单片机原理及应用课程教学现状及应对策略

王小娟

【摘 要】单片机原理及应用课程是鄂尔多斯职业学院电气自动化专业、机电一体化专业的专业课，本门课程既需要学生掌握一定的专业知識和技能，同时也要锻炼他们独立思考和解决问题的能力，是一门重要的职业技能课程。然而，目前单片机课程教学中理论教学比重较大，实践训练只是验证性实验而无自主设计类的任务，培养出的学生创新能力较差。本文通过研究单片机教学现状并提出改革方案，以提高学生的学习主动性、动手能力为主要出发点；强调以实际操作为主线，以培养实际应用能力为最终目标，以解决生产、生活中的实际问题为需要来学习理论知识，使学生有目的、有针对性地学习，从而提高本门课程的教学质量。

【关键词】单片机原理及应用课程 教学现状 实验实训

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2016）03-0057-02

单片机是一种采用超大规模集成电路将主要部件集成在一块硅片上的微型计算机系统。单片机因其具有体积小、质量轻、价格便宜、集成度高、运算速度快、运行可靠等特点而在智能仪表、实时工控、家用电器和机电一体化产品中得到了大量使用，成为各控制领域和工厂自动化的重要组成部分。目前，单片机教学的实际情况是大部分学生英语基础较差，对单片机课程课本中晦涩难懂的专业语言存在恐惧心理；机电一体化专业学生未学过计算机语言，课程共64学时，所学内容与课时不成正比。本门课程教学中应根据学生理论知识不够扎实，但动手能力较强的实际情况，不适合单纯讲解高难度的理论知识，应将理论与实践相结合，在实践中学习理论。

一 单片机原理及应用课程的特点

单片机原理及应用是一门实践性很强的专业课。本课程的实践性体现在课程内容本身就是直接面向实践、面向实际应用的技术。课程内容既有单片机硬件的原理、组成，又有针对硬件的程序编写，还有典型的单片机应用系统实例，因此本课程具有理论和实践结合、软硬件结合、实用性强等特点。此外，单片机课程和许多电子类课程在知识体系上存在一定的交叉，这些课程构成完整的有关电子技术的知识体系。将电子技术与计算机技术相融合，实现智能化、自动化控制，单片机在电子产品设计和创新中的重要性日益凸显。

二 教学现状及存在的问题

在本门课程教学中，有1/3的学生由于英语和计算机基础较差，一开始就对本门课程产生第一印象“难”，因害怕而不去学；学习比较踏实且想学习的同学由于在学习的过程中没有找到有效的学习方法，在开始时学习热情高涨，但随着学习的深入发现硬件结构看不见、摸不着，软件编程枯燥无味、晦涩难懂，逐渐灰心丧气，最终这一部分学生也放弃了这门课程的学习。

在教学方法中，目前普遍采用的主要有两种：一种是理论实验式教学，另一种是任务驱动式教学。前一种教学方法是典型传统的教学方法，先讲解单片机的硬件结构、原理，然后讲解指令、软件编程，最后是介绍单片机系统中各种外围器件的应用。此种教学方法学生普遍感到难学、枯燥，缺乏兴趣，影响了教学效果。但这种教学方法层层递进，能使学生的理论知识体系比较完整、牢固，为深入学习打下基础。后一种教学方法是目前提倡的，主要是将原有的知识体系重新解构、组合，融入几个典型的任务当中，各个任务之间相对独立。这种教学方法的优点是调动了学生的学习兴趣，主动去学也愿意跟随老师去完成每个任务，课堂教学效果比较好。但也存在一些弊端，学生每节课在老师指导下与队友合作完成每项任务，而课后不主动进行总结整理，到课程结束时，无法形成完整的知识体系。

在实践教学中，采用实验与实训相结合的教学方法。

一方面采用实验教学，根据学院现有的实验箱设计几个软件和硬件实验，学生在学习过程中参考实验指导书，根据硬件电路图连接好相应的引脚，输入已编写好的程序，编译、下载、链接之后就可以得到实验结果。这样一来使本门课程的教学变成了纯机械性的操作。教师在讲解硬件电路图和编程原理时，大部分同学不主动去总结吸收。这种教学模式，实践训练手段单一，基本上是验证性实验，对学生硬件系统整体设计能力和软件程序编写能力的提高效果不大。另一方面，采用实训教学，在校内课程设计实训周教学安排中，购买设计好的单片机系统套件，如电子幸运转盘设计套件、基于AT89C2051单片机的四位电子时钟设计套件等。在一周的实训中，首先介绍套件中各电子元器件的识别方法、功能，以及各焊接工具的使用方法、焊接方法、注意事项；然后讲解系统硬件设计电路图的原理、PCB图的制作过程；最后学生独立完成电路板的焊接与调试。这种教学方法虽能调动学生的积极性，但部分学生只是感兴趣，只是为玩而去完成任务，不去积极主动地提出问题、解决问题、总结知识。

三 应对策略

首先，在理论教学模式上进行改革，采用基于Proteus和Keil的项目驱动教学法，以具体实际应用项目为导向，先简单后复杂，将学生应掌握的各个知识点融入各个实际工程模块中，让学生在每个实践项目中学会各种硬件的使用。通过8个任务及多个实例和实训，来介绍单片机应用技术，具体如下：任务1单片机控制单灯亮灭、任务2单片机控制流水灯、任务3以定时方式控制流水灯、任务4双单片机控制霓虹灯、任务5单片机控制简单交通灯、任务6带时间显示的交通灯控制、任务7用单片机和可编程并行接口控制交通灯、任务8温度报警器的设计与制作。每个任务布置前先讲解类似的实例，让学生在教师指导下完成，然后将全班同学进行分组，根据任务单的要求给每个小组分配子任务，每个小组根据子任务的要求，大家共同用Proteus设计硬件电路图，用Keil编写软件程序，最后进行仿真运行，并最终利用实验箱运行。这种教学采用“学生主动参与，教师指导”的教学模式，使学生在学中做、做中学，极大地激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生自主学习的能力和团队协作精神。

其次，在实践训练上进行改革，单片机课程设计周期为1周。在课程设计中，教师应选取比较典型的单片机应用系统实例，如红外防盗报警器、无线门铃、超声波倒车雷达等，学生选取感兴趣的项目，根据项目目的和要求查阅相关资料。从元器件选择、硬件电路设计、PCB电路板绘制、元器件焊接、软件程序编写和调试，都由学生独立完成，对于学生在实验中遇到的问题教师给予适度的指导。在设计单片机实际应用系统的过程中，加深了学生对单片机硬件结构及软件编程的理解和掌握。因所选的项目均为实际项目，使学生在以后的工作中，能很好地将本门课程所学知识应用于实际。

再次，还应加强校企合作，校企合作是高职院校近年來开辟的服务社会、提高人才培养质量的一条有效途径。我院与鄂尔多斯高新技术开发区、大路工业园区、棋盘井工业园区、鄂尔多斯装备制造基地等多个园区各类企业建立了产学研校企合作关系，建立了多个校外实训基地，为学生实习、实训和就业搭建了平台。在单片机课程教学中，应充分利用校企合作，培养和提高学生的实践能力。一方面，把学生带进企业实践，培养学生的学习兴趣，提高学生的动手能力；另一方面，让学生亲身体会单片机知识的重要性和其技术在实际工作中的应用。应要求每个学生带着问题去企业，带着收获回学校。既缩短了与企业的距离，又让学生真正感受到本门课程的实用性，提高了学生的学习动力。

四 结论

综上所述，通过对我院单片机教学现状的分析，应结合我院学生的特点，多方面培养学生的动手能力和实践能力。在单片机理论教学中，应采取基于Proteus和Keil的项目驱动教学法，既能使学生从理论和实践两方面系统地掌握单片机的概念、原理，又能使学生掌握Proteus和Keil软件的使用方法。在单片机实践训练上，应通过比较典型的单片机应用系统实例，使学生在进一步学习单片机知识的同时，锻炼学生的团队合作能力、创新能力，以及设计完整单片机应用系统的能力。在今后的教学改革中，应结合我院实训设备情况，以学生为主体，设计本门课程“理实一体化”的课程标准、合理的教学计划、切合实际的项目指导书和任务书、合理的过程考核及期末考核评价表，不断地提高本课程的教学质量，使培养出来的学生能够成为高素质技术人才。

参考文献

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〔责任编辑：庞远燕、汪二款〕