單片機技術課程教學改革與實踐

［收稿日期］2015-7-6

［作者簡介］彭志剛（1974-），男，湖南石門人，湖南工業(yè)職業(yè)技術學院電氣工程系講師，研究方向：微電子技術應用與教學。

Teaching Reform and Practice of SCM Technology

PENG Zhigang

(Hunan Industry Polytechic College,Changsha410208,Hunan)

［Abstract］　This paper analyzes the characteristics of the single chip microcomputer technology course, the importance of the electric specialty course and the present situation of higher vocational colleges. The method of curriculum reform of SCM Technology is put forward, which is to be explored in the aspects of curriculum integration, teaching content reform, teaching and learning, teaching and assessment. Teaching practice shows that the curriculum reform of SCM Technology can greatly stimulate students’learning interest, improve students' subjective initiative, and achieve good teaching effect on skill competition and employment situation.

［Key words］SCM technology; teaching reform; hierarchical teaching; formative assessment

一、引言

隨著微電子技術的發(fā)展，單片機技術課程在電類各專業(yè)課中的地位顯得越來越重要，尤其在電子信息工程、電氣自動化、機電一體化等工科專業(yè)，該課程是一門專業(yè)必修課，也是專業(yè)核心課程之一，主要培養(yǎng)學生的單片機應用產品的開發(fā)能力?！≌莆諉纹瑱C應用技術是電類專業(yè)高素質人才所必備的專業(yè)技能之一。單片機技術課程是一門實用性和實踐性都很強的課程，涉及到電子技術、傳感器技術、電子線路的安裝與調試、編程語言等方面的知識，綜合性強，對教師的課程教學和學生的課程學習帶來了不小的挑戰(zhàn)。目前該課程的教學普遍采用“理論+實踐”或“一體化”和“項目化”模式教學。學生學習過程中感到抽象、難懂，學得吃力，導致失去了學習興趣，教師教得辛苦。絕大部分學生學完該課程后，并不能真正掌握單片機應用技術，致使該課程的教學成了一大難題。筆者從事了十幾年的高職院校單片機技術課程的教學，不斷總結經驗，摸索教學改革的方法與思路，形成了一套使學生具備單片機應用技術開發(fā)能力的教學方案，經過近幾年的教學實踐表明，改革效果非常好。

二、課程改革與實踐

根據職業(yè)院校的人才培養(yǎng)目標定位，提出的理論知識以夠用為度，以培養(yǎng)學生的實踐動手能力為本位總體要求，對單片機技術課程在課程整合、教學內容改革、教學做合一、層次化教學和課外拓展等方面進行了改革與實踐。

（一）課程整合

將C語言課程和單片機技術課程合并為一門課程。單片機技術分為硬件與軟件兩大塊，因為前導課程有電路分析、模擬電子技術、數字電子技術等，學生對硬件電路的分析與設計比較容易上手，最大的難題是軟件，軟件就是編寫程序。目前，在實際工作中，單片機應用產品的開發(fā)普遍采用C語言編程，因此，C語言的學習效果對單片機課程的學習有非常重要的影響。根據以前的教學經驗，將C語言放在單片機技術課程的前一個學期學習。學生雖然知道C語言的重要性，但由于只能在電腦上編程、看結果，程序無控制對象，時間久了，缺乏學習熱情，再經過一個假期，學單片機編程時，C語言知識已忘記了許多，講授編程時，教師還得補充C語言知識。若將兩門課程整合成一門課程，學生就會明白，C語言就是為單片機技術課程服務的，并且學了以后，馬上可以用上，看到程序有控制對象，這樣能提高學習興趣與熱情，并且學習單片機編程時反過來又可以促進C語言的學習，兩者互為補充，相得益彰。

（二）教學內容改革

單片機技術在不斷發(fā)展的過程中，會出現許多新的元器件與新技術，為使教學能跟上當前技術的需要，教學內容不能一成不變，及時了解本課程技術的前沿動態(tài)，調整教學內容顯得尤為必要。單片機原理部分是學習單片機技術的必備知識，包括單片機的內部結構、時鐘復位電路、并行I/O口、中斷與定時/計數器及串口，因此這部分內容是必學知識。，由于目前在單片機程序設計中普遍采用C語言編程，因此匯編語言這一內容刪除，因為匯編指令多，需要對單片機的內部結構徹底理解與掌握，并且學習時間長，抽象難懂，學生學得吃力，實用性不大。接口技術中顯示與鍵盤、A/D與D/A轉換以及電機控制接口必不可少，將當前應用較廣的I2C總線、液晶顯示器、LED電子顯示屏、數字傳感器等技術加到教學內容中去。將課程設置成8個項目，涵蓋了單片機技術的所有知識。學生通過對這8個項目的學習，就能掌握單片機技術的精華。

（三）教學做合一

以項目為學習對象，在教學做合一的教室組織教學活動，教室既是多媒體教室，又是電子制作室，課程無理論課與實踐課之分。教師首先介紹項目中所涉及的知識，然后用proteus仿真軟件演示該項目。通過形象逼真的仿真演示，學生對項目的硬件電路組成、控制程序及運行現象有了整體認識,清楚項目完成后的效果。采用仿真軟件能將抽象、難懂的內容具體化、形象化、直觀化，使學習過程不再枯燥，增加了課堂的趣味性，能提高學生的學習興趣與熱情。然后學生開始自己搭建硬件電路，編寫控制程序，再進行軟硬件聯(lián)合調試，并將運行現象和仿真相比較。最后教師對項目中的重點、難點及操作過程中出現的問題進行點評總結，并要求學生以項目的電路和程序為基礎，進行適當修改，以實現不同的功能，這樣培養(yǎng)了學生的硬件和軟件設計能力，對項目本身有徹底理解，學習上真正做到了融會貫通，達到靈活運用知識的目的。

（四）層次化教學

現在的課堂教學很難做到因材施教、因人施教，學生像生產線上的產品，個體差異體現不出來，人是有鮮明個性的，能力也是有差異的。單片機技術課程在進行項目設計時，充分考慮到個體差異，將一個項目設計成基礎模塊、提高模塊、發(fā)揮模塊三部分，其中基礎模塊是必做部分，要求所有學生都要完成與掌握，學會了基礎模塊部分，也就掌握了單片機技術的基礎知識與技能。提高模塊是為部分學習興趣高的學生準備的，屬于選做內容，通過該模塊的學習，能夠將學生的知識技能水平提高一個層次。發(fā)揮模塊是將項目設計成一個產品，具有實用性和挑戰(zhàn)性，該模塊留給勤奮好學、有鉆研精神的學生，學習該模塊后，能極大的提高學生的產品開發(fā)能力。如完成數字鐘項目時，能顯示小時、分鐘和秒為基礎模塊，設置按鍵控制數字鐘的啟動、停止與清零功能為提高模塊，能實現時間設置與調整以及整點報時功能為發(fā)揮模塊。層次化教學，根據學生的個體差異，既能讓所有學生掌握單片機技術的基礎知識，又能提高部分學生的專業(yè)技能。

（五）課外拓展

學院每年舉行電子技能大賽，其中單片機技術應用是必不可少的參賽模塊，鼓勵電類學生參賽，學校出臺政策，只要學生帶作品參賽，就可報銷作品的材料費，優(yōu)秀作品予以獎勵。該項措施極大地吸引了學生的參賽熱情，將單片機技術課程的學習從課堂內轉到課堂外，從在課堂內被動學習變?yōu)檎n堂外主動學習，競賽文化為單片機技術課程的學習創(chuàng)造了一個良好的學習氛圍。單片機技術是學院的精品課程，校園網上有課程的詳細資料和單片機知識學習的網站鏈接，方便學生自主學習。另外學院每年組織2次單片機快速開發(fā)師的技能考證，按照單片機產品開發(fā)流程進行培訓，在課程學習的基礎上進一步提高了學生的單片機技術水平，為今后從事相關工作打下了堅實的基礎。

（六）考核方式

以形成性考核評價學生的成績，不再是一張試卷決定學生的分數，而是根據學習過程進行全面的考核，考核內容包括作業(yè)完成情況占5%、課堂表現占5%、到課率占10%、綜合知識測試占20%和項目考核占60%。其中項目考核是重點，考查學生的單片機應用系統(tǒng)的設計能力。平時項目學習時就對項目進行考核，每個項目都有成績，因此，學生平時學習時就得認真，改掉了以前臨近期末考試時，學生突擊應付考試的模式。這種注重學習過程的考核方式能讓學生養(yǎng)成好的學習習慣，端正學習態(tài)度，充分調動學生學習的主觀能動性，又能取得好的課程學習效果，同時教師對每個學生的學習情況也了如指掌，便于因人施教，進行成績評定時也是有據可循。

三、結語

實踐證明單片機技術課程的教學

改革，增強了學生學習該課程的興趣，調動了學習的主觀能動性，也取得了良好的教學效果，在近五年的省級電子技能大賽和全國大學生電子競賽中，我校選手均取得了優(yōu)異成績。學生畢業(yè)時，找到單片機產品開發(fā)工作的人數也逐年增多。