《單片機原理與應用》課程教學改革與實踐

黃茂飛 劉湘黔 劉先智

摘 ? 要：《單片機原理與應用》作為電子信息類專業學生的必修課程之一，具有很強的應用性和實踐性。但目前老師授課現狀大多數以課本知識為主體，很少使用仿真工具實際操作。幾乎純理論的輸出教學使大多數學生感到課程內容十分抽象，導致學生學習興趣匱乏。筆者根據多年的教學經驗，總結了近年來單片機教學現狀和主要問題，提出了對《單片機原理與應用》的教學改革的建議。

關鍵詞：單片機 ?教學改革 ?考核方式 ?實踐創新能力

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0199-02

1 ?教學改革的必要性

現代社會生產的結構一直在不斷地發生變化，對人才的需求也不斷地隨著變化。如今我國國力日益強盛，鄧小平提出“科技是第一生產力”的論斷也不斷地被證實，要提高生產力就必須不斷地提升科技水平。其中比較重要的一個方面就是自控系統設計和制造業。自控系統的出現，使得社會生產中能節省大量勞動力，將人類從復雜、危險的勞動環境中解放出來并顯著提高控制效率，提升企業、社會、乃至國家的生產力和競爭力。但是由于我國接觸自控系統較世界各科技大國晚，我國非常缺少自控系統方面的人才，單片機更是自控系統的核心，所以社會和國家需要培養儲備優秀的單片機人才。

除此之外，如今各高校的《單片機》教材基本都是20世紀八九十年代的國外教材的譯文和翻版，教材的內容知識體系已然落后陳舊，而各高校依然是使用這些落后的教材教育學生，試想又怎么能培養出優秀的人才。作為為社會造就人才的教育機構，應該關注社會行業的發展，緊跟時代的步伐，這樣才能培養出社會人才。

而且學生作為被動接受知識的個體，在教學關系中處于一個弱勢的地位，如果知識的實用性和先進性很差，使得學生進入社會后不能發揮自己的價值，勢必也會被學生厭棄，對教學機構也會產生不利的評價與看法，可謂兩敗俱傷。所以《單片機原理與應用》的課程教學改革勢在必行。

2 ?教學現狀和主要問題

（1）教學手段單一。有違于傳統的板書教學，有條件的學校都開始使用多媒體設備來教學，希望通過多媒體的手段來豐富教學的形式，改變板書教學單調枯燥的弊端。然而，多媒體的普及在某種程度上卻造成了更大的危害。許多PPT的制作僅僅是把課本上的內容復制到多媒體上，教師再按照PPT的內容進行授課。這似乎僅僅是減輕了教師的負擔，把以前需要板書的內容，搬到了PPT上，從而把課堂變成了電影院。這在單片機教學上也有充分的體現，例如教師大多以描述或圖片的形式來展現仿真結果，沒有使用或很少使用仿真工具實際操作。并且由于課時限制、仿真工具和實驗器材的缺少，在教學過程中，教師有意或無意重視理論教學，忽視實踐能力的培養[2]。但是單片機的學習必須落到實際上，學會理論知識僅僅只是空中樓閣，也會導致學生實踐能力的缺失。

（2）缺少對學生獨立思考能力的培養。傳統的《單片機原理與應用》教學更多的以課本知識為主體[3-4]，以章節的順序向學生傳授，注重于整個知識體系的培養。但知識體系的搭建不是一朝一夕的事情，漫長的知識傳授無法給與學生直觀的感受。在這個過程中，大多數的學生都在被動的接受著知識，沒有主動去思考，完全依賴教師的傳授。可是單片機課程有著知識點多，跨越性強的特點，僅僅被動的接受知識，這往往使學生顧此失彼，只學到了單片機的皮毛，無法搭建整個單片機的知識體系。而且在課堂教學中，仍存在部分教師忽視學生的消化能力，僅僅是照本宣科地把書本知識灌輸給學生，這更加劇了這個問題的嚴重性。在這樣的教學模式下，學生缺少獨立思考的能力，且抑制了學生的創造力和學習積極性，無法達成教學目標。

（3）考核方式脫離實際。考試基本上以筆試為主，從題庫隨機抽取試題或是任課教師自主出題，重點考察主要芯片的結構和使用方法，學生總成績主要由平時成績（考勤、作業）和期末考試成績按一定比例決定[5-6]。然而，無論是平時成績還是最終考試，考核的內容都是基于理論知識。學生對單片機的綜合使用、實際設計能力卻不在考試范圍內，這對一門以注重實踐的課程來說，是不夠合理的。因此，這種僅限于理論知識的考核違背了單片機學以致用的宗旨。

3 ?教學改革的幾點建議

《單片機原理與應用》課程在所有的工科專業課程中是最具有實踐性和實用性的一門課程，可有效培養學生的創新思維和實踐能力，因此針對單片機教學中的弊端進行研究探討，并總結出單片機教學的幾點改革意見可以概括如下。

（1）豐富課堂教學手段。首先加入課程導入環節，通過向學生展示單片機的實物，以及簡單的操作，直觀的告訴學生單片機可以做什么，形成初步印象，吸引學生的興趣。再以實際操作中的問題引發學生的思考，從而延伸出本次上課的內容。在課堂教學中，需要在PPT中增加實物圖片、模擬動畫以及仿真結果等，以最直觀的方式促進學生的理解。同時增加例題的數目，先讓學生獨立的完成例題的解答，教師再通過板書的方式對例題進行解析，加深學生的印象，培養學生的獨立思考的能力。課程知識講述完成后，有效地利用教學視頻，并結合仿真軟件對單片機項目進行模擬仿真，有條件的話，再進行實物驗證，讓學生能夠體會單片機操作的整個流程。因此更豐富的教學手段，有利于開拓學生的視野，提高學習主動性，有效改善了教學效果。

（2）實踐創新能力的培養。首先可以通過課后作業的形式去改善，不是傳統意義上的課后習題，而是一個個簡單的項目。教師根據上課的內容，以課后作業的形式讓學生以小組為單位去完成簡單的項目，并提交項目流程及仿真結果。這就可以讓學生在完成項目的同時，既復習了單片機課程所學的知識，又熟悉了單片機系統的設計流程和程序編寫，讓學生將單片機理論和實踐結合起來。再就是課程上的改變，在學生完成基礎的理論教學課程后，以通過增加實驗課的形式，讓學生有機會利用單片機完成從項目設計，仿真模擬到實物驗證的整個應用過程。與此同時，鼓勵學生參加學科知識競賽以及各種創新創業大賽，讓學生在賽程中充分運用所學的知識，并在賽程中提高解決問題的能力，有效的培養學生的實踐創新能力。

（3）采用項目教學法。首先在項目的選取上，按照由淺入深、循序漸進的原則，先從點亮一個發光二極管入手，再進行霓虹燈控制系統設計，掌握了一定的基礎之后再進行中斷、串口通信和時鐘的設計。在進行項目教學時，要貫徹先硬件后軟件的開發思路，讓學生根據項目要求設計出硬件電路圖，然后以此為基礎畫出電路流程圖并編寫對應的源程序，實現了基本功能之后可以根據自己的興趣或問題進行改寫程序，實現一些其他的擴展功能。這種具有延伸性的項目可以適合不同層次的學生，通過項目的設計不僅提高了學生分析問題和獨立思考的能力，也更符合公司的實際需求。

（4）改善傳統的考核方式。傳統的單片機課程考核過于注重理論知識的掌握，從而忽略了單片機的實際應用。為改善這個狀況，單片機課程的成績應該以三部分組成，分別是課后作業、理論考試以及課程設計。其中課后作業就是上文所提到的簡單的單片機項目，而課程設計可以包括在實驗課中，作為的實驗課考核，也可以單獨列出來作為課程的最終考核，并不受課時的影響。課程設計是相對于課后作業而言更為復雜的單片機應用系統，是對整個單片機課程的總結與綜合。教師需要提出一些合適的單片機項目，學生以小組為單位選取一個項目，并在規定的時間內完成項目的設計，仿真以及實物驗證，最后以小型畢業論文答辯的方式，學生通過PPT進行成果展示，任課教師進行提問，并給予評分。這樣既鍛煉了學生的實踐能力，也是變相的教學成果展示，還為以后的畢業答辯，項目答辯等積累了經驗。最終的課程成績就是將三部分成績按比例相加，綜合考察學生的能力。

4 ?結語

單片機的出現極大地提高了工業生產的自動化程度，在我國工業控制領域具有不可取代的地位。然而由于學校教育與企業需求的不匹配，導致當前我國單片機相關專業的學生在畢業后很難勝任自己的工作。《單片機原理與應用》是一門可以在實踐中促進思維能力的學科，為了使學生更好地學習實踐，教師在教育教學過程中要發揮領導組織作用，通過教學改革提高學生的積極主動性，使學生在學習過程中更有目的性和方向性。因此，重視《單片機原理與應用》的課程教學改革，提高課程的教學質量具有重要的意義。

參考文獻

[1] 董娜娜.單片機教學存在的問題及改革建議[J].山東工業技術，2017（22）：270.

[2] 馮洋.基于實踐創新能力培養的單片機原理及應用課程改革與實踐研究[J].高教學刊，2015（15）：87-88.

[3] 瓦依提·阿不力孜，加米拉·吾守爾，阿依佐克拉.高校單片機教學改革研究[J].開封教育學院學報，2016，36（5）：123-124.

[4] 曾樹華.電氣自動化專業單片機教學改革探索[J].高等職業教育（天津職業大學學報），2015，24（3）：80-83.

[5] 王橋，冀慎統，馬敏耀，等.以應用能力培養為目標的實踐類課程教學改革——以《單片機原理與應用》課程為例[J].高教學刊，2017（15）：106-108.

[6] 姚嘉，盧偉，馬麗麗，等.基于學生創新實踐能力培養的單片機教學方法的改革[J].經濟師，2015（5）：248-249.