微機原理與單片機技術課程改革探討

胡艷茹

摘要：微機原理與單片機技術系列課程通常包括“微機原理與應用”和“單片機原理及接口技術”兩門課程，它們是電子電氣專業核心必修課程，具有理論性與實踐性緊密結合，而且工程實踐中應用廣泛的課程。課程的任務是使學生理解計算機的硬件結構和工作原理，并能結合實驗，模擬工程使用場景，概括并分析問題，根據實際需求進行設計、調試和驗證。培養學生分析問題，解決問題的能力，為完成后續專業課程，工程應用打下基礎。在之前的教學過程中，發現教師教學內容、模式等存在較多的重疊現象，容易造成學生概念混淆，知識結構不清晰，實踐操作能力較差等問題。針對以上種種問題，從課程設置、教學內容、教學形式、考核方式等方面介紹了課程教學改革的方法和思路，取得了一定的成效。切實提高了教學質量，課程趣味性，使老師易教，學生易學。增強了學生的動手能力和創新能力。

關鍵詞：微機原理;單片機技術;課程改革

一、背景

《微機原理與單片機技術》是大學電子電氣類專業開設的專業核心必修課程，課程內容有著較強的理論知識與實踐應用相結合的特點。自開設以來我校同其他高校一樣，在大二下半學期分別單獨開設《微機原理與接口技術》和《單片機原理與應用》兩門理論課，各占據近60學時的課時。為貫徹執行教育部關于進一步提升高校教學水平，在“質量教學”中，提高理工科學生實踐和創新能力的培養，學校于2018年將這兩門課程合并為一門名為《微機原理與單片機技術》，并擴展實驗課學時，增設開放性實驗。這一改革舉措主要依據是：1.兩門課理論知識重疊嚴重，重復開設容易引起學生厭煩情緒;2.兩門課占據學時多，導致實踐操作課安排困難，學生動手以及創新能力得不到鍛煉。

二、存在問題

1.不論是理論教學還是實驗操作，國內大都采用80X86CPU做典型機，對于電類工程專業來說，人才培養大都是本著理論夠用為度、注重工程應用的原則^[1]。然而現實工作中大都是的基于 PC 機的應用大控制類項目，而且大都采用Java，C，C++等集成軟件開發環境，而本課程教學語言包括實驗花費大篇幅學時講解匯編語言，使用的芯片在實際應用中早已不見影蹤，沿用老舊的設計思想，這明顯使得學校培養人才與企業所需不匹配，脫節嚴重。

2.市面上，本課程鮮有將兩者合體的教材，有的里面的內容將兩者區別與聯系也并未講解透徹。并且教材內容滯后于當今技術發展，實踐教學素材單調不能很好調動出學生的創新實操能力。

3.任課教師缺乏工程經驗。由于本課程有著知識點繁雜，抽象，如果教師未能深入講解其相關內容的應用背景，很容易導致學生積極性不高，中途放棄等情況產生。

三、改革探索

1.課程設置與教學內容方面：在兩門課合成一門課，課時進行壓縮的同時，增設開放性實驗，課程設計，科研訓練等，并且加大原有實驗課內容的綜合應用性，培養學生專研、探究思考能力。最終實行64學時理論教學，16學時實驗課，8學時的開放性實驗，單片機嵌入式開發方向的專業技能實踐以及配合實習研習等。在保證理論知識熟悉的基礎上，采用經典的51開發板代替陳舊的8086結構，實驗課上根據學生情況，編寫實驗指導書，按照驗證性、設計性以及綜合性三個不同等級逐步提高學生實踐能力。而開放性實驗以及課程設計，教師通過引導和組織主要在于激發學生的主觀能動性，經過自主探究合作討論最終完成任務。此外采用Proteus仿真，使軟件仿真與硬件實驗相結合，用軟件仿真來驗證指導實驗。

2.教學形式方面：改變傳統枯燥的模塊化教學，多采用案例式啟發引導，課堂上學生可以討論，辯論以及演示等多種鮮活教學手段，旨在營造輕松活躍的學習氛圍，激發起學生濃厚的學習興趣。

3.考核方式方面：由于本課程實踐性較強所以通過加大過程性考核比重，平時課堂表現占比10%，課程設計占比30%，創新實驗占比20%，期末考試占40%，而期末試卷上仍有一部分考核學生開發設計，實際應用能力。

4.其他方面：加強第二課堂建設與完善，積極引導學生參加專業技能實踐，各種專業競賽，資金投入邀請資深工程師來校進行科技創新活動培訓，加強校企合作溝通，通過學生實習。采用網上資源平臺共享，建立線上的學習平臺。

四、效果

1.自采用以上改革后，學生學習興趣濃厚，常見有學生追著老師問問題，深夜探究廢寢忘食。學生對本專業就業前景更加看好，就業方向更明確。

2.經過改革，近三年來我院電子電氣專業學生參加全國大學生電子設計大賽、“西門子杯”中國智能挑戰賽、機器人設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力大賽、創新創業大賽等賽事，并獲得百余項獎項的優異成績，極大地增強了學生自信心，開闊視野增長見識。

五、結語

通過四年的課程改革探索，學生普遍反映對微機原理與單片機技術學習興趣更高，效果更好，對任課老師評教良好，教學方法予以肯定。但還是有許多不足需要進一步完善：

1.構建與社會建立多層次實踐教學體系，建立有效的學生自主創新創業激勵機制，探索出適合地方院校電子信息類專業“產學研”的結合模式和“創新人才”的培養模式。

2.結合最新開發技術，自主開發功能全面，擴展接口豐富，能夠遠程控制的產品，設計出適合學生的開發板興趣板，方便學生課內課外擴展使用。

我們也意識到不斷地教學改革促進持續教學質量發展，這是一個需要長期探索持續改進的漫長過程，我們也需要持續不斷從各方面進行努力。

參考文獻：

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