单片机原理课程教学实践与体会

赵健衡　葛为民

【摘 要】单片机原理课程的教学在工科院校与信息学科相结合的各专业中占具独特的地位，本文从课程的性质与特点出发，结合课程教学实际，提出了理论联系实际、注入式和启发-联想式相结合、充分发挥实验教学的作用、注重能力培养、采取多样化的教学与考核方式的教学方法。

【关键词】教学方法；探讨；单片机原理

单片机原理是一门理论性与实践性都非常突出的，在一般工科院校中，机电一体化、测控技术、自动控制及计算机等多个专业学生必修的一门重要的专业基础课程，是所有与信息学科相结合的各相关各专业后继课程学习的重要基石之一。通过该课程的教学实践活动，应该使学生具备能够利用微控制器件进行相关应用型硬件电路设计与软件程序开发的能力，其教学效果直接影响到学生后续课程的学习。教师的教学方法与手段直接影响教学的效果，教学方法的恰当与手段的适宜，无疑将收到事半功倍之良好效果，同时还有助于学生对知识的系统性理解和掌握，最大程度克服学生畏难与厌学的情绪。这无疑对课程的教学内容及教学方法的研究与探索提出了较高的要求。

1 课程的主要教学内容与特点

目前我国高等院校中与信息学科相结合的各相关专业是将单片机原理课程作为专业基础课来组织教学的，多数以MCS 51系列微控制器为主要讲授对象。其主要教学内容包括：单片机硬件结构、指令系统、接口及应用技术三大组成部分。

课程的特点表现在：理论性强，概念抽象，难以把握；实践性强，实际应用能力要求高。并且实际应用能力的提高，又取决与对抽象概念的理解与把握能力，较强的应用能力又能促进抽象概念的理解。这样抽象概念与应用能力相互交织，对教师的教学与学生的学习都极具挑战。

为了取得良好的教学效果，在教学中，应该不断通过改革与实践，研究和探索各种有利于调动学生学习积极性，提高教学质量，夯实学生的专业技能基础，提高学生在市场经济条件下的竞争实力的方法。

2 把握课程特点，积极寻找教改突破口

鉴于单片机原理课程在教学中的性质与地位，以及理论性与实践性兼备的教学特点，不仅是能使学生掌握单片型微机基本原理与应用技术，而且还能培养学生分析和解决应用接口电路设计能力的一个有效的教学环节，其教学活动在整个教学过程中起到了一个承前启下的作用。

因此，本课程对计算机语言、电子电路、模拟电子技术、数字电子技术、以及各种数制转换等数学知识有较高要求。上述相关课程中涉及到单片机原理课程的先修知识点，并且相当大的多数均为该课程的重点和难点，如果先修课程掌握得不扎实，必将直接影响到单片机原理课程的教学效果。

另外，单片机原理课程还具有软硬件结合紧密的特点，内容复杂。与单纯的软件课程或硬件课程相比，教学难度明显增大。在教学过程中，学生普遍反映该门课程内容复杂、概念抽象、缺乏感性认识，难懂、难学、难运用。教学效果也难以尽如人意。

根据课程本身所具有的特点，如何才能达到培养学生扎实的理论知识与良好的解决实际问题的动手能力的教学目的，应该积极调动教与学双方面的因素，共同参与到教学实践中，在教学内容、教学方法、教学手段，以及激发学生的学习兴趣等方面进行系统全面的探索与改革。

3 联系实际加强教学针对性

单片机原理涉及较多的计算机软硬件知识，在实际中也具有广泛的用途。可以考虑在进行教学设计时，应尽可能的联系实际，利用现处于信息化社会的当代学生，能较容易在日常生活中接触到计算机等信息产品的优势，引导学生充分理解所学知识的重要性，激发学生的学习兴趣。

在组织教学的过程中，一方面，应该注意维护课程教学体系的完整性，以利学生自我总结提高，从整体上完整把握和理解知识体系；另一方面，应将知识点和教学目标的层次与教学手段相结合，并充分利用各种媒体尽可能进行情境的创设，充分发挥各种教学手段的优势，化繁为简，化难为易，以利学生对各知识点的正确理解，并进而融会贯通，以致灵活运用，最终提高教学质量。

4 注入式和启发-联想式相结合

教学形式上采取以从过去单纯讲授的注入式转变到以讲授为主的注入-启发-联想式的教学模式。并鼓励学生课前预习，课后复习。从单纯的教师为主导的课堂教学向教师讲授、启发学生联想与学生自学、课堂讨论相结合的教学模式转变，即课堂讲授→启发→思考、自学→讨论→总结、再讲授→实验验证→讨论总结。例如，在讲授地址、数据、控制三总线结构部分时，在交代清楚相关理论知识与概念后，可以要求学生自己将三总线的數据信号管理方式与日常生活中的交通管理方式进行比较；再如，讲授定时器/计数器一章时，在介绍了计数缓冲器、计数初始值、重载寄存器作用，以及定时器/计数器的工作原理后，不妨要求学生将其与人类古老的“沙漏计时方法”的工作原理进行比较，学生自然能够将计数缓冲器与“沙漏”、计数初始值与“沙”等抽象概念与实际物体一一有机地联系起来。经过课堂讨论、总结后，这些既抽象又很实际的相关概念变得形象、鲜活。不难使学生正确掌握又印象清晰、记忆深刻。在此基础上，进一步引导学生自己总结出各类不同的系统扩展方式与可编程控制接口芯片，尽管用途不一，大致都有类似的控制使用方法。充分发挥学生的主体作用，增加教学的吸引力。

教学内容上，注意加强教学内容的应用环节，适当选择一些实际工程应用例题，贴近日常生活，加强学生的分析实际问题、解决实际问题能力的训练。

5 充分发挥实验教学手段的作用，注重学生综合能力的培养

由于单片机原理课程的实践性很强，课堂讲授的内容大都较为抽象难于立即消化，掌握起来有一定的难度。因此在教学活动中，必须根据课程的进度和教学的需要合理地安排实验环节，并在实验教学中重视学生综合能力的培养。在实验中，应注意先易后难，软硬搭配，验证型实验与综合、设计型实验相结合，对日常生活中会碰到的问题，尽可能设计一些较具有实用性的课题，同时安排学生以学习骨干为核心的小组为单位，努力创造一个相互协作、相互学习、共同提高的良好氛围。使学生能够根据实验中独立操作的反馈信息（如在实验操作中碰到的各种问题等），通过学习交流，共享整个群体的思维和智慧，从而形成对客观事物规律更全面的认识，培养解决实际问题的能力。

6 善于激发学生的好奇心与学习兴趣

“兴趣是最好的老师”，在教学过程中，没有兴趣的学习只能是教师单向的灌注式学习，学习的目的成了为完成学分而不得不为的苦差，没有任何积极意义，更谈不上达到培养学生在掌握基本理论的基础上，具有较强实际运用能力的教学目标了。

有经验的教师不难发现，学生在开始学习单片机原理课程之前，一般都有实际操作微型计算机的经验，多少具备一些计算机的基础知识，尤其是计算机软件方面的知识。对计算机的硬件结构以及工作原理方面的知识，既好奇，又有些敬畏，对即将开始的学习往往跃跃欲试。

作为教师，应该善于保护学生对学习内容的好奇心，进一步激发学习兴趣。使学生不至于一开始就搅入繁杂抽象的概念中无力自拔，迅速消退进一步学好的积极性。

讲解知识的切入点上应该尽可能由浅入深，在讲清“是什么”的基础上，侧重“为什么”，使学生更好地把握各知识点间的内在逻辑关系。在把握基本理论知识的基础上，侧重实际运用能力。例如，在学习MCU芯片各引脚部分时，应该侧重到具体有什么用途，怎么使用。

尽可能利用多媒体教学等现代教学手段，通过视频、音频、图像、动画等，使抽象的知识具体化、形象化，利于学生生动、有效地掌握。在习题课中，利用多媒体投影设备，对学生典型习题进行分析、讨论、讲解也能收到极好的教学效果。

7 考核方式多样化

在我国现行的教育体制中，考试乃是督促学生学习、检验学习成果、检查与评价教师教学效果的一种重要手段。近年来，随着高等学校教学改革工作的进一步深入，针对传统的考核方法，不利于素质教育的种种弊端，在考核改革方面进行了大量有益的探索与实践。

强调变应试教育为素质教育，注重培养和考核学生的实践应用能力和突破、创新意识，对改变学生的学习方法和思维方式起到举足轻重的作用。加大平时考核力度（包括日常出勤、习题作业和课堂表现等）。考核形式多样化（采取开卷与闭卷，小论文与大作业、期末考试与平时考查、实验成绩相结合的多种方式）。侧重培养学生对知识的理解能力、再通过相关课程设计教学环节，进一步综合提高应用能力和解决实际问题的实践能力，促使学生认真对待学习，有效杜绝考试突击的现象。

雖然培养学生的综合实践能力是一个长期和复杂的过程，需要不断积累经验，进一步完善方法和措施。但在教学实践中，通过上述方法的综合运用，不但使得单片机原理课程中原本比较复杂的知识结构、抽象的名词概念以及逻辑性较强的知识点变得相对浅显、更易于理解，便于掌握，从而激发了学生们的学习热情，提高了他们对本课程的学习积极性，也为他们进一步学好其它的相关专业课程打下了良好基础；同时对其它类似课程的教学实践活动也具有参考意义。

【参考文献】

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].2版.北京：清华大学出版社，2004，2（2）.

[2]王汀.微处理机原理与接口技术[M].杭州：浙江大学出版社，2008，9（1）.

[责任编辑：汤静]