單片微機應用技術教學改革探索與實踐

麻 超 張 穎 羅 曉/上海工程技術大學電子電氣工程學院

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單片微機應用技術教學改革探索與實踐

麻 超 張 穎 羅 曉/上海工程技術大學電子電氣工程學院

【摘 要】針對單片微機應用技術的課程特點，探討了課程改革中采取的一些措施。通過改良課堂教學方式、注重課外實踐等方法，顯著提高了教學質量。

【關鍵詞】單片微機；教學改革；實踐式教學

【Abstr act】Sever al teachi ng r efor m attemp ts of Ap pli cati on of Si ngle- Chip Microcomputer Course ar e i ntr oduced i n thi s p aper，which are focused on the theory and practical teaching.After practice by years，these attempts are proved to be effective and achieved good results.

【Keywords】Single-Chip Microcomputer； Teaching Reform；Practical Teaching

隨著電子與計算機技術的飛速發展、各種電器及設備自動化水平的日益提高，單片機技術在生活中所扮演的角色越發重要。因此，各理工類院校都將單片機列為自動化、電氣、電子信息等專業的核心課程之一。然而，由于該課程理論抽象、邏輯性強、實踐要求較高，學生在學習中普遍感到無所適從，大多以應付考試為目標，對知死記硬背，學完之后仍然無法獨立完成單片機的簡單應用和開發，違背了該課程的設置初衷。針對這些問題，我院教師團隊近年來嘗試了一些新的教學手段，增強了學生的學習興趣，改善了教學效果。

1.教學環節

1.1精簡理論教學

本課程內容繁雜，既包括計算機基礎知識，又包括51系列單片機的結構、指令系統，串并口、定時計數器等功能模塊，以及系統擴展與接口技術等應用范例。如果教師授課時面面俱到，在48課時的教學中，留給學生獨立思考及課堂參與的時間將所剩無幾。如此多的知識內容，也會讓學生在學習時舍本逐末，感到枯燥乏味、逐漸喪失學習興趣。

為改變此現狀，在理論教學中，將重點放在計算機基礎知識、51系列單片機內部結構、存儲器組織、中斷系統、指令系統上。這些是單片機的核心內容，是單片機系統開發的基礎，扎實掌握后再學習其他類型單片機，學生可以觸類旁通，很快上手。因此將大部分理論教學時間投入到這些內容上。而對單片機各種功能模塊，理論教學中僅簡單提及，重點放在應用中由學生邊做邊體會。

通過精簡理論教學內容，使學生在學習中有的放矢，為掌握單片機的應用打牢基礎。

1.2注重實踐

單片機課程實踐性很強，學生動手設計電路、調試程序，是本課程取得滿意教學效果的關鍵。在實驗內容的選擇上，照顧學生的知識積累，由淺入深。初期階段，以純軟件實驗內容為主，給出部分參考程序，讓學生通過修改完成功能替代。待學生掌握后，逐漸引入如流水燈、交通燈等基礎的軟硬結合實驗內容，并逐漸增加內容難度。

為縮短開發時間，在教學中引入PROTEUS仿真軟件，讓學生親自搭建電路、編寫單片機程序、仿真調試。在親自動手中理解與掌握單片機中斷系統、定時計數器、串并口通信等功能的原理以及應用。

1.3加強學生參與度

充分調動學生學習主動性，讓學生積極參與到課堂的教與學中。

課程前期，采用啟發式教學方法，通過一些簡單問題，引導學生積極思考，逐步引入知識內容。比如有符號數的表示方法，讓學生思考+0和-0的原碼、反碼的不同可能會帶來的問題，進而給出補碼的知識，加強學生對三種表示法的理解。

課程后期，教學以學生為中心，把學生劃分為若干小組，每個小組分配一個自由任務，讓學生根據興趣，討論確定設計內容、角色分工，共同完成該設計。每個成員分配完全不同的角色，保證所有人員都能全力投入。通過幾年的觀察和實踐，該方法可有效提高學生學習主動性。

2.課外實踐

由于學時限制，課堂授課只能起到啟蒙作用。想要獲得更好的學習效果，達到獨立開發單片機系統的目的，在課外還要引導學生積極參與各類實踐，以學習指導實踐、以實踐帶動學習。

2.1大學生創新

學生根據自己興趣，結合單片機在日常生活中的應用，選擇合適的創新課題申報，立項后可獲得學校經費支持。從組隊、撰寫申報書，到硬件電路設計、程序編寫、整體調試，再到最后的項目結題報告，都由學生獨立完成。這類創新活動不僅鞏固并提高了學生對于單片機的理解與掌握，還增強了學生發現問題、解決問題的能力，同時鍛煉了學生的文獻研究與文檔撰寫能力，可謂一舉多得。

近年來學生參與創新活動的熱情不斷提高，參與人數、課題質量逐年增加。學生通過創新活動還成功獲得了多項發明專利和實用新型的授權。充分調動了學生的主觀能動性，學習與實踐的關系也進入良性循環。

2.2競賽

大學生電子競賽、智能車競賽等項目，也是鍛煉學生學習與掌握單片機的良好途徑。這類比賽目標明確，要求學生盡可能完善與優化系統的軟硬件設計，促進了學生對單片機知識的深入理解與研究。面對隨時可能出現的各種情況，鍛煉了學生分析、解決問題的本領，提高了學生的應變能力。

此類比賽具有跨學科特點，涵蓋了控制技術、傳感技術、機械工程等多個領域，不同專業的學生共同組隊、通過比賽相互交流，拓展了學生的知識面，開闊了視野。

2.3中外合作

我校與美國勞倫斯理工大學長期合作，每年派遣學生赴美參加由中美教師共同指導的畢業設計項目，該項目要求學生設計制作完成特定功能的機器人，并參加Robofest大賽。在短短四個月時間內完成從設計、制作、調試，到參賽的機器人，對學生單片機知識的掌握、軟硬件設計能力是一個考驗，要求學生在前期相關課程的學習中打下堅實基礎。為能赴美參賽，學生具有極大動力認真學習單片機課程，整體學習效果也得到提升。

3.結束語

作為一門應用型課程，單片微機應用技術要求理論與實踐有機結合，教師在授課中對內容合理安排、適度取舍。本文所探討的教學改革方法，在教學實踐中取得了良好的效果，培養了學生的學習興趣、提高了教學質量，同時增強了學生的動手能力與創新意識，鍛煉了學生知識綜合應用能力。教學作為一項長期工程，今后仍需要不斷總結、改進方法。

參考文獻:

［1］方向紅.單片機三段遞進式教學模式實踐與探索［J］.中國電力教育，2014（2）.

［2］羅偉華，湯婕.單片機教學探討［J］.科技資訊，2014（29）.

基金項目：

本文由上海工程技術大學教學建設項目基金（k201402003）資助。