王文霞

[摘要]針對(duì)當(dāng)前高職院校單片機(jī)原理及應(yīng)用課程中存在的教學(xué)問(wèn)題，提出了單片機(jī)課程改革的具體教學(xué)措施，從選取教學(xué)內(nèi)容、理實(shí)一體化教學(xué)、拓展實(shí)踐能力、課程考核方式四個(gè)方面進(jìn)行探討，并結(jié)合高職學(xué)生喜歡動(dòng)手操作的特點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)踐，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生面向企業(yè)工程所具有的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，提升單片機(jī)課程的教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]單片機(jī);教學(xué)改革;教學(xué)措施

[中圖分類號(hào)]G712

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]2096-0603（2019）07-0148-02

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是高等職業(yè)院校電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，也是一門理論教學(xué)與動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合應(yīng)用型很強(qiáng)的綜合性學(xué)科，涉及電子技術(shù)、傳感器C語(yǔ)言程序等課程具體的實(shí)際應(yīng)用。高職院校人才培養(yǎng)方案就是把學(xué)生培養(yǎng)成能夠滿足當(dāng)代企業(yè)人才需求的具有扎實(shí)理論功底、熟練的專業(yè)實(shí)踐技能及較強(qiáng)創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。因此，做好單片機(jī)課程的教學(xué)實(shí)踐，具有非常重要的意義。

一、當(dāng)前單片機(jī)課程存在的教學(xué)問(wèn)題

（一）單片機(jī)課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)

長(zhǎng)期以來(lái)，高職院校單片機(jī)課程的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)是分開(kāi)進(jìn)行的。授課老師按照教材章節(jié)寫好教學(xué)計(jì)劃，按部就班地在教室里進(jìn)行一個(gè)學(xué)期的理論教學(xué)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中老師始終圍繞單片機(jī)的基本原理和分析程序作為突破口讓學(xué)生掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)。在課堂教學(xué)中學(xué)生無(wú)法主動(dòng)參與整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，只能被動(dòng)地接受晦澀難懂的原理和程序，盡管第二學(xué)期實(shí)訓(xùn)課教師帶著學(xué)生進(jìn)行為期四周的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，但課堂教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)沒(méi)有在同一個(gè)學(xué)期里交替進(jìn)行，課堂教學(xué)與學(xué)生操作不能容融為一體，而理論課教師和實(shí)踐課教師分開(kāi)教學(xué)導(dǎo)致理論與實(shí)踐不同步，影響教學(xué)效果。單片機(jī)考試形式和內(nèi)容多以理論知識(shí)及程序分析題為主，憑學(xué)期期末考試的一張?jiān)嚲砜己藢W(xué)生的能力。因此，單片機(jī)課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的脫節(jié)，直接影響學(xué)生對(duì)單片機(jī)的認(rèn)知、應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力，無(wú)法滿足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求。

（二）教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單陳舊，缺乏前沿性

目前高職院校單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容，大部分都是以MCS-51系列8位8051單片機(jī)為主，MCS-51系列單片機(jī)程序?qū)懭脒€需要專門的編程器，沒(méi)有JTAG接口，不支持在線編程，使用不方便。隨著微電子技術(shù)發(fā)展，市場(chǎng)上流行的STC、MSP430系列單片機(jī)有的不需外部晶振、不需外部復(fù)位、大部分單片機(jī)芯片是可以直接仿真的，無(wú)需專用的仿真器。授課時(shí)用到的開(kāi)發(fā)板下載線直接用手機(jī)數(shù)據(jù)線代替，直接連接充電寶當(dāng)電源，可以在教室里走動(dòng)，向?qū)W生演示起來(lái)很方便。雖然MSC-51系列單片機(jī)入門比較容易，但新技術(shù)介紹比較少缺乏前沿性，應(yīng)將應(yīng)用廣泛的液晶顯示、觸摸屏、紅外線遙控等高新技術(shù)納入單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)引入這些單片機(jī)的新技術(shù)到課堂教學(xué)中是很有必要的。

二、教學(xué)改革的幾個(gè)方面

單片機(jī)課程教學(xué)改革是以學(xué)生為主體，搭建相應(yīng)的教學(xué)平臺(tái)，目的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，注重學(xué)生實(shí)踐、動(dòng)手和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（一）選取合適的教學(xué)內(nèi)容

單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容緊跟單片機(jī)高新技術(shù)的發(fā)展潮流，學(xué)生才能更多地接觸業(yè)界的最新技術(shù)。本課程在內(nèi)容上主要有12個(gè)章節(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、I/0口操作、定時(shí)/計(jì)數(shù)器操作、中斷系統(tǒng)、串行通信接口、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展、單片機(jī)接口、電機(jī)控制液晶顯示控制、I2C總線接口、單總線與SPI總線技術(shù)。教師根據(jù)教材重新整合教學(xué)內(nèi)容，修訂課程標(biāo)準(zhǔn)，編寫教學(xué)計(jì)劃，精選教學(xué)案例，例如手機(jī)控制LED、花樣流水燈、動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示、單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表（ADC0808）、紅外遙控調(diào)速、顯示萬(wàn)年歷、測(cè)溫系統(tǒng)（DS18B20）、12864漢顯、DS1302時(shí)鐘（LCD1602顯示）等。教學(xué)過(guò)程中減少存儲(chǔ)器擴(kuò)展、普通I/0擴(kuò)展等內(nèi)容，增大Proteus、Keil軟件聯(lián)合調(diào)試運(yùn)行案例的覆蓋面，提升單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室試驗(yàn)箱和單片機(jī)開(kāi)發(fā)板的使用頻率，增加面包板搭建電路的次數(shù)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)程度，增多學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)。

（二）理實(shí)一體化教學(xué)

課堂教學(xué)時(shí)單片機(jī)課程都采用B類理實(shí)一體化教學(xué)模式。教師在第一次授課時(shí)就建立了班級(jí)QQ群，課前發(fā)布教學(xué)案例，學(xué)生利用課余時(shí)間掃二維碼來(lái)學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，上課時(shí)教師在課堂利用多媒體課件講解相關(guān)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)以教學(xué)案例為對(duì)象，在單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室學(xué)生用Proteus 仿真軟件繪制案例的電路圖，再用Keil uVision4軟件生成十六進(jìn)制的HEX文件，然后對(duì)仿真電路和程序進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試運(yùn)行，達(dá)成預(yù)期的效果。教師對(duì)學(xué)生操作過(guò)程中出現(xiàn)的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)，對(duì)普遍性問(wèn)題，授課教師集中解答。在仿真成功的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生修改電路和程序，利用proteus和Keil 軟件進(jìn)行與單片機(jī)相關(guān)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。最后學(xué)生在理解程序的前提下完成程序修改，學(xué)生動(dòng)手在單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室DICE-5212K單片機(jī)試驗(yàn)箱上完成硬件電路的接線，結(jié)合Keil 軟件，下載程序完成實(shí)訓(xùn)。理實(shí)一體化教學(xué)主要完成演示性、驗(yàn)證性、和初步綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等基礎(chǔ)性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)單片機(jī)，為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

（三）拓展實(shí)踐能力

1.引入“互聯(lián)網(wǎng)+”口袋實(shí)驗(yàn)室

“互聯(lián)網(wǎng)+”與口袋實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合的實(shí)踐，使學(xué)生能隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)單片機(jī)理論知識(shí)，可以進(jìn)行大量實(shí)踐訓(xùn)練，真正接觸單片機(jī)的實(shí)物，深刻理解單片機(jī)的工作原理，感受單片機(jī)強(qiáng)大的實(shí)用性，從而促進(jìn)對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣。單片機(jī)口袋實(shí)驗(yàn)室可以完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目非常豐富，例如學(xué)生可以宿舍里在裝有STC89C52RC單片機(jī)芯片的開(kāi)發(fā)板上，完成步進(jìn)電機(jī)速度、轉(zhuǎn)向和開(kāi)?？刂频挠布娐愤B接，首先拿6根杜邦線在開(kāi)發(fā)板上一頭接在單片機(jī)PO口的P0.0-P0.3和P3口P3.2、P3.3對(duì)應(yīng)的排針上，另一頭接對(duì)應(yīng)的按鈕K1 K2、K3、K4、K5、K6，用于步進(jìn)電機(jī)的1檔、2檔、3檔.4檔調(diào)速和步進(jìn)電機(jī)開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)向，再拿4根杜邦線一頭接單片機(jī)P1口P1.0-P1.3對(duì)應(yīng)的排針上，再接驅(qū)動(dòng)芯片四個(gè)輸入端NIN_A、IN_B、IN_C、IN_D，最后再拿4根杜邦線一頭接驅(qū)動(dòng)芯片的四個(gè)輸出端A+、A

一、B+.B一，另一頭接步進(jìn)電機(jī)對(duì)應(yīng)的A+、A

一、B+、B一端，用PZ一ISP 普中自動(dòng)下載軟件，選擇芯片類型STC89Cxx（New），串口號(hào)COM4，波特率460800，打開(kāi)步進(jìn)電機(jī)中HEX文件，打開(kāi)開(kāi)發(fā)板電源，點(diǎn)擊程序下載，完成程序下載，調(diào)試運(yùn)行程序，觀察不同轉(zhuǎn)速下步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)向時(shí)的運(yùn)行情況。單片機(jī)口袋實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)了想做就做的愿望，有利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合知識(shí)應(yīng)用能力，為后續(xù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。單片機(jī)開(kāi)發(fā)板有效地培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與探索精神。

2.引入面包板教學(xué)

面包板是由于板子上有很多小插孔，專為電子電路的無(wú)焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造的，面包板實(shí)踐教學(xué)模式給了學(xué)生寬松的電路實(shí)驗(yàn)環(huán)境，做中學(xué)使學(xué)生創(chuàng)新性思維得到發(fā)散。教學(xué)初期認(rèn)識(shí)單片機(jī)時(shí)，可以在價(jià)格低廉的面包板搭建單片機(jī)最小的應(yīng)用系統(tǒng)。首先在面包板上插入一個(gè)DIP40封裝的STC89C52RC單片機(jī)，其次在兩個(gè)時(shí)鐘引腳上接1個(gè)11.0592MHz晶振和兩個(gè)30pF電容構(gòu)成時(shí)鐘電路，再次在復(fù)位引腳上接1個(gè)10uF電容和1個(gè)10k電阻用于復(fù)位，5V連接面包板的電源，GND連接面包板負(fù)極，這兩根線可以給單片機(jī)供電，最后在P1.0上接了一個(gè)LED和電阻，用電腦下載LED閃爍的程序，可以看到紅色LED正處于點(diǎn)亮的狀態(tài)。整個(gè)硬件都是學(xué)生自己搭建起來(lái)的，學(xué)生的動(dòng)手能力增強(qiáng)了，興趣也提高了，所以說(shuō)做好單片機(jī)的入門工作很重要。在面包板上完成單片機(jī)實(shí)物的硬件電路的搭建，結(jié)合Keil軟件下載程序，也可完成實(shí)訓(xùn)，能增加學(xué)生課后練習(xí)的機(jī)會(huì)，大大提升教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)搭建單片機(jī)電路板，進(jìn)步拓展學(xué)生的實(shí)踐能力。

3.增加單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

單片機(jī)課程執(zhí)行到中期時(shí)，教師就開(kāi)始部署課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生的思維觸角延伸到課本以外的電子科技世界，在淘寶網(wǎng)上收集單片機(jī)開(kāi)發(fā)的各種單片機(jī)作品，讓學(xué)生更多地了解單片機(jī)的應(yīng)用。學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，集思廣益，選擇一個(gè)合適的基于單片機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在實(shí)施過(guò)程中，遇到焊接等技術(shù)難題，可以在網(wǎng)，上百度，尋找改進(jìn)方案。例如，學(xué)生制作一款心形流水燈，整個(gè)過(guò)程要在A+雛鷹班焊接室完成任務(wù)。硬件電路的搭建：第一步是先在PCB板對(duì)應(yīng)的位置插入1個(gè)12MHz的晶振和2個(gè)22pF瓷片電容構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘電路，接著插入1個(gè)10K電阻和1個(gè)10uF電解電容，構(gòu)成復(fù)位電路。這兩組電路焊接好后，第二步是插入DIP40單片機(jī)底座并焊接，第三步插入35個(gè)510歐電阻并焊接，第四步插入32個(gè)5MM白發(fā)LED燈組成一個(gè)大大的心形和32個(gè)3MM藍(lán)色發(fā)光二極管組成“LOVE”字樣并焊接，注意二極管引腳的正負(fù)極，一般長(zhǎng)腳是正極，短腳是負(fù)極，不能接錯(cuò)。第五步插入DC005電源座、6腳自鎖開(kāi)關(guān)并焊接，接著連接1根USB轉(zhuǎn)DC005電源線。源程序的建立：根據(jù)課題需求，完成相應(yīng)的程序編寫或修改程序，最后將燒寫好程序的單片機(jī)STC89C52RC芯片插入底座上調(diào)試運(yùn)行程序，運(yùn)行時(shí)，64個(gè)LED燈依次點(diǎn)亮到全亮，產(chǎn)生絢麗多彩流水燈效果，激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手焊接的興趣。最后，每組提交一份基于單片機(jī)控制焊接作品，教師進(jìn)行考核，推選優(yōu)秀作品，進(jìn)行單片機(jī)競(jìng)賽。作品完成后，每個(gè)小組成員根據(jù)設(shè)計(jì)的課題每人撰寫一份相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)文稿，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生職業(yè)能力的提高和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)。

（四）課程考核方式改革

以前單片機(jī)課程采取比較單一考核形式，考題側(cè)重于記憶，處于認(rèn)知的最基層，而改革后課程考核突出學(xué)生的實(shí)踐能力，真實(shí)有效反映學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用能力。本課程大膽摒棄傳統(tǒng)單獨(dú)的筆試考核，進(jìn)行課程實(shí)踐考核與評(píng)價(jià)，考查學(xué)生對(duì)課程專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的掌握情況。課程整體成績(jī)由過(guò)程性評(píng)價(jià)、結(jié)果性評(píng)價(jià)兩部分組成，其中過(guò)程性評(píng)價(jià)中上課考勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度進(jìn)行評(píng)定的權(quán)重占20%，課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)完成情況、動(dòng)手實(shí)踐情況等進(jìn)行評(píng)定的權(quán)重占40%，結(jié)果性評(píng)價(jià)學(xué)生期末考試成績(jī)進(jìn)行評(píng)定的權(quán)重占40%。

四、結(jié)語(yǔ)

本課程主要采用混合教學(xué)模式，給學(xué)生搭建不同的學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師在不同的階段采取不同的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手操作，親身體會(huì)單片機(jī)課程的魅力，以更好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)企業(yè)發(fā)展的需求。

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