單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程建設(shè)探討

趙健衡　蔡建文　蘇尤宇

【摘 要】單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程是測控技術(shù)和儀器專業(yè)的一門核心專業(yè)課，理論性、應(yīng)用性、實(shí)踐性和綜合性都很強(qiáng)。本文針對課程特點(diǎn)，從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行了探討，以期提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段

0 引言

單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)/單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程一般被定位為工科各主要專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，其特點(diǎn)為理論性、應(yīng)用性、實(shí)踐性和綜合性都很強(qiáng)。本課程重點(diǎn)介紹單片機(jī)系統(tǒng)的組成原理和結(jié)構(gòu)、單片機(jī)及其接口技術(shù)和單片機(jī)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法等幾方面的內(nèi)容。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握單片機(jī)系統(tǒng)方面的基本理論、相關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，給學(xué)生將來從事計(jì)算機(jī)測控技術(shù)相關(guān)的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 課程教學(xué)內(nèi)容

單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，它既有自身的理論體系，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在本科教育中起著重要的作用。課程特別強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和具備一定工程實(shí)踐能力。

目前，國內(nèi)絕大多數(shù)高校還是基于51系列單片機(jī)組織該課程的教學(xué)，教學(xué)工作往往又分為課堂理論教學(xué)和相應(yīng)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)環(huán)節(jié)。

課程理論教學(xué)內(nèi)容主要圍繞以下幾個(gè)方面的知識模塊開展：（1）單片機(jī)系統(tǒng)的組成原理和結(jié)構(gòu)模塊，包括單片機(jī)的概念與計(jì)算機(jī)常用數(shù)值等基礎(chǔ)知識、單片機(jī)結(jié)構(gòu)及原理等內(nèi)容；（2）指令系統(tǒng)模塊，包括單片機(jī)的指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)等內(nèi)容；（3）接口技術(shù)模塊，包括單片機(jī)中斷系統(tǒng)、單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O接口技術(shù)與單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)等；（4）單片機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法，包括串行總線擴(kuò)展技術(shù)、系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)原理和方法、系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)實(shí)例等。

對于課內(nèi)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該確立先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念與改革思路，制定科學(xué)的教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容，堅(jiān)持實(shí)踐與理論并重，能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高并行，課程實(shí)驗(yàn)與工程訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造以學(xué)生為本的人文環(huán)境，堅(jiān)持把知識傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終，注重培養(yǎng)學(xué)生建立大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀，強(qiáng)化實(shí)踐技能，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識。

事實(shí)證明親自動(dòng)手實(shí)踐，具有單純課堂教學(xué)無法替代的作用。課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)在突出動(dòng)手能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，遵循驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的原則，由淺入深地對關(guān)鍵教學(xué)知識點(diǎn)作有意識、有選擇地加深與強(qiáng)化，由此帶動(dòng)對整個(gè)知識體系的完整全面掌握。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該“軟硬”結(jié)合，由“軟”及“硬”，從相對簡單的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試著手，逐步過渡到有一定綜合能力要求的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和具備一定工程實(shí)踐能力的目的。

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，尤其是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的內(nèi)容，應(yīng)該與后續(xù)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)結(jié)合起來考慮，盡可能引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)成具有良好擴(kuò)充性能的小型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，有效督促學(xué)生在進(jìn)行課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，就能夠?qū)砥椒€(wěn)的逐步過渡到后續(xù)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，以取得事半功倍的良好效果。

2 教學(xué)方法和教學(xué)手段

單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門與工程實(shí)際聯(lián)系相對十分緊密的專業(yè)基礎(chǔ)課程，前后銜接的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程有多門，本身又具有一定抽象性，學(xué)習(xí)該門課程對邏輯思維能力要求較高。因此，給課程教學(xué)帶來了一定的難度，為了使學(xué)生能夠全面掌握本課程的相關(guān)知識，我們在教學(xué)方法、手段等方面進(jìn)行了一些初步有效的嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。

2.1 五位一體的立體化課程教學(xué)體系

構(gòu)建了“課堂+實(shí)驗(yàn)室+教學(xué)網(wǎng)站”的教學(xué)平臺(tái)，實(shí)施了“研究型+啟發(fā)型+工程案例”的教學(xué)方法，組織了“講授+習(xí)題課+討論課+實(shí)驗(yàn)課”的教學(xué)形式，設(shè)計(jì)了“驗(yàn)證型+分析型+設(shè)計(jì)型+綜合型”的課后作業(yè)與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，采用了“平時(shí)成績+實(shí)驗(yàn)成績+考試成績”的考核方法。從教學(xué)體系的各個(gè)環(huán)節(jié)向培養(yǎng)學(xué)生具有一定工程實(shí)踐能力的目標(biāo)逼近。

2.2 將科研資源與教學(xué)資源有機(jī)結(jié)合，提高課程教育質(zhì)量

雖然我校定位為應(yīng)用型本科院校，但隨著測試計(jì)量技術(shù)及儀器重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科的建設(shè)，科研水平不斷提高，具有良好的科學(xué)研究和工程應(yīng)用平臺(tái)，取得了一定的科研成果。科研水平的提高帶動(dòng)學(xué)科專業(yè)的發(fā)展，學(xué)科專業(yè)水平的進(jìn)步對教學(xué)水平的提高具有積極的作用。將科研資源化為教育資源，也成為提高課程教育質(zhì)量的一個(gè)重要因素。

在較好的實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源、科研資源在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究方面的開放和共享的基礎(chǔ)上，在學(xué)生開始進(jìn)入高年級學(xué)習(xí)階段后，根據(jù)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)和組織學(xué)生側(cè)重于不同的學(xué)科方向進(jìn)行鍛煉，委派科研學(xué)術(shù)骨干教師給學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)講座，培養(yǎng)學(xué)生對科研工作的濃厚興趣，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知?jiǎng)?chuàng)新欲望。

教師的科學(xué)研究工作也是學(xué)生獲得知識的一個(gè)重要的途徑，在專業(yè)課程學(xué)習(xí)的過程中，許多抽象的理論知識學(xué)生很難理解，教師在理論課程教學(xué)過程中，注重理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合自身的科研工作，將抽象復(fù)雜的理論知識通過具體的工程應(yīng)用實(shí)例來描述，加深了學(xué)生對理論知識的理解，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

2.3 利用現(xiàn)代教學(xué)手段提高教學(xué)效果

制作和不斷完善單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)多媒體課件的教學(xué)效果，積極應(yīng)用諸如Proteus仿真系統(tǒng)構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，向?qū)W生展示單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最新發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用成果。并且通過可動(dòng)態(tài)更新的課程網(wǎng)站，使不同層次、不同需求的學(xué)生可以跨越時(shí)空限制，按需索取所需資料，滿足課外學(xué)習(xí)的進(jìn)一步要求。網(wǎng)絡(luò)資源有效的運(yùn)用大大加強(qiáng)了學(xué)生和教師之間、學(xué)生和學(xué)生之間的交流和互動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大了網(wǎng)站的資源來源和共享性。

2.4 嚴(yán)格課程考試管理，規(guī)范課程考核形式

本課程考核由三部分組成；理論考試成績、實(shí)驗(yàn)成績和平時(shí)成績各占總成績的適當(dāng)比例。理論考試一般采用閉卷方式，試題一般多個(gè)題型，有重點(diǎn)的覆蓋主要的知識點(diǎn)，由主講教師按照教學(xué)大綱要求命題加入試卷庫，并同時(shí)準(zhǔn)備好相應(yīng)的參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)成績根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)項(xiàng)目綜合評分。平時(shí)成績根據(jù)學(xué)生出勤情況、作業(yè)成績和課堂表現(xiàn)綜合評分。

3 結(jié)論

單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程建設(shè)課題在教學(xué)改革上進(jìn)行了一些初步有益的探索和嘗試，從課程教學(xué)內(nèi)容、模式、手段、思維、教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)模塊等方面進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。從最新反饋的信息顯示，學(xué)生反應(yīng)積極，教學(xué)效果取得明顯改善。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]