摘要：以培養(yǎng)高素質(zhì)人才為目標(biāo)，以注重基礎(chǔ)、訓(xùn)練能力、提高素質(zhì)為原則，通過(guò)對(duì)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)的分析，文章總結(jié)出課程教學(xué)中存在的問(wèn)題。結(jié)合單片機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、師資建設(shè)和考核制度4方面進(jìn)行闡述，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)以應(yīng)用為主，采取多種教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力。實(shí)踐證明，采用改革后的教學(xué)方式效果較好，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力得到很大提高。
　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；教學(xué)；改革；實(shí)踐
　　
　　
　　單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門飛速發(fā)展的技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量控制系統(tǒng)、儀器儀表、家用電器等行業(yè)之中，是電氣信息類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門技術(shù)知識(shí)[1-2]，也是電氣信息類工科學(xué)生就業(yè)需具備的基本技能之一。同時(shí)，它是電氣信息類各專業(yè)的專業(yè)核心課，是一門面向應(yīng)用、具有很強(qiáng)實(shí)踐性與綜合性的課程，它以模擬電路、數(shù)字電路等課程為基礎(chǔ)，后續(xù)的專業(yè)課程中也會(huì)反復(fù)使用到單片機(jī)知識(shí)，該課程在電氣信息類專業(yè)整個(gè)課程體系中具有承上啟下的地位。但是，由于該門課程相對(duì)比較抽象，學(xué)生普遍反映開始學(xué)習(xí)的時(shí)候入門較難且難以理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此如何使學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握單片機(jī)技術(shù)？怎樣使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合？這些問(wèn)題已成為單片機(jī)原理與應(yīng)用課程體系建設(shè)的重要議題。
　　
　　1教學(xué)存在的問(wèn)題及原因
　　
　　傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)往往偏重于單片機(jī)原理及系統(tǒng)各部件的介紹，內(nèi)容比較單調(diào)枯燥，學(xué)生實(shí)踐欠缺。在教學(xué)安排上，大多把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)分開進(jìn)行，注重課程本身的體系結(jié)構(gòu)，忽略了課程實(shí)用性，出現(xiàn)理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，究其原因，主要有以下幾點(diǎn)。
　　1) 教學(xué)安排不適應(yīng)現(xiàn)行單片機(jī)原理與應(yīng)用的教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)大綱大多都是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、工作流程等詳細(xì)的敘述，但是在怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)與詳細(xì)實(shí)例方面不足。單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及工作原理，與微機(jī)原理課程有很大的相似之處，在此如果過(guò)多地詳細(xì)介紹這些內(nèi)容，會(huì)使學(xué)生感覺內(nèi)容重復(fù)和枯燥，極易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
　　2) 實(shí)踐環(huán)節(jié)重視不夠，未使學(xué)生掌握單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并且學(xué)生的應(yīng)用能力也沒(méi)有提高。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，使學(xué)生熟悉單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言的使用、簡(jiǎn)單輸入輸出實(shí)驗(yàn)。而且，大量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)都是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成，學(xué)生只要按照指導(dǎo)書上的步驟和方法，就可完成實(shí)驗(yàn)，這樣使一部分學(xué)生動(dòng)手與動(dòng)腦的機(jī)會(huì)少，應(yīng)付教學(xué)，對(duì)綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)非常吃力。
　　3) 教學(xué)手段有待提高。單片機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，單片機(jī)集成芯片日新月異，各種仿真軟件大量涌現(xiàn)，單純依靠板書教學(xué)以及“板書式”的多媒體教學(xué)不能很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)成果不明顯。
　　4) 教師自身能力有待提高。單片機(jī)原理與應(yīng)用是一門面向?qū)嶋H、具有很強(qiáng)實(shí)踐性與綜合性的課程。但目前開設(shè)該門課程的多數(shù)院校都是以年輕教師執(zhí)教為主，缺乏對(duì)單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，上課存在照本宣科的現(xiàn)象，這使得課堂教學(xué)效率不高。
　　
　　2理論教學(xué)改革
　　
　　2.1適當(dāng)調(diào)整課程學(xué)時(shí)以順應(yīng)單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展
　　結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展與多年來(lái)單片機(jī)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)我院5個(gè)專業(yè)的教學(xué)大綱與學(xué)時(shí)進(jìn)行了修訂。從原有的32學(xué)時(shí)調(diào)整為48學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)從4學(xué)時(shí)調(diào)整為8學(xué)時(shí)，并且加上了一個(gè)周的課程設(shè)計(jì)。學(xué)生在先修完微機(jī)原理及應(yīng)用課程之后才開設(shè)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程，這樣可以大大節(jié)約單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、匯編語(yǔ)言的教學(xué)學(xué)時(shí)，這部分的內(nèi)容既可以類比微機(jī)原理又可以作為基礎(chǔ)，使學(xué)生易于入門。經(jīng)過(guò)修訂，MCS-51單片機(jī)的硬件、指令系統(tǒng)壓縮為10學(xué)時(shí)；單片機(jī)的擴(kuò)展、接口電路與應(yīng)用為12學(xué)時(shí)；其他類型的單片機(jī)原理及應(yīng)用為8學(xué)時(shí)；單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)整為10學(xué)時(shí)；實(shí)踐環(huán)節(jié)為8學(xué)時(shí)。
　　2.2以實(shí)際應(yīng)用為主，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
　　為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，一般在本門課程開始的時(shí)候，教師應(yīng)系統(tǒng)地講解單片機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用、重要性以及與本專業(yè)的關(guān)系，從而明確本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)。特別是應(yīng)用方面，教師可以給學(xué)生首先展示一塊單片機(jī)的實(shí)物，以數(shù)字電路的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)明其實(shí)一塊單片機(jī)就相當(dāng)于大家都很熟悉的集成塊，使學(xué)生建立學(xué)習(xí)的信心。另一方面教師可以通過(guò)演示一個(gè)對(duì)LED簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，讓學(xué)生直觀地感受一下單片機(jī)在生活中的應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　在教學(xué)過(guò)程中，將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)的教學(xué)方法，優(yōu)于先理論后實(shí)踐的教學(xué)方法。在理論教學(xué)的過(guò)程中，可以大量穿插演示性實(shí)驗(yàn)，最好在每一部分的開始用演示性實(shí)驗(yàn)將學(xué)生引入門，在每一部分的結(jié)尾用驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)來(lái)加深學(xué)生的印象。
　　2.3加強(qiáng)C51語(yǔ)言的教學(xué)
　　多年來(lái)，單片機(jī)的教學(xué)和單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)，大多都以匯編語(yǔ)言作為開發(fā)工具，這是由于匯編語(yǔ)言具有代碼緊湊、執(zhí)行時(shí)間短、控制及時(shí)且易于記憶等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在對(duì)硬件結(jié)構(gòu)的過(guò)分依賴，不同類型的單片機(jī)匯編指令有所不同，而且程序比較繁瑣，可移植性差等。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)上、可讀性和可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且C語(yǔ)言有豐富的函數(shù)庫(kù)，可以有效減少編程工作量，對(duì)單片機(jī)的硬件稍作了解即可進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，特別是C語(yǔ)言對(duì)寄存器的分配與尋址方式都是由編譯系統(tǒng)自動(dòng)完成，由此可見，將C語(yǔ)言引入單片機(jī)的教學(xué)是很有必要的。
　　在教學(xué)過(guò)程中，匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言并重。讓學(xué)生能看懂匯編語(yǔ)言，可以用匯編語(yǔ)言完成簡(jiǎn)單程序的設(shè)計(jì)，但不要求完成復(fù)雜系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，這樣大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。同時(shí)，要求學(xué)生能夠用C語(yǔ)言完成簡(jiǎn)單和復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)，從對(duì)比中加深對(duì)匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的理解。
　　
　　3實(shí)踐教學(xué)改革
　　
　　3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與類型的多樣化
　　在單片機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我們依托西南石油大學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(測(cè)控技術(shù)與自動(dòng)化)，合理分配驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的比例以加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程的理解。為了達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，我院根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)將驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)設(shè)置為4學(xué)時(shí)，綜合型與設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)設(shè)置為4學(xué)時(shí)。與以往相比，加大了后者的比例。
　　除在本身的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以外，我們還設(shè)置了開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，即所有實(shí)驗(yàn)室全天免費(fèi)為全校學(xué)生開放，并提供常用元器件。開放性實(shí)驗(yàn)主要由任課老師與教研室共同組織，實(shí)驗(yàn)室老師提供支持配合，學(xué)生可以利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室完成整個(gè)設(shè)計(jì)，這樣不但鞏固了教學(xué)內(nèi)容而且還使學(xué)生的技能水平大幅度提高。
　　在學(xué)期的最后，我們利用一周的時(shí)間進(jìn)行單片機(jī)原理與應(yīng)用的課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)中，老師作為輔導(dǎo)的角色，學(xué)生作為主角。以測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)2006級(jí)為例，該專業(yè)共68個(gè)學(xué)生，將整個(gè)專業(yè)的學(xué)生分為23個(gè)組，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件列出23個(gè)題目分配給每一個(gè)組。要求每組的3個(gè)同學(xué)各自分工進(jìn)行查閱資料、硬件設(shè)計(jì)、軟件編寫等工作，在調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的同時(shí)也鍛煉了團(tuán)隊(duì)合作能力。
　　3.2結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
　　我校從2003年開始，每年都參加各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，并且獲得了比較優(yōu)異的成績(jī)。2個(gè)隊(duì)獲“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”國(guó)家二等獎(jiǎng)，5個(gè)隊(duì)獲省一等獎(jiǎng)，9個(gè)隊(duì)獲二等獎(jiǎng)，15個(gè)隊(duì)獲三等獎(jiǎng)；1個(gè)隊(duì)獲“全國(guó)大學(xué)生挑戰(zhàn)杯課外學(xué)術(shù)科技作品”國(guó)家優(yōu)秀獎(jiǎng)；獲“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽全國(guó)二等獎(jiǎng)等[3]。分析各種競(jìng)賽，很多控制類、數(shù)據(jù)采集類和信號(hào)發(fā)生類的題目都會(huì)涉及到單片機(jī)技術(shù)。為了在各種電子競(jìng)賽中取得好成績(jī)，對(duì)單片機(jī)而言，學(xué)生可以在凌陽(yáng)單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、飛思卡爾單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、周立功單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)以及自研的單片機(jī)開發(fā)板進(jìn)行開發(fā)，在不斷的鍛煉中提升自身的專業(yè)技能。教師在其中扮演指導(dǎo)角色，這樣既拓寬了教師的知識(shí)面，也達(dá)到了鍛煉教師的目的，增強(qiáng)了其教學(xué)能力[4]。
　　
　　3.3單片機(jī)仿真軟件的應(yīng)用
　　在實(shí)踐環(huán)節(jié)可以引入Proteus仿真軟件與Keil編譯軟件。Proteus仿真軟件包含了國(guó)際通用的虛擬儀器與電子元器件庫(kù)，可以完成對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)及其外圍電路進(jìn)行仿真[5]。Keil編譯軟件可以對(duì)匯編、C語(yǔ)言進(jìn)行編譯與調(diào)試。將Proteus仿真軟件與Keil編譯軟件相結(jié)合，可以在計(jì)算機(jī)上調(diào)試和查看一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果。通過(guò)仿真軟件模擬調(diào)試通過(guò)后再制作硬件系統(tǒng)，使系統(tǒng)建立更加可靠，節(jié)約資源。Proteus仿真軟件與Keil編譯軟件極大地開拓了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的時(shí)間和空間，降低了學(xué)習(xí)成本，提高了學(xué)習(xí)效果。
　　在實(shí)踐過(guò)程中，可以要求學(xué)生借助于網(wǎng)絡(luò)，特別是各種單片機(jī)論壇，從更多的渠道獲得開發(fā)經(jīng)驗(yàn)與技巧，拓寬知識(shí)面。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生查閱各種單片機(jī)的芯片資料，為單片機(jī)的選型和硬件電路的搭建奠定基礎(chǔ)。
　　
　　4加強(qiáng)師資建設(shè)
　　
　　為了達(dá)到教書育人、為人師表的目的，我們要求單片機(jī)教學(xué)組的教師應(yīng)具有合理和優(yōu)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)，當(dāng)然必須是一只樂(lè)于奉獻(xiàn)、積極向上、認(rèn)真負(fù)責(zé)和互相幫助的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。在提升教學(xué)質(zhì)量方面，教學(xué)團(tuán)隊(duì)定期進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，要求年輕教師完成歷屆全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽所涉及到單片機(jī)的題目，同時(shí)參與指導(dǎo)學(xué)生參加各種電子競(jìng)賽。
　　
　　5完善考核制度
　　
　　由于我院在2007－2010年獲得了中地共建資金的支持，實(shí)驗(yàn)設(shè)備大幅度增加，我們也增強(qiáng)了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的成績(jī)?cè)u(píng)定主要由平時(shí)成績(jī)(20%)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)(40%)，期末結(jié)業(yè)考試(40%)構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)主要考察學(xué)生平時(shí)作業(yè)完成情況，增加了實(shí)驗(yàn)部分的比例，減少期末結(jié)業(yè)考試的比例，促使學(xué)生更加重視實(shí)踐環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)評(píng)定方面，主要考察學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)的完成情況，特別是課程設(shè)計(jì)部分有無(wú)創(chuàng)新、特色、技巧等。最后期末結(jié)業(yè)考試基本覆蓋整個(gè)教學(xué)內(nèi)容。
　　
　　6結(jié)語(yǔ)
　　
　　實(shí)踐證明，通過(guò)教改，我院學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力得到了很大提高，參加各種電子競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)率增加，學(xué)習(xí)熱情高漲。由于我校為石油類高校，學(xué)生就業(yè)絕大多數(shù)在石油企業(yè)，但近幾年每一年都有部分學(xué)生進(jìn)入地方企業(yè)從事單片機(jī)開發(fā)。隨著就業(yè)壓力的加大，學(xué)好單片機(jī)可以為學(xué)生的理想擇業(yè)增加砝碼，拓寬就業(yè)面。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 李建忠. 單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]. 2版. 西安:西安電子科技大學(xué)