单片机原理与应用课程教学改革探讨

樊志华 闫文耀 洪　君

摘要：从单片机行业就业需求特点出发，通过对教学内容和方法的优化组合，对实验教学、考核方式的改革，以达到改善教学效果，增强学生动手能力，培养学生创新精神的目标，从而使学生适应当今就业要求，最终实现教、学、做、就业的高度统一。关键词：单片机；教学改革；就业需求；创新能力ブ型挤掷嗪牛篏424.1

文献标识码：A

文章编号：16723198(2009)19021601おじ咝＝萄Ц母镆殉晌一种必然趋势，只有不断改进教学内容和方法，丰富教学手段，激发学生的学习兴趣，加强实践能力的培养，才能实现教、学、做、就业的高度统一，从某种程度上可缓解大学生的就业问题。1教学内容和方法的改革ジ据单片机行业对应聘者的相关要求以及本门课程入门难的特点，教学中打破传统推车式的教学方式，注重对教学内容和方法进行优化和组合，将本门课程的学习分如下四个阶段：サ谝唤锥危旱テ机相关知识及内部结构。首先在讲授各部分前，教师应对单片机就业前景、应用现状等问题给学生做一细致分析。然后以类比的方式(如：人体各部分)讲解单片机最小系统，并让学生明确最小系统是单片机能够正常工作的基本条件，对单片机有一个整体认识。接下来以最小系统为中心分别对单片机引脚功能、内部结构、晶振、电源、ISP、复位等知识进行简单讲解。此部分应在后面整个学习过程中不断进行回顾和学习。第二阶段：跳过复杂的汇编指令，结合嵌入式C语言讲解单片机并行I/O口工作方式。据调研，目前单片机行业主要以嵌入式C语言为主要编程工具，故授课时主要以嵌入式C语言为工具讲解，在后面出现编写程序需要时(如DS18B20等需精确延时的程序时)再穿插讲解C、汇编混合编程方法，这样既和实际工作更加贴近又使学生避过一开始就面对复杂的汇编指令，增强学好的信心。在对单片机并行I/O口讲解时，要侧重于让学生明白单片机作为双向I/O应用时每次读入前为何需先置1等这类应用型问题。在讲解单片机对I/O口的控制方式时，可以采用类比的方式(如：将单片机的各个功能寄存器比喻成我们平时使用的操作系统)，以增强学生的理解。经过基础知识的讲解后，教师应拿出大量学时带领学生从编写简单的流水灯程序开始，结合电脑在编译软件(如KEIL软件)下调试，一边编写程序一边讲解各部分理论知识(如：程序中头文件的作用，LED发光二极管的工作原理等)，并且逐步由教师带领学生编写向教师给任务学生自主设计过渡。在此过程中，需不断回故前面知识，学习新接口芯片，并同步电脑调试，验证结果。此部分题目至少涉及如下方面：(1)LED流水灯；(2)独立式按键；(3)LED数码管；(4)矩阵式按键；(5)蜂鸣器。第三阶段：中断、定时器、串行口部分。由于定时器、串行口多使用中断方式，与外部中断具有一定的共性，故放在一起进行讲解，以达到触类旁通的目的。首先以学生看得到、摸得着，运用发生在身边的实际例子(如接电话)进行中断的相关概念和中断处理过程的理论讲解，然后以外部中断为代表，结合大量的程序(如每按一次按键LED小灯亮灭变化一次等)讲解实际中断的处理过程及编程方法，使学生通过具体的程序充份理解中断的用途及处理方式。在外部中断被充分掌握的情况下，利用我们身边的实例(如：以出租车行驶里程计数等)进行定时器和串行口工作方式的讲解，由于前面对中断的相关概念、外部中断的工作原理有了很好的理解，故在学习定时器和串行口工作方式时学生就不会感觉太困难。第四阶段：综合设计及系统扩展。结合前面学过的知识，此部分教师拿出部分课时，以任务的方式提出一系列设计任务，学生综合前面学过的知识进行设计，以达对知识巩固、整合的目的，对学生创新能力也是一个很好的锻炼。以上四阶段需逐级递进，每一阶段在讲授基础知识后，需通过大量的练习进行消化理解，各部分一定要突出单片机的应用性，使学生体会到单片机的应用就在身边，以此激发学生的学习兴趣。2改革实验教学，提高动手能力ゴ蚱瞥９姘凑罩傅际檠生下载程序单纯进行验证的传统实验模式，对课内实验教学进行改革，每次均将实验分为基础实验和设计性实验两部分，并逐渐加大设计性实验的比例。基础实验主要让学生按照实验指导书指导，对相关理论知识进行验证、对此部分实验系统结构、使用方法和软件调试方法进行掌握，为后面设计性实验打下基础。设计性实验由老师提出相应的设计任务(如：利用现有资源设计一款节日彩灯、设计一个秒表等)，学生自主进行设计、实验。设计性实验以前面基础实验为基础，但设计任务又脱离指导书，没有参考的内容，故学生只能自已设计硬件电路的连线，编写程序并调试，从而达到对学生基础理论知识和独立自主创新能力双方面的锻炼，而这两项也是用人单位十分看重的。3开展课程设计，培养创新能力ピ诘テ机教学改革中，增设了课程设计部分。课程一开始教师提供多个具有创新要求的课程设计供学生选择。一般五、六人为一组，此课题伴随整个单片机教学，让学生在学习过程中不断想到自已的课题，遇到问题时先自已解决，不成功时教师再加以适当指导。在教学过程中可以感受到学生学习的主动性明显增强，所提问题具有更强的针对性，学习效果也更好。课程设计主要对学生以下几个方面进行了实战训练：(1)根据设计任务的具体要求，查阅资料、制定设计方案及预其目标；(2)使用Protel软件设计电路原理图和PCB版图(也可利用万能板完成但要保证信号的稳定性)；(3)购买元器件并进行电路版的焊接；(4)进行软件编程；(5)进行软、硬件联机调试，完善系统功能；(6)撰写技术文档资料。通过课程设计，使学生掌握了单片机系统开发设计的全过程，培养了学生团队精神和创新能力。4改革考核方式，注重实际能力ジ谋湟酝一张试卷定成绩的方式，更加注重了实际能力的考核。改革后，本课程的考核分为四方面：第一方面是平时考核，侧重于课堂上学生出勤、学习态度及参与问题讨论的积极性，占总成绩的20％；第二方面是实践能力的考核，侧重于学生的实际操作能力的考核，此部分主要针对平时实验成绩，占总成绩的30％；第三方面课题设计考核，根据每个人的工作量及最终效果评定此部分成绩，侧重于综合动手能力及自主学习能力的考核，占总成绩的20%；第四方面理论考核，侧重于基本理论的考核，占总成绩的30％。由于考核方式的改革，使学生重视实验教学，提高了学生的实践能力、互动性增强，改善了教学效果和质量。5教改实施效果ネü对教改方案的实施，教学取得了明显的成效。学生学习的主动性大为增强。实际动手能力明显提高，这点从大四学生毕业设计中得到了很好的体现，学生能较容易地独立完成DS18B20温度监测系统、数字电子时钟、十字路口交通指挥系统等毕业设计题目，且选择嵌入式相关工作的学生大部分均成功地找到工作。较快地完成角色的转变，基本达到了社会对单片机应用技术培养人才的需要。参考文献[1]@李广弟.单片机基础(修订版)[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.[2]@刘守义.单片机应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.[3]@于复生.任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践与探索[J].电气电子教学学报，2004，(1).[4]@陈裕成.单片机原理及应用教学改革探索[J].漳州师范学院学报(自然科学版)，2007，(2).