《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)改革研究

聶森

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用作為電氣類方向的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門對(duì)于理論和實(shí)際操作要求很高的課程。本文在其教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)目標(biāo)等方面提出了課程教學(xué)改革措施，并說明了其實(shí)施效果。

關(guān)鍵詞：《單片機(jī)原理及應(yīng)用》；教學(xué)現(xiàn)狀；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）52-0085-02

一、引言

單片機(jī)作為社會(huì)生產(chǎn)生活中廣泛使用的器件，在監(jiān)控系統(tǒng)、儀器儀表設(shè)備、電子元器件等等方面都有很重要的應(yīng)用[1，2]。作為電氣與自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程系統(tǒng)培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)于軟硬件結(jié)合學(xué)習(xí)的認(rèn)知，提高了學(xué)生硬件操作的動(dòng)手能力，并為后續(xù)相關(guān)課程提供了基礎(chǔ)，是一門理論性、技術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，更是學(xué)生就業(yè)的一大核心競(jìng)爭(zhēng)力[3]。

同時(shí)，單片機(jī)原理及應(yīng)用課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課程具有一定難度，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生總覺得難以理解較為抽象的知識(shí)點(diǎn)，難以將理論知識(shí)和實(shí)際操作相結(jié)合，從而產(chǎn)生單片機(jī)課程很難學(xué)習(xí)的感覺。因此如何教授該課程使得學(xué)生對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生興趣并真正掌握其原理和應(yīng)用具有重要的意義[4]。

本文首先介紹了單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)現(xiàn)狀，通過結(jié)合單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用情況與實(shí)際教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)狀中存在的困境及問題提出了一系列的改善和改革舉措。

二、單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)原理及應(yīng)用是面向電氣類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程以MCS-51單片機(jī)為對(duì)象，詳細(xì)介紹了單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)，并從實(shí)際應(yīng)用的角度介紹了匯編語言程序設(shè)計(jì)與硬件接口設(shè)計(jì)、常用數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理程序、接口驅(qū)動(dòng)程序及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過軟硬件相結(jié)合的方式，使得學(xué)生能夠深刻地認(rèn)識(shí)和理解單片機(jī)的原理與內(nèi)在機(jī)制，鍛煉學(xué)生程序的編寫能力以及硬件的實(shí)際操作、調(diào)試能力，培養(yǎng)其綜合性解決問題的能力。該課程包含內(nèi)容較多，既有較強(qiáng)的理論抽象性，同時(shí)又要求較高的實(shí)際動(dòng)手能力，因此教學(xué)具有一定的難度。盡管近年來國(guó)內(nèi)高校在該課程的教學(xué)上有一定地改革和嘗試，但是仍然存在一些比較明顯的問題。

1.教學(xué)內(nèi)容安排不夠合理。課程的前半部分集中于單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和指令系統(tǒng)等內(nèi)容，這些知識(shí)點(diǎn)相對(duì)來說比較抽象，特別是對(duì)于未接觸過硬件的學(xué)生來說很多內(nèi)容難以理解和前后貫通；而課程的后半部涉及的中斷、并行口、串行口和定時(shí)器等內(nèi)容需要和前半部的內(nèi)容相結(jié)合，許多學(xué)生此時(shí)已經(jīng)忘記了之前所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，無法將兩者相結(jié)合從而造成知識(shí)點(diǎn)上的斷層。另外，由于單片機(jī)更新?lián)Q代速度較快，匯編語言作為入門級(jí)的語言在實(shí)際應(yīng)用中也逐漸被C語言等高級(jí)語言所取代，因此教學(xué)中僅僅強(qiáng)調(diào)匯編語言的指令系統(tǒng)和邏輯結(jié)構(gòu)是不夠的。

2.教學(xué)方式較為單一。教學(xué)以教師講授為主，通過板書和多媒體的方式，將課程內(nèi)容講授給學(xué)生，雖然多媒體可以直接將圖片、視頻及結(jié)果展示給學(xué)生，但是這其中學(xué)生參與的部分較少，很難讓學(xué)生抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)，并且不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)性不足、積極性不夠。隨著教學(xué)的推進(jìn)，部分學(xué)生不懂的問題積累得越來越多，逐漸對(duì)課程產(chǎn)生“害怕”心理，甚至喪失了對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣和信心。同時(shí)，單純地講授對(duì)于單片機(jī)中抽象部分的知識(shí)理解較為困難，學(xué)生單方面接收知識(shí)，較為被動(dòng)，不利于學(xué)生的掌握。

3.缺少對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)有的教學(xué)方式一般遵循基礎(chǔ)知識(shí)的講授、例題的講解及實(shí)際動(dòng)手操作。在此過程中，大部分的學(xué)生習(xí)慣于依賴?yán)蠋煹闹v授而被動(dòng)地接受知識(shí)，不會(huì)主動(dòng)思考、發(fā)現(xiàn)和提出問題，因此缺少獨(dú)立思考的能力。對(duì)于單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)來說，由于其知識(shí)點(diǎn)多且雜，被動(dòng)地接受知識(shí)點(diǎn)，很難將其軟硬件特性相結(jié)合，往往會(huì)造成顧此失彼、邊學(xué)邊忘的情況，從而無法達(dá)到將所有內(nèi)容貫穿掌握、靈活運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)。

4.對(duì)于學(xué)生實(shí)際操作動(dòng)手能力培養(yǎng)不足。課程教學(xué)中涉及到的實(shí)驗(yàn)課較少，且都集中于課程的后半部分，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于新接觸知識(shí)點(diǎn)的理解停留在表面，而無法通過實(shí)際操作徹底明白其中的機(jī)理。而單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)目標(biāo)最需要強(qiáng)調(diào)的即培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作和解決問題的能力，因此，僅僅掌握知識(shí)點(diǎn)和程序語言的編寫是不夠的。另外，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)定基本都是論證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需要按部就班地操作都能夠得到預(yù)期的結(jié)果，無法鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。因此現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)定缺少能夠讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，無法提高學(xué)生實(shí)際操作中獨(dú)立分析和解決問題的能力。

三、教學(xué)內(nèi)容改革

基于單片機(jī)原理及應(yīng)用的教學(xué)現(xiàn)狀，本文僅就實(shí)踐教學(xué)中存在的問題提供了一些有效的改革建議，具體建議如下：

1.調(diào)整并合理安排教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容上前后部分不夠連貫的問題，在教學(xué)內(nèi)容中進(jìn)行適當(dāng)穿插，對(duì)于理論知識(shí)的講解結(jié)合涉及到的硬件元器件的結(jié)構(gòu)與原理。比如對(duì)于指令系統(tǒng)的講解，對(duì)于指令的格式、尋址方式可以結(jié)合后面的中斷系統(tǒng)操作來講授；對(duì)于單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)在前半部分理論講授時(shí)可簡(jiǎn)單介紹，而在課程后半部分涉及中斷、定時(shí)、串口通信的內(nèi)容時(shí)再詳細(xì)講授；另外，對(duì)于軟件部分的教學(xué)，可以將匯編語言作為基礎(chǔ)重點(diǎn)介紹，在學(xué)生掌握之后可適當(dāng)引入關(guān)于C語言等更加主流，使用更多的語言，從而使得學(xué)生在真正接觸到實(shí)際應(yīng)用，或從事該方面工作時(shí)不會(huì)過于陌生，而容易上手。

2.豐富教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。單片機(jī)的內(nèi)容相對(duì)來說比較容易讓學(xué)生感覺枯燥而提不起興趣。因此教師應(yīng)該投入更多的精力和熱情來吸引學(xué)生的注意力，喚起他們的興趣。選擇與教學(xué)相關(guān)且與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密的實(shí)例，以此開始講授、分析和討論，幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)并理清重點(diǎn)。適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用講授法、討論法、練習(xí)法和指導(dǎo)法準(zhǔn)備課程主題，讓學(xué)生記憶難忘。同時(shí)，在每次課程結(jié)束時(shí)可適時(shí)地采用隨堂測(cè)驗(yàn)或者提問的方式來約束和提醒學(xué)生，增強(qiáng)記憶。

3.引導(dǎo)學(xué)生多思考和參與。單片機(jī)課程的教學(xué)僅僅依靠教師的講授，很難取得好的教學(xué)效果。因此對(duì)于該門課程的教學(xué)應(yīng)該以學(xué)生的需求為中心，堅(jiān)持啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題從而分析問題和解決問題，而不是僅僅被“灌輸”知識(shí)點(diǎn)。秉承“授人以魚不如授人以漁”的思想，帶領(lǐng)學(xué)生從問題入手，幫助學(xué)生理解問題，進(jìn)而分析問題的原因和本質(zhì)，從而通過已掌握或還未掌握的知識(shí)點(diǎn)解決問題。同時(shí)在此過程中，可以引起學(xué)生對(duì)于未知內(nèi)容的興趣，從而適時(shí)地講解新知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生通過問題學(xué)習(xí)內(nèi)容，使得學(xué)生能夠深刻理解單片機(jī)的功能及其工作原理。

4.激勵(lì)學(xué)生勤動(dòng)手，不怕犯錯(cuò)。單片機(jī)課程教學(xué)的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生使用單片機(jī)解決實(shí)際問題的能力，因此需要鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手，只有在動(dòng)手的過程中才能梳理和強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題。可在教學(xué)的適當(dāng)階段以小組為單位，讓學(xué)生通過思考、討論和合作的形式解決開放性的實(shí)際問題。不論是對(duì)軟件的編程還是硬件的調(diào)試，只有通過動(dòng)手才能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的問題，鼓勵(lì)學(xué)生不怕錯(cuò)誤和失敗，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己未理解或者未掌握的知識(shí)點(diǎn)，在不斷犯錯(cuò)的過程中解決問題，通過動(dòng)手加深對(duì)單片機(jī)原理的理解，而不是僅僅停留在對(duì)課本知識(shí)的“死記硬背”中。

四、結(jié)束語

針對(duì)單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)長(zhǎng)期存在的不足和問題，本人結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及教學(xué)目標(biāo)等方面提出了一系列改進(jìn)和改革措施，通過長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐觀察和結(jié)果反饋，上述的改革措施可以取得一定的成效。學(xué)生對(duì)于單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣增強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)和分析問題的能力以及解決問題的能力都得到了很好地提高。同時(shí)，增進(jìn)了師生之間的溝通；學(xué)生對(duì)于單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)，不再因?yàn)檩^為抽象的理論知識(shí)而“害怕”，教學(xué)氛圍良好，促進(jìn)了教學(xué)工作的開展。因此，這些改革措施為單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)帶來了積極正面的影響。

參考文獻(xiàn)：

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