單片機原理課程教學(xué)實踐與體會

趙健衡　葛為民

【摘 要】單片機原理課程的教學(xué)在工科院校與信息學(xué)科相結(jié)合的各專業(yè)中占具獨特的地位，本文從課程的性質(zhì)與特點出發(fā)，結(jié)合課程教學(xué)實際，提出了理論聯(lián)系實際、注入式和啟發(fā)-聯(lián)想式相結(jié)合、充分發(fā)揮實驗教學(xué)的作用、注重能力培養(yǎng)、采取多樣化的教學(xué)與考核方式的教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)方法；探討；單片機原理

單片機原理是一門理論性與實踐性都非常突出的，在一般工科院校中，機電一體化、測控技術(shù)、自動控制及計算機等多個專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是所有與信息學(xué)科相結(jié)合的各相關(guān)各專業(yè)后繼課程學(xué)習(xí)的重要基石之一。通過該課程的教學(xué)實踐活動，應(yīng)該使學(xué)生具備能夠利用微控制器件進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用型硬件電路設(shè)計與軟件程序開發(fā)的能力，其教學(xué)效果直接影響到學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。教師的教學(xué)方法與手段直接影響教學(xué)的效果，教學(xué)方法的恰當(dāng)與手段的適宜，無疑將收到事半功倍之良好效果，同時還有助于學(xué)生對知識的系統(tǒng)性理解和掌握，最大程度克服學(xué)生畏難與厭學(xué)的情緒。這無疑對課程的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的研究與探索提出了較高的要求。

1 課程的主要教學(xué)內(nèi)容與特點

目前我國高等院校中與信息學(xué)科相結(jié)合的各相關(guān)專業(yè)是將單片機原理課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課來組織教學(xué)的，多數(shù)以MCS 51系列微控制器為主要講授對象。其主要教學(xué)內(nèi)容包括：單片機硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、接口及應(yīng)用技術(shù)三大組成部分。

課程的特點表現(xiàn)在：理論性強，概念抽象，難以把握；實踐性強，實際應(yīng)用能力要求高。并且實際應(yīng)用能力的提高，又取決與對抽象概念的理解與把握能力，較強的應(yīng)用能力又能促進(jìn)抽象概念的理解。這樣抽象概念與應(yīng)用能力相互交織，對教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)都極具挑戰(zhàn)。

為了取得良好的教學(xué)效果，在教學(xué)中，應(yīng)該不斷通過改革與實踐，研究和探索各種有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，夯實學(xué)生的專業(yè)技能基礎(chǔ)，提高學(xué)生在市場經(jīng)濟條件下的競爭實力的方法。

2 把握課程特點，積極尋找教改突破口

鑒于單片機原理課程在教學(xué)中的性質(zhì)與地位，以及理論性與實踐性兼?zhèn)涞慕虒W(xué)特點，不僅是能使學(xué)生掌握單片型微機基本原理與應(yīng)用技術(shù)，而且還能培養(yǎng)學(xué)生分析和解決應(yīng)用接口電路設(shè)計能力的一個有效的教學(xué)環(huán)節(jié)，其教學(xué)活動在整個教學(xué)過程中起到了一個承前啟下的作用。

因此，本課程對計算機語言、電子電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、以及各種數(shù)制轉(zhuǎn)換等數(shù)學(xué)知識有較高要求。上述相關(guān)課程中涉及到單片機原理課程的先修知識點，并且相當(dāng)大的多數(shù)均為該課程的重點和難點，如果先修課程掌握得不扎實，必將直接影響到單片機原理課程的教學(xué)效果。

另外，單片機原理課程還具有軟硬件結(jié)合緊密的特點，內(nèi)容復(fù)雜。與單純的軟件課程或硬件課程相比，教學(xué)難度明顯增大。在教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反映該門課程內(nèi)容復(fù)雜、概念抽象、缺乏感性認(rèn)識，難懂、難學(xué)、難運用。教學(xué)效果也難以盡如人意。

根據(jù)課程本身所具有的特點，如何才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生扎實的理論知識與良好的解決實際問題的動手能力的教學(xué)目的，應(yīng)該積極調(diào)動教與學(xué)雙方面的因素，共同參與到教學(xué)實踐中，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，以及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等方面進(jìn)行系統(tǒng)全面的探索與改革。

3 聯(lián)系實際加強教學(xué)針對性

單片機原理涉及較多的計算機軟硬件知識，在實際中也具有廣泛的用途。可以考慮在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，應(yīng)盡可能的聯(lián)系實際，利用現(xiàn)處于信息化社會的當(dāng)代學(xué)生，能較容易在日常生活中接觸到計算機等信息產(chǎn)品的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生充分理解所學(xué)知識的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在組織教學(xué)的過程中，一方面，應(yīng)該注意維護(hù)課程教學(xué)體系的完整性，以利學(xué)生自我總結(jié)提高，從整體上完整把握和理解知識體系；另一方面，應(yīng)將知識點和教學(xué)目標(biāo)的層次與教學(xué)手段相結(jié)合，并充分利用各種媒體盡可能進(jìn)行情境的創(chuàng)設(shè)，充分發(fā)揮各種教學(xué)手段的優(yōu)勢，化繁為簡，化難為易，以利學(xué)生對各知識點的正確理解，并進(jìn)而融會貫通，以致靈活運用，最終提高教學(xué)質(zhì)量。

4 注入式和啟發(fā)-聯(lián)想式相結(jié)合

教學(xué)形式上采取以從過去單純講授的注入式轉(zhuǎn)變到以講授為主的注入-啟發(fā)-聯(lián)想式的教學(xué)模式。并鼓勵學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)。從單純的教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)向教師講授、啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想與學(xué)生自學(xué)、課堂討論相結(jié)合的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，即課堂講授→啟發(fā)→思考、自學(xué)→討論→總結(jié)、再講授→實驗驗證→討論總結(jié)。例如，在講授地址、數(shù)據(jù)、控制三總線結(jié)構(gòu)部分時，在交代清楚相關(guān)理論知識與概念后，可以要求學(xué)生自己將三總線的數(shù)據(jù)信號管理方式與日常生活中的交通管理方式進(jìn)行比較；再如，講授定時器/計數(shù)器一章時，在介紹了計數(shù)緩沖器、計數(shù)初始值、重載寄存器作用，以及定時器/計數(shù)器的工作原理后，不妨要求學(xué)生將其與人類古老的“沙漏計時方法”的工作原理進(jìn)行比較，學(xué)生自然能夠?qū)⒂嫈?shù)緩沖器與“沙漏”、計數(shù)初始值與“沙”等抽象概念與實際物體一一有機地聯(lián)系起來。經(jīng)過課堂討論、總結(jié)后，這些既抽象又很實際的相關(guān)概念變得形象、鮮活。不難使學(xué)生正確掌握又印象清晰、記憶深刻。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出各類不同的系統(tǒng)擴展方式與可編程控制接口芯片，盡管用途不一，大致都有類似的控制使用方法。充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，增加教學(xué)的吸引力。

教學(xué)內(nèi)容上，注意加強教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用環(huán)節(jié)，適當(dāng)選擇一些實際工程應(yīng)用例題，貼近日常生活，加強學(xué)生的分析實際問題、解決實際問題能力的訓(xùn)練。

5 充分發(fā)揮實驗教學(xué)手段的作用，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

由于單片機原理課程的實踐性很強，課堂講授的內(nèi)容大都較為抽象難于立即消化，掌握起來有一定的難度。因此在教學(xué)活動中，必須根據(jù)課程的進(jìn)度和教學(xué)的需要合理地安排實驗環(huán)節(jié)，并在實驗教學(xué)中重視學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在實驗中，應(yīng)注意先易后難，軟硬搭配，驗證型實驗與綜合、設(shè)計型實驗相結(jié)合，對日常生活中會碰到的問題，盡可能設(shè)計一些較具有實用性的課題，同時安排學(xué)生以學(xué)習(xí)骨干為核心的小組為單位，努力創(chuàng)造一個相互協(xié)作、相互學(xué)習(xí)、共同提高的良好氛圍。使學(xué)生能夠根據(jù)實驗中獨立操作的反饋信息（如在實驗操作中碰到的各種問題等），通過學(xué)習(xí)交流，共享整個群體的思維和智慧，從而形成對客觀事物規(guī)律更全面的認(rèn)識，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

6 善于激發(fā)學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣

“興趣是最好的老師”，在教學(xué)過程中，沒有興趣的學(xué)習(xí)只能是教師單向的灌注式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的目的成了為完成學(xué)分而不得不為的苦差，沒有任何積極意義，更談不上達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，具有較強實際運用能力的教學(xué)目標(biāo)了。

有經(jīng)驗的教師不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在開始學(xué)習(xí)單片機原理課程之前，一般都有實際操作微型計算機的經(jīng)驗，多少具備一些計算機的基礎(chǔ)知識，尤其是計算機軟件方面的知識。對計算機的硬件結(jié)構(gòu)以及工作原理方面的知識，既好奇，又有些敬畏，對即將開始的學(xué)習(xí)往往躍躍欲試。

作為教師，應(yīng)該善于保護(hù)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的好奇心，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生不至于一開始就攪入繁雜抽象的概念中無力自拔，迅速消退進(jìn)一步學(xué)好的積極性。

講解知識的切入點上應(yīng)該盡可能由淺入深，在講清“是什么”的基礎(chǔ)上，側(cè)重“為什么”，使學(xué)生更好地把握各知識點間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。在把握基本理論知識的基礎(chǔ)上，側(cè)重實際運用能力。例如，在學(xué)習(xí)MCU芯片各引腳部分時，應(yīng)該側(cè)重到具體有什么用途，怎么使用。

盡可能利用多媒體教學(xué)等現(xiàn)代教學(xué)手段，通過視頻、音頻、圖像、動畫等，使抽象的知識具體化、形象化，利于學(xué)生生動、有效地掌握。在習(xí)題課中，利用多媒體投影設(shè)備，對學(xué)生典型習(xí)題進(jìn)行分析、討論、講解也能收到極好的教學(xué)效果。

7 考核方式多樣化

在我國現(xiàn)行的教育體制中，考試乃是督促學(xué)生學(xué)習(xí)、檢驗學(xué)習(xí)成果、檢查與評價教師教學(xué)效果的一種重要手段。近年來，隨著高等學(xué)校教學(xué)改革工作的進(jìn)一步深入，針對傳統(tǒng)的考核方法，不利于素質(zhì)教育的種種弊端，在考核改革方面進(jìn)行了大量有益的探索與實踐。

強調(diào)變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育，注重培養(yǎng)和考核學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和突破、創(chuàng)新意識，對改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和思維方式起到舉足輕重的作用。加大平時考核力度（包括日常出勤、習(xí)題作業(yè)和課堂表現(xiàn)等）。考核形式多樣化（采取開卷與閉卷，小論文與大作業(yè)、期末考試與平時考查、實驗成績相結(jié)合的多種方式）。側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生對知識的理解能力、再通過相關(guān)課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步綜合提高應(yīng)用能力和解決實際問題的實踐能力，促使學(xué)生認(rèn)真對待學(xué)習(xí)，有效杜絕考試突擊的現(xiàn)象。

雖然培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力是一個長期和復(fù)雜的過程，需要不斷積累經(jīng)驗，進(jìn)一步完善方法和措施。但在教學(xué)實踐中，通過上述方法的綜合運用，不但使得單片機原理課程中原本比較復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)、抽象的名詞概念以及邏輯性較強的知識點變得相對淺顯、更易于理解，便于掌握，從而激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，提高了他們對本課程的學(xué)習(xí)積極性，也為他們進(jìn)一步學(xué)好其它的相關(guān)專業(yè)課程打下了良好基礎(chǔ)；同時對其它類似課程的教學(xué)實踐活動也具有參考意義。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]王汀.微處理機原理與接口技術(shù)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2008，9（1）.

[責(zé)任編輯：湯靜]