應(yīng)用型本科院?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)研究

耿文靜+吳華

【摘 要】針對(duì)應(yīng)用型本科院校的特性，結(jié)合本人13年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從編程語(yǔ)言和理實(shí)一體化、模塊化教學(xué)兩個(gè)方面介紹《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；C語(yǔ)言；模塊化教學(xué)；理實(shí)一體化教學(xué)

0 引言

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是機(jī)械制造及其自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、車(chē)輛工程等工科類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修類(lèi)課程，由于單片機(jī)的應(yīng)用在智能控制領(lǐng)域起著舉足重輕的作用，越來(lái)越多的專(zhuān)業(yè)將《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程定為專(zhuān)業(yè)必修課。對(duì)于應(yīng)用型本科院校來(lái)說(shuō)，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的教學(xué)方法必然和普通本科院校有所不同，更需要注重課程的應(yīng)用性和實(shí)用性。作為一名工作在應(yīng)用型本科院校的一線(xiàn)教師，我講授《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程已達(dá)13年之久，從中也摸索出了一些自己的方法和技巧，現(xiàn)從編程語(yǔ)言和理實(shí)一體化、模塊化教學(xué)的兩個(gè)方面做一下總結(jié)，供諸位同行批評(píng)指正。

1 編程語(yǔ)言的變革

首先我對(duì)授課時(shí)采用的單片機(jī)編程語(yǔ)言進(jìn)行了變革。大部分高等院校的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的教材都是采用的傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。事實(shí)上工業(yè)應(yīng)用中主要是應(yīng)用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，除非在個(gè)別的要求時(shí)序的情況下才采用匯編語(yǔ)言編程。因此大部分企業(yè)招聘單片機(jī)工程師，必要條件之一就是會(huì)用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。對(duì)于我們的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)是為了就業(yè)，應(yīng)該為他們將來(lái)的求職提供最大的便利。況且他們?cè)诖髮W(xué)一年級(jí)的時(shí)候都已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》這門(mén)課程，再切入單片機(jī)C語(yǔ)言非常的方便，降低了學(xué)習(xí)難度。所以近幾年我都采用了C語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入單片機(jī)這個(gè)行業(yè)之后，對(duì)單片機(jī)的了解更深入了，需要的時(shí)候再自學(xué)匯編語(yǔ)言就容易了很多。

2 理實(shí)一體化、模塊化教學(xué)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的教學(xué)按照單片機(jī)匯編語(yǔ)言的語(yǔ)法進(jìn)行授課。數(shù)據(jù)傳輸指令、控制轉(zhuǎn)移指令、子程序調(diào)用指令、位操作指令……一個(gè)個(gè)語(yǔ)法講過(guò)去，最后再綜合應(yīng)用。通常到了最后學(xué)生已經(jīng)把之前的知識(shí)忘得差不多了，相當(dāng)于重學(xué)一遍，老師和學(xué)生都辛苦。而且學(xué)完之后，學(xué)生達(dá)不到企業(yè)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的要求，學(xué)生沒(méi)有辦法利用學(xué)過(guò)的知識(shí)直接就業(yè)。摸索幾年之后，我采用了模塊化教學(xué)，每一模塊的每一節(jié)課都采用了理實(shí)一體化教學(xué)。每個(gè)模塊在教學(xué)上從易到難、循序漸進(jìn)安排內(nèi)容，先通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)實(shí)例講授設(shè)備工作原理、電路構(gòu)成、元件選擇，再講如何根據(jù)電路編程。然后直接上機(jī)調(diào)試程序、用開(kāi)發(fā)板燒寫(xiě)芯片，驗(yàn)證效果。學(xué)生理解后，提高難度讓學(xué)生自己思考，完成從電路設(shè)計(jì)到程序編寫(xiě)到上機(jī)調(diào)試燒寫(xiě)聯(lián)調(diào)的全部過(guò)程。每次課都是先講授相關(guān)知識(shí)點(diǎn)再讓學(xué)生親自動(dòng)手練，讓學(xué)生每節(jié)課都學(xué)有所得。相比于枯燥的理論教學(xué)，學(xué)生每節(jié)課都親自動(dòng)手動(dòng)腦看到實(shí)際的學(xué)習(xí)成果，而且整個(gè)模塊循序漸進(jìn)，難度逐漸增加，一步步自己完成挑戰(zhàn)讓學(xué)生非常的有成就感，非常樂(lè)于學(xué)習(xí)。而每節(jié)課學(xué)生的表現(xiàn)，將作為平時(shí)成績(jī)記錄下來(lái)，占到總成績(jī)的50%。這樣也大大提高了學(xué)生的重視程度，能夠更主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)中來(lái)。

我把《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程分為了8大模塊，下面逐一進(jìn)行介紹。

2.1 基礎(chǔ)知識(shí)

包括進(jìn)制和數(shù)的表示法、單片機(jī)最小系統(tǒng)、存儲(chǔ)器等幾個(gè)內(nèi)容，花費(fèi)6課時(shí)左右的時(shí)間把這些基礎(chǔ)知識(shí)灌輸給學(xué)生。這部分內(nèi)容理論性較強(qiáng)、比較枯燥，對(duì)于剛剛接觸計(jì)算機(jī)、單片機(jī)的同學(xué)們來(lái)說(shuō)有點(diǎn)困難。我總結(jié)了一些助記口訣和公式幫助學(xué)生掌握。比如記接口的時(shí)候，我編了順口溜：“奇左偶右，小上大下，占四個(gè)角，P3少三腳。只有P0順序反?！睂W(xué)生幾分鐘就記住了各個(gè)端口的位置以及每個(gè)管腳的名稱(chēng)，增強(qiáng)了學(xué)生們學(xué)習(xí)的自信心。

2.2 顯示設(shè)備

我把所有常用的顯示類(lèi)設(shè)備都放到這一模塊學(xué)習(xí)，包括發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管、點(diǎn)陣顯示器、LCD液晶顯示器。這一部分我先從一個(gè)發(fā)光管的點(diǎn)亮講起，然后是閃爍，再流水燈，再霹靂燈，再一個(gè)數(shù)碼管的點(diǎn)亮、數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示、點(diǎn)陣顯示、點(diǎn)陣滾動(dòng)顯示、LCD1602顯示、彩色液晶顯示器，內(nèi)容既有銜接，又逐漸加深難度，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立一步步去完成每節(jié)課的任務(wù)。結(jié)合實(shí)際生活中的顯示器的應(yīng)用，學(xué)生們很感興趣，學(xué)習(xí)效果很好。

2.3 輸入設(shè)備

這一模塊我設(shè)置了按鈕、鍵盤(pán)、溫度傳感器、紅外接收器等設(shè)備。同時(shí)引入了中斷的概念和應(yīng)用。結(jié)合上一模塊，先實(shí)現(xiàn)按鈕控制的發(fā)光二極管、數(shù)碼管、LCD的控制，再實(shí)現(xiàn)溫度傳感器的溫度顯示（各種不同顯示器的顯示），再實(shí)現(xiàn)紅外遙控顯示（各種不同顯示器的顯示），同樣從易到難，讓學(xué)生一步步加深理解和應(yīng)用，達(dá)到能夠自己設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的水平。

2.4 聲音的產(chǎn)生

這一模塊我介紹了聲音的產(chǎn)生原理，引入了定時(shí)器的知識(shí)點(diǎn)。先學(xué)習(xí)用喇叭產(chǎn)生音樂(lè)，再進(jìn)行電子琴的設(shè)計(jì)，也是從易到難，先設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤(pán)電子琴再設(shè)計(jì)陣列式鍵盤(pán)電子琴。學(xué)生可以自由發(fā)揮，加上其他功能，比如音階顯示、彩燈等。

2.5 電機(jī)控制

這一部分我設(shè)置了直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制、步進(jìn)電機(jī)的控制、舵機(jī)的控制等內(nèi)容。也是先講授設(shè)備的工作原理，只有讓學(xué)生理解了設(shè)備的工作原理才能更好的掌握它的控制方法。然后再讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路、編程、調(diào)試最終完成我每節(jié)課的布置的任務(wù)。

2.6 擴(kuò)展

這一部分涉及接口和存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。包括鎖存器芯片、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片以及一些RAM和ROM存儲(chǔ)器芯片的應(yīng)用。讓學(xué)生掌握將單片機(jī)芯片和其他芯片之間接口的連接、對(duì)外接芯片的編址等知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生芯片擴(kuò)展的能力。

2.7 通信

現(xiàn)在的智能設(shè)備上通常不僅僅只有一片單片機(jī)，同一設(shè)備的單片機(jī)和單片機(jī)之間往往需要網(wǎng)絡(luò)通信，而且好多設(shè)備還需要單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信。這一模塊就專(zhuān)門(mén)介紹單片機(jī)和單片機(jī)以及計(jì)算機(jī)和單片機(jī)之間的通信，讓學(xué)生掌握基本的單片機(jī)通信的技能。

2.8 競(jìng)賽

這一模塊我引入了尋跡車(chē)和飛思卡爾的比賽，先進(jìn)行課內(nèi)競(jìng)賽，再選出優(yōu)秀的參加市賽、國(guó)賽。以賽促學(xué)是非常好的應(yīng)用型本科院校提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方法。

3 結(jié)語(yǔ)

采用C語(yǔ)言教學(xué)、理實(shí)一體化模塊式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和積極性，讓學(xué)生學(xué)到的不僅是知識(shí)還有技能，這種教學(xué)模式能夠?qū)⒄n堂所學(xué)和企業(yè)需求完美結(jié)合，能夠讓畢業(yè)后的學(xué)生快速投入工作崗位，是一種非常好的教學(xué)方法。當(dāng)然，如果同時(shí)加入protel和proteus兩個(gè)軟件的學(xué)習(xí)就更好了。由于課時(shí)關(guān)系，這兩個(gè)軟件我沒(méi)有在課堂上講，但是在授課過(guò)程中我會(huì)體現(xiàn)這兩種軟件的作用和用法，督促參加競(jìng)賽的學(xué)生課下自學(xué)這兩個(gè)軟件，這樣就和企業(yè)接軌的更加緊密了。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張義和.例說(shuō)51單片機(jī)（C語(yǔ)言版）人民郵電出版社.

[2]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社.

[3]馮文旭.單片機(jī)原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]