單片機與接口技術課程教學改革探討

摘 要：在闡述傳統“單片機與接口技術”教學模式不足的基礎上，針對目前教學過程中存在的一些問題，提出一種新的教學改革方案，著重從課程內容優化、教學方法創新、考核方式等幾方面進行大膽改革和嘗試。

關鍵詞：單片機；教學改革；同步教學

單片機課程是高校中計算機類、通信類、電氣類專業教學都會涉及的一門重要專業基礎課程。該課程具有實踐性、應用性強的特點，不但注重強電知識與弱電知識結合，而且強調軟件開發與硬件設計于一體。由于涉及多個學科，知識面廣，教學內容多，信息量大，且學時少，其教學難度較大。

一、改革背景

以筆者在單片機教學中為例，目前單片機傳統的教學方法先介紹單片機理論知識，包括概述、單片機的組成和基本原理、指令系統等，然后安排實驗課。這樣在教學過程中，學生見不到實物，原理的介紹讓學生覺得枯燥、乏味，學生一般難以接受，很難調動起學生學習的積極性和求知欲。而且一般理論課和實驗課之間會有一定的時間間隔，學生本來就很難理解和接受理論課上的知識，再經過幾天時間，甚至更長時間后再去上實驗課，此時學生早已把理論知識忘掉。學生做實驗時還要重新學一篇基本知識，不但不利于學生掌握單片機理論知識，而且效率很低。學生實驗時使用實驗室的單片機實驗板，由于實驗板的芯片和器件比較復雜，學生很難搞清楚各模塊單元的功能，同時單片機實驗項目一般都是驗證性實驗，實驗指導書均提供實驗步驟和實驗程序源代碼，學生在完全不了解實驗硬件電路的情況下也可以很容易完成實驗，不利于培養學生單片機硬件開發和程序設計的能力，這嚴重影響了教學效果。在學習完單片機課程后，大部分學生遇到具體的項目設計依然無從下手，往往不能將所學的知識應用于實際項目中。

傳統的單片機教學方法采用以期末考試為主的考核方式，期末考試只是對單片機最基本常識進行考核，學生只需死記硬背課本上的知識點即可通過考試，甚至可以獲得高分，這樣極大影響了部分學生的學習積極性。成績未能體現學生的單片機實際編程能力和解決實際問題的能力，高分的學生對知識的運用能力不成正比，容易出現很多“眼高手低”的學生。在考試中往往獲得高分的學生不一定具有很強的實際動手能力，學生在學習過程中親自動手完成相應的各項實驗，才能達到良好的學習效果。

可見，單片機課程教學不能完全按照其他理論科目教學方式來進行。這門課程注重培養學生的工程思維能力和解決實際問題的能力，因此，它的教學方法就有必要進行改革，進一步提高這門課程的教學效果。

二、優化課程內容

目前普遍使用的單片機教材大多以MCS-51系列單片機為例，老師在教學上按章節順序講授教材上的知識點，依次講授單片機概述、基本組成、引腳功能、存儲單元、匯編指令系統、定時中斷、數碼管顯示等，這部分理論知識的講授作為后繼實驗實訓課程的理論支持。這部分理論知識的講授要注重激發學生的學習熱情，在教學過程中對于較難理解的內容，不作重點講授，以介紹為主，點到為止，如匯編指令系統、存儲器的擴展、單片機外設等，將更多的課時留給后繼的實訓環節，讓學生有盡量多的實驗時間在實踐中進行編程訓練。而這些較難理解的知識點在實訓環節需要的時候再進行講解，這樣學生可以做到“做中學，學中做”，在實驗過程中學習新知識，在接受新知識的同時又可通過實驗加深對新知識點的理解和運用能力。

單片機程序采用C語言編程。在傳統的單片機課程教學中單片機程序設計往往以匯編語言為主，由于匯編語言指令多、程序復雜、可讀性和移植性差，學生難以理解和掌握，極大影響學生學習的積極性。目前，企業的單片機開發人員大多以C語言為主進行編程，C語言作為一門高級語言，其編程具有可讀性好、模塊化開發與資源共享、可移植性好、生成的代碼效率高等優點。而且大部分學生具有一定的高級語言編程基礎，使用C語言編程僅需要對單片機的硬件結構有初步了解，而繞過了單片機中難學的內容，如不同存儲器尋址、寄存器分配等，使單片機的學習效率會大大提高。

三、創新教學方法

在傳統的教學方法中，單片機的理論知識一般安排在課室講授，講授完理論知識后再進行實驗教學，理論與實踐內容不同步，大大影響學生的學習效率。因此，在單片機教學中有必要做到理論教學與實踐內容同步，即單片機的概述、組成和基本原理等一些基本知識安排在課堂講授，把那些與實驗項目相關的章節內容直接安排在單片機實驗室進行，將Proteus結合單片機開發板應用于課堂教學，老師講授完理論知識后，可以直接利用Proteus進行演示和觀察效果，大大激發學生對單片機的學習興趣，同時學生也可以趁熱打鐵，自己動手完成實驗任務，從仿真軟件到實驗開發板逐步進行。當學生掌握一定的理論知識后，老師提出一些綜合探索性的實驗項目，實驗的方案設計、硬件設計、程序編寫、調試等完全由學生自己完成，這個過程遇到問題可以向老師提問。理論和實踐教學的同步連續開展，讓學生在實踐中找到需要學習和掌握的知識和重點，快速對所有學習的核心課程及應用有基本的理解，對所學課程更加感興趣，帶著問題進行理論學習，避免了學習的盲目性，同時學生對自己所學的內容將做何種用途非常了解。

四、完善課程考核體系

單片機課程是一門應用性很強的課程，隨著計算機的普及和電子技術的發展，以期末考試為主的考核方式已經不再適應單片機教學，學生單片機實際編程能力和解決實際問題的能力也無法簡單地用期末成績去衡量。因此，筆者對單片機課程考核方式進行改革。單片機綜合成績以實訓項目為主，期末考試為輔。傳統考核方式中期末考試占70%～80%，平時考勤和實驗占20%～30%。本次改革，通過降低期末考試分數的比重，提高實踐環節的分值，給出一個相對客觀合理的分數。為了提高學生對知識的應用能力，綜合成績中實訓項目分數占50%，期末考試占40%，作業和平時考勤占10%。實訓項目包括搭建硬件平臺、程序設計、調試等，學生在規定時間內嚴格按照進度來完成。老師通過檢查學生完成進度、實訓項目報告、項目答辯情況、最終成果等形式對其進行實訓項目打分。采用這種考核方式學生既能掌握本門課所要求掌握的知識，又能提高自身運用單片機的軟、硬件技術分析解決實際問題。

本文對單片機教學中不足提出了一些改革方法，在教學實踐中發現：以C語言為主講授單片機程序設計，與匯編語言相比，極大地減少了學生編程復雜度和降低了學生對硬件的依賴度；理論和實踐教學的同步連續開展，讓學生在實踐中找到需要學習和掌握的知識和重點，快速對所有學習的核心課程及應用有基本的理解，對所學課程更加感興趣，帶著問題進行理論學習，避免了學習的盲目性；單片機綜合成績以實訓項目為主，期末考試為輔的考核方式，與傳統的考核方式相比，更能激發學生的學習熱情以及更能體現學生對知識掌握的真實情況。希望通過以上教學改革，單片機教學效果能得到進一步提高。

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？誗編輯 孫玲娟