《單片機原理與應用》課程教學改革與實踐

李軍偉 付春玲 金勇 胡振濤

摘 ?要：針對目前《單片機原理與應用》課程教學中存在學生對理論抽象不易理解、動手能力差等問題，分析了該課程的特點以及傳統教學中課程內容、教學方法、實踐環節等方面的現狀，提出以流水燈實例為主線結合多種教學方法和手段來驅動該課程的教學，闡述了教材內容、課堂教學以及實踐環節等方面的改革措施，最后說明教學效果。

關鍵詞：單片機原理與應用 ?教學改革 ?理論教學 ?實踐教學

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0233-02

單片機具有集成度高、穩定可靠、系統結構簡單、價格低廉、應用方便等優點，在工業控制、智能儀器儀表、家用電器等諸多領域得到了廣泛的應用[1]。《單片機原理與應用》課程目的是指導學生掌握單片機硬件結構、軟件編程及應用系統的設計方法，提高學生動手實踐能力和綜合解決問題能力。然而，傳統的單片機原理與應用教學常采用理論教學和驗證性實驗相結合，忽略了該課程具有實踐性強和應用性強的特點[2]。本文主要從教材內容、理論教學、實踐教學等三方面進行教學改革與實踐。

1 ?教材內容改革

教材是教師傳授知識和實施課堂教學的基本依據，也是學生獲取知識和掌握知識技能的主要渠道。學習匯編語言可從硬件層去理解單片機的接口功能，但實際工程項目中大多采用便于維護和開發、可讀性和可移植性較好的C語言編程。因此，教材內容以匯編語言為主和C51語言為輔相結合。在學習匯編語言的基礎上適當補充C語言知識，選擇相關教材進行輔助教學，例如，選擇以王浩全等編寫的工業和信息化普通高等教育“十二五”規劃教材《單片機原理與應用（C語言版）》[3]為輔助教材。另外，采用科研反哺教學，理論與實踐相結合。在科研及往屆畢業生設計中基于單片機相關的優秀成果可擴充為課程實例內容，將理論知識與生活實踐緊密結合在一起，有助于提高學生學習該課程的積極性。

2 ?課堂教學改革

為了能夠進行高效的課堂教學，激發學生學習的主觀能動性，筆者在教學實踐中貫徹以學生學習為主、以教師指導為輔[4]的教學方式，主要通過以下四點進行教學改革。

（1）上好第一堂課，激發學生學習興趣。興趣是最好的老師，第一堂課的授課效果好壞直接影響到學生對該課程的直覺感受、學習興趣及積極性，因此，第一堂課精彩的開場白尤為重要。首先以霓虹燈為例，引出與其原理相同的以流水燈實例為主線設計相關的教學和實驗內容，接著從單片機開發相關求職工作薪酬等方面，使學生直觀地感受到掌握單片機技術的必要性。然后說明學好這門課程的學習方法，最后講解該課程概述內容激發學生學習興趣。

（2）多媒體與板書教學相結合，加深學生對重點和難點的理解和記憶。多媒體通過圖形菜單和視聽功能等方式使理論變得更為生動形象，克服了傳統板書教學模式中存在信息量少，表現形式單一的缺點，提高了傳統教學的教學效率[5]，但有時難以展示清楚或重點掌握的知識點無法在課堂中很好的體現，使得學習基礎差的學生沒有足夠的時間思考，其學習積極性和主動性也難免受到打擊。另外，為了突出強調某些重點內容或公式推導，有必要進行板書，以便加深學生對重點、難點內容的掌握和理解。

（3）靈活運用多種教學方法和教學手段，激發學生學習主動性。多種教學方法和教學手段的靈活運用，有利于調動學生學習課程的主動性和積極性，可以通過提問式或互動式教學方法調動學生學習的好奇心，提高課程的趣味性，有助于學生對問題的思考和分析[6]。在授課過程適時采用啟發式教學方法，不但復習了已學知識點，而且有助于理清講解問題思路。

（4）根據批改作業情況，通過習題課解答進行及時反饋。習題課可以針對批改布置作業答案中出現的典型錯誤，詳細講解歸納問題錯誤的原因。另外，鼓勵學生在習題練習中采取多種方法解答，有助于培養學生思考問題和解決問題的創造性。最后，利用每周固定時間進行課程答疑，便于在課程后續教學中及時有針對性的講解學生在學習過程中的薄弱知識點。

3 ?實踐教學改革

（1）增加設計型實驗，以問題驅動實驗教學。由于目前的實驗設備大多是高度集成化，很多僅是驗證性實驗。實驗內容只是簡單的硬件連線和對程序的編譯，進行驗證性實驗并觀察實驗現象。適當增加設計型實驗，通過問題驅動教學，將提出問題、分析問題和解決問題相結合，培養學生獨立思考問題的能力。在做實驗前，提前告知實驗題目，要求學生課前自行編寫程序，上實驗課時調試程序，并對所做實驗內容進行擴展設計。

（2）明確實驗目的，使學生明確學有所用。實驗內容大多缺少系統整體背景，只是單獨的模塊。通過實驗雖然加深了理論和實驗的聯系，體會理論對實驗的指導意義，但是實驗內容在整個系統中往往顯得孤立，使學生對整個系統的完全開發缺少一定的認識。明確實驗目的以及介紹實驗相關的應用背景和范圍，以期達到舉一反三的目的。

（3）增加過程性評價，透過實驗現象認識本質。學生做實驗僅注重實驗結果，大多數同學存在著得到正確的實驗結果就認為完成實驗內容的想法。事實上，得到正確的實驗結果并不是做實驗的最終目的。在實驗成績評定方面，在獲得正確實驗結果基礎上，更側重于對學生所做實驗過程的考核以及學生對實驗結果能否給出正確分析，使學生透過實驗現象認識本質。該方法有助于學生在實驗過程中加深對所學知識的理解和記憶，有利于提高學生自己動手做實驗的積極性。

（4）引導與啟發并重，鼓勵學生參加課外競賽。在教學實踐過程中結合抽查部分學生講解實驗程序，在學生講解過程中，教師提出思考問題及問題答案通過教師引導、啟發等形式展開。近年來筆者所在學院為本科生提供了創新開放實驗室作為自主設計場地，并舉辦了單片機相關的創新競賽。另外，學院還積極鼓勵學生組隊參加全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽，以2015年為例，筆者所在學院學生參加第十屆全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車大賽華北賽區比賽中，榮獲光電組一等獎一項，攝像頭組一等獎一項等優異成績。

4 ?結語

經過教學實踐證明，以流水燈案例為主線的教學改革提高了學生的動手實踐能力，加深了學生對理論知識的理解，增強了學生綜合運用知識的能力?？傊?，興趣是最好的老師，通過流水燈實例激發學生學習單片機的濃厚興趣，并結合學生對教學信息的反饋以及教師自身不斷地對教學內容、教學方法和教學手段進行改進和完善，靈活運用多種教學手段，引入以學生為中心、以教師為輔助的理念，使學生在學習過程中發揮主體作用，提高綜合分析能力和創新能力，適應現代化教學發展的步伐。

參考文獻

[1] 張毅剛，彭喜元.單片機原理與應用設計[M].北京：電子工業出版社， 2008.

[2] 彭遠芳，陸勤，胡寧，等.基于“項目驅動法”的單片機課程一體化教學的探索與實踐[J].計算機教育，2010（6）：78-82.

[3] 王浩全，李晉華，張敏娟，等.單片機原理與應用（C語言版）[M].北京：人民郵電出版社， 2013.

[4] 高慶華，王潔.單片機實驗教學模式改革探索[J].實驗室科學，2013（5）：46-48.

[5] 陳德為，吳亦鋒.《單片機原理與接口技術》課程教學的若干思考[J].高教論壇，2005（4）：58-60.

[6] 趙月靜，陳繼榮，張永弟.單片機原理及應用課程創新實踐教學改革[J].實驗技術與管理，2013（1）：176-179.