《单片机原理及应用》课程教学改革

1、单片机原理及应用课程教学改革 （安康学院 电子与信息工程系，陕西 安康 725000）摘要：单片机原理及应用课程是一门应用型的学科，具有综合性强、实践性强和工程性强等特点。这门课程内容抽象、复杂，学生难与理解接受，提出对该课程教学改革。分析该门课程教学的学习特点及教学现状，从改进教学方法，改进教学内容、加强实践环节和改革考核方式四方面入手，夯实学生的理论基础知识，培养学生的学习兴趣，建立学生的自信，提高学生的自学能力和动手能力，有效提高教学效果。学生参加设计大赛以及用人单位的反馈来对改革效果检测。关键词：单片机 教学改革 学习兴趣Teaching Reform of Single Chip M

2、icrocomputer Principle and Application CourseWang Heng(Ankang College, Ankang 725000 China)Abstract: The principle and applicant ion of single-chip microcomputer is a synthetic and practical course. The contents of microcomputer principle and application course are abstract and complex, so the cours

3、e needs teaching reform. Some measures are proposed to better the teaching effects, such as teaching method, teaching contents, teaching practice and the exam mode. Then the study interest of students can be initiated, and the study effects can be improved by four methods. Students participate in th

4、e competition, as well as feedback on the effect of the reform of the unit.Keywords: single chip microcomputer; teaching reform; interest in learning1.引言单片机作为最典型的嵌入式系统，在我国大规模应用已有十多年历史。单片机在工业过程控制、人工智能、智能仪表、通信设备以及家电的智能化等方面得到了广泛应用。为适应市场需求和生产实际需要,在全国高等工科院校中, 已普遍开设单片机及相关课程，单片机原理及应用已成为自动化、电子、通信和计算机等专业的主干课

5、程, 在学生专业技能的培养中越来越显示其重要的作用。除了单独设课外， 在许多的实践环节中， 如课程设计、毕业设计、研究生论文课题等, 单片机都得到广泛的应用。特别是近年来在高校中大力推行的各种电子、计算机设计竞赛中，采用单片机系统来解决各类技术问题也已成趋势， 从而极大地提高了大学生学习单片机的热情。然而，由于单片机课程本身特点所决定，学生在学习单片机课程中常常感觉生涩难懂，与应用中的妙趣横生相比，学习尤其是初学阶段往往索然乏味，而实验课主要是对仿真器的熟悉、汇编指令的使用及部分外设的简单编程。课程结束后, 学生仍不懂得如何进行系统设计、芯片选择及软及硬件综合调试，致使相当数量的学生中途放弃难

6、以取得理想的教学效果。为此, 笔者认提高单片机的教学效果, 对学生动手能力的培养和促进学生创新意识的提高具有重要的现实意义。2.单片机课程学习的特点及教学现状 目前在单片机课程教学中各高校基本以51系列单片机作为学习对象, 以汇编语言作为编程工具。单片机应用技术发展至今, 51系列已成为事实上的典范, 以此作为单片机学习的入门机型有利于学生在今后的学习、应用中的进一步提高和拓展。而以汇编语言作为编程语言学习对象可以使学生深入了解单片机指令系统, 切实理解单片机软、硬结合的特点, 深化单片机工作原理的理解, 为应用和进一步学习打下坚实的基础。单片机作为一门专业课, 其前置课程应有电工、电子学、计

7、算机组成原理、接口原理及汇编语言等。这些课程既是学习单片机课程的基础, 反过来又通过单片机的学习促进对相关课程的理解。对于学生个体而言, 由于专业背景等各种因素影响, 知识结构不尽相同, 但从单片机学习的角度来看却体现出相一致的共性: 入门难。单片机作为一门应用性特色明显的课程, 其软、硬结合, 理论与应用并重的特点贯穿学习过程的始终。因此学生对工作原理和应用的理解, 有赖于通过实验来完成。该课程的教学仍然是以教师为中心，以课堂教授传播理论知识为主。忽视了教学过程中学生的主体作用，教师只是简单的照本宣科讲授单片机的理论知识，学生很难理解抽象的理论知识，他们只好上课抄笔记，下课背笔记，真正应用的

8、时候什么都忘记了。对学生学习效果的检验，往往是在课程结束后，通过闭卷考试的方式进行考核。由于课程难以及上边的原因，往往会造成这门课程有许多学生不及格。另一方面，这种考核只重视理论考核忽视了对学生综合应用能力的考核。由此可见，改革单片机原理及应用课程的教学内容、模式、方法手段和考核方法，确定一套完整的教学体系势在必行。3.单片机的原理及应用课程教学的改革为实现将学生培养成为创新应用型人才的培养目标，改革传统的教学方法，建立一个新的教学模式以适应现代高教教学的需要，迫在眉睫，笔者认为应从以下几个方面进行改革。3.1 改进教学方法，提高教学效果 传统教学体系的不足之处在于: ( 1) 以大量的原理介

9、绍引导学生入门, 不仅使学生理解困难, 而且感觉枯燥乏味; ( 2) 教学过程中以原理知识为核心, 应用技术只是点缀, 造成学生应用能力的培养不足; ( 3) 软硬件介绍分离, 对单片机软硬件结合的系统设计方法强调不够, 这使得学生在构建实际的单片机应用系统时缺少系统化的思路。传统教学存在的弊端已经不能适应该门课程的教学，必须对以前的教学方法进行改革，具体改革办法初步确定如下。3.1.1 增强教学的趣味性，提高学生学习的兴趣 在学生刚开始结束这门课程的时候，不能一味的只对其灌输理论知识，这样会使他们对这门课程产生畏难思想，甚至会放弃。兴趣是最好的老师，从第一堂课开始就培养学生对这门课的兴趣。首

10、先，带学生参观实验室，介绍实验设备，然后演示实验给学生看。比如闪烁着五颜六色的彩灯、按一定规律变化的交通信号灯、悦耳动听的门铃等等，通过这些能发出声、光的实验拉近单片机与学生之间的距离，使学生明白学习的目的。最后提供编译好的应用软件知道他们完成一些生动形象的实验，让学生对这门课产生兴趣。3.1.2 充分利用多媒体教学 在单片机教学中，要充分利用计算机的图、文、声、像并茂的多媒体性能，增加学习趣味性使学生对单片机产生浓厚的兴趣，一次获得单片机学习的动力让每个学生都能成为主动学习者。利用多媒体手段教学还可以提高教学效率，节省板书时间，让老师和学生有更多时间分析和解决问题。对比较难理解的部分可以利用

11、动画、图形等多媒体手段把抽象的东西具体化，帮助学生理解。同时向学生推荐优秀的单片机网络资源, 介绍国内比较著明的一些单片机网站、技术论坛网址等, 并积极进行单片机原理及应用网络课程建设, 实现单片机的教学向多种教学模式发展, 通过理论与实践、教与学互动, 提高学生的学习热情, 开拓学生思维,提高教学效率。3.2 改革教学内容以适应教学改革的需要3.2.1 科学制定并完善课程“三大纲”以三大纲指导整个教学。严格制定并不断完善课程教学大纲、实验大纲、考试大纲, 确保教学内容的前沿性与时代性, 定期举行课程教学研究, 总结教学经验, 完善教学内容, 提高教学质量。3.2.2 打破“知识结构体系”的框

12、框 不再沿用追求系统完整的的知识体系结构的做法，这种做法会束缚教学改革不一定要学了微机原理后才能学习单片机，可以不开设微机原理，而将其部分所需内容融入到单片机课程中，从而减轻学生学习负担。我们在教学内容中加入了单片机C 语言的教学, 包括C51 的基本语法、数据结构以及流程控制语法等知识, 让学生了解其与单片机硬件结构相对应的关系。将传统的以汇编语言为主的软件教学模式向以单片机C 语言为主的教学模式转变。软件设计采用C 语言和汇编语言对照编程, 让学生理解系统扩展时外部端口地址的C51 定义和中断系统的C51 编程等。在进行系统开发设计和综合应用时, 以分析硬件原理为基础, 以系统的软件设计方

13、法和软件设计流程为重点, 让学生掌握系统设计的一般步骤和方法, 掌握以C 语言为主的单片机系统软件设计方法。3.2.3 突破三大重点在单片机的教学内容上有三大重点内容必须把握好。一是单片机的硬件系统。要重点掌握各种单片机芯片、ROM、RAM、接口扩展芯片的工作原理及外部特征。二是单片机软件开发。要重点掌握地址、指令的概念，单片机与各接口部件之间的连接、中断控制方式和汇编程度的设计方法。三是单片机的应用。要重点掌握应用基本知识进行实用控制系统的硬件、软件开发的基本方法和步骤，调试方法和步骤。对于这些内容要多用课时讲清讲透。3.3 加强实践教学单片机的实践性较强，对实践教学的改革显得尤为重要。通过

14、改革达到使学生具备科学的思维方式和较强的动手能力，并能运用MCS-51系列芯片进行工程开发和应用能力。3.3.1 加强单片机教学内容的课堂演示 由于单片机的内部结构看不见摸不着，只靠想象很难理解透彻，在教学工程中可以用单片机仿真实验系统良好的人机界面，通过单步执行功能让学生在显示窗口上看到程序的详细执行过程。比如，对条件转移指令，在窗口界面上可以看到相关寄存器的变化，并能看到转移位置；碰到中断时程序如何转入中断服务程序的执行，相关寄存器的变化及执行完中断服务程序后中断返回到什么地方。通过程序分析，在观察执行过程，一目了然。3.3.2 保证实验课的课时量和质量提高课程设计水平在实验教学内容的设置

15、上, 将实验分成三个部分。( 1) 基础实验: 以单元实验为基础的验证性实验。重点掌握中断系统、定时器、 计数器、并行接口、串行接口的工作原理及使用方法等重要知识点。( 2) 研究型实验: 通过实验手段重点解决学生在学习理论知识的过程中发现的问题以及难以理解的知识点。( 3) 创新型实验: 该类实验通常为选做题, 它是一个简单的综合型研究开发的小课题。课程设计是实践教学环节的一个重要组成部分, 是学生所学知识的综合应用。通过实际制作, 使学生从理论到实践跨出关键性的一步, 掌握制作一个单片机应用系统的全过程。课程设计这门课一般安排为两周, 按硬件设计、制板、软件设计以及调试等步骤进行。3.3.

16、3 实践环节应充分发挥学生的自主性传统的单片机教学中实验内容通常是理论知识的验证, 很少有应用理论知识解决实际问题的设计性实验。因此, 应在单片机实验教学中增加设计性和研究性实验的分量, 而验证性实验可安排在教学环节的前期, 这样做的目的在于: 在教学开始之初安排的验证性实验可以用来帮助学生熟悉单片机软硬件环境, 而设计性和研究性实验是为了培养学生综合运用所学知识的能力, 使学生受到更为实际、更加全面的科学研究训练。在进行设计、 研究性实验时, 实验指导书只给出实验的任务和要求、以及实验的原理性说明, 学生必须根据实验的目的和要求, 独立设计实验的硬件电路和程序, 并对软硬件进行联机调试, 然

17、后观察实验现象, 分析实验结果, 写出实验报告。3.3.4 鼓励学生参加电子设计大赛 在课堂教学基础上, 利用单片机兴趣小组作为学生实践创新能力和个性发展的载体。围绕全国大学生电子设计竞赛, 全面进入基于单片机应用平台的电子技术综合性培训。锻炼了学生勇于走出课堂、走出校门, 对课程的教学改革亦取得了很大的推动作用。3.4 改革考核方式（5+3+2 考评方法） 采用科学合理的考试形式来准确的评价学生是教学改革的基础。考试的目的在于检查教学效果、教学目标实现的程度，鞭策学生积极努力学习。考核方法作为课程教学的最后环节，它直接检验教和学双方的效果， 间接指导着学生的学习。单片机原理及应用课程使用比较

18、普遍的考核方法仍然是闭卷笔试3。应该说，闭卷考试在基础理论类课程教学中， 在强化学生学习和掌握知识的作用是不可替代的，但单片机原理及应用的不同之处在于其应用性与实践性， 如果仍以闭卷考试作为主要评价方法， 则不能较好检验学生的实践能力和创新能力。因此对当前的考核方法进行了改革， 将考核重点放在学生在实践中发现问题的能力的考核上，并建立相应的5+3+2 考核制度。即笔试占50%，设计报告占30%，机考占20%。笔试试卷在考核学生的基础知识的基础上， 更强调学生的创新性思维， 减少一些需要死记硬背的客观题， 增加灵活多样的电路设计、程序设计等题型。在课程结束后，学生要提交一个设计报告，设计一种产品

19、。机考主要考核学生动手能力和程序调试能力。4. 改革效果的检测我们可以通过如下几个方面来检测改革效果。( 1) 考察学生解决实际问题的能力, 让学生参与课程设计制作项目的讨论和选题。教师对每个项目的内容提出具体要求, 介绍设计、分析和调试方法, 由学生独立查阅资料及进行编程和调试。( 2) 考察学生应对各种大赛的能力来判断学生掌握单片机理论及技术的程度。在电子竞赛设计制作时会涉及到单片机的知识, 大学生电子设计竞赛涉及内容多, 题目难度大, 是目前国内高等院校教学评估中专家认可度最高的学生竞赛活动。从学生应对各种电子大赛的能力来判断他们掌握单片机理论及技术的程度。( 3) 收集用人单位对学生专

20、业能力的反馈意见, 单片机技术高职应用人才的培养必须取得社会、企业等用人单位的认可。利用用人单位对学生专业能力的反馈意见来检测我们的改革效果。5.结语 本文针对当前单片机教学模式的不足之处, 提出了“单片机原理及应用”课程改革的一些思路。随着单片机技术的迅速发展, 教师应不断调整教学内容, 改进教学方法, 丰富教学手段, 以适应时代发展的需要, 调动学生学习的积极性, 培养学生的创新能力, 实现教与学的最佳统一。附录：（1）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】MCS-51单片机原理及应用教学改革探索【篇名 (英)】The MCS-51 single-chip microcompute

21、r principle and application of teaching reform【作者姓名】陈铁军【作者单位】广西玉林师范 【刊物卷期】中国成人教育, 2009年 02期 【中文摘要】MCS-51单片机原理及应用教学改革探索是一门涉及电子、计算机等技术的专业基础课，具有将强的综合性、实用性和应用范围广的特点。本文围绕高等职业教育的培养目标，探讨了该课程的改进教学方法，调整教学内容，较强实践教学环节及改革考核方式等方面进行教学改革的做法和体会，旨在改善教学效果，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时对其他课程的教学改革有一定的参考意义。（2）【数 据 库】中国知识资源总库【

22、篇名 (中)】单片机原理及应用教学改革研究【篇名 (英)】Research on the Teaching Reform on the Course of Microcomputer Principle and Application【作者姓名】杨要恩 王庆敏 张淑敏【作者单位】石家庄铁路职业技术学校；石家庄铁道大学 ；石家庄铁路职业技术学校【刊物卷期】石家庄铁路职业技术学院学报，2010年9月第9卷第3期【中文摘要】单片机原理及应用课程内容抽象、复杂，学生难与理解接受，提出对该课程教学改革。从改进教学方法，加强实践环节和改革考核方式三方面入手，夯实学生的理论基础知识，培养学生的学习兴趣，建立

23、学生的自信，提高学生的自学能力和动手能力，有效提高教学效果。（3）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】单片机原理及应用6课程教学改革尝试【篇名 (英)】The Reform in Teaching Principle and Application of Single Chip Microcomputer【作者姓名】李丽宏【作者单位】太原理工大学信息工程学院,【刊物卷期】太原理工大学学报，2001年6月第19卷第2期【中文摘要】5单片机原理及应用6 课程具有综合性强、实用性强、工程性强的特点。从提高学生学习兴趣、明确学习目的出发, 改革教学内容和教学方法, 加强实验和课程设计环节,

24、改革考试形式, 以此改善教学效果。（4）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】单片机原理及应用课程教学改革实践与探索【篇名 (英)】Teaching Reform and Practice of Microcomputer Principle & Application Course【作者姓名】吴耀春，秦保军【作者单位】安阳工学院机械工程系 【刊物卷期】安阳工学院学报, 2010年 4月第9卷第2期 【中文摘要】单片机原理及应用课程是一门应用型的学科，具有综合性强、实践性强和工程性强等特点。从基于C 语言教学内容、工程案例教学法、5+3+2 考核方法三个方面对单片机教

25、学进行了改革探索与实践。（5）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】 单片机原理及应用课程教学改革探讨【篇名 (英)】An Exploration on the Teaching Reformation of the SCM Course【作者姓名】刘耀明, 刘电霆【作者单位】桂林工学院【刊物卷期】电气电子教学学报，2007 年8 月第29 卷 第4 期【中文摘要】本文针对单片机原理及应用课程教学的现状, 以及单片机技术的发展情况, 提出了新的教学大纲、教学方法、教学实践及考核评价的改革方案。将课程教学和实践教学两个环节更好的结合起来, 以社会需求为导向, 提高学生工程实践的能力, 注

26、重培养学生的系统开发设计能力和创新能力, 以符合社会对创新人才的需求。本文总结了实施教学改革的成效, 提出了今后需要进一步探索的目标和措施。（6）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】单片机原理及应用课程教学改革与实践【篇名 (英)】The Teaching Reform and Practice of Principle and Application of Single-Chip Microprocessor0【作者姓名】徐 敏, 卢周平【作者单位】厦门理工学院,【刊物卷期】实验室研究与探索，2006 年1 月第25 卷第1 期【中文摘要】该文结合电类专业 单片机原理及应用课程教学

27、改革与实践, 明确“ 三段一循环”的课程教学体系, 有效地把课堂教学、实验教学、课程设计和毕业设计、电子竞赛有机地结合一体, 突出循环反馈作用,集视、听、做、赛一体的教学模式, 既提高教学质量, 又提高学生工程实践素质。（7）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】单片机原理及应用课程实验教学研究【篇名 (英)】On Experimental ion Teaching o f Course Fundamentals of Mono- Chip Computers & Applications【作者姓名】张 涛【作者单位】台州学院信息与电子工程学院【刊物卷期】台州学院学报，2005年12月第27卷 第6期【中文摘要】就单片机原理及应用课程实验教学中如何充分利用已有的实验器材科学合理地安排和设计实验, 及改革传统实验教学模式将数字实验室引入实验教学中, 提出了自己的见解和看法。实践证明, 这些改革对促进学生加深对单片机原理和结构的理解, 加强实践环节, 激发学生的学习兴趣具有良好的效果。（8）【数 据 库】中国知识资源总库【篇名 (中)】单片机课程教学改革探讨【篇名 (英)】Teaching Reform of Single-Chip Microcomputer Course【作者姓名】邓 鹏, 郑笔耕, 胡书屏【作者单位】荆楚理