單片機原理及應用課程教學現狀及應對策略

王小娟

【摘 要】單片機原理及應用課程是鄂爾多斯職業學院電氣自動化專業、機電一體化專業的專業課，本門課程既需要學生掌握一定的專業知識和技能，同時也要鍛煉他們獨立思考和解決問題的能力，是一門重要的職業技能課程。然而，目前單片機課程教學中理論教學比重較大，實踐訓練只是驗證性實驗而無自主設計類的任務，培養出的學生創新能力較差。本文通過研究單片機教學現狀并提出改革方案，以提高學生的學習主動性、動手能力為主要出發點；強調以實際操作為主線，以培養實際應用能力為最終目標，以解決生產、生活中的實際問題為需要來學習理論知識，使學生有目的、有針對性地學習，從而提高本門課程的教學質量。

【關鍵詞】單片機原理及應用課程 教學現狀 實驗實訓

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）03-0057-02

單片機是一種采用超大規模集成電路將主要部件集成在一塊硅片上的微型計算機系統。單片機因其具有體積小、質量輕、價格便宜、集成度高、運算速度快、運行可靠等特點而在智能儀表、實時工控、家用電器和機電一體化產品中得到了大量使用，成為各控制領域和工廠自動化的重要組成部分。目前，單片機教學的實際情況是大部分學生英語基礎較差，對單片機課程課本中晦澀難懂的專業語言存在恐懼心理；機電一體化專業學生未學過計算機語言，課程共64學時，所學內容與課時不成正比。本門課程教學中應根據學生理論知識不夠扎實，但動手能力較強的實際情況，不適合單純講解高難度的理論知識，應將理論與實踐相結合，在實踐中學習理論。

一 單片機原理及應用課程的特點

單片機原理及應用是一門實踐性很強的專業課。本課程的實踐性體現在課程內容本身就是直接面向實踐、面向實際應用的技術。課程內容既有單片機硬件的原理、組成，又有針對硬件的程序編寫，還有典型的單片機應用系統實例，因此本課程具有理論和實踐結合、軟硬件結合、實用性強等特點。此外，單片機課程和許多電子類課程在知識體系上存在一定的交叉，這些課程構成完整的有關電子技術的知識體系。將電子技術與計算機技術相融合，實現智能化、自動化控制，單片機在電子產品設計和創新中的重要性日益凸顯。

二 教學現狀及存在的問題

在本門課程教學中，有1/3的學生由于英語和計算機基礎較差，一開始就對本門課程產生第一印象“難”，因害怕而不去學；學習比較踏實且想學習的同學由于在學習的過程中沒有找到有效的學習方法，在開始時學習熱情高漲，但隨著學習的深入發現硬件結構看不見、摸不著，軟件編程枯燥無味、晦澀難懂，逐漸灰心喪氣，最終這一部分學生也放棄了這門課程的學習。

在教學方法中，目前普遍采用的主要有兩種：一種是理論實驗式教學，另一種是任務驅動式教學。前一種教學方法是典型傳統的教學方法，先講解單片機的硬件結構、原理，然后講解指令、軟件編程，最后是介紹單片機系統中各種外圍器件的應用。此種教學方法學生普遍感到難學、枯燥，缺乏興趣，影響了教學效果。但這種教學方法層層遞進，能使學生的理論知識體系比較完整、牢固，為深入學習打下基礎。后一種教學方法是目前提倡的，主要是將原有的知識體系重新解構、組合，融入幾個典型的任務當中，各個任務之間相對獨立。這種教學方法的優點是調動了學生的學習興趣，主動去學也愿意跟隨老師去完成每個任務，課堂教學效果比較好。但也存在一些弊端，學生每節課在老師指導下與隊友合作完成每項任務，而課后不主動進行總結整理，到課程結束時，無法形成完整的知識體系。

在實踐教學中，采用實驗與實訓相結合的教學方法。

一方面采用實驗教學，根據學院現有的實驗箱設計幾個軟件和硬件實驗，學生在學習過程中參考實驗指導書，根據硬件電路圖連接好相應的引腳，輸入已編寫好的程序，編譯、下載、鏈接之后就可以得到實驗結果。這樣一來使本門課程的教學變成了純機械性的操作。教師在講解硬件電路圖和編程原理時，大部分同學不主動去總結吸收。這種教學模式，實踐訓練手段單一，基本上是驗證性實驗，對學生硬件系統整體設計能力和軟件程序編寫能力的提高效果不大。另一方面，采用實訓教學，在校內課程設計實訓周教學安排中，購買設計好的單片機系統套件，如電子幸運轉盤設計套件、基于AT89C2051單片機的四位電子時鐘設計套件等。在一周的實訓中，首先介紹套件中各電子元器件的識別方法、功能，以及各焊接工具的使用方法、焊接方法、注意事項；然后講解系統硬件設計電路圖的原理、PCB圖的制作過程；最后學生獨立完成電路板的焊接與調試。這種教學方法雖能調動學生的積極性，但部分學生只是感興趣，只是為玩而去完成任務，不去積極主動地提出問題、解決問題、總結知識。

三 應對策略

首先，在理論教學模式上進行改革，采用基于Proteus和Keil的項目驅動教學法，以具體實際應用項目為導向，先簡單后復雜，將學生應掌握的各個知識點融入各個實際工程模塊中，讓學生在每個實踐項目中學會各種硬件的使用。通過8個任務及多個實例和實訓，來介紹單片機應用技術，具體如下：任務1單片機控制單燈亮滅、任務2單片機控制流水燈、任務3以定時方式控制流水燈、任務4雙單片機控制霓虹燈、任務5單片機控制簡單交通燈、任務6帶時間顯示的交通燈控制、任務7用單片機和可編程并行接口控制交通燈、任務8溫度報警器的設計與制作。每個任務布置前先講解類似的實例，讓學生在教師指導下完成，然后將全班同學進行分組，根據任務單的要求給每個小組分配子任務，每個小組根據子任務的要求，大家共同用Proteus設計硬件電路圖，用Keil編寫軟件程序，最后進行仿真運行，并最終利用實驗箱運行。這種教學采用“學生主動參與，教師指導”的教學模式，使學生在學中做、做中學，極大地激發了學生的學習興趣，鍛煉了學生自主學習的能力和團隊協作精神。

其次，在實踐訓練上進行改革，單片機課程設計周期為1周。在課程設計中，教師應選取比較典型的單片機應用系統實例，如紅外防盜報警器、無線門鈴、超聲波倒車雷達等，學生選取感興趣的項目，根據項目目的和要求查閱相關資料。從元器件選擇、硬件電路設計、PCB電路板繪制、元器件焊接、軟件程序編寫和調試，都由學生獨立完成，對于學生在實驗中遇到的問題教師給予適度的指導。在設計單片機實際應用系統的過程中，加深了學生對單片機硬件結構及軟件編程的理解和掌握。因所選的項目均為實際項目，使學生在以后的工作中，能很好地將本門課程所學知識應用于實際。

再次，還應加強校企合作，校企合作是高職院校近年來開辟的服務社會、提高人才培養質量的一條有效途徑。我院與鄂爾多斯高新技術開發區、大路工業園區、棋盤井工業園區、鄂爾多斯裝備制造基地等多個園區各類企業建立了產學研校企合作關系，建立了多個校外實訓基地，為學生實習、實訓和就業搭建了平臺。在單片機課程教學中，應充分利用校企合作，培養和提高學生的實踐能力。一方面，把學生帶進企業實踐，培養學生的學習興趣，提高學生的動手能力；另一方面，讓學生親身體會單片機知識的重要性和其技術在實際工作中的應用。應要求每個學生帶著問題去企業，帶著收獲回學校。既縮短了與企業的距離，又讓學生真正感受到本門課程的實用性，提高了學生的學習動力。

四 結論

綜上所述，通過對我院單片機教學現狀的分析，應結合我院學生的特點，多方面培養學生的動手能力和實踐能力。在單片機理論教學中，應采取基于Proteus和Keil的項目驅動教學法，既能使學生從理論和實踐兩方面系統地掌握單片機的概念、原理，又能使學生掌握Proteus和Keil軟件的使用方法。在單片機實踐訓練上，應通過比較典型的單片機應用系統實例，使學生在進一步學習單片機知識的同時，鍛煉學生的團隊合作能力、創新能力，以及設計完整單片機應用系統的能力。在今后的教學改革中，應結合我院實訓設備情況，以學生為主體，設計本門課程“理實一體化”的課程標準、合理的教學計劃、切合實際的項目指導書和任務書、合理的過程考核及期末考核評價表，不斷地提高本課程的教學質量，使培養出來的學生能夠成為高素質技術人才。

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〔責任編輯：龐遠燕、汪二款〕