單片機(jī)課程教學(xué)改革探究

孫宇丹，成寶芝，郭宗光，劉開緒，張麗麗

(大慶師范學(xué)院 物理與電氣信息工程學(xué)院，黑龍江 大慶163712)

1 單片機(jī)課程改革必要性

單片機(jī)原理是電子信息工程、自動(dòng)化、通信工程等專業(yè)必修的一門專業(yè)課程。其內(nèi)容以單片機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)及實(shí)際應(yīng)用為主，傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)一般采用理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的模式。理論教學(xué)環(huán)節(jié)主要給學(xué)生講解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、匯編語言的指令系統(tǒng)、中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O 端口等基本原理。涵蓋知識(shí)點(diǎn)較多，概念抽象難懂，綜合性強(qiáng)。學(xué)生聽課效果不夠理想。實(shí)驗(yàn)教學(xué)各個(gè)學(xué)校也大都采用相應(yīng)系列的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱或單片機(jī)開發(fā)裝置，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)大多數(shù)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和訓(xùn)練性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生基本上是在教師的指導(dǎo)下根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義完成相應(yīng)的內(nèi)容。這種授課模式枯燥無味，無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力與創(chuàng)新能力［1］。

2 單片機(jī)課程改革具體實(shí)施辦法

課程改革是探索“產(chǎn)學(xué)研一體、教學(xué)做合一”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，目的培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力、創(chuàng)新思維的工程技術(shù)人員。具體包括教學(xué)模式改革、教學(xué)手段改革、考核方式改革。

2.1 教學(xué)模式改革

突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，將授課模式改革為“項(xiàng)目開發(fā)式”的課堂教學(xué)?！绊?xiàng)目開發(fā)式”教學(xué)指將傳統(tǒng)學(xué)科體系中的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，并圍繞著具體的教學(xué)項(xiàng)目來組織和展開教學(xué)任務(wù)［2］，讓學(xué)生親自參與到訓(xùn)練項(xiàng)目中，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種教學(xué)方法。以我校為例，單片機(jī)原理的理論學(xué)時(shí)為54，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為30，要進(jìn)行“項(xiàng)目開發(fā)式”教學(xué)模式就要將理論學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)整合到一起，“理論實(shí)驗(yàn)一把抓”，并且將實(shí)驗(yàn)室作為授課地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)演示進(jìn)課堂，這樣才能夠有效地實(shí)施教學(xué)改革。具體做法是將單片機(jī)原理的基本內(nèi)容進(jìn)行分割，整個(gè)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為若干個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目，每個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目包含一部分單片機(jī)技術(shù)基本原理，將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試過程融入單片機(jī)課程的教學(xué)活動(dòng)中，各個(gè)項(xiàng)目按照由易到難的順序安排，在做項(xiàng)目練習(xí)時(shí)，授課教師先給出例程，將知識(shí)點(diǎn)結(jié)合例程給學(xué)生講解，之后要求學(xué)生完成與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的項(xiàng)目練習(xí)，授課教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)答疑。可將單片機(jī)課程教學(xué)從傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容改為以單片機(jī)端口、交通燈、搶答器、音樂演奏器、報(bào)時(shí)打鈴系統(tǒng)、智能顯示儀表、溫度控制系統(tǒng)等項(xiàng)目為主線的項(xiàng)目教學(xué)法來完成。

這樣能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐很好地融合在一起，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式中理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象，能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)熱情。

2.2 教學(xué)手段改革

將所有單片機(jī)課程主講教師組建成單片機(jī)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)中有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)踐能力強(qiáng)的教授和副教授，也有授課時(shí)間較短，實(shí)踐偏少，尚需努力學(xué)習(xí)的青年教師。團(tuán)隊(duì)組建后在制定教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、教案、講稿、PPT 等基本教學(xué)文件以及每節(jié)課授課內(nèi)容時(shí)都要開會(huì)研究，有利于取長(zhǎng)補(bǔ)短，不僅有效整合了教師資源還能夠促進(jìn)青年教師進(jìn)步。

在做項(xiàng)目開發(fā)時(shí)要求學(xué)生使用自己制作的單片機(jī)開發(fā)板，教師團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)開發(fā)一套單片機(jī)開發(fā)板加工成套件，供學(xué)生上課使用，學(xué)生在教師指導(dǎo)下將套件焊接成成品，開發(fā)板各項(xiàng)功能由教師幫助調(diào)試。調(diào)試完成的開發(fā)板能夠獨(dú)立下載單片機(jī)程序，具有端口實(shí)驗(yàn)、數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)、鍵盤陣實(shí)驗(yàn)、蜂鳴器實(shí)驗(yàn)、串口實(shí)驗(yàn)等基本實(shí)驗(yàn)功能，并且具有外部擴(kuò)展能力，能夠進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。學(xué)生上課時(shí)將開發(fā)板作為主要工具，在每一個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目中不僅能夠鍛煉學(xué)生程序編寫能力，還能夠鍛煉學(xué)生的電路板調(diào)試能力，不僅復(fù)習(xí)了單片機(jī)基本原理，還能夠?qū)⑶捌趯W(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等知識(shí)結(jié)合起來，是學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的一個(gè)良好途徑。

利用仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，Proteus 軟件是目前國(guó)內(nèi)剛剛推廣的單片機(jī)及外圍器件的仿真工具。該軟件不但可以提供豐富的元件庫(kù)，而且可以使元器件虛擬化，更易于學(xué)生理解系統(tǒng)硬件組成。同時(shí)可以把編譯好的程序代碼裝入仿真元件中，通過運(yùn)行仿真系統(tǒng)可以像焊接好的電路板一樣看到系統(tǒng)的執(zhí)行效果，使抽象程序具體化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［3］。

仿真軟件與開發(fā)板相結(jié)合，在學(xué)生課余時(shí)間也可以進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)的相關(guān)學(xué)習(xí)，只要有一臺(tái)電腦就能夠完成程序下載、項(xiàng)目開發(fā)，使項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練不受地點(diǎn)限制，將項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練由課上延續(xù)到課下，學(xué)生可根據(jù)愛好自己設(shè)計(jì)開發(fā)單片機(jī)項(xiàng)目，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.3 考核方式改革

傳統(tǒng)的考核方式以閉卷考試為主，最終的成績(jī)?cè)u(píng)定一般為“平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+卷面成績(jī)”。三項(xiàng)各占一定百分比，各校三項(xiàng)所占百分比有所不同，但都是以最終考試的卷面成績(jī)比重為最大。理論考試內(nèi)容通?？疾鞂W(xué)生對(duì)單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、匯編指令系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O 端口等知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，偏重于書本，不能很好地檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)整個(gè)單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)過程的掌握情況。因此，大膽進(jìn)行改革，縮小筆試考試成績(jī)所占比重，將評(píng)定方式改為“平時(shí)成績(jī)20%+項(xiàng)目完成情況70%+卷面成績(jī)10%”，要求學(xué)生在期末之前完成一項(xiàng)由教師事前制定的訓(xùn)練項(xiàng)目，該項(xiàng)目要求學(xué)生自主完成，教師不參與指導(dǎo)，在期末教師檢驗(yàn)學(xué)生完成情況，主要從三方面考核:實(shí)物展示、電路板設(shè)計(jì)情況、現(xiàn)象的靈敏度。平時(shí)成績(jī)包括學(xué)生出勤、作業(yè)、課程設(shè)計(jì)三項(xiàng)的綜合成績(jī)，所占比例最少的閉卷考試考察學(xué)生基本理論的掌握情況。這種大膽的改革能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高學(xué)習(xí)的自覺性和自學(xué)能力。

3 結(jié) 語

單片機(jī)課程教學(xué)改革突破了傳統(tǒng)的授課模式，改變先在課堂講理論，再到實(shí)驗(yàn)室去做實(shí)驗(yàn)的方式，將授課地點(diǎn)搬到實(shí)驗(yàn)室。大膽采用“項(xiàng)目開發(fā)式”教學(xué)，人手一塊開發(fā)板，軟件硬件相結(jié)合，課上課下都開發(fā)，使學(xué)生真正學(xué)會(huì)如何利用單片機(jī)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，有效提高了學(xué)生的動(dòng)手能力及學(xué)習(xí)熱情。整個(gè)改革的實(shí)施，始終貫徹以學(xué)生為主體，以專業(yè)人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以就業(yè)為導(dǎo)向，把“教、學(xué)、做、訓(xùn)”有機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)了學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。

［1］李文方，李海霞.單片機(jī)課程改革探索與實(shí)踐［J］.經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2014 (18):287－290.

［2］李萍，李紅萍.基于項(xiàng)目教學(xué)法的單片機(jī)課程改革［J］.信息技術(shù)，2010(2):46－47.

［3］王利平，王榮榮，侯新剛.單片機(jī)課程改革探索［J］.當(dāng)代教育論壇，2009(11):58－59.