單片機(jī)課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

黃欽

（湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

單片機(jī)課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

黃欽

（湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

針對(duì)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》教學(xué)在湖南交通工程學(xué)院所面臨的問(wèn)題，結(jié)合教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的單片機(jī)課程案例教學(xué)等方法，并實(shí)行以師生共同完成實(shí)際案例為主要內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，可提高單片機(jī)教學(xué)的實(shí)際效果。

單片機(jī)；課堂教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；案例教學(xué)

隨著電子元器件的高速發(fā)展和人們對(duì)智能設(shè)備的高要求，單片機(jī)以一種體積小、成本低、控制能力強(qiáng)及處理速度快等優(yōu)點(diǎn)迅速發(fā)展起來(lái)，并廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)測(cè)控、智能儀器儀表、日用家電、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品等。單片機(jī)發(fā)展速度之快遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人才培養(yǎng)的速度，所以我國(guó)單片機(jī)的設(shè)計(jì)和制造人才相當(dāng)匱乏，相關(guān)人才培養(yǎng)是社會(huì)之急需。在此背景下，單片機(jī)成為各層次高等院校中電氣電子類專業(yè)的核心課程。湖南交通工程學(xué)院作為一所新的應(yīng)用型本科院校，其任務(wù)就是培養(yǎng)整體素質(zhì)高、動(dòng)手能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才。筆者通過(guò)單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐，提出單片機(jī)課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，與同行探討。

1 單片機(jī)教學(xué)中存在的問(wèn)題

（1）教材內(nèi)容問(wèn)題?？陀^地說(shuō)，現(xiàn)行很多教材的內(nèi)容還是一直在圍繞一些陳舊知識(shí)展開。如單片機(jī)并行I/O口的擴(kuò)展，還是使用的8155和8255芯片；目前使用的教材雖然匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言都有介紹，但從整本書的內(nèi)容來(lái)看，匯編語(yǔ)言仍是主力軍，書上的例程全部是采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫。作為一個(gè)培養(yǎng)人才的搖籃，教育機(jī)構(gòu)應(yīng)該關(guān)注單片機(jī)行業(yè)的發(fā)展，盡量跟進(jìn)市場(chǎng)發(fā)展的步伐，向?qū)W生傳播實(shí)時(shí)更新的知識(shí)，追蹤發(fā)展優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，這樣才能培養(yǎng)出適應(yīng)市場(chǎng)需要的人才。

（2）教師教學(xué)問(wèn)題。老師講解的大量抽象、難懂的芯片結(jié)構(gòu)和工作原理會(huì)讓學(xué)生感覺到枯燥乏味，僅僅通過(guò)板書和PPT讓學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，造成學(xué)生對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)理解困難、缺乏感性認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。對(duì)剛剛走上教學(xué)工作崗位的教師來(lái)說(shuō)，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，又缺乏相應(yīng)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，講授方法多來(lái)自于求學(xué)時(shí)的老師，因而大同小異、難以突破，不具備將理論知識(shí)拓展到工程實(shí)踐的能力。在這種情況下，課堂教學(xué)的效果大打折扣。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題。應(yīng)用型人才主要是要加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，所以不必花費(fèi)大量的時(shí)間講授完整的理論知識(shí)，而只需講解單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用即可。目前，學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的積極性很高，但大部分是為了擺脫課堂教學(xué)的枯燥乏味。雖然也不乏真正想提高自己動(dòng)手能力的學(xué)生，但他們做實(shí)驗(yàn)也僅僅是將程序輸入到電腦中，為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，這就使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果不理想，學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)造力并沒(méi)有得到很大提高。

（4）實(shí)踐條件問(wèn)題。建立單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室的成本比較高，很難達(dá)到學(xué)生人手一套實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，而是兩三人一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)和時(shí)間都很有限；同時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)展迅速，設(shè)備的更新率非常高，購(gòu)置新設(shè)備的資金投入跟不上單片機(jī)的更新速度，也使學(xué)生難以學(xué)到最新的單片機(jī)技術(shù)。

2 教材內(nèi)容及教學(xué)手段改革

（1）教材內(nèi)容的改革。選擇教材時(shí)應(yīng)注重應(yīng)用和理論方面的內(nèi)容分配適度。理論部分要求重點(diǎn)介紹單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、C51編程語(yǔ)言及簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言即可。通過(guò)教學(xué)方式的設(shè)計(jì)，壓縮匯編語(yǔ)言的課時(shí)，重點(diǎn)放在C51的基礎(chǔ)知識(shí)及程序設(shè)計(jì)上。為了讓學(xué)生更加牢固地 掌握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，在單片機(jī)的應(yīng)用部分應(yīng)引入相應(yīng)的項(xiàng)目案例。要求案例的難易程度適中并且是用C51語(yǔ)言來(lái)開發(fā)的，同時(shí)，加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。滿足這些要求的教材才比較適合應(yīng)用型院校的專科學(xué)生使用。

（2）教學(xué)手段的改革。在單片機(jī)的授課中，加入相應(yīng)的flash動(dòng)畫、keil調(diào)試過(guò)程、proteus仿真等手段進(jìn)行教學(xué)，這種豐富多彩的講課形式，富有感染力的視覺刺激，能提高學(xué)生聽課的興趣，加速知識(shí)理解，提升課堂效果。同時(shí)，向?qū)W生介紹單片機(jī)學(xué)習(xí)的優(yōu)秀網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，了解當(dāng)前有關(guān)單片機(jī)的新技術(shù)和新發(fā)展，以此來(lái)拓寬學(xué)生的視野和知識(shí)面，延伸和補(bǔ)充課堂的教學(xué)內(nèi)容。此外，教師也要保持知識(shí)的實(shí)時(shí)更新，了解前沿的科技技術(shù)，多參加工程項(xiàng)目的開發(fā)設(shè)計(jì)，對(duì)于單片機(jī)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解把握就能更加全面，使講課更加精辟，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更為精準(zhǔn)。

（3）教學(xué)組織的改革。一個(gè)四五十人的班級(jí)，不可能每個(gè)人的學(xué)習(xí)能力是一樣的，學(xué)習(xí)興趣也有不同。特別是筆者所任教班級(jí)的學(xué)生，層次很不一樣，有三年制高職學(xué)生、也有五年制高職學(xué)生。后者在之前學(xué)過(guò)單片機(jī)課程，相對(duì)于三年制高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)和動(dòng)手能力都要稍微強(qiáng)一些，因此對(duì)這兩種學(xué)生不能采用一種模式進(jìn)行培養(yǎng)。鑒于這種情況，可以給五年制高職學(xué)生布置做難度大點(diǎn)的項(xiàng)目；也可以采用分組學(xué)習(xí)的辦法，把一個(gè)五年制高職學(xué)生和三四個(gè)三年制高職學(xué)生分為一組，讓五年制高職學(xué)生來(lái)帶動(dòng)或輔導(dǎo)三年制高職學(xué)生學(xué)習(xí)，有利于提升班級(jí)的整體學(xué)習(xí)效果。

3 課堂教學(xué)方法的改革

（1）采用案例式教學(xué)法。案例式教學(xué)法是在教師的主導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，師生共同完成一個(gè)項(xiàng)目案例的教學(xué)活動(dòng)。根據(jù)教材的內(nèi)容，每一個(gè)項(xiàng)目都應(yīng)對(duì)應(yīng)一個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)。例如：做一個(gè)簡(jiǎn)易秒表的項(xiàng)目，就對(duì)應(yīng)于單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器知識(shí)點(diǎn)。項(xiàng)目要盡量貼近實(shí)際生活，并且難易程度適中，保證在教師的指導(dǎo)下學(xué)生能夠完成的項(xiàng)目，這樣才有利于增強(qiáng)學(xué)生的信心；同時(shí)，在講解此項(xiàng)目之前，采用Proteus、keil等仿真軟件將此項(xiàng)目進(jìn)行仿真驗(yàn)證，讓學(xué)生有個(gè)感性認(rèn)識(shí)，明確此項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的功能。以這種真實(shí)、生動(dòng)的案例式教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握知識(shí)點(diǎn)的興趣。

（2）采用啟發(fā)式教學(xué)法。采用啟發(fā)式教學(xué)法有益于學(xué)生開動(dòng)腦筋，對(duì)比學(xué)習(xí)，知識(shí)點(diǎn)更易掌握。比如：電氣類的學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的前續(xù)課程中曾學(xué)過(guò)C語(yǔ)言，為單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。因此，在C51語(yǔ)言中指針的學(xué)習(xí)，匯編語(yǔ)言中間接尋址指令的學(xué)習(xí)，可以通過(guò)C語(yǔ)言中指針的知識(shí)點(diǎn)來(lái)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行類比學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新思維。

（3）采用比喻式教學(xué)法。對(duì)于單片機(jī)中的諸多專業(yè)術(shù)語(yǔ)，可以采用比喻法進(jìn)行傳授，引導(dǎo)學(xué)生與生活中的類似現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，化抽象為形象。如為了讓學(xué)生理解“源允許”、“總允許”的概念，可將“總允許”比喻成一間房的總閘，將“源允許”比喻成每一個(gè)燈所對(duì)應(yīng)的開關(guān)。要使某一個(gè)燈亮，僅僅打開這個(gè)燈所對(duì)應(yīng)的開關(guān)是亮不起來(lái)的，還必須把總閘給合上才行。這種形象的比喻，增強(qiáng)了教學(xué)的趣味性，對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握更加容易。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及條件改革

（1）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式需改革。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生只是一個(gè)操作工或者說(shuō)是搬運(yùn)工，根據(jù)老師給出的電路原理圖和開發(fā)程序，簡(jiǎn)單的從書上搬運(yùn)到電腦上，然后下載到單片機(jī)里面，讓它運(yùn)行，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的結(jié)果，記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，就算整個(gè)實(shí)驗(yàn)做完了。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓學(xué)生按部就班地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)習(xí)效果較差，因此，急需對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。

（2）合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重中之重是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革。按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分，實(shí)驗(yàn)可分為：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生快速理解課堂上講授的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，能夠熟悉單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟硬件開發(fā)流程；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上沒(méi)有的系統(tǒng)或者是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)做相應(yīng)的改進(jìn)，有利于發(fā)揮學(xué)生的自主思考能力和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)則是完全由學(xué)生自己開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)，可以由學(xué)生在課余進(jìn)行，或安排課程設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)完成。合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就是要在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上做到上述三種類型的實(shí)驗(yàn)都要有。

（3）大力改善實(shí)驗(yàn)條件。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，學(xué)生必須四五一組。雖然分組做實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，但很難滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和效果；同時(shí)也容易滋長(zhǎng)個(gè)別投機(jī)取巧的學(xué)生竊取隊(duì)員的實(shí)驗(yàn)成果作為自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這既不利于學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，又容易使認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)內(nèi)心產(chǎn)生不平衡感。所以合理的狀態(tài)是兩人一組，最好是一人一組。這就要求學(xué)校增加投入，增添實(shí)驗(yàn)設(shè)備，改善實(shí)驗(yàn)條件。

［1］李娣娜，黃同，邵思飛.單片機(jī)課程教學(xué)改革與學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)［J］.教育教學(xué)論壇，2014，（38）：28-29.

［2］唐曉銘，陳靜枝.單片機(jī)課程案例教學(xué)法的探索與實(shí)踐［J］.裝備制造，2014，（S1）：93-94.

［3］鄭春喃.單片機(jī)教學(xué)改革的實(shí)踐分析［J］.中國(guó)校外教育，2014，（6）：102.

［4］趙璐，李遠(yuǎn).高職《單片機(jī)原理與應(yīng)用》教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.科技資訊，2013，（29）：197-198.

［5］張磊，莊麗陽(yáng).激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)單片機(jī)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐互動(dòng)雙贏［J］.課程教育研究，2014，（25）：238-239.

［6］高偉，郭謀發(fā)，溫步瀛.創(chuàng)新性研究型人才培養(yǎng)機(jī)制下的單片機(jī)教學(xué)改革探究［J］.中國(guó)電力教育，2013，（25）：47-48.

［7］田雪.“微機(jī)原理”課程教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索［J］.中國(guó)電力教育，2010，（33）：160-161.

Exploration of Reform of Single Chip Microcomputer and Experiment Teaching

HUANG Qin
（Hunan Institute of Traffic Engineering，Hengyang，Hunan 421001，China）

According to the problems Hunan Institute of Traffic Engineering face in single chip microcomputer course teaching，combining with the practical experience of college teaching reform，usingcase teachingto guide students to take part in the practical teaching，and implementing experimental teaching activities conducted by students and teachers together，students' learning enthusiasm can be stimulated and the teaching effect of single chip microcomputer can be improved.

single chip microcomputer；classroom teaching reform；experiment teaching reform;case teaching

G712

A

2095-980X（2015）12-0089-02

2015-11-26

黃欽（1988-），女，助教，主要研究方向：電力電子自動(dòng)控制系。