單片機原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實踐

劉利方　羅亞輝　李旭

摘 要 針對傳統(tǒng)單片機教學(xué)中存在的問題，結(jié)合機械電子工程專業(yè)教學(xué)和人才培養(yǎng)的要求，提出了從理論教學(xué)、實踐教學(xué)和考核方式三個方面進行改革的教學(xué)模式，并對該教學(xué)改革模式做了詳細的闡述。提出了以課題設(shè)計為核心的實踐教學(xué)模式，充分發(fā)揮在教師引導(dǎo)下學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用。結(jié)果表明，課程教學(xué)改革提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神。

關(guān)鍵詞 單片機 教學(xué)改革 課題設(shè)計 實踐教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.02.044

SCM Principles and Application Teaching Reform and Practice

LIU Lifang， LUO Yahui， LI Xu

（College of Engineering， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128）

Abstract In view of the problems existing in the traditional SCM teaching， combined with the requirement of the teaching and training of the mechanical and electronic engineering specialty， this paper proposes and expounds the new reform teaching pattern covering such three aspects as the theory teaching， the practice teaching and assessment method. This paper puts forward the practical teaching mode which is based on the course project， and gives full play to the main role of students ' learning under the guidance of teachers. The practice results show that the curriculum teaching reform has played a very good role in improving students' interest in learning， cultivating students' innovative ability and team cooperation spirit.

Keywords single chip microcomputer； teaching reform； course project； practice teaching

單片機具有體積小巧、功能強大、價格低廉等優(yōu)點，目前其應(yīng)用領(lǐng)域已非常廣泛。[1]“單片機原理及應(yīng)用”課程是各高校電子信息、電氣工程以及機電一體化等專業(yè)的必修課，也是一門理論性與實踐性都很強的應(yīng)用型學(xué)科。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機械電子工程專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)具有機械、電子、控制等基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，具有解決機電工程實際問題的能力，能在生產(chǎn)一線從事機電產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、應(yīng)用研究和生產(chǎn)制造管理等工作的高級工程技術(shù)人才。因此做好單片機課程的教學(xué)實踐，具有非常重要的意義。

1 單片機課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容和實際應(yīng)用脫節(jié)

目前國內(nèi)大多數(shù)單片機原理教材仍然以MCS-51單片機為基礎(chǔ)，在教材內(nèi)容編排上一般先從MCS-51單片機的體系結(jié)構(gòu)和存儲空間開始，接著花較大的篇幅介紹指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計，之后講解定時器、串口、中斷系統(tǒng)等常見外設(shè)和接口擴展技術(shù)，最后簡單介紹幾個單片機的應(yīng)用實例。按照上述教材內(nèi)容進行課堂教學(xué)，容易造成教學(xué)內(nèi)容和實際應(yīng)用的嚴重脫節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)前面章節(jié)的單片機基本原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是指令系統(tǒng)和匯編語言等內(nèi)容時會感到枯燥無味和晦澀難懂，而在后面的應(yīng)用實例學(xué)習(xí)過程中又因為沒有掌握基礎(chǔ)知識和原理導(dǎo)致難以理解，漸漸學(xué)生就會失去學(xué)習(xí)興趣，從而影響到了教學(xué)效果。

1.2 實踐環(huán)節(jié)安排不合理

傳統(tǒng)的單片機實踐環(huán)節(jié)一般與理論教學(xué)分開進行，采用單片機實驗箱完成幾個簡單的實驗，或采用 Proteu之類的仿真工具，利用軟件模擬單片機系統(tǒng)的運行。在實驗內(nèi)容的安排上大多是驗證性實驗，學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)手冊上的實驗原理和步驟，在實驗箱上進行簡單的連線，再把實驗指導(dǎo)書上提供的程序編譯下載運行即完成了整個實驗的過程。[2]受限于實驗箱硬件設(shè)計內(nèi)容不能改變，難以進行新實驗設(shè)計，在一定程度上制約了學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

1.3 考核方式單一

課程考核是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果的重要手段。傳統(tǒng)的單片機課程考核多采用閉卷考試的方式進行，學(xué)生要想在考試中獲得高分，通常只需死記硬背書本知識點，而學(xué)生實際動手能力無法在考試中體現(xiàn)。因此，這種考核方法不能真實客觀地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和能力的高低，更無法準(zhǔn)確地衡量學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。[3]

2 理論教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1 優(yōu)選教材，采用知識和應(yīng)用相結(jié)合的教學(xué)模式

正確選用教材是單片機課程建設(shè)的重要組成部分，是保證教學(xué)質(zhì)量的重要前提條件。優(yōu)秀的教材必須具備內(nèi)容的科學(xué)性、系統(tǒng)性和先進性，并能夠幫助提高學(xué)生的興趣，擴大學(xué)生的知識面。根據(jù)單片機的發(fā)展和應(yīng)用趨勢，結(jié)合本專業(yè)的實際情況選用優(yōu)秀教材，并根據(jù)教材內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)特點精心組織教學(xué)內(nèi)容。在單片機實際教學(xué)過程中，采用知識和應(yīng)用相結(jié)合的教學(xué)模式，既注重理論教育的作用，也充分強調(diào)實踐教育的重要；既強調(diào)單片機的設(shè)計理論和設(shè)計方法的講解，也注重軟硬件編程與調(diào)試經(jīng)驗的傳授。在理論知識點的教學(xué)中，對于一些較為晦澀的理論知識，比如51單片機寄存器的詳細定義、存儲器的組織結(jié)構(gòu)以及匯編語言和指令系統(tǒng)，要求學(xué)生在理論課學(xué)習(xí)時不必掌握具體細節(jié)，只需了解基本原理即可，在實踐和動手環(huán)節(jié)中碰到問題再來深究具體細節(jié)。