单片机课程教学研究

章彧

摘 要： 单片机是一门应用性很强的课程。作者结合该课程特点及自身多年的教学经验，从提高学生兴趣，完善教学方法，丰富教学手段，加强实践环节和发展兴趣小组五个方面进行单片机教学的研究与探讨，以此改善教学效果。

关键词： 单片机 教学改革 教学研究

一、引言

单片机技术是现代电气电子工程领域一门飞速发展的技术，在各种智能控制系统中有广泛应用，其在教学及工程实践领域的技术推广是当今科学技术发展的热点。单片机技术是电气工程、电子信息类学生必须掌握的一门技术，也是现代工科学生就业的一个基本条件。

《单片机原理及应用》是电气、电子、自动化、机电等专业的一门专业基础课，也是我校重点建设课程之一。它以模拟电路、数字电路、C语言等课程为基础，为后续各专业相关原理的生产实现提供技术手段。通过课程学习，有利于培养学生分析问题与解决问题的能力，提高学生创新意识和创新能力，增强学生利用所掌握的知识解决实际工程问题的能力。单片机知识在电类专业整个课程体系中处于承上启下的核心地位。

二、教学研究

《单片机原理及应用》建设是一个系统工程。根据一般工科院校的特点，要将《单片机原理及应用》建设成面向学生能力培养、面向信息时代发展的课程。“适应社会需要，不断改革创新”是《单片机原理及应用》课程建设遵循的原则；加强素质教育，努力培养学生创新能力是《单片机原理及应用》课程建设追求的目标。但是学生普遍反映，单片机硬件基础部分抽象概念多，入门难；软件部分指令不易记，汇编程序的编程难；软硬件结合的接口技术部分则更难，而且整个课程的学习要结合电子技术、C语言等相关知识，属于软硬件结合的计算机应用课程，工程实践性很强。从早期多年的教学情况看，学生对单片机技术的认识、定位不明确，对电子技术、计算机技术等前期相关的基础知识掌握不扎实，采用的学习方法不正确，导致在学习过程中出现概念模糊、机械死板、知识点脱节、软硬件脱钩等情况，使学生感觉单片机是一门枯燥的、抽象的、要死记硬背的、还很难学的课程，完全感觉不到其中乐趣，自然导致学习效果不佳，更不要说应用能力、创新能力的培养了。

针对单片机教学和学习中出现的现象和问题，为了培养合格的单片机应用型人才，必须改变原有的教学方式。下面从以下五个方面探讨该课程的教学。

1.明确学习目的，提高学生的学习兴趣。

只有目的明确了，才有努力的方向，只有兴趣产生了，才能为这种努力提供自发的动力。“兴趣是最好的老师”。教师的主要任务不应是单纯地传授知识，更重要的帮助学生确立学习目标，激发学生学习兴趣，使他们有一种强烈的求知欲望和热情，引导他们自觉投入到学习中。传统教学过程中，整个课程体系安排往往是先灌输式地讲完基础理论，再来一个综合应用做总结，中间虽然有举例，但往往都是就事论事，是片面的，不具有完整性，使得学生只有在课程学习的最后才真正接触到单片机的实际应用系统，而在此之前的学习由于学习目标不明确，学生感到学习内容枯燥乏味，故而学习兴趣不高。为提高学生学习兴趣，我们在课程学习的开始，可先给学生展示一些单片机的应用产品，如数字万年历、数字温度计、计算器等，使他们体会到单片机技术的实用性，从而激发他们的学习兴趣和求知欲，利用产品实例，将课程内容安排分解进去，使学生明确学习目标，然后开始讲解课程内容。在教学组织上要合理安排刺激源，选择合适的教学手段和方法，不断强化目标，激发兴趣，使得学生在困难面前仍能有信心。

2.科学组织教学内容，合理完善教学方法。

《单片机原理及应用》课程与学生原来接触的其他课程有很大的不同，它既有实在的硬件系统结构，又有抽象的软件系统设计，并且这二者在学习和应用的时候，都是相辅相成的，如果二者没有衔接好，不能融会贯通，就极易产生枯燥、抽象的感觉，导致学生觉得困难，丧失兴趣。因此，科学组织教学内容，打通软、硬件关节点，做好衔接是教学安排上的重要任务，选择合适的教学方法很关键。首先，在教学组织上注意层次化。层次化一是指在整个课程体系上的层次化，按照硬件—软件—硬件的结构安排教学，前者引导对后者的掌握，后者加深对前者的理解，相辅相成。比如前面硬件中对存储器地址、内容概念的了解，有利于软件学习时对指令功能的掌握，反之进一步加深对存储器元件的理解，再学习后面的存储器扩展和应用时，就是轻车熟路、易于上手了。层次化另一是指单个知识点掌握时的层次化，按照概念—表象—应用进行掌握。比如寻址方式这个知识点，它是单片机指令学习的基础和关键，在学习掌握时分为三个层次，第一层次是掌握各寻址方式的定义和书写方式，第二层次是能根据指令的书写，确定寻址方式，找到操作对象，第三层次是能够根据功能需要，合理选择寻址方式，编写指令。其次，在教学上选择合适的教学方法。采用对比性的教学方法，比如立即寻址和直接寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址在学习时的对比，访问片内存储器、片外数据存储器和程序存储器时的对比等，加深学生印象，使之不容易混淆。采用循序渐进的启发式教学方法，比如在定时计数器这个知识点环节，按照为什么要定时计数器—怎样才能实现计数功能—怎样才能正确计数—怎样用好计数器这个思路引导学习过程。程序设计时，强调先简单后复杂，熟练典型例题，逐步扩展程序功能。在讲完各理论知识点后，可以引导学生结合兴趣，自己动手设计、制作一些相关电子作品，让他们在实践中加深对理论知识的理解。学生每完成一个设计，便感到距离成功更近了一点，因而会有一种成就感，激发学习兴趣，增强学习信心，变被动地接受知识为主动获取知识。

3.合理利用教学资源，丰富教学手段。

由于要求学生要做笔记，因此在知识点讲解、举例、总结时，主要以板书方式，多媒体课件主要是做投图使用。在项目设计举例时，利用proteus结合keil软件，调试仿真设计效果。利用学校的网络教学资源平台，把《单片机原理及应用》这门课程的授课计划、电子课件、实验指导书、仿真软件、仿真实例与习题等相关资料上传上去，供学生随时上网自学。另外，会把一些有关单片机知识的网站和一些优秀的论文链接到课程网页上，供学生浏览学习。

4.加强实践环节教学，培养学生工程素质和实践能力。

《单片机原理及应用》课程是一门实践性非常强的课程，只有亲自动手进行单片机的设计、训练，才能娴熟使用单片机的开发工具，培养熟练的程序设计思路，灵活设计系统电路。学生通过实践环节，在了解了“干什么”、“怎样干”以后，亲自动手体验，干中学、学中干，实现有效学习，培养能力。在实验内容的安排上，结合学生特点、实际应用和学时数，安排两次验证性实验，主要是学会和熟悉keil和proteus软件的使用，后面安排了综合性、设计性实验，如定时器功能仿真实验、四路外部中断仿真实验、显示器仿真设计实验、键盘仿真设计实验等，既不是很复杂，又能对相关重要知识点的应用进行练习，同时符合工程应用实际。此外，设置了单片机课程设计的实践环节，集中2周的时间进行，培养、锻炼学生综合性、系统性的项目设计能力。提供给学生几种大小难度适合的课题，学生可根据自己的能力和爱好选取其一，然后在教师的指导下，完成从收集资料、立项、方案论证到软硬件设计与调试的过程。通过课程设计的实战演练，学生学会了综合运用所学知识进行单片机应用系统开发的方法，既充分锻炼了学生的实践能力，又培养了学生的工程素质和创新意识。

5.积极培养和发展课外兴趣小组。

要真正提高学生单片机实际应用能力，单靠课堂（理论、实践）教学是不够的。为了巩固、强化学生单片机理论教学的效果，我们还要充分培养和发展“电子制作协会”这类的学生兴趣组织，选派具有丰富教学和科研经验的老师指导学生进行电子科技制作活动，积极参与和组织各类科技竞赛活动。通过课外科技活动的开展，有效提高学生的创造性思维能力与独立分析、解决问题的能力。

三、结语

单片机是一门实践性很强的课程，通过初步尝试，我们认为只要不断改进教学方法、丰富教学手段，加强实践能力的培养，注重理论联系实际，就能激发学生的学习兴趣，取得较好的教学效果。但是如何将教学改革开展得更加深入系统，为社会培养出大批具有工程素质和创新能力的单片机应用型人才，还需要广大教师共同努力，不断探索。

参考文献：

[1]曹天汉.单片机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

[2]朱清慧，等.Protues教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]吴萍.高职高专《液压与气动技术》实验教学探讨[J].考试周刊，2015.36.