艾玲梅，王振榮

（1.陜西師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710062；2.陜西省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)院 陜西 西安 710002）

單片機(jī)具有體積小、性?xún)r(jià)比高且易于產(chǎn)品化等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀器、機(jī)電產(chǎn)品一體化、工控、測(cè)控等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于師范院校非師范類(lèi)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，掌握好單片機(jī)技術(shù)，無(wú)論是對(duì)其工程素質(zhì)的培養(yǎng)、職業(yè)技能的提高還是就業(yè)，都是大有益處的。單片機(jī)課程屬于軟、硬件結(jié)合的計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程，實(shí)踐性很強(qiáng)。學(xué)習(xí)這門(mén)課程的學(xué)生普遍反映單片機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)部分抽象概念太多、入門(mén)難，而且整個(gè)課程的學(xué)習(xí)還要有較好的電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)課程的基礎(chǔ)等等。由于現(xiàn)有的師范院校的課程體系沒(méi)有或者有較少課時(shí)的傳感器、電子技術(shù)等課程的開(kāi)設(shè)，所以教與學(xué)的難度都很大。為了培養(yǎng)社會(huì)所需的單片機(jī)應(yīng)用人才，必須首先分析單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，然后從實(shí)踐能力的提高及社會(huì)對(duì)單片機(jī)人才的要求入手，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容及方式進(jìn)行改革。

1 目前單片機(jī)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

相對(duì)于工科院校而言，通常師范院校對(duì)該課程重視程度不夠。很多師范院校的單片機(jī)課程開(kāi)設(shè)歷史較短甚至沒(méi)有設(shè)置該課程，即使開(kāi)課大都作為選修課，很少的院校定位為必修課。這些原因?qū)е铝藛纹瑱C(jī)在教學(xué)與實(shí)踐的方面出現(xiàn)了許多問(wèn)題。

1.1 現(xiàn)有的教學(xué)大綱與單片機(jī)課程體系培養(yǎng)模式脫節(jié)

師范院校非師范專(zhuān)業(yè)的單片機(jī)人才培養(yǎng)的課程體系設(shè)置應(yīng)盡量與工科院校相同，比如有些沒(méi)有列入教學(xué)大綱的課程，但單片機(jī)課程體系需要掌握的核心課程應(yīng)至少以選修課的形式設(shè)置，以便將來(lái)可能從事單片機(jī)工作的學(xué)生有良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，為進(jìn)一步的就業(yè)和發(fā)展做好準(zhǔn)備。

1.2 教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足、教材陳舊及教學(xué)內(nèi)容不平衡

教師在單片機(jī)課程方面的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)少，教材陳舊，教學(xué)手段單一，教學(xué)內(nèi)容偏重理論，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

單片機(jī)課程中的結(jié)構(gòu)原理和指令等內(nèi)容抽象，需要有微機(jī)原理和電子技術(shù)等方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。如果課程順序安排不合理，教學(xué)從理論到理論，按照傳統(tǒng)課本順序講解，要求學(xué)生死記指令，這樣學(xué)生學(xué)起來(lái)吃力，缺乏興趣，更為嚴(yán)重的事，學(xué)生學(xué)完該課程后連基本概念都沒(méi)搞懂，畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)逃避該方面的設(shè)計(jì)課題，更不可能以該課程體系學(xué)習(xí)為突破口，找到自己今后從事職業(yè)的方向。

1.3 單片機(jī)課程課時(shí)少

實(shí)驗(yàn)課時(shí)與理論課時(shí)比例不恰當(dāng)，且無(wú)課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。一般地，總課時(shí)不超過(guò)60學(xué)時(shí)，忽視了單片機(jī)課程實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)欠缺

由于課程定位，加之師范院校設(shè)備基金的局限性，使得設(shè)備落后，大部分學(xué)校只能開(kāi)基本的實(shí)驗(yàn)，不能拓展功能。再者指導(dǎo)教師實(shí)踐意識(shí)薄弱，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容較少，不能充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和主觀(guān)能動(dòng)性。

2 單片機(jī)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)改革

2.1 理論教學(xué)改革

2.1.1 以興趣和實(shí)用為導(dǎo)向，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是按照教材的順序，先講單片機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)，再講指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言的編制，最后講接口等內(nèi)容。學(xué)生只有在學(xué)習(xí)課程的最后才接觸到單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，在此之前由于學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)生會(huì)感到枯燥乏味，學(xué)習(xí)沒(méi)興趣。所以，在第一節(jié)課的講解設(shè)計(jì)上如何能抓住學(xué)生的心，激發(fā)他們學(xué)習(xí)該門(mén)課程的積極性顯得尤為重要。

筆者多年從事師范院校的非師范計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的單片機(jī)教學(xué)工作，多年的教學(xué)實(shí)踐深深感到第一節(jié)課教師的作用非常關(guān)鍵，第一節(jié)課教師不但要向?qū)W生介紹課程特點(diǎn)，學(xué)習(xí)和考核等要求，最關(guān)鍵的是要讓學(xué)生搞清開(kāi)設(shè)這門(mén)課對(duì)學(xué)生會(huì)有什么樣的收獲。因此在第一節(jié)課，應(yīng)首先給學(xué)生介紹單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域以及單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系，讓學(xué)生知道在PC機(jī)時(shí)代、嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)以及日常生活的方方面面。嵌入式設(shè)備與INTERNET結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來(lái)。而單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的核心，是通過(guò)微處理器改造自然的重要組成部分。用日常見(jiàn)到的大量實(shí)例介紹單片機(jī)的應(yīng)用情況，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣并根據(jù)自己以后的發(fā)展定位學(xué)習(xí)該課程的時(shí)間投入。同時(shí)也可挑選出往屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成得較好的題目或參與的課題展示給學(xué)生，使他們?cè)鰪?qiáng)學(xué)習(xí)好該課程的自信心。

2.1.2 更新教學(xué)模式

注重教學(xué)手段改革。充分利用先進(jìn)的教學(xué)工具，采用多媒體課件授課，創(chuàng)造一種圖文并茂，有聲有色，生動(dòng)逼真的教學(xué)環(huán)境。例如在講解單片機(jī)的P口功能時(shí)，利用FLASH制作豐富表現(xiàn)力的動(dòng)畫(huà)，配合適當(dāng)?shù)闹v解，使學(xué)生能將數(shù)據(jù)、地址等分時(shí)復(fù)用過(guò)程一覽無(wú)遺，從而使學(xué)生輕松掌握這一難點(diǎn)，也提高了授課效率。再用節(jié)約出來(lái)的時(shí)間給學(xué)生講一些教材上沒(méi)有但卻十分實(shí)用的知識(shí)，如單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具Keil51，如何燒寫(xiě)程序軟件等內(nèi)容，既拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，又有利于畢業(yè)設(shè)計(jì)選單片機(jī)學(xué)生的設(shè)計(jì)工作。

2.1.3 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，向網(wǎng)絡(luò)要知識(shí)已成為很重要的學(xué)習(xí)手段。互聯(lián)網(wǎng)上有著豐富的教學(xué)資源，可引導(dǎo)學(xué)生在業(yè)余時(shí)間利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)學(xué)習(xí)和查找資料，訪(fǎng)問(wèn)好的單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)站如周立功單片機(jī)、水木清華等和技術(shù)論壇，了解單片機(jī)應(yīng)用熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，鼓勵(lì)探討學(xué)習(xí)中的各種問(wèn)題，這樣不但使課堂教學(xué)得到了延伸，同時(shí)也增加了他們學(xué)習(xí)的興趣和信心，更為部分同學(xué)日后進(jìn)一步更深入地學(xué)習(xí)和從事單片機(jī)設(shè)計(jì)指引了方向。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

單片機(jī)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只有理論聯(lián)系實(shí)際，確實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正的將理論與實(shí)踐相結(jié)合，掌握單片機(jī)技術(shù)這門(mén)課程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和感性認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)課程的安排上，必須注意從以下幾個(gè)方面加以著手：

2.2.1 注重基礎(chǔ)，牢記驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的必要性

多年的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)表明設(shè)立一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)是必需的。通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生進(jìn)一步加深課堂講授內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，掌握一些基本的指令和編程方法，從而加深鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)選擇理論學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，這樣不但使學(xué)生從抽象到具體，也使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)又作了一次消化、吸收和理解。同時(shí)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)也使學(xué)生的基本動(dòng)手能力得到了培養(yǎng)和訓(xùn)練。例如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇“數(shù)據(jù)傳送”、“雙字節(jié)乘法”、“定時(shí)器實(shí)驗(yàn)”以及“顯示器與鍵盤(pán)接口”和“模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換”等較有代表性的基本實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到學(xué)習(xí)、使用單片機(jī)編程和熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境的目的，為后續(xù)的綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

2.2.2 綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)占主導(dǎo)地位

綜合性實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生做完驗(yàn)證性等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的重要環(huán)節(jié)，屬于提高性實(shí)驗(yàn)。開(kāi)設(shè)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)的目的在于使學(xué)生從更高層面上將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)更重要的是提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置上，應(yīng)緊密結(jié)合師范院校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軟、硬件結(jié)合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。?gòu)造一套由淺入深、從基礎(chǔ)到前沿和從被動(dòng)接受知識(shí)到培養(yǎng)綜合能力的新的實(shí)驗(yàn)體系。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上應(yīng)突出知識(shí)的綜合性、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。 從提升學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用水準(zhǔn)上為突破口設(shè)計(jì)題目。比如鍵盤(pán)顯示綜合實(shí)驗(yàn)、步進(jìn)電機(jī)調(diào)速等實(shí)驗(yàn)。

2.2.3 開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)方法

為了更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的積極性和主動(dòng)性，在課程學(xué)習(xí)的后期，可使學(xué)生不受具體教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐的限制，自選自定開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，獨(dú)立或合作設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)。比如讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)攜帶到宿舍，利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)、研究所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，或跟配備實(shí)驗(yàn)老師約定時(shí)間單獨(dú)輔導(dǎo)。資金可考慮院里出一點(diǎn)，學(xué)生自籌一點(diǎn)或有合作的公司出一點(diǎn)等形式加以解決，讓學(xué)生以興趣小組的形式自由組成團(tuán)隊(duì)。這樣做的好處是學(xué)生可以不受時(shí)間、地點(diǎn)限制隨時(shí)隨地進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)。對(duì)本身有興趣的同學(xué)來(lái)說(shuō)，可以極大的促進(jìn)其學(xué)習(xí)該課程的主動(dòng)性，而對(duì)于其他的同學(xué)，也通過(guò)耳濡目染對(duì)單片機(jī)有一個(gè)更加切身的感受。

3 單片機(jī)課程其他改革

3.1 改革評(píng)價(jià)方法，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)

思想指導(dǎo)行動(dòng)。長(zhǎng)期以來(lái)，以考試作為動(dòng)力的學(xué)習(xí)方式主宰著相當(dāng)一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，尤其是在閉卷考試的指導(dǎo)方式下，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手及工程實(shí)踐能力和水平，因此僅靠單一的閉卷考試作為評(píng)價(jià)并檢驗(yàn)學(xué)生掌握該門(mén)課程的程度的做法應(yīng)重新做一些修改。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是增強(qiáng)學(xué)生提高工程素質(zhì)和自主設(shè)計(jì)能力的有效環(huán)節(jié)。

在課程的自主設(shè)計(jì)過(guò)程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。從開(kāi)始選題，就應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程的設(shè)計(jì)理念，無(wú)論從收集資料、實(shí)驗(yàn)、調(diào)試等環(huán)節(jié)以及方案論證、軟、硬件設(shè)計(jì)、印刷電路板、結(jié)構(gòu)、安裝等電子設(shè)計(jì)的全過(guò)程，都應(yīng)讓學(xué)生有所了解，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。引導(dǎo)學(xué)生從不同角度觀(guān)察問(wèn)題、培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

3.2 鼓勵(lì)課外實(shí)踐，提高創(chuàng)新意識(shí)

為了發(fā)現(xiàn)人才，每年我國(guó)都要舉行各種各樣的電子創(chuàng)新大賽，這種活動(dòng)的開(kāi)展不但可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性，也使他們能夠?qū)W以致用，親身感受該課程的實(shí)用性。參加大賽不但使學(xué)生開(kāi)闊視野，還可看到自己與外校競(jìng)賽優(yōu)勝者的的差距，為繼續(xù)努力提供了方向，很有必要。設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，成立科技創(chuàng)新活動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。一方面，讓學(xué)生自主選題，在專(zhuān)業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下經(jīng)論證確實(shí)可行后給予經(jīng)費(fèi)資助及技術(shù)指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生快速成長(zhǎng)。

3.3 改革課程考核方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力

單片機(jī)課程是應(yīng)用性很強(qiáng)的一門(mén)課程，并且需要記憶的內(nèi)容很多，比如可編程芯片的各種控制字、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式等內(nèi)容，在常規(guī)的閉卷考試時(shí)，要花大量的時(shí)間來(lái)記憶，這就使得出題不可能太靈活，較難測(cè)出學(xué)生的真實(shí)水平。從筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用中能否牢記這些指示并不重要，關(guān)鍵在于能深刻理解每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的含義及其工作原理，有些細(xì)節(jié)若是記不清了，但只要思路清楚，隨時(shí)翻書(shū)能找到效果就可以了。因此考核不能采取單一的閉卷形式，應(yīng)多種方式并存，多方位考查學(xué)生的掌握情況?？刹扇￠_(kāi)卷考試占50%，小論文或設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)作為平時(shí)的作業(yè)占20%，實(shí)驗(yàn)占30%。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中針對(duì)當(dāng)前師范院校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中存在的不足，提出了單片機(jī)課程改革的一些思路。本文所探討的教學(xué)內(nèi)容、形式和實(shí)踐環(huán)節(jié)的方法已經(jīng)在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中得到實(shí)施，有了一些初步的成果。具體表現(xiàn)為：學(xué)生首先能認(rèn)識(shí)自己的情況并針對(duì)自己以后可能的發(fā)展對(duì)自己學(xué)習(xí)該課程有一個(gè)基本定位，激發(fā)了那些以后有志于從事單片機(jī)設(shè)計(jì)的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，一些學(xué)生主動(dòng)要求進(jìn)實(shí)驗(yàn)室鍛煉，在學(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出較強(qiáng)分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為后續(xù)的求職打下了一定的基礎(chǔ)。

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