淺談中職學校單片機課程教學改革

李燦

隨著計算機技術、微電子技術的發展，單片機技術在智能儀器儀表、智能傳感器、數據采集與處理、家電和計算機控制系統等領域被廣泛應用。近年來，我校有一部分學生畢業后從事有關單片機技術的開發與研究工作，這方面的人才需求量很大，就業前景好。因此，工程類專業尤其是計算機應用、電子信息工程、自動化、測控技術與儀表、機電一體化等專業的學生學習和掌握單片機應用技術是十分必要的。

在現行的教學體系下，單片機課程教學偏重于單片機原理及系統各部件的介紹，在系統性方面存在一定的缺陷，使得學生在后續課程學習和設計中應用單片機知識的能力顯得比較薄弱。學生學完這門課程后未能建立單片機應用系統的清晰概念，仍然無法掌握單片機應用系統的基本設計方法，單片機應用能力也就無從談起。因此，如何激發學生的學習興趣，培養學生的單片機應用能力，掌握單片機應用技術，成為當前中職學校單片機課程教學亟待解決的問題。在這幾年的單片機課程教學改革與實踐中，運用系統論的觀點，將理論教學和實驗教學的改革統籌考慮，筆者構建了一個既與實驗教學多層面改革有機結合，又與理論教學多層面改革相互聯系的單片機課程教學體系。

一、教學內容的改革

1.以單片機應用系統為教學主線

在傳統的教學模式中，單片機課程都是按照“結構”“指令”“編程”“接口應用”的體系來授課。這樣的授課體系只有在課程即將結束時學生才能接觸到基本的單片機應用系統，而此前的學習由于目標不明確，學生普遍反映單片機課程內容龐雜、頭緒紛亂、枯燥無味、無所適從，無法形成單片機應用系統的完整概念，在此課程的學習上容易喪失信心。為了克服這種無系統概念，不結合實際應用系統，孤立地分類講授軟硬件知識的教學方法，單片機課程教學應將單片機應用系統作為教學主線貫穿始終。

在講授第一堂課時，首先向學生展示并演示單片機應用系統在日常生活中的典型應用實例，如多功能電腦時鐘、公交車語音報站系統等，通過演示使學生建立單片機應用系統的初步概念，直觀地感受到單片機應用系統的實際應用。單片機廣泛地運用在日常生活之中，極大地激發了學生的學習興趣和求知欲望，使他們明確了本課程學習的目標。

在課程中期的各章節學習過程中，時刻注意強調系統的概念。如在講授單片機并行I/O接口時，就以AT89C51單片機P1口組成的簡單測控系統為實例，向學生詳細分析該系統的軟、硬件工作原理和實際應用，并利用仿真軟件演示系統的運行結果。

在課程后期，以一個實際的現場控制系統為重點實例，系統地向學生講解單片機應用系統從硬件設計、軟件設計、匯編、模擬仿真、調試，直至脫機運行等系統開發的全過程。這種建立在應用系統上的逐步擴展、循環上升的教學方法，教學目的非常明確，就是要求學生利用單片機來完成相應的任務要求。

這種授課體系有助于學生從學習該課程開始就建立起單片機應用系統的概念，由簡單的應用到復雜的應用，使學生的學習由被動變為主動，應用單片機進行開發的思路逐漸由模糊變得清晰，逐步掌握單片機開發技巧，以培養學生獨立開發與應用的能力。在實驗內容上精心設計，以系統設計性實驗為主線，由學生在學習過程中獨立地、有創造性地完成單片機應用系統的硬件設計和程序設計，在課程結束時拿出一個完整的作品。

2.以能力培養為目標

單片機課程是一門技術性、應用性很強的技術基礎課。在單片機課程教學過程中要注意與學生的實踐活動緊密結合，即與實驗、學生課外科技活動、電子設計競賽、單片機技術的發展相結合，注重培養和提高學生的實踐動手能力和創新能力。

根據本門課程的特點，并結合各專業的實際情況重新修訂各專業的培養方案，在新的培養方案中增加單片機課程設計、電子綜合設計等實踐環節。重新修訂單片機課程教學大綱，編寫實驗指導書。在新大綱中增加實驗學時的比例，設計性實驗和綜合性實驗所占比例達到90%以上。所有實驗均要求學生一人一組獨立完成，為學生學好單片機技術、提高單片機應用系統的開發能力提供了良好的實驗環境。

“興趣是最好的老師”，教師的主要任務不只是單純地傳授知識，更重要的是激發學生的學習興趣，使他們有一種強烈的求知欲望和熱情，引導他們自覺投入到學習中去。在教學過程中注重強調能力的培養和知識的應用。教師在講授完理論知識后，引導學生自己動手制作電子作品，讓他們在實踐中加深對理論知識的理解。學生每完成一步制作，便感到離成功更近了一步，因而會有一種成就感。激發了他們的學習興趣，增強了學習信心，變被動地接受知識為主動地獲取知識。

3.與時俱進，不斷更新教學內容

精心組織教學內容，將C51引入教學和實驗中。C51是當前流行的專用于單片機開發的C語言，同匯編語言相比，C51具有上手容易、開發效率高、開發周期短、易讀和易改等特點。與此相配合，積極引導學生使用專為MCS - 51單片機應用開發的交叉開發平臺Keil，以加強培養學生對C語言的編程能力。總線擴充與單片機應用直接相關的部分是系統擴展和接口技術，現有的教材對并口擴展和RS232串口總線講得多，對“熱門芯片”（這正是產品開發者和企業最關心的關鍵部分）中采用的I2C 總線、SP I總線、CAN 總線及單總線（1 - Wire）技術卻很少涉及。為此，可自行設計3塊單片機應用系統板，在這些應用板中引入具有上述技術的“熱門芯片”。學生可以利用該應用板進行實驗、課程設計和課外科技活動等。

二、教學方法及教學手段的改革

1.采用EDA軟件，建立單片機虛擬實驗室

由于實驗室時間和空間的限制，學生進入實驗室進行實驗的機會有限。在教學實踐中，引入了Proteus仿真軟件及Keil編譯軟件。只需要1臺計算機，學生就可以利用該軟件建立起自己的單片機實驗室。在寢室的計算機上，學生可以在自己的單片機實驗室進行各種單片機的相關實驗。在虛擬實驗室中進行實驗，實驗方式靈活、實驗內容豐富、實驗過程中無器材消耗、不受時間和空間的限制，可以最大限度地滿足學生學習單片機知識的需求、啟發學生的思維、激發學生的創造能力。

在單片機課程學習中，所有的硬件電路設計及其軟件都可在Proteus及Keil平臺上進行，這對于學生深入學習具有巨大的幫助。Keil軟件可完成單片機軟件設計調試，Proteus軟件可對模擬電路、數字電路、模數混合電路、單片機及外圍元器件進行系統仿真。Proteus仿真軟件上有國際通用的虛擬儀器及電子元器件庫。通過使用這些EDA軟件，學生可以方便地進行電路原理圖的設計和仿真測試，觀察電路的工作狀態及軟件運行后的變化情況。Proteus軟件極大地拓展了學生動手實踐的時間和空間，降低了學習成本，提高了學習效果。對學生的實驗、課程設計和電子設計競賽等具有很大的幫助。

2.采用CAI課件教學，提高課程的生動性

采用自制的多媒體課件教學，利用單片機仿真軟件將實驗實踐環節的內容，以演示實驗的形式在課堂教學中演示，并進行程序分析，不僅可以將抽象的概念和較難理解的知識點講得生動直觀、通俗易懂，而且能夠增強學生的感性認識，提高學生的學習興趣。

除了注重課堂教學外，課外組織學生成立單片機興趣小組，指導學生利用所學知識開發、制作一些感興趣或實用的小作品。通過這些手段，一方面，有利于鞏固理論知識，縮短從理論知識到實際應用的過程;另一方面，可以使學生產生一種成就感，有利于培養他們的學習興趣，增強其創新意識，提高其實際應用能力。

3.充分利用網絡教學資源，豐富課外輔導手段

把單片機課程的CAI課件、理論和實踐練習題、模擬試題和網上自測題等提供在校園網上，供學生隨時上網自學。另外，教師把一些有關單片機知識的網站和一些優秀的課件鏈接到網頁上，供學生瀏覽學習。

4.開放實驗室，鼓勵學生利用課余時間進實驗室

單片機實驗室面向全校學生全面開放，以培養學生創新意識、創新精神和開拓能力。開放實驗室以跨學科跨專業的創新型、研究型、綜合型實驗項目為主，吸引學生利用課余時間到單片機實驗室參加實驗、制作、發明和從事創造活動。

三、結束語

單片機是一門技術性、應用性較強的課程，傳統的教學方法已不能適應當今技術的發展和教學的要求，因此，單片機課程的教學改革勢在必行。在單片機課程教學改革中，建立以單片機應用系統為教學主線，以學生能力培養為目標的單片機課程教學體系。在整個教學過程中，將理論和實際相結合貫穿始終。在教學實踐中，對教材內容進行調整，不斷改進教學方法，運用多種教學手段，注重由淺入深、循序漸進，加強學生應用能力的培養。單片機課程教學改革受到了學生的好評，取得了較好的效果。電子技術應用專業學生多次在茂名市技能競賽中，采用單片機技術設計的“數控直流電流源”和“搶答器”獲得了一等獎的好成績。

單片機技術發展極快，要講好該門課程，要求教師具有相當的實踐經驗和科研能力，并且要不斷地學習充實自己。教學是一門藝術，教學過程是一項復雜的系統工程，要建立一個完善的、更加合理的單片機課程教學體系，還需要不斷地進行探索和實踐。

責任編輯 陳春陽