非電類專業“單片機原理與應用”課程教學改革與實踐

黃玉燕

摘要：“單片機原理與應用”課程是非電類專業中很難學的一門專業基礎課程，在以往的教學中學生普遍感到該課程復雜枯燥不易理解。分析了課程與專業的關系，重新制定了教學內容和實訓內容，側重點放在學生專業應用上。改革教學模式，采用以實現項目目標為引導的互動方式，課程知識點內容貫穿于項目中，并通過能仿真運行的課件使課程教學內容生動、直觀。實訓內容以真實和仿真相結合的方式，加強了實訓效果。

關鍵詞：非電類專業;單片機原理與應用;教學改革

中圖分類號：G642.0;U676.2 ? 文獻標志碼：A ? ?文章編號：1674-9324（2016）41-0083-02

一、引言

單片機以其小巧、功能強大、低功耗等優點，已被廣泛應用于工業自動化過程中的數據及信息處理和各種智能化儀器儀表中。工科院校中的絕大多數專業都開設了“單片機原理與應用”的課程，該課程需要較好的電子電路課程知識作為基礎，通常非電類專業往往電子電路課程學得就比較少，而單片機課程中的各種芯片又往往都是電子集成度高內部結構復雜。非電類專業該課程只是作為專業基礎，教學課時設置通常也都比較短，在課時較短、學生電子電路基礎比較弱的條件下，是否能把“單片機原理與應用”這樣一門具有技術性、應用性很強的課講透講好，讓學生真正學懂能用，直接嚴重影響到學生后續專業課的學習。我們在輪機管理工程這個非電類專業教授該課程多年，在該課程的教學過程中我們經歷過困惑，經過對該課程教學方法的不斷思考和探索，我們認為一定要立足于專業特點對該課程的教學過程進行改革。

二、單片機課程傳統教學模式的問題

該課程在以往傳統的教學方式中總是選用一本通用的教材，課堂以老師順序講解教材內容為主，而內容都是從單片機的硬件結構開始的，以內部的電路聯系為主線，介紹各部分的電路邏輯關系。單片機因為高集成度內部結構復雜，內部結構既看不到，更無法讓學生感受到內部各個模塊間的關系，一切都聽老師講，抽象難懂難于記憶。所以很多學生從課程剛開始就覺得犯暈，在課堂上不知老師所云為何事，如聽天書一般。教學的結果往往是盡管老師講得很辛苦，學生多數還是一片茫然沒有興趣，甚至很痛苦，使得課程后面的內容難于繼續，課程的教學難有成效。

三、教學內容和方法的改革

（一）根據專業優化教學大綱內容

首先一定要十分清楚“單片機原理與應用”課程在各種不同專業中的作用，對課程進行準確的定位，從而對教學內容重新審定，體現出不同專業的側重點[1-2]。如我們在思考該課程在輪機管理專業的教學改革時，征求了在船上具有豐富經驗的輪機員和專業課老師的意見，定位該課程在輪管專業中不是研究和開發計算機技術為目標，重點是理解計算機技術在船舶機艙各個自動控制模塊中的應用。為此我們大幅度簡化了許多芯片內部復雜的電路結構原理的教學，把重點放在芯片的外部特性和應用要求上，增強實際訓練，讓學生在實際訓練中理解信號在各個芯片間傳遞的關系，為學生在專業課學習中理解機艙中各個參數自動控制系統的構成原理奠定基礎。

（二）以項目為導向激發興趣

在以往教學中，大都注重課程理論的連續和完整性。學時少又要講許多電路分析，非電類學生就如聽天書了。為此我們對教學內容進行規劃調整，將許多章節的內容都做成不同的項目，按專業安排項目具體內容。課堂上我們先提出項目要求，引發學生思考想辦法。然后我們再提出單片機內部相應模塊的功能與課堂所提項目要求的對應關系，進一步介紹模塊的應用特性，講明如何應用單片機內相應模塊來實現項目要求。我們還把每個項目都做成相應的仿真實驗，通過課件課堂演示結果直觀[3]，讓學生如參與其中，增加課堂互動，激發了學生興趣。我們放棄模塊內部詳細線路原理的講述，只是以實現項目目標為導向引入課程知識點內容，讓學生在項目目標的實現方法分析中學習了知識點的應用，這對于單片機課程只是應用型的專業已足夠，讓學生清晰有效地學習知識點。

如課程開篇，我們就以船舶控制中一個極其簡單的項目為例子，如下圖1中直流電機運行控制中，引導學生分析直流電機是否工作取決于線圈KM是否有電流，而KM是否有電流又取決于P1.0電平的高低，通過作好的課件演示P1.0的電平高低可由單片機芯片加上簡單輸出命令就可實現，直觀的電機運行畫面讓學生感受到單片機芯片可用來控制各種設備的運行，進而介紹單片機的作用及該課程在專業中的應用情況。

（三）強化實踐環節制定合適的實驗內容

強化實踐環節在教學中的比重。單片機實驗室通常都配專用實驗箱，實驗箱中有產家配套的一些驗證性的實驗，并有相應電路和程序清單，直接采用實驗箱的實驗是沒有成效的，因為很多學生就是直接調用產家固化在ROM中的程序來運行，結果很快一切正確，但其實自己什么也不知道。為此我們不用產家配套的實驗，自編了各個模塊的實驗內容。每個實驗我們只提要實現的目標，讓學生在預習報告中分析寫出要利用單片機系統中的哪部份結構，分析實現目標的方案。對于非電類的專業，我們在設計實驗內容時讓學生掌握單片機系統模塊功能的應用為主導，精心設計項目內容，使得要實現的項目目標所需編程簡單，有的甚至只要幾條指令就可實現目標。這樣的實驗課有效地幫助了學生對單片機應用的理解。

（四）應用Proteus仿真軟件

Proteus是一種功能強大的電路分析與實物仿真軟件，可模擬眾多的電子元件和單片機系列，能模擬設計電路的運行[4-5]。在實踐教學中，我們既用實驗箱的實際元器件進行實驗，同時也教學生應用Proteus仿真軟件，有的實驗可能學生在課時內完不成，一個實驗室一般都面對許多專業幾乎排滿，要做到實驗室開放讓學生可隨時來實際上是有難度的，學生在自己電腦安裝Proteus軟件，隨時可進行實驗項目的仿真，如同實驗室就在身邊，我們用于上課的仿真實驗課件也都可以提供給學生，讓學生自己可以很方便地自己做一些應用設計的仿真實驗，這對于我們加強實訓環節起到起到了很重要的作用，通過應用讓學生真正領悟所學內容。

四、總結

對于非電類專業的“單片機原理與應用”課程我們根據專業情況精心制定合理的教學大綱，以應用為教學重點，教學內容采用以項目為導向，以直觀的實驗仿真作為課堂教學的重要輔助并加強實訓環節。該課程在我校輪機管理這個非電專業的教學中，我們通過近幾年的這些改革收到了一定的成效。教學質量教學方法是我們永恒的話題，為此我們愿意不斷努力不斷探索。

參考文獻：

[1]楊保亮.應用型人才培養體系下單片機教學的改革探索[J].教育教學論壇，2014，（4）：18-19.

[2]曹建樹，等，應用型工科院校單片機教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，（3）：40-42.

[3]許超，等，基于Proteus和Keil的單片機課程教學改革[J].遼寧大學學報，2011，（1）：25-27.

[4]郭增富.輕松學Proteus[M].北京：中國電力出版社，2015：6-40.

[5]徐愛鈞.基于Proteus虛擬仿真[M].北京：電子工業出版社，2014：50-62.

Teaching Reform and Practice of "Single Chip Microcomputer Principle and Application" Course for Non Electric Major

HUANG Yu-yan

（Marine Engineering Schoolof Jimei University，Xiamen，Fujian 361021，China）

Abstract："Single chip microcomputer principle and application" course is a professional basic course of non electric professional，in the past students generally feel the course complex and boring and incomprehensible. Analysis of the relationship between curriculum and professional，reenacting the teaching content and the content of training，focus on students' professional application. The reform of teaching mode，abandon the traditional rigid teachers giving lectures，class is employed to achieve the aim of this project is to guide the interaction mode and curriculum content knowledge through in the project，and by running the simulation courseware to let teaching content vivid and intuitive.The training contents combined with real and synthetic way，strengthening the training effect.

Key words：non electric major;principle and application of SCM;teaching reform