方法。將授課內容分為三部分:第一部分是基礎內容，為必須掌握內容，要求學生對這部分內容必須理解與掌握。第二部分是加強內容，這部分內容要求學生至少應理解所學內容，要求學生對指令的執行原理的理解進一步透徹，以達到靈活運用的目的。第三部分是提高部分，對單片機及其配套擴展設備的運行原理作非常詳細的解剖。在授課過程中，告訴學生哪些為必須掌握，哪些為盡可能掌握，哪些為自主選擇。引導能力較強學生進行提高部分的學習，對基礎較差學生則督促其對基本概念的理解與基本實驗步驟的掌握，避免學生產生急躁與自滿情緒。

3.在前幾周課堂上將已燒錄了演示程序的AT89C51芯片插入單片機用戶板向學生進行演示，如按鈕控制點亮LED，8位LED流水燈、交通信號燈等，通過這些現實生活中常見例子使學生感知單片機的精彩魅力，激發學生的強烈求知欲。另外，將教學中理論實踐比例調整為1∶2，改變授課形式，將學生安排到實驗室上課，增加學生試驗時間，程序技能訓練時間較充裕，有效地培養學生的動手能力。在此基礎上，通過對后面任務單元的指導，達到課程的教學目標，使學生掌握單片機開發的一般過程，會編寫簡單代碼，編譯及燒入芯片。并要求學生進行實戰演習，進行一些小制作，并交由教師檢查，鞏固和拓展學生開發能力。經過一學期的課程實踐教學，總體來講對學生動手能力和創新意識的培養上效果非常顯著，引導了學生從應試型學習向研究型學習的轉變。有的學生甚至這樣說道:“老師，我們三年學的課程就屬這門課學到的東西多，”雖然這樣說法有點夸張，但也從側面說明了我們改革的一些效果。

四、結語

凡從事單片機工作的技術人員，都有這樣的體會:單片機設計的透明度給軟件設計的巨大彈性，使編程成了一種享受，掌握了單片機開發后帶來的成就感也是一種很好的感受。然而在現行的一些教學過程中，學生厭倦甚至厭惡單片機。我們從教學內容、教學形式上進行了一些思考，希望能使學生從厭惡單片機逐步轉變為享受單片機。