单片机课程教学改革的探讨

林灵燕+张禹+张昊

摘 要 本文根据单片机课程的特点，首先分析了单片机的教学现状以及存在问题，接着从课程教学内容、教学方法以及考核形式等方面对其进行教学改革，目标在于提高学生的学习积极性以及分析问题的能力，加强学生的和综合素质和创新能力的培养，并指出了如何改善现有课堂教学模式以提高教学质量。

关键词 单片机 现状 教学改革

中图分类号：G434 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.039

Abstract Based on the characteristics of MCU course， we analyzes the current teaching situation and the problems existed in MCU course， then carry out teaching reform from teaching content， teaching methods and examination forms， aimed at improving students study enthusiasm and the ability to analyze problems， enhancing their innovation ability and overall quality， and pointed out how to improve the existing teaching mode to improve the quality of teaching.

Keywords MCU course； current situation； teaching reform

0 引言

“单片机原理及应用”作为电子信息工程的一门重要专业课，具有实践性、应用性强等特点，并且强调硬件设计与软件开发于一体。该技术已经广泛应用于工业自动化控制、自动检测、家用电器、仪器仪表、机械电子等诸多领域中，①这些领域也是电子信息工程专业学生的主要就业去向。通过这门课程的学习，学生可以掌握单片机控制系统的设计以及如何编写程序，这将为后续嵌入式等课程的学习以及毕业设计环节打下基础。随着当前社会的不断发展进步，各类智能设备层出不穷，因此单片机必然有其用武之地。为了适应目前就业形势的需要，并且使学生在学习单片机知识时能够具有较高的效率，有必要对单片机课程的教学进行改革，从而来提高学生的动手能力，增强学生的竞争力。

1 单片机课程教学现状与存在的问题

第一，单片机原理及应用这门课涉及到比较多的专业基础课程，如C语言程序设计、网络通信、数字电子技术、模拟电子技术等，对学生的专业知识要求较高，而通常学生专业知识比较薄弱，有的专业知识遗忘，对单片机的学习造成困难。第二，单片机这门课程的内容和概念多并且都比较抽象，各个功能模块间有着密切的联系，对于初学者来说难以掌握和理解。第三，单片机课程理论教学模式比较单一，以往传统的教学模式都是老师讲课、学生听、比较枯燥乏味，学生学习积极性不高，学习效果不佳，不能激发他们的学习兴趣，并且实验也是验证性的居多，不利于培养学生单片机程序设计和硬件开发的能力。因此，任课教师都在探索新方法以提高单片机课程的教学效果。②③④⑤⑥第四，课程考核形式单一，主要以闭卷考试为主，学生通过考前突击也可能取得较好的成绩，但是可能缺乏动手能力，这种考核方式不能全面衡量学生对这门课程的掌握程度。下文分别从教学内容、教学方法以及考核形式3个环节提出改革方案，通过改革，旨在提高学生分析和解决问题的能力，使学生有较强的专业技能，从而培养出适应当前社会发展需要的专业技术人才。

2 教学内容的改革

由于“单片机原理及应用”这门课程的内容比较抽象、概念多并且逻辑性强，因此在授课的过程中要注意控制好理论知识的深度，减少一些记忆性与陈述性的知识，加强与实践结合，可以以电子设计大赛的一些作品为例，引导学生学以致用。可采用案例式教学的方式来吸引学生注意力，提高学生学习兴趣。例如，在讲授单片机定时/计数器这个章节内容的时候，一些学生对于如何设置IP、TMOD、IE、TCON等特殊功能寄存器来实现定时或计数的功能难以理解，但是他们对引言部分中介绍的设计万年历的例子有较大的兴趣，因此可以先用PPT展示一下万年历设计的过程，让学生带着问题去学习寄存器设置等方面的知识，可大大提高他们的理解效果。在教材建设方面，教材中一些陈旧的内容已经不适应当前技术发展的需要，所以应当适时地更新教材，有助于不断补充新知识和新技术，克服长时间选用同一教材知识的滞后性，此外，教师在教学过程中，应当根据学生的实际需求以及学校制定的人才培养计划编写合適的教学大纲，从单一到综合，简单到复杂，逐层递进安排教学内容，对教学内容划分成三个大模块，第一个部分为单片机的工作原理和硬件结构组成，让学生对单片机有一个整体的认识，第二个部分介绍单片机C语言程序设计，使学生掌握程序的编写方法，第三个部分为中断系统，定时计数器以及串行口通信等，使学生了解单片机控制系统，并能够对单片机进行开发应用，这种划分模块的方法，可以使得课程内容条理分明，重点更加突出。在实验教学方面，首先，要认真设计实验内容，着重培养学生的创新和实践能力，在以往的实验教学大纲中，实验内容较少，多数实验是以验证性为主，设计型、创新型的实验较少，学生通常是机械式地根据实验指导书完成实验，并且有些实验程序是都已经编写好提供给用户的，这样的实验将不利于他们动手能力的培养，因此需要根据学生对学习理解情况调整实验侧重点，除了教学大纲中规定的基础实验外，大纲中可以适当增加设计性和综合性实验。为了给学生提供了更多动手实践的机会，学校还可以适当开放实验室，鼓励学有余力的学生进行综合实验项目，让学生在课余时间利用实验室资源学习单片机。通过课程设计、实习实训、毕业设计等教学环节进一步弥补课内实验学时的不足。

3 教学方法改革

在教学过程中，可以多种教学方法并用，这样有助于培养学生的学习兴趣。采用板书与多媒体手段相结合的教学方式，比如对于程序设计我们可以利用板书来讲解，通过利用多媒体进行现场演示和调试程序，使学生在课堂上就能够观察到程序运行的现象和结果，给学生直观感受，使抽象的内容变得生动、形象，有利于产生好奇，激发学习兴趣。除了传统的“多媒体+板书”的方式外，还可以采用任务驱动法、项目教学法、讨论法等教学方法。比如在讲解汇编指令这部分内容的时候可以适当缩减讲授学时，转为任务驱动型的学习方式，只对一些比较常用的指令进行认真讲解，余下的一些指令以课后作业的形式布置给学生自己学习，这种方式有助于培养学生的自学能力。课堂上还可以给学生展示一些单片机的小应用、小制作的实物，并针对这些实物多与学生交流、讨论，通过这些展示培养了学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。教师还需要适当引导学生充分利用学校网络资源，查阅课程资料或文献，以及进行课外的学习上的交流互动。在实验教学方面，对于一些比较复杂的实验，可以把学生分成若干个小组，每个小组大概由 4～5名自学能力比较弱和比较强的学生搭配构成，教师在讲授完必要的基础知识以及实验引导后，就可以让各个小组学生通过学习、实践、交流和讨论来完成实验，等实验完成后再从每个小组中选一个人来进行过程讲解和结果演示。这种分组教学的方式能够培养学生的团队合作精神并且提高他们的自学能力。单片机是一门实践性很强的课程，因此需要强化课程设计环节，让学生利用所掌握的知识独立设计一个小型的单片机应用系统，通过课程设计可以很好地锻炼了学生的实战能力，同时可以让学生查漏补缺，进一步巩固所学知识。另外，平时需要多鼓励实践能力比较强的学生积极参加各类电子设计大赛，锻炼他们的实践能力和团队合作精神，培养综合素质，同时也为学校争得荣誉。

4 课程考核模式改革

以往的考核方式单一，主要以期末闭卷笔试为主，有的学生可能通过考前突击也可以取得不错的成绩，这样就无法全面地反映学生单片机的实际编程能力以及对知识的掌握程度，所以应该增加实验考核，并且合理设置实验成绩、平时成绩以及理论成绩的比例，可以采用课程总成绩=期末笔试成绩€？5%+实验成绩€？0%+平时表现€？5%的方式进行考核，引导学生不要重理论轻实践，因此只要学生在平时的实验过程中熟练掌握了基本技能，最终的总成绩都不会太低。这样的考核方式能够激发学生平时学习的积极性，更能反映学生实际应用能力及对知识的掌握程度。

5 总结

随着现代科技的发展，单片机的应用领域越来越广泛，因此单片机的教学改革十分必要。本文首先分析了“单片机原理及应用”课程现状与教学中存在的问题，接着分别从教学内容、教学方法和考核形式等方面对单片机课程进行了教学改革探讨，充分注重理论与实践相结合的原则，因材施教，重视学生自主学习能力的培养，提高学生解决实际问题的综合能力，也为毕业后的顺利就业打下基础。希望通过本文中提出的教学改革思路，能够进一步提高单片机的教学效果，同时为社会培养出具有创新能力的单片机应用型人才。

注释

① 文武松等.單片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2015.

② 石明江，顾亚雄，张禾.单片机原理与应用课程教学改革与实践[J].计算机教育，2011（6）.

③ 刘志壮，张文昭，周文真.单片机原理课程教学改革研究与实践[J].当代教育理论与实践，2014（9）.

④ 王琦，孟昕元，杨晓.单片机课程教学改革与探索[J].河南机电高等专科学校学报，2015.3（23）.

⑤ 许景辉，张成凤，李宗利.“单片机原理及应用”课程改革实践和探索[J].中国电力教育，2013（35）.

⑥ 祖一康，徐妙靖.单片机教学改革实践研究[J].湖北理工学院学报，2015.5（31）.