單片微機應用技術教學改革探索與實踐

麻超　張穎　羅曉

【摘 要】針對單片微機應用技術的課程特點，探討了課程改革中采取的一些措施。通過改良課堂教學方式、注重課外實踐等方法，顯著提高了教學質量。

【關鍵詞】單片微機；教學改革；實踐式教學

【Abstract】Several teaching reform attempts of Application of Single-Chip Microcomputer Course are introduced in this paper， which are focused on the theory and practical teaching. After practice by years， these attempts are proved to be effective and achieved good results.

【Keywords】Single-Chip Microcomputer； Teaching Reform；Practical Teaching

隨著電子與計算機技術的飛速發(fā)展、各種電器及設備自動化水平的日益提高，單片機技術在生活中所扮演的角色越發(fā)重要。因此，各理工類院校都將單片機列為自動化、電氣、電子信息等專業(yè)的核心課程之一。然而，由于該課程理論抽象、邏輯性強、實踐要求較高，學生在學習中普遍感到無所適從，大多以應付考試為目標，對知死記硬背，學完之后仍然無法獨立完成單片機的簡單應用和開發(fā)，違背了該課程的設置初衷。針對這些問題，我院教師團隊近年來嘗試了一些新的教學手段，增強了學生的學習興趣，改善了教學效果。

1.教學環(huán)節(jié)

1.1精簡理論教學

本課程內容繁雜，既包括計算機基礎知識，又包括51系列單片機的結構、指令系統(tǒng)，串并口、定時計數器等功能模塊，以及系統(tǒng)擴展與接口技術等應用范例。如果教師授課時面面俱到，在48課時的教學中，留給學生獨立思考及課堂參與的時間將所剩無幾。如此多的知識內容，也會讓學生在學習時舍本逐末，感到枯燥乏味、逐漸喪失學習興趣。

為改變此現狀，在理論教學中，將重點放在計算機基礎知識、51系列單片機內部結構、存儲器組織、中斷系統(tǒng)、指令系統(tǒng)上。這些是單片機的核心內容，是單片機系統(tǒng)開發(fā)的基礎，扎實掌握后再學習其他類型單片機，學生可以觸類旁通，很快上手。因此將大部分理論教學時間投入到這些內容上。而對單片機各種功能模塊，理論教學中僅簡單提及，重點放在應用中由學生邊做邊體會。

通過精簡理論教學內容，使學生在學習中有的放矢，為掌握單片機的應用打牢基礎。

1.2注重實踐

單片機課程實踐性很強，學生動手設計電路、調試程序，是本課程取得滿意教學效果的關鍵。在實驗內容的選擇上，照顧學生的知識積累，由淺入深。初期階段，以純軟件實驗內容為主，給出部分參考程序，讓學生通過修改完成功能替代。待學生掌握后，逐漸引入如流水燈、交通燈等基礎的軟硬結合實驗內容，并逐漸增加內容難度。

為縮短開發(fā)時間，在教學中引入PROTEUS仿真軟件，讓學生親自搭建電路、編寫單片機程序、仿真調試。在親自動手中理解與掌握單片機中斷系統(tǒng)、定時計數器、串并口通信等功能的原理以及應用。

1.3加強學生參與度

充分調動學生學習主動性，讓學生積極參與到課堂的教與學中。

課程前期，采用啟發(fā)式教學方法，通過一些簡單問題，引導學生積極思考，逐步引入知識內容。比如有符號數的表示方法，讓學生思考+0和-0的原碼、反碼的不同可能會帶來的問題，進而給出補碼的知識，加強學生對三種表示法的理解。

課程后期，教學以學生為中心，把學生劃分為若干小組，每個小組分配一個自由任務，讓學生根據興趣，討論確定設計內容、角色分工，共同完成該設計。每個成員分配完全不同的角色，保證所有人員都能全力投入。通過幾年的觀察和實踐，該方法可有效提高學生學習主動性。

2.課外實踐

由于學時限制，課堂授課只能起到啟蒙作用。想要獲得更好的學習效果，達到獨立開發(fā)單片機系統(tǒng)的目的，在課外還要引導學生積極參與各類實踐，以學習指導實踐、以實踐帶動學習。

2.1大學生創(chuàng)新

學生根據自己興趣，結合單片機在日常生活中的應用，選擇合適的創(chuàng)新課題申報，立項后可獲得學校經費支持。從組隊、撰寫申報書，到硬件電路設計、程序編寫、整體調試，再到最后的項目結題報告，都由學生獨立完成。這類創(chuàng)新活動不僅鞏固并提高了學生對于單片機的理解與掌握，還增強了學生發(fā)現問題、解決問題的能力，同時鍛煉了學生的文獻研究與文檔撰寫能力，可謂一舉多得。

近年來學生參與創(chuàng)新活動的熱情不斷提高，參與人數、課題質量逐年增加。學生通過創(chuàng)新活動還成功獲得了多項發(fā)明專利和實用新型的授權。充分調動了學生的主觀能動性，學習與實踐的關系也進入良性循環(huán)。

2.2競賽

大學生電子競賽、智能車競賽等項目，也是鍛煉學生學習與掌握單片機的良好途徑。這類比賽目標明確，要求學生盡可能完善與優(yōu)化系統(tǒng)的軟硬件設計，促進了學生對單片機知識的深入理解與研究。面對隨時可能出現的各種情況，鍛煉了學生分析、解決問題的本領，提高了學生的應變能力。

此類比賽具有跨學科特點，涵蓋了控制技術、傳感技術、機械工程等多個領域，不同專業(yè)的學生共同組隊、通過比賽相互交流，拓展了學生的知識面，開闊了視野。

2.3中外合作

我校與美國勞倫斯理工大學長期合作，每年派遣學生赴美參加由中美教師共同指導的畢業(yè)設計項目，該項目要求學生設計制作完成特定功能的機器人，并參加Robofest大賽。在短短四個月時間內完成從設計、制作、調試，到參賽的機器人，對學生單片機知識的掌握、軟硬件設計能力是一個考驗，要求學生在前期相關課程的學習中打下堅實基礎。為能赴美參賽，學生具有極大動力認真學習單片機課程，整體學習效果也得到提升。

3.結束語

作為一門應用型課程，單片微機應用技術要求理論與實踐有機結合，教師在授課中對內容合理安排、適度取舍。本文所探討的教學改革方法，在教學實踐中取得了良好的效果，培養(yǎng)了學生的學習興趣、提高了教學質量，同時增強了學生的動手能力與創(chuàng)新意識，鍛煉了學生知識綜合應用能力。教學作為一項長期工程，今后仍需要不斷總結、改進方法。

參考文獻：

[1]方向紅.單片機三段遞進式教學模式實踐與探索[J].中國電力教育，2014（2）.

[2]羅偉華，湯婕.單片機教學探討[J].科技資訊，2014（29） .

基金項目：

本文由上海工程技術大學教學建設項目基金（k201402003）資助。