桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 李德明

單片機(jī)應(yīng)用是各高校電子信息類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其實(shí)踐性、操作性，工程性都很強(qiáng)，學(xué)好單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)發(fā)揮著重要的作用，畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)課題也要用單片機(jī)來完成設(shè)計(jì)。對(duì)于電子類專業(yè)學(xué)生，如果畢業(yè)后想從事研發(fā)類工作需要具有較強(qiáng)單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)能力，因此單片機(jī)課程的教學(xué)效果就顯得非常重要。

1.傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

單片機(jī)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式是理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分開進(jìn)行，學(xué)生先在教室進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，然后根據(jù)理論課程的進(jìn)度在實(shí)驗(yàn)室中安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課題。理論教師只注重理論知識(shí)講解，而單片機(jī)課程知識(shí)概念抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有接觸到實(shí)際操作應(yīng)用，感覺學(xué)得吃力，枯燥難理解，教師也感覺到教得費(fèi)勁。實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重實(shí)際應(yīng)用的需要，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，但理論課程和實(shí)驗(yàn)課程上課程進(jìn)度難以保持一致，造成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)。當(dāng)理論教學(xué)內(nèi)容完成后，如果學(xué)生沒能及時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，理論知識(shí)就難以消化理解，就會(huì)給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成很大困難。另外由于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)掌握不好，當(dāng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師還要把理論知識(shí)重新給學(xué)生講解一次，造成了重復(fù)教學(xué)和資源浪費(fèi)，影響了教學(xué)質(zhì)量的提高和應(yīng)用性、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

2.理論與實(shí)驗(yàn)合一教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

為了改變單片機(jī)課程教學(xué)效果不理想的現(xiàn)狀，筆者進(jìn)行了理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)結(jié)合在一起進(jìn)行的教學(xué)改革探索。這種教學(xué)模式將理論課和實(shí)驗(yàn)課融于一體，打破原有界限，授課場(chǎng)所安排在多媒體實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，由同一教師授課，理論與實(shí)踐內(nèi)容間隔進(jìn)行，師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，沒有固定的順序安排。隨著教學(xué)模式革新的不斷深入，理論與實(shí)驗(yàn)合一教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)逐漸體現(xiàn)出來，能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，提高理論與實(shí)踐應(yīng)用的融會(huì)貫通能力。

理論實(shí)驗(yàn)合一教學(xué)較好地解決傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)了理論知識(shí)后能馬上動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中掌握理解理論知識(shí)，加深印象，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。因此，理論實(shí)驗(yàn)合一教學(xué)模式是今后高校教學(xué)改革的一種趨勢(shì)，會(huì)成為集理論性和實(shí)踐性于一體的應(yīng)用性課程的改革方向。

3.理實(shí)合一教學(xué)模式的實(shí)施

3.1 制定合理有效的課程教學(xué)計(jì)劃

教學(xué)計(jì)劃為教學(xué)活動(dòng)指明了方向，制定合理有效的教學(xué)計(jì)劃對(duì)于課程的教學(xué)起到至關(guān)重要的作用。為了符合理實(shí)合一教學(xué)的要求，教學(xué)計(jì)劃的制定跟以前相比要有所不同。單片機(jī)教學(xué)傳統(tǒng)模式在理論教學(xué)中授課順序是先講解硬件結(jié)構(gòu)，到指令系統(tǒng)，然后是程序設(shè)計(jì)，最后是系統(tǒng)擴(kuò)展及外圍器件的應(yīng)用，這樣安排的教學(xué)計(jì)劃會(huì)讓學(xué)生學(xué)起來比較吃力，慢慢會(huì)失去學(xué)習(xí)的興趣。理實(shí)合一教學(xué)計(jì)劃的制定要考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)感受及教學(xué)大綱的要求，同時(shí)要根據(jù)本校的教學(xué)條件及實(shí)驗(yàn)條件情況來制定合理的教學(xué)計(jì)劃。根據(jù)筆者所在獨(dú)立學(xué)院的應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)把實(shí)踐操作部分的課時(shí)比例加大，像單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)這部分的內(nèi)容適當(dāng)刪減和調(diào)整，相關(guān)的知識(shí)能滿足教學(xué)的需要就可以了，不必深入研究學(xué)習(xí)，重點(diǎn)應(yīng)放在程序設(shè)計(jì)及外圍器件的應(yīng)用這方面，這才是學(xué)習(xí)單片機(jī)課程要掌握的核心技能。

3.2 安排科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容

獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性普遍不高，專業(yè)課程基礎(chǔ)薄弱，課余時(shí)間也不會(huì)利用很多時(shí)間去鉆研，所以如果課程一開始安排很多理論性的知識(shí)，會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和對(duì)單片機(jī)課程的興趣，筆者采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)法，讓學(xué)生知道每次課都用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的項(xiàng)目，可以在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上直觀地感受單片機(jī)所起到的作用，從而逐步了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能作用。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)法打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，不按照教程的先后章節(jié)順序授課，而是根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的需要來講解相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，一個(gè)項(xiàng)目可以包含從單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器設(shè)置、編程思想、外圍電路等內(nèi)容，雖然涵蓋的面比較廣，但是每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容不多，學(xué)生完全可以接受和掌握。

為了吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)效果，筆者在單片機(jī)課程教學(xué)中由淺到深地進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。例如以發(fā)光二極管LED燈的亮滅閃爍控制為入門項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目主要涉及到單片機(jī)I/O口的輸出高低電平控制，對(duì)于初學(xué)者這是一個(gè)很好的實(shí)例，可以直觀地看到LED燈的閃爍變化，結(jié)合程序就可以體會(huì)單片機(jī)的程序執(zhí)行過程。這個(gè)例子的程序設(shè)計(jì)業(yè)很簡單，需要一個(gè)main主函數(shù)，在里面加入循環(huán)程序：while(1){P1=0x00；delay()；P1=0xFF；delay()}，這樣就實(shí)現(xiàn)LED燈的亮滅閃爍。實(shí)驗(yàn)涉及到單片機(jī)寄存器P1，還有延時(shí)程序的編寫，學(xué)生很容易動(dòng)手操作，然后可以修改程序的參數(shù)，觀察LED燈亮滅的變化，從而加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解與掌握，提高學(xué)習(xí)的興趣。

隨著課程學(xué)習(xí)的逐漸深入，安排的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目有按鍵輸入及矩陣鍵盤的應(yīng)用，可讓學(xué)生掌握單片機(jī)I/O口作為輸入的應(yīng)用，然后學(xué)習(xí)數(shù)碼管顯示控制，掌握動(dòng)態(tài)掃描的實(shí)現(xiàn)原理。學(xué)到定時(shí)器內(nèi)容時(shí)可以設(shè)計(jì)一個(gè)24小時(shí)計(jì)數(shù)器，結(jié)合數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示，同時(shí)加入按鍵調(diào)整時(shí)間功能，隨著功能的擴(kuò)展，讓學(xué)生逐步掌握各模塊的綜合應(yīng)用能力。另外可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備條件安排其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如單片機(jī)外部中斷、串行口應(yīng)用，還有常用的外圍器件如液晶顯示模塊、電機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集等的綜合運(yùn)用。

在實(shí)驗(yàn)中把項(xiàng)目細(xì)化成一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，在課堂中讓學(xué)生去逐個(gè)實(shí)現(xiàn)其功能，重點(diǎn)掌握知識(shí)的綜合應(yīng)用及程序的編寫調(diào)試。程序的編寫對(duì)大部分學(xué)生來說是一個(gè)難點(diǎn)，在編程語言的選擇上，筆者傾向于用C語言來進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，因?yàn)閷W(xué)生在大一時(shí)就進(jìn)行了C語言的學(xué)習(xí)，有一定的基礎(chǔ)，相對(duì)于匯編語言的繁瑣來說，用C語言進(jìn)行編程就顯得簡單一些，進(jìn)行復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)就更加可以體現(xiàn)出C語言的優(yōu)勢(shì)，這也符合現(xiàn)在企業(yè)用人的要求。筆者在課堂中經(jīng)常結(jié)合具體的應(yīng)用講解編程的思路，并且現(xiàn)場(chǎng)編程示范演練給學(xué)生看，讓學(xué)生體會(huì)到程序的編寫是由人的想法而出，然后用相應(yīng)的編程語句來實(shí)現(xiàn)想法的過程，這方法起到較好的教學(xué)效果。

3.3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施的建設(shè)

理論和實(shí)踐課程合一教學(xué)的實(shí)施需要建設(shè)好教學(xué)環(huán)境，以適應(yīng)合一教學(xué)的需要。教學(xué)活動(dòng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，每次課安排一個(gè)自然班授課，教師利用實(shí)驗(yàn)室的多媒體軟件和實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)。實(shí)驗(yàn)室需要配置電腦，讓每位學(xué)生在上課中都可以支配一臺(tái)電腦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，電腦中安裝Keilc編程軟件、Proteus仿真軟件、Protel99se畫圖軟件等單片機(jī)課程必備的教學(xué)實(shí)驗(yàn)工具。另外還需要配置單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過仿真后把程序下載到實(shí)驗(yàn)設(shè)備中運(yùn)行驗(yàn)證，項(xiàng)目仿真的效果有可能跟實(shí)驗(yàn)箱運(yùn)行的效果有區(qū)別，因?yàn)榉抡娴男Ч⒉灰欢?zhǔn)確，最終還是要通過實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行調(diào)試。實(shí)驗(yàn)箱的另一個(gè)作用是讓學(xué)生更直觀地看到單片機(jī)在實(shí)驗(yàn)過程中所起到的作用，加深對(duì)單片機(jī)程序運(yùn)行的理解和體會(huì)。

單片機(jī)課程在課堂上的教學(xué)時(shí)間是有限的，為了讓學(xué)生更好的掌握這門課程，在平時(shí)實(shí)驗(yàn)室沒有有教學(xué)安排的時(shí)候都是開放的，學(xué)生可以在課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供了常用的元器件及調(diào)試儀器設(shè)備，為提高他們動(dòng)手實(shí)踐能力提供了良好的培訓(xùn)環(huán)境。

3.4 雙師型教師的培養(yǎng)

理實(shí)合一教學(xué)對(duì)教師提出了更高的要求。合一教學(xué)需要教師改變授課方式和整合授課內(nèi)容，開發(fā)探索新的教學(xué)方法，讓學(xué)生能更好掌握課程知識(shí)。另外教師不僅要具有全面的課程理論知識(shí)，還需要有熟練的實(shí)踐操作技能，更需要有課程教學(xué)的創(chuàng)新能力和課堂控制應(yīng)變能力，在課堂上解答學(xué)生學(xué)習(xí)遇到的各種問題。為了加快“雙師型”教師的培養(yǎng)，學(xué)校制定了教師互相聽課制度，這樣可以讓理論課教師和實(shí)驗(yàn)課教師加強(qiáng)溝通，互相學(xué)習(xí)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，逐漸達(dá)到合一教學(xué)的師資要求。

4.采取合適的教學(xué)方法

結(jié)合理實(shí)合一教學(xué)模式，采取合適的教學(xué)方法可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和提高教學(xué)效果。筆者教學(xué)過程中，首先進(jìn)行理論知識(shí)的講解，為后續(xù)實(shí)踐操作做好知識(shí)準(zhǔn)備，然后結(jié)合例子進(jìn)行教學(xué)示范演練，包括軟件的使用，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的連接，程序的編寫調(diào)試等操作，從而增強(qiáng)單片機(jī)操作應(yīng)用的直觀性，讓學(xué)生進(jìn)一步理解相關(guān)理論知識(shí)的應(yīng)用。下一步是要安排適當(dāng)?shù)膶?shí)踐任務(wù)給學(xué)生訓(xùn)練，教師進(jìn)行巡回指導(dǎo)，以便及時(shí)解答學(xué)生遇到的問題，了解他們的實(shí)踐能力和理論知識(shí)的應(yīng)用水平，對(duì)于普遍存在的問題教師需要提醒學(xué)生需要注意的地方或者重新講解一次相關(guān)內(nèi)容，這樣學(xué)生就會(huì)有信心繼續(xù)往下操作，同時(shí)調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。最后教師需要對(duì)教學(xué)和實(shí)踐情況進(jìn)行總結(jié)，對(duì)學(xué)生存在的問題及時(shí)反饋，避免下次再犯錯(cuò)。教師也要對(duì)教學(xué)過程的控制和引導(dǎo)方法進(jìn)行反思，為后續(xù)課程教學(xué)效果的進(jìn)一步提高提供教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

5.結(jié)束語

從2009年起，我院的單片機(jī)課程教學(xué)采用了理實(shí)合一教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。通過這幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，該教學(xué)模式教學(xué)效果良好，提高了課堂教學(xué)效率，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐能力，多名學(xué)生在參加國家級(jí)電子設(shè)計(jì)競賽和省級(jí)電子設(shè)計(jì)競賽都取得了好成績。同時(shí)負(fù)責(zé)合一教學(xué)的教師既要掌握理論知識(shí)，又要有很強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，有效地促進(jìn)了教師專業(yè)素質(zhì)的提高，提升了教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

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