單片機原理與應用課程教學改革探索

湖北民族學院科技學院　徐　建　劉三軍湖北民族學院信息工程學院　高　林　黃雙林

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單片機原理與應用課程教學改革探索

湖北民族學院科技學院徐建劉三軍
湖北民族學院信息工程學院高林黃雙林

【摘要】針對目前高校中單片機課程教學存在的一系列問題，本文提出了新的教學改革措施，改變現有的教學模式，改革方案通過在我校電子信息技術和電氣工程兩個專業試運行，課程教學效果有了明顯的好轉，學生動手實踐能力顯著提高，達到了改革目的，提高了教學質量。

【關鍵詞】單片機；教學改革；實踐；考核方式

1　前言

單片機原理與應用是電類專業的一門重要專業基礎課，它是對模電、數電、C語言等課程知識的綜合應用。由于各類電子產品對“智能化”的需求，單片機技術已經成為電類工程技術人員必須掌握的基本技能，是電子類大學生就業的“敲門磚”。學生能夠熟練運用單片機來設計產品、解決實際問題，對其以后的工作發展有很大的影響。

由于PC系統的飛速發展，以8086為對象的“微機原理”和“接口技術”等課程的教學和實驗內容已經基本失去了實際意義。單片機系統則剛好可以填補這一真空。目前流行的各種單片機體系，對基礎知識要求不高，開發難度都較低，適合本科教學。具有較強的實踐性和實用性，學生可以將教學和實驗中學到的知識和技能直接應用到工作中解決實際問題。實驗環境成本較低，適合大量學生使用。

但目前的單片機教學過程中存在很多問題，表現在學生的動手能力不強，剛學就忘，無法用來解決生活中的問題。完成該課程的教學后，大部分學生在畢業設計、就業實習和大學生電子設計競賽中還是無法獨立完成單片機系統的設計和調試。這也為課程改革提出了急需解決的問題。

2　傳統的教學模式

2.1傳統的單片機課程教學將軟硬件分離

老師在課堂上教授基礎理論和軟件編程知識，包括C語言和匯編語言的學習，但是學生對這些單純的代碼沒有絲毫興趣，老師講授困難。在實驗室中，老師講授具體的硬件電路，但是學生卻又像是在聽天書一般，在具體實踐中無法將軟硬件知識綜合運用起來。單片機課程是一門注重動手實踐能力的課程，學生需要將自己所學的知識用硬件電路的運行表現出來，只有通過理論和實踐的結合，學生才能真正掌握單片機的使用方法和應用技巧，軟硬件的教學應該相互補充、相互呼應成為一個整體。

2.2單片機教學對實踐環節的重視不夠

大多數院校，單片機課程還是理論學習占主體，理論學時一般是實驗學時的2倍。現在很多學校也有獨立的單片機實驗室，也開設了單片機的實驗課程，但是效果并不理想。在上單片機實驗課時，學生往往是機械的按照實驗指導書的要求，對已知的無須修改的源代碼進行直接操作，編譯鏈接運行程序，然后下載到硬件電路中觀察演示效果。但是學生并沒有真正思考理解代碼的含義，不能做到舉一反三，實驗效果差，無法進行自主學習與應用開發研究。

2.3學校的實驗室資源有限

因為單片機實驗系統在價格上還是相當昂貴的，很多學校都只配備了30套左右的實驗箱。對于大班教學來說，學生必須排很長的輪次才能到實驗室中進行實驗，而且大部分試驗箱由于使用時間長久，沒有得到及時的維護，導致部分功能無法使用。這大大影響了學生的學習興趣和自主學習能力，使得學生無法及時將自己的所學實際運用出來，更不用說進行更深一步的探索和升華了。

3　對單片機課程改革的思考

針對目前單片機的教學過程，我們提出幾點可以付出實踐的課程改革方法。

3.1引入實例型教學法

改革教學地點，將課堂教學改為在實驗室教學。教師在單片機的教學過程中，將有趣的單片機小系統展現在學生的面前，比如音樂播放器，簡易萬年歷等，這些程序應簡單易學，方便學生掌握并迅速的應用于實踐中來，以吸引學生的注意力。讓學生們在實驗室中學習單片機的理論知識而不是在課堂上，當老師講解完相關的程序后，立即通過實驗平臺向學生展示實驗現象，然后讓學生嘗試對原有的程序進行修改，觀察修改后的實驗現象與原有的差別，讓學生真正掌握程序代碼和硬件電路，為學生打下堅實的基礎，并以此來促進學生的創新能力。

3.2利用Proteus軟件仿真融入教學

Proteus軟件具有很強的原理圖制作能力和實時仿真的交互功能，并且提供強大的元件庫，使用非常方便，能很好的對一個以單片機為核心的應用電路系統進行仿真。將Proteus引入到教學課堂中，能很好的解決實驗室硬件資源相對短缺的問題，克服了傳統的單片機系統設計中，沒有硬件就很難進行軟件調試的不足，可以在單片機教學的過程中就進行仿真實驗，節省大量的時間，能夠讓學生有大量的精力放在研究開發中，充分提高學生的積極性。教師在課堂上使用Proteus進行教學能夠讓枯燥的知識變得形象、直觀，提高學生的學習興趣和教學效果。

3.3充分運用單片機的課程設計

完成基礎教學后，要求學生進行為期2周的單片機課程設計任務，教師根據學生的特點對學生進行分組，按照學生的興趣愛好擬定多個相關的課程設計題目，讓學生進行自主選擇，同時組內討論研究，分工合作，共同確定實施方案。在兩周時間內，學生將真正按照單片機開發的流程進行系統訓練。教師在課程設計中既要耐心指導，又要放手讓學生們去做，期間可以定時召集小組討論會，解決學生的疑惑。讓不同小組的同學在一起交流經驗，提高學生的團隊協作能力，真正將單片機的技能熟練掌握。

3.4依托大學生電子設計大賽俱進課程改革

全國大學生電子設計競賽是面向大學生的科技活動，競賽是對學生綜合能力的全方位考核，競賽題目注重在基礎設計，能真正培養學生的創新能力和團結協作能力。單片機課程教學的內容與電賽結合緊密，能讓學生將自己所學綜合運用并進行升華。教師可吸引學生參加電子設計競賽，在課余時間開放實驗室，為學生創造一個良好的學習環境，并利用課外時間對學生進行相關的指導。依托電子設計競賽，提高單片機課程教學水平。

3.5對考核方式進行改革

傳統的課程考核方式以理論知識，標準答案，試卷考查為主，這大大削減了學生動手能力的重要性，考前學生會花費大量的時間對書中的理論知識死記硬背，最后考試分數不能很好的體現學生水平。單片機課程是一門實踐性很強的學科，要對考核方式進行改革，將實踐環節納入考核之中，方式可以靈活多變，但要求學生真正具有足夠的動手能力，能將自己的所學以實物的方式展現出來，真正提高學生的實踐動手能力。這樣也才有利于真正了解學生的掌握情況，對后續單片機課程的教學起到積極地促進作用，避免“高分低能”，培養真正的工科人才。

4　總結

隨著教改的不斷深入，以增強學生解決實際問題能力為目的的教育思想，已經深深地滲透進入師生的意識之中。單片機一類有利于培養學生解決實際問題能力和提高就業率的課程得到了前所未有的重視。整套改革思路在我們學校施行了兩年，效果良好，學生參加全國大學生電子設計競賽成績顯著提高，就業率也穩步上升。加強單片機原理與應用課程改革，有利于培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力，使學生受到更加全面的科學研究與工程實踐訓練，有利于電類專業人才的培養。

參考文獻

[1]張文.淺析一體化教學模式下的單片機課程改革探索[J].無線互聯科技,2014,11:219.

[2]劉寅東.“單片機原理及接口技術”課程建設與改革探討[J].科教文匯(中旬刊),2015,01:58-59.

[3]吳國賢.單片機課程改革探索[J].電子制作,2015,07:107.

[4]李敏.從電子競賽看三本院校單片機課程改革[J].電子世界,2014,16:287-288.

[5]李文瑞.以技能競賽為導向的高職單片機課程改革研究與實踐[J].通訊世界,2015,11:319.

[6]吳定會,張秀麗.結合學科競賽進行單片機課程改革[J].無錫職業技術學院學報,2015,04:41-43.

[7]李文方,李海霞.單片機課程改革探索與實踐[J].經濟研究導刊,2014,18:287-288.

[8]許景輝,張成鳳,李宗利.“單片機原理及應用”課程改革實踐和探索[J].中國電力教育,2013,35:74-75.

通訊作者：黃雙林。

基金項目：湖北民族學院科技學院教學研究項目（KYJY201507）。