单片机课程教学改革的实践与探索

单片机课程教学改革的实践与探索【摘要】分析了当前单片机课程教学中存在的一些问题，对单片机课程的教学内容和教学方法进行了一些改革，并提出了以应用型教学为主线，“教、学、做”一体化的教学理念。将EDA技术引入教学过程，提高了学生的学习兴趣和动手能力。【关键词】单片机；教学改革；IAP；keilC51；proteus1.引言由于51单片机具有技术的典型性、应用的广泛性等特点，在汽车电子、家用电器、智能仪器、工业控制仪表等各个领域都有极为广泛的应用，教学中多选用其作为主讲机型。从近年学生就业情况来看，用人单位大多要求学生具备单片机应用能力，它是学生将来在电子类公司或电子行业工作的最基本的技能，是学生的“饭碗型”课程。它的教学效果直接影响学生就业及专业上的发展。三江学院作为江苏省第一所民办本科院校，重在应用型社会人才的培养。为了使学生既能了解新技术又能对单片机的应用技术融会贯通。本文在分析了三江学院“单片机原理及应用”的教学现状的基础上，从课程教学的内容和教学方法两个方面探讨了单片机教学改革的一些思路，取得了一定的成效。2.课程教学现状过去多数院校单片机课程的教学都是以学生全面掌握单片机内部结构、各功能模块和指令系统与汇编语言编程为目标，先讲单片机的硬件结构，接着是指令和软件编程，然后是单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，最后再介绍实例。另外，在课程教学中，长期以来理论教学与实践教学脱节，分开进行。在课堂教学中，学生均是处于被动接受方式，无法主动参与整个教学活动，没能达到培养应用型人才的目的。3.教学内容的改革3.1加强单片机C语言编程教学一直以来，汇编语言以其精简、高效成为进行单片机系统开发的主要工具，但其代码可读性差、移植性不好。在实际开发中用汇编语言设计一个较长、较完整的控制程序，将会发现注释比原始程序还要来得长，而且原始程序过一段时间不看，若是要修改一下功能，又要重头再来读程序，效率不是很高。针对汇编语言通用性、可读性差的特点，我们在教学中采用了以C语言教学为主的方法，结合KeiluVision开发平台，讲解C51的开发流程。C51是目前单片机编程非常流行的语言，它可移植性好，而且其编译软件不断优化，代码量的问题也不是主要矛盾，加上学生已有C语言基础，可以让学生很容易的理解和掌握新的单片机应用技术。3.2与时俱进，不断更新教学内容注重引入单片机应用新技术，近年来51系列单片机快速发展，不断出现新的机型和新的接口电路，现有的教材内容比较陈旧，知识更新得很慢，书本上介绍的很多芯片早就被淘汰不用，这就需要我们老师不断的通过各种渠道了解市场行情，更新知识库，精心组织教学内容，这样才能使学生所学的知识与社会接轨，比如说对“热门芯片”和新技术的介绍等。3.3以能力培养为目标在单片机课程教学过程中要注意与学生的实践活动紧密结合，即与实验、学生课外科技活动、电子设计竞赛、单片机技术的发展相结合，注重培养和提高学生的实践动手能力和创新能力。“兴趣是学习最好的老师”，教师的主要任务不只是单纯地传授知识，更重要的是激发学生的学习兴趣，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去。教师在讲授完理论知识后，引导学生自己动手制作电子作品，让他们在实践中加深对理论知识的理解。这样不仅激发了他们的学习兴趣，增强了学习信心，也变被动的接受知识为主动的获取知识。4.教学方法的改革4.1以应用系统为教学主线在传统的教学模式中，只有在课程即将结束时学生才能接触到基本的单片机应用系统，学生普遍反映单片机课程内容庞杂、无所适从，无法形成单片机应用系统的完整概念。因此在单片机课程教学过程中，应将单片机应用系统作为教学主线贯穿始终。在授课时，应结合日常生活中的典型应用实例授课，激发学生的学习兴趣和求知欲望。具体方法有：（1）第一次授课时，向学生演示身边的应用系统，如多功能电压表、电子时钟等，通过演示使学生建立了单片机应用系统的初步概念，直观地感受到单片机已存于日常生活之中，使他们明确了本课程学（下转封三）（上接第176页）习的目标。（2）在各章节学习过程中，也时刻注意强调系统的概念。如在讲授单片机中断时，就以简单测控系统为实例，向学生详细分析该系统的软、硬件工作原理，并利用开发板现场演示各个功能。（3）在课程后期，以两个实际的应用系统为实例，系统地向学生讲解单片机应用系统从硬件设计、软件设计、模拟仿真、调试、直至脱机运行等系统开发的全过程，使单片机系统开发思路变得更加清晰。这种建立在应用系统上的逐步扩展、循序渐进的教学方法，教学目的非常明确，有助于学生从学习该课程开始就建立起单片机应用系统的概念。4.2采用教、学、做一体化教学模式为了使学生在学习过程中培养实际工作能力，我们在教学中采用了教、学、做一体化的课程模式。课堂上采用自行研制的基于IAP和KeilC51的集仿真器、编程器和实验板于一体的多功能单片机教学设备。该教学设备不仅可以完成发光二极管、数码管、按键开关、蜂鸣器、拨码盘等多个基础实验的演示，还可以通过预留接口扩展多个外部设备。课前，将学习板的原理图发放给学生，课堂上边讲边练，生动直观，促进学生的学习和理解，这比在课堂上重复讲指令的效果要好得多。例如在讲到I/O口的时候，先从点亮1个发光二极管开始，到跑马灯、流水灯程序的设计，循序渐进，引导学生不断思考，这样随着任务难度的逐步加大，学生的好奇心更强，不断地尝试完成这些任务，在这一过程中就由被动的接受知识变为主动探索解决问题。课后为了使学生建立直观的仿真思想，我们引入了proteus仿真软件。proteus仿真软件上有国际通用的虚拟仪器及电子元器件库，通过它，用户可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试，观察电路的工作状态及软件运行后的变化情况。所有的硬件电路设计、对应软件设计都可以在keil及proteus平台上进行，这对于学生的深入学习有巨大的帮助。它极大地开拓了单片机学习的空间，降低了单片机的学习成本，提高了学习效果。学生通过亲自动手完成任务，能够深刻理解单片机内部结构和掌握编程技巧，这远比听老师讲看老师做效果好得多。4.3开展学生的第二课堂活动结合本课程的学习，在学生中成立兴趣小组，不失时机地开展了第二课堂活动。第二课堂是为那些爱好单片机且学有余力的学生而安排的，所以立足点主要放在介绍一些新技术上。在第二课堂活动中，学生可以利用单片机开发完成一些小产品。教师还可以对32位嵌入式系统的基本技术作一个概括讲解，可以选择ARM7/ARM9作为讲解对象，让学生了解中高端的嵌入式应用系统的构成、硬件设计原理、嵌入式操作系统等相关知识；了解嵌入式系统和8位单片机应用在设计和应用上的差异；了解从事嵌入式系统开发应该具备的条件和技术储备，引导有兴趣的同学作进一步深入的学习。学生的第二课堂活动不仅可以丰富业余生活，促进了课堂教学，也能带动班上其他同学。对低年级的学生，也起到了好的促进作用。4.4采用综合考核方法目前，我校大部分课程考核标准是平时成绩与考试成绩四六开，采用闭卷的形式，但单片机课程强调的是应用能力，应该是对编程能力、软硬件分析能力、软硬件调试能力，综合运能力的考核。我们在评价学生学习成绩时不能单一地看考试成绩，更主要的是看学生运用知识解决问题的能力。在教学过程中，我们对考核方法进行了改革，首先改闭卷为开卷，学生可以带任何资料进入考场；其次对考核方式进行了改革，考核包括三个方面，综合能力的考核（考试成绩），占总成绩的50%；实训过程的考核，占总成绩的30%；平时提问、作业、表现的考核，占总成绩的20%。这种考试方法有助于学生掌握所学知识，而不是突击复习，考完就忘，可以反映出学生的真实水平，提高综合能力。参考文献1毕万新，等.单片机原理与接口技术M.大连：大连理工大学出版社，2005.2彭勇.单片机课程的教学改革J.农业网络信息，2006（6）：116.3宋锦.单片机教学中培养学生