兼顧原理突出應用的案例導向式單片機教學改革

孫曉玲+易擁潔+仝迪+李杰+鄧魁

摘要：針對多數高校目前單片機教學現狀，在本校實施了初步的教學改革。措施包括實驗條件的改善、授課內容、形式的改革等。在原理與應用并重的基本要求下，進一步突出與應用相關的內容。教學中以同一個案例不同的實現方法貫穿定時器、中斷、串口的講授。最后提出了下一步的改革思路。通過考試的效果及學生的反饋看，目前的改革措施取得了不錯的效果，受到了學生的歡迎。

關鍵詞：單片機;教學改革;應用;案例

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）06-0124-02

一、引言

單片機在工業控制、數據處理、過程管理、日常通信、儀器儀表、家用電器、電子玩具甚至航空航天等各個領域都有廣泛的應用，單片機類課程已經成為電子及電氣類專業一門重要的專業課程。目前，我國的各大工科院校都開設有《單片機原理及應用》。

但是，我國的各大工科院校卻幾乎都存在同樣的問題[1]，即培養出來的學生單片機的應用能力不強，理論知識也不深厚，甚至還不如職業中學培養出來的學生，因此在就業方面就存在高不成低不就的情況，使本科生陷入尷尬的境地。究其原因，主要在于本科教學與職業院校教學的側重點不同，本科院校偏重原理的掌握而職業院校偏重實踐能力的培養。單片機原理及應用課程教學中如果實踐部分偏少，學生勢必不會有興趣也將無法深入理解理論，致使本科教學理論與實踐能力都不高的結果。

本文在分析目前教學現狀后，介紹我校采取的改革措施，提出下一步的改革思路。

二、目前我校單片機教學現狀

1.理論講授與實例脫節。目前國內多數單片機原理教材在內容結構上是以科學邏輯順序進行編排的。按照這種順序單片機課程先講基本原理和內部結構，而總是把實例講解放在最后。學生在聽課的過程中，除非講到到實例才知道前面講的內容的用法，且只是對實例涉及到的內容清楚，其他內容則是為了應付考試而記憶了，聽課缺乏主次與目標性。

2.多采用匯編語言授課。目前，單片機教學中多數教師仍然傾向于采用匯編語言，原因在于采用匯編語言可以較好地講解單片機的工作原理[2]，如數據存取、總線時序、程序指令執行過程等，但匯編語言教學與主流的C語言開發不一致，學生需花費大量時間記憶、學習匯編指令和匯編編程方法，效果自然不好。

3.實驗箱教學的不足。實驗箱的不足多數高校已經意識到[3]：（1）實驗箱體積龐大，學生無法做到隨時驗證自己的程序。（2）實驗箱的硬件面面俱到，原理圖過于復雜，學生不能真正理解硬件電路的設計方法。

4.考核方式存在弊端。目前，各高校中單片機課程的考核方式存在幾點弊端[4]：（1）考試試題無法全面、客觀地衡量學生的真實學習水平;（2）筆試無法真正考查學生的動手能力和實踐能力。也有部分高校上機考試，形式僅僅是布置上機考試題，當場編程，當場計分。這種形式不可避免地使后邊考試的學生占優勢，且當場計分容易造成考試混亂，學生趁機復制作弊等。

三、目前已經采取得改革措施及效果

1.實驗條件的完善。結合單片機實驗教學的特點和我校人才培養的一些具體要求，本項目所涉及到的實驗裝置全部進行了自主開發。實驗裝置小巧易用，有完善的配套例程與開發資料。同時利用學校重點開放性實驗項目的機會，讓學生親自參與實驗板卡的設計、組裝、例程和實驗指導書的編寫過程中，提高了實驗教學效果。

2.成立課程教學團隊，采取集體備課。突破以前的各授課教師按照教學大綱獨立準備自己教案、課件的方式，每位老師選擇自己最擅長的部分集中精力準備這部分教案與課件。這種方式不僅節省了大量的時間，而且教師可以集中精力遴選授課案例、制作豐富的演示動畫并進行豐富多彩的課堂設計。

3.授課形式的改變。授課時，學生都需攜帶電腦及實驗板到教室。講授某個知識點時，學生可運行教師提供的設計演示程序觀察其直觀運行效果，先看結果，再來探究是如何編寫程序的。該演示程序均經過教師充分設計，涵蓋多個知識點，作為一條清晰的脈絡貫穿各重要知識點。并且在此基礎上可布置相關的作業，學生有了實驗板必然提高學生課下完成作業的積極性。

4.授課側重點的改變。作為本科院校，提高學生的實踐動手能力固然重要，但從培養學生的目標來看，原理與應用都不可偏廢。匯編語言與C語言各有優劣，因此課堂上要求原理及應用并重，對匯編語言要求能結合匯編掌握掌握原理并能夠看懂簡單的小程序即可。要求會用C語言寫外設的控制程序，即會應用單片機，同時了解兩種語言之間的差別及作為應用工具的殊途同歸性。定時、中斷、串口三部分傳統的重點內容，從定時開始設置一個案例：如何實現燈50ms的閃爍？如何實現更長時間的延時？通過50ms定時如何實現，重點學習定時器工作方式一對寄存器的設置過程。

四、下一步的改革思路

1.使用考試系統進行期末考試。下一步的改革重點是全面進行題庫建設[5]，開發使用單片機上機考試系統，進行上機考試，試卷可由題庫系統隨機給出，包含理論與實踐，考試機上配備keil與proteus軟件，硬件包括實驗板，學生可根據試題隨時使用這些軟硬件工具。考試完畢提交結果至服務器。這種方式避免了現場計分時由于學生眾多不可避免的抄襲現象。

2.進行過程考試。平時成績除記錄學生出勤、作業外，可以在上課初始就為同學們布置稍微綜合一點的設計題，但難度小于課程設計。學習過程中，學生不僅能夠根據每個分知識點的案例學好各個知識點，也會在聽課過程中思考自己的設計，并通過查找資料、教師答疑等完成綜合設計。該設計作為平時成績的一部分。

五、結論

針對單片機的改革措施，同學們反饋了不少意見與建議，多數同學反映改革措施非常好，本來對單片機抱著抵觸心理沒有信心學好的同學反饋，單片機不過如此，不再有畏懼情緒。但也有同學反映既講匯編語言又講C語言，會造成混淆。最后的考試也反映出這一點。單片機教學改革任重道遠，需大膽嘗試。

參考文獻：

[1]朱志偉.基于C語言的單片機教學利弊分析[J].電子制作，2015，（03）：103.

[2]姚健.單片機課程項目化教學改革的研究與實踐[J].遼寧高職學報，2015，（02）：51-53.

[3]張德寧，蔡振江，張夢.“單片機原理與應用”課程教學改革[J].河北農業大學學報：農林教育版，2015，（02）：55-58.

[4]朱韶平.基于虛擬實驗室的《單片機原理與應用》實驗教學改革研究[J].赤峰學院學報：自然科學版，2015，（02）：34-36.

[5]秦迎春，陳立旺，艾運階.基于應用型人才培養深化單片機應用教學改革[J].現代計算機：專業版，2015，（04）：43-45.