湖北民族學(xué)院科技學(xué)院　徐　建　劉三軍湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院　高　林　黃雙林

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單片機原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革探索

湖北民族學(xué)院科技學(xué)院徐建劉三軍
湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院高林黃雙林

【摘要】針對目前高校中單片機課程教學(xué)存在的一系列問題，本文提出了新的教學(xué)改革措施，改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，改革方案通過在我校電子信息技術(shù)和電氣工程兩個專業(yè)試運行，課程教學(xué)效果有了明顯的好轉(zhuǎn)，學(xué)生動手實踐能力顯著提高，達(dá)到了改革目的，提高了教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】單片機；教學(xué)改革；實踐；考核方式

1　前言

單片機原理與應(yīng)用是電類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它是對模電、數(shù)電、C語言等課程知識的綜合應(yīng)用。由于各類電子產(chǎn)品對“智能化”的需求，單片機技術(shù)已經(jīng)成為電類工程技術(shù)人員必須掌握的基本技能，是電子類大學(xué)生就業(yè)的“敲門磚”。學(xué)生能夠熟練運用單片機來設(shè)計產(chǎn)品、解決實際問題，對其以后的工作發(fā)展有很大的影響。

由于PC系統(tǒng)的飛速發(fā)展，以8086為對象的“微機原理”和“接口技術(shù)”等課程的教學(xué)和實驗內(nèi)容已經(jīng)基本失去了實際意義。單片機系統(tǒng)則剛好可以填補這一真空。目前流行的各種單片機體系，對基礎(chǔ)知識要求不高，開發(fā)難度都較低，適合本科教學(xué)。具有較強的實踐性和實用性，學(xué)生可以將教學(xué)和實驗中學(xué)到的知識和技能直接應(yīng)用到工作中解決實際問題。實驗環(huán)境成本較低，適合大量學(xué)生使用。

但目前的單片機教學(xué)過程中存在很多問題，表現(xiàn)在學(xué)生的動手能力不強，剛學(xué)就忘，無法用來解決生活中的問題。完成該課程的教學(xué)后，大部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計、就業(yè)實習(xí)和大學(xué)生電子設(shè)計競賽中還是無法獨立完成單片機系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試。這也為課程改革提出了急需解決的問題。

2　傳統(tǒng)的教學(xué)模式

2.1傳統(tǒng)的單片機課程教學(xué)將軟硬件分離

老師在課堂上教授基礎(chǔ)理論和軟件編程知識，包括C語言和匯編語言的學(xué)習(xí)，但是學(xué)生對這些單純的代碼沒有絲毫興趣，老師講授困難。在實驗室中，老師講授具體的硬件電路，但是學(xué)生卻又像是在聽天書一般，在具體實踐中無法將軟硬件知識綜合運用起來。單片機課程是一門注重動手實踐能力的課程，學(xué)生需要將自己所學(xué)的知識用硬件電路的運行表現(xiàn)出來，只有通過理論和實踐的結(jié)合，學(xué)生才能真正掌握單片機的使用方法和應(yīng)用技巧，軟硬件的教學(xué)應(yīng)該相互補充、相互呼應(yīng)成為一個整體。

2.2單片機教學(xué)對實踐環(huán)節(jié)的重視不夠

大多數(shù)院校，單片機課程還是理論學(xué)習(xí)占主體，理論學(xué)時一般是實驗學(xué)時的2倍?，F(xiàn)在很多學(xué)校也有獨立的單片機實驗室，也開設(shè)了單片機的實驗課程，但是效果并不理想。在上單片機實驗課時，學(xué)生往往是機械的按照實驗指導(dǎo)書的要求，對已知的無須修改的源代碼進(jìn)行直接操作，編譯鏈接運行程序，然后下載到硬件電路中觀察演示效果。但是學(xué)生并沒有真正思考理解代碼的含義，不能做到舉一反三，實驗效果差，無法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與應(yīng)用開發(fā)研究。

2.3學(xué)校的實驗室資源有限

因為單片機實驗系統(tǒng)在價格上還是相當(dāng)昂貴的，很多學(xué)校都只配備了30套左右的實驗箱。對于大班教學(xué)來說，學(xué)生必須排很長的輪次才能到實驗室中進(jìn)行實驗，而且大部分試驗箱由于使用時間長久，沒有得到及時的維護(hù)，導(dǎo)致部分功能無法使用。這大大影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，使得學(xué)生無法及時將自己的所學(xué)實際運用出來，更不用說進(jìn)行更深一步的探索和升華了。

3　對單片機課程改革的思考

針對目前單片機的教學(xué)過程，我們提出幾點可以付出實踐的課程改革方法。

3.1引入實例型教學(xué)法

改革教學(xué)地點，將課堂教學(xué)改為在實驗室教學(xué)。教師在單片機的教學(xué)過程中，將有趣的單片機小系統(tǒng)展現(xiàn)在學(xué)生的面前，比如音樂播放器，簡易萬年歷等，這些程序應(yīng)簡單易學(xué)，方便學(xué)生掌握并迅速的應(yīng)用于實踐中來，以吸引學(xué)生的注意力。讓學(xué)生們在實驗室中學(xué)習(xí)單片機的理論知識而不是在課堂上，當(dāng)老師講解完相關(guān)的程序后，立即通過實驗平臺向?qū)W生展示實驗現(xiàn)象，然后讓學(xué)生嘗試對原有的程序進(jìn)行修改，觀察修改后的實驗現(xiàn)象與原有的差別，讓學(xué)生真正掌握程序代碼和硬件電路，為學(xué)生打下堅實的基礎(chǔ)，并以此來促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.2利用Proteus軟件仿真融入教學(xué)

Proteus軟件具有很強的原理圖制作能力和實時仿真的交互功能，并且提供強大的元件庫，使用非常方便，能很好的對一個以單片機為核心的應(yīng)用電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真。將Proteus引入到教學(xué)課堂中，能很好的解決實驗室硬件資源相對短缺的問題，克服了傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)設(shè)計中，沒有硬件就很難進(jìn)行軟件調(diào)試的不足，可以在單片機教學(xué)的過程中就進(jìn)行仿真實驗，節(jié)省大量的時間，能夠讓學(xué)生有大量的精力放在研究開發(fā)中，充分提高學(xué)生的積極性。教師在課堂上使用Proteus進(jìn)行教學(xué)能夠讓枯燥的知識變得形象、直觀，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。

3.3充分運用單片機的課程設(shè)計

完成基礎(chǔ)教學(xué)后，要求學(xué)生進(jìn)行為期2周的單片機課程設(shè)計任務(wù)，教師根據(jù)學(xué)生的特點對學(xué)生進(jìn)行分組，按照學(xué)生的興趣愛好擬定多個相關(guān)的課程設(shè)計題目，讓學(xué)生進(jìn)行自主選擇，同時組內(nèi)討論研究，分工合作，共同確定實施方案。在兩周時間內(nèi)，學(xué)生將真正按照單片機開發(fā)的流程進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練。教師在課程設(shè)計中既要耐心指導(dǎo)，又要放手讓學(xué)生們?nèi)プ?，期間可以定時召集小組討論會，解決學(xué)生的疑惑。讓不同小組的同學(xué)在一起交流經(jīng)驗，提高學(xué)生的團隊協(xié)作能力，真正將單片機的技能熟練掌握。

3.4依托大學(xué)生電子設(shè)計大賽俱進(jìn)課程改革

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是面向大學(xué)生的科技活動，競賽是對學(xué)生綜合能力的全方位考核，競賽題目注重在基礎(chǔ)設(shè)計，能真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團結(jié)協(xié)作能力。單片機課程教學(xué)的內(nèi)容與電賽結(jié)合緊密，能讓學(xué)生將自己所學(xué)綜合運用并進(jìn)行升華。教師可吸引學(xué)生參加電子設(shè)計競賽，在課余時間開放實驗室，為學(xué)生創(chuàng)造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并利用課外時間對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)。依托電子設(shè)計競賽，提高單片機課程教學(xué)水平。

3.5對考核方式進(jìn)行改革

傳統(tǒng)的課程考核方式以理論知識，標(biāo)準(zhǔn)答案，試卷考查為主，這大大削減了學(xué)生動手能力的重要性，考前學(xué)生會花費大量的時間對書中的理論知識死記硬背，最后考試分?jǐn)?shù)不能很好的體現(xiàn)學(xué)生水平。單片機課程是一門實踐性很強的學(xué)科，要對考核方式進(jìn)行改革，將實踐環(huán)節(jié)納入考核之中，方式可以靈活多變，但要求學(xué)生真正具有足夠的動手能力，能將自己的所學(xué)以實物的方式展現(xiàn)出來，真正提高學(xué)生的實踐動手能力。這樣也才有利于真正了解學(xué)生的掌握情況，對后續(xù)單片機課程的教學(xué)起到積極地促進(jìn)作用，避免“高分低能”，培養(yǎng)真正的工科人才。

4　總結(jié)

隨著教改的不斷深入，以增強學(xué)生解決實際問題能力為目的的教育思想，已經(jīng)深深地滲透進(jìn)入師生的意識之中。單片機一類有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力和提高就業(yè)率的課程得到了前所未有的重視。整套改革思路在我們學(xué)校施行了兩年，效果良好，學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽成績顯著提高，就業(yè)率也穩(wěn)步上升。加強單片機原理與應(yīng)用課程改革，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力，使學(xué)生受到更加全面的科學(xué)研究與工程實踐訓(xùn)練，有利于電類專業(yè)人才的培養(yǎng)。

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通訊作者：黃雙林。

基金項目：湖北民族學(xué)院科技學(xué)院教學(xué)研究項目（KYJY201507）。