《微处理器原理与应用》教学改革与实践

龙诺春

（广东白云学院电气与信息工程学院，广东 广州 510450）

《微处理器原理与应用》教学改革与实践

龙诺春

（广东白云学院电气与信息工程学院，广东 广州 510450）

《微处理器原理与应用》是一门理论性和实践性强的综合性课程，既有硬件技术，又有软件设计知识。在课程教学中，采用传统的教学方法难以达到创新型人才培养目的。针对目前存在的问题，基于应用技术大学创新型人才培养的教育理念，根据课程内容及特点，以实践能力培养为目标，从仿真教学法、实践教学法、项目驱动教学法和改革考核方式等四个方面入手对课程教学方法进行改革。

微处理器；教学改革；能力培养；应用技术大学

1 引言

目前，我国一些地方高校正在向应用技术大学转型发展，以适应新形势下社会对应用型人才的要求。应用技术大学的人才培养目标是通过对学生进行必要的基础理论教育和充分的职业训练，使其成为能在某一领域具有独立从事职业活动能力的高级应用技术人才。人才培养直接面向市场和社会经济发展的需求，强调学生的技术应用和开发创新能力的培养。因此，应用技术大学的课程体系和课程教学必须以学生的创新能力和适应岗位需求的实践能力培养为目的。

《微处理器原理与应用》是一门理论性和实践性很强的综合性技术应用课程，是电子信息工程专业、通信工程专业、自动化专业等专业的必修课程，是培养大学生创新能力和实践应用能力的重要教学模块。但通过教学发现，采用以教材为中心的“灌输式”教学方法很难达到教学目标和应用型人才培养要求。因此，以应用技术大学人才培养目标为指导思想，根据《微处理器原理与应用》课程内容及特点，对该课程的教学方法进行研究和改革具有重要意义。

2 《微处理器原理与应用》课程内容及教学目标

目前，为了充分发挥学生的特点和学习潜能，留给学生自主学习的时间较多，相对来说，课程教学的学时数较少。因此，教师应根据课程教学大纲要求，把握好课程教学内容，抓住重点、难点。在教学目标方面，不但要明确课程的知识结构目标，更重要的是要确立能力培养目标，以培养学生的专业能力为教学宗旨。《微处理器原理与应用》课程的主要内容和教学目标可归纳如下：

2.1 课程教学内容

《微处理器原理与应用》课程的主要内容有微型计算机的基本结构与工作原理，单片机的内部结构及内部各功能模块的工作原理，汇编语言指令系统及伪指令，汇编语言程序设计及C语言程序设计基础，外部接口与系统扩展技术等。

2.2 课程知识结构目标

要求学生熟悉微型计算机的基本结构与工作原理，掌握计算机中的数制与码制知识。掌握C51单片机的内部结构及内部各功能模块的工作原理；掌握汇编语言指令系统及伪指令；掌握汇编语言程序设计及C语言程序设计流程与方法；掌握C51单片机I/O接口工作原理与应用技术；掌握系统总线原理与系统扩展技术。熟悉集成开发环境KeilC51软件的使用方法，掌握基于KeilC51软件的单片机程序设计调试技术；熟悉Proteus仿真软件的使用方法，掌握基于Proteus仿真软件的C51单片机应用系统仿真开发调试技术。熟悉C51单片机应用系统的项目开发流程并掌握基本的设计方法与调试方法。

2.3 课程能力培养目标

该课程主要是培养学生的综合分析问题与解决问题的能力，培养实践动手能力和创新能力。学生通过本课程模块的学习，具有C51单片机内部存储器、I/O接口、定时器/计数器、中断系统、异步串行通信等内部各功能模块的应用能力，具有A/D转换、D/A转换、键盘与显示等外部功能模块的应用能力，具有应用系统扩展的基本能力，具有C51单片机汇编语言和C语言程序设计能力，具有基于单片机应用系统的实际项目开发设计基本能力。

3 课程教学存在的问题

传统的教学方法突出教师的主体地位，以课堂为中心，强调教材的中心作用，只注重知识的传授，教师与学生的关系是主动传授者与被动接受者的关系，学生是被动学习者。对于既有理论教学又有实践教学内容的课程常采用两者分割的教学模式，面对实践操作较强的课程难以实现理论与实践的统一，达不到教学目的。目前《微处理器原理与应用》课程教学大多采用传统的教学方法，通过教学发现主要存在以下两个方面的问题。

3.1 以教材为中心，难以激发学生的积极性

在《微处理器原理与应用》课程教学中，教师基本上以教材为中心，以教材内容作为教学目的。对教材中的概念、原理进行详细的讲解，尽力把系统理论和方法讲解清楚。然而，对学生而言，面对大量的抽象概念和原理，感觉内容比较枯燥，晦涩难懂。在课堂上，少数学生可能听懂了老师讲解的知识点，也往往局限于感性认识层面上，没有真正理解和掌握相关内容，学生是被动学习，没有学习积极性。例如在讲解“汇编语言伪指令”时，教师虽然讲解了相关指令的功能，但学生难理解它的用法，不知道怎样使用。这种“灌输式”教学方法，很难获得较好的教学效果。

3.2 理论与实践分离，不易掌握知识点

传统的教学方法，大多采用的是将理论与实践操作分开上课。理论课老师在普通教室上课，对书中的知识点进行讲解，虽然力争把理论知识讲解清楚、讲透彻，然而就事论事，纸上谈兵，学生难以真正理解相关内容。《微处理器原理与应用》课程也分为理论课和实验课，比例大致按3：1分配。例如在讲解有关寄存器时，学生知道了寄存器的功能，但不知道怎样进行实际操作。另一方面，实验课虽然到实验室进行，但实验内容和实验时间一般都是固定的，甚至实验步骤都是拟定好的，学生难以验证更多的知识点，不能形成对知识的融会贯通，也不利于学生动手能力的培养。因此，理论与实践分离的教学方式不利于学生动手能力和创新能力的培养。

4 “微处理器原理与应用”课程教学方法的改革思路

“微处理器原理与应用”课程内容多和概念较抽象，理论性和实践性都较强。学生对其中的基本原理、设计方法和实现技术不易理解和掌握。针对传统的教学方法难以达到应用型人才培养目标的问题，以应用技术大学人才培养目标为依据，从4个方面提出《微处理器原理与应用》课程教学方法的改革思路。

4.1 利用多媒体技术环境，采用仿真教学法

目前教室一般都采用多媒体技术，有网络和教学广播系统。一方面教师可利用多媒体课件进行教学，另一方面，可在电脑上安装微处理器仿真软件，通过仿真进行直观教学。例如我们可以在电脑上安装proteus仿真软件。《微处理器原理与应用》课程主要特点是既有硬件的系统构成又有汇编语言和C语言的软件知识，适宜仿真教学。采用仿真教学方法，教师可以边演示性边讲授。例如在讲解I/O接口的工作原理时，教师可利用I/O口控制流水灯的仿真演示，使抽象的内容变成直观的东西，然后再讲解工作原理和程序的运行过程。仿真效果形象生动，学生可观察到仿真的现象和结果，通过仿真可吸引学生的注意力，可提高学习效果。教师利用仿真可分析原因，讲解工作原理和工作过程，这样学生容易理解和获取相关的知识，达到事半功倍的效果，更重要的是培养学生的观察和分析能力。

4.2 以应用为目的，采用实践教学法

实践教学不只是实验，而是通过实验进行教学，教师采取“做中教”的方法进行教学，让学生在“做中学”，“学中做”，边做边教，边做边学，使理论教学与实践教学有机统一，这样，学生在获得感性认识的同时，又可理解和掌握相关知识点，从而增强学习兴趣，提高实践应用能力。

《微处理器原理与应用》课程既有硬件的系统构成又有软件知识，理论性和实践性很强，不但要掌握基本的理论知识，还要掌握实际的操作方法。在理论教学的同时还应加强实践内容的教学。通过一体化的教学环境、仿真实验平台和实验箱，使理论教学与实践教学相结合成为可能，为实践教学提供了基本的条件。实践教学的前提是要合理构建教学内容。但由于《微处理器原理与应用》课程的实践内容相当多，想在有限的课时内完成丰富的实践内容是不可能的，因此，教师应研究课程内容与特点，明确哪些内容更适合在实践中教学。例如，在“汇编语言指令”教学中，可以利用实验室环境，采用keil软件调试、运行有关指令，然后分析指令功能。采用这种方法教学，学生可以看到指令执行的结果，从而容易理解和接受。实践内容可从两个方面进行构建：第一部分为微处理器基础知识，目的是要求学生熟练掌握微处理器的基本原理和基本操作方法；第二部分以应用为目的，主要是微处理器的接口与扩展技术。这种实践教学方法可使理论教学融入到实验中去，做到理论与实践的统一，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。

4.3 以能力培养为目的，采用项目驱动教学法

应用技术型大学人才培养目标是以学生未来就业岗位需要为导向，以培养适应市场和社会经济发展需求的应用技术人才为目的，强调对学生技术应用和创新能力的培养。项目驱动教学法是培养学生实践能力和创新能力的一种教学方法。在课程教学改革中，项目驱动教学成为教学的一个环节，该教学法以学生为主体，以解决实际问题的方式来驱动学生的学习积极性，激发其求知欲望。采用项目驱动教学法，项目来源可由学生提出，充分发挥学生的智慧，也可由教师根据学生的情况拟好项目课题，为了满足不同层次学生的学习要求,在项目设计过程中依据学生的能力设计难度不同的题目供学生进行选择,满足不同口味的学生要求,给学生更多的自主权,激发了学生的学习兴趣[1]。例如“智能小车控制系统设计”项目课题。学生可以组成项目小组，对于小组中的每一个成员应提出任务要求，也可以一个人独立完成任务。该环节的时间安排为第二课堂，学生利用课外时间完成学习任务。项目的完成能大大激发学生的兴趣，增强学生的自信心，同时也提高了学生解决问题的能力和创新能力[2]。在这个过程中学生会不断遇到和发现问题，而当问题得以解决时，就会有一种成就感,会产生一种进一步学习和探索的动力，使学生成为一个主动学习者。在项目驱动教学法中，教师是一个组织者、指导者和咨询者。教师应充分发挥指导者的作用，解决学生遇到的问题，指导和帮助学生完成任务。通过正确引导，使学生能够完成任务，以此要求学生主动学习，激发学生的学习兴趣，从而达到教学目的。教师在整个教学过程中应对学生进行动态管理，起管理与监督作用，最后根据学生任务完成质量情况进行成绩评定。学生通过完成项目设计与制作任务，可以培养实践动手能力和创新能力。

4.4 改革考核方式，培养学生的自学能力

高等教育人才培养的另一个重要任务是学生自主学习能力的培养，使学习具有终身学习和获取新知识的能力。自主学习能力是在学习过程中培养形成的，在这个过程中还需要监督和考核机制，其中考核是重要的环节。考核除了具有督促作用使学生主动去学习外，还是检验教学和学习效果的重要手段，学生必须通过考核取得成绩并获得学分。目前由于考核方式比较单一，主要采用一张试卷定成绩的方式，使得大部分学生只重视分数，学习纯粹是为了应付考试。这样，不利于学生自学能力和创新能力培养。因此，应就考核方式和考核内容进行改革，改变仅凭期末一张试卷定成绩的做法,力争将以往的结果考核改变为过程考核。在考核方式的改革中，应遵循以学生为主体、以学习效果和能力考核为主的原则，形成考试不是教学目的，只是检查教学效果的手段的意识。考核方式的改革主要包括4个方面:（1）平时考核:包括平时作业考核、出勤情况考核、课堂表现情况考核。（2）实验考核：根据实验任务完成情况、实验过程中的表现、实验报告等进行考核。（3）项目考核：根据项目任务完成情况、设计制作过程中的表现、项目设计说明书的质量等进行考核。（4）期末考核：期末考试主要以基本概念、基本原理、重点内容为考核内容。成绩评定及构成占比为：平时成绩20%，实验成绩20%，项目设计30%，期末考试30%。

通过改革考核方式，强调过程考核和期末考核相结合，以检查学生的学习效果和真实水平，同时可使学生主动学习，能培养学生的自主学习能力和创新能力。

5 结语

《微处理器原理与应用》课程主要特点是既有硬件的系统构成又有汇编语言和C语言的软件知识，内容多和概念较抽象，理论性和实践性都较强，在专业教学课程体系中又具有重要地位，而且微处理器在智能控制方面具有广泛的应用价值。为培养学生在微处理器方面的应用能力和创新能力，针对目前该课程在教学中存在的问题，以应用技术大学的办学理念，从应用型人才培养目标出发，对该课程的教学方法进行改革。通过近两年的教学证明，改革取得了明显的效果，达到了课程教学目的。

[1]王妍玮等．单片机课程设计实践教学[J]．科技教育，2010(1)：178-179．

[2]陈艳丽，刘小燕．“单片机原理与应用”教学改革探讨[J]．中国电力教育，2010(1)：74-75．

Reform and Practice of the Teaching of Microprocessor Principle and Application

Long Nuochun
(Guangdong Baiyun University,Guangzhou 510450,Guangdong)

Microprocessor Principle and Application is a theoretical and practical course,which has both hardware and software design knowledge.In the course teaching,adopting the traditional teaching method is difficult to achieve the purpose of innovative talents training.Aiming at the problems,with the education concept of cultivating innovative talents for universities of applied sciences,and according to the course content and characteristics,the thesis puts forward the teaching reform from four aspects including simulation teaching,practical teaching,project-driven teaching and examination reform.

microprocessor;teaching reform;ability training;universities of applied sciences

TP368.1

A

1008-6609(2015)11-0043-03

龙诺春，男，湖南邵阳人，副教授/高级工程师，研究方向：教学方法，嵌入式系统，智能控制技术。

“电子信息工程专业综合改革”试点项目（广东省级项目）。