張?chǎng)? 劉旻

摘要： 本文針對(duì)傳統(tǒng)的《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)的不足，分別從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面對(duì)該課程進(jìn)行了改革，以案例為主，加大實(shí)踐教學(xué)力度，把教學(xué)的重心放在能力的培養(yǎng)上，付諸實(shí)際教學(xué)活動(dòng)，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞： 《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)教學(xué)改革理論教學(xué)實(shí)踐教學(xué)

1.引言

《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程是高等學(xué)校工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的一門(mén)應(yīng)用類(lèi)課程，主要講述單片微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、接口電路和程序設(shè)計(jì)的方法，目的是使學(xué)生從應(yīng)用的角度了解單片機(jī)的基本原理和基本應(yīng)用，從而具備對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的能力。

2.理論教學(xué)內(nèi)容改革

不同高校在開(kāi)設(shè)該課程時(shí)，學(xué)時(shí)的安排不盡相同，教材的選擇面也較寬。但是理論教學(xué)的內(nèi)容基本相同，大致分為單片機(jī)內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，匯編語(yǔ)言及其程序設(shè)計(jì)，系統(tǒng)擴(kuò)展三大部分[1]。

根據(jù)工科院校的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做了適當(dāng)?shù)母母?，形成了講義，并在2012年出版。把教學(xué)內(nèi)容分為單片機(jī)的基本原理介紹（基礎(chǔ)篇），系統(tǒng)的擴(kuò)展（擴(kuò)展篇），應(yīng)用系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)（應(yīng)用篇）三個(gè)部分。

基礎(chǔ)篇主要涉及單片機(jī)的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)和單片機(jī)匯編語(yǔ)言及單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。由于單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境日益更新，軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境都已經(jīng)支持單片機(jī)的C語(yǔ)言，為了使學(xué)生很好地把所學(xué)知識(shí)融入今后的工作和滿足社會(huì)的需求，對(duì)單片機(jī)C語(yǔ)言內(nèi)容的教學(xué)提上了日程，故在基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容中加入了單片機(jī)C語(yǔ)言的教學(xué)。

擴(kuò)展篇的內(nèi)容主要涉及了單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展，即由于單片機(jī)的內(nèi)容資源有限，必須對(duì)相應(yīng)的資源進(jìn)行擴(kuò)展，主要包括對(duì)I/O口、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。該部分內(nèi)容與以往的教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有太多的區(qū)別。

應(yīng)用篇的內(nèi)容主要涉及單片機(jī)外圍電路的接口電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)例。包括前向通道A/D轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)；后向通道D/A轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)；人機(jī)接口設(shè)計(jì)即單片機(jī)的鍵盤(pán)顯示接口電路設(shè)計(jì)。其中，前向通道和后向通道的內(nèi)容以最基本的器件為引子，而后在此基礎(chǔ)上介紹新型的器件。實(shí)際案例以教師的課題、項(xiàng)目[2]或者以競(jìng)賽的題目為例介紹如何構(gòu)造一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

最后，在考核方面全部采用設(shè)計(jì)思考題的形式，既要求學(xué)生掌握最基本的概念和原理，又要求學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)靈活掌握，舉一反三。

3.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革

《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力。所以，在課程設(shè)置上一定要注重對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)一定要占一定的比重。學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)可以在教學(xué)上分為如下三個(gè)方面。

3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是與課程同步進(jìn)行的。也就是說(shuō)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)一定要和理論教學(xué)環(huán)節(jié)同步相結(jié)合，而且實(shí)驗(yàn)課時(shí)要占相當(dāng)?shù)谋戎?。理論?lián)系實(shí)際，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)有感性的認(rèn)識(shí)，把抽象的理論教學(xué)內(nèi)容通過(guò)實(shí)驗(yàn)具體化。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容分別為：KeilC軟件的使用實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)（數(shù)據(jù)排序），Proteus軟件的使用實(shí)驗(yàn)，中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)，串行通信接口實(shí)驗(yàn)，存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，8155鍵盤(pán)及顯示接口實(shí)驗(yàn)，A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。

所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是與理論教學(xué)緊密結(jié)合的，在相應(yīng)理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，直接安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)采用啟發(fā)式的方法，而不是“傻瓜式”的。學(xué)生必須下去預(yù)習(xí)并且自己完成接口電路的設(shè)計(jì)及其程序的編寫(xiě)，而不是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)直接進(jìn)行接口的連接和按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)把程序輸入到計(jì)算機(jī)，這樣能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

最具特色的改革是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室并且提供相應(yīng)的單片機(jī)最小系統(tǒng)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)印刷電路板和開(kāi)發(fā)環(huán)境，學(xué)生可以利用課外時(shí)間根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路焊接電路，調(diào)試和下載程序，驗(yàn)證自己的所設(shè)計(jì)電路和編寫(xiě)的程序是否正確。

3.2課程設(shè)計(jì)方面

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是在該課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)該課程的綜合應(yīng)用。也是衡量學(xué)生對(duì)該課程掌握情況的重要指標(biāo)和培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要手段。

在教材建設(shè)方面也涉及了課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，并且形成了講義。主要題目有：水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)，多功能信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈設(shè)計(jì)和數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)等。并且要求指導(dǎo)教師另外給出兩個(gè)以上的題目供學(xué)生選擇，學(xué)生也可自行選擇題目。

學(xué)生可以利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的便利條件和資源對(duì)所選的題目進(jìn)行實(shí)際操作和驗(yàn)證。

3.3指導(dǎo)競(jìng)賽方面

鼓勵(lì)學(xué)生參加各類(lèi)課外的競(jìng)賽活動(dòng)。目前，與該課程緊密相關(guān)的競(jìng)賽種類(lèi)很多，如：全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、智能車(chē)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯等。這些競(jìng)賽為學(xué)生提供了良好的展現(xiàn)自我的平臺(tái)；而我校學(xué)生也在各類(lèi)競(jìng)賽中取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

4.結(jié)語(yǔ)

《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)中通過(guò)以上的改革方法的實(shí)施，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析、思考和解決問(wèn)題的能力。絕大多數(shù)學(xué)生都利用實(shí)驗(yàn)板制作出了自己的“產(chǎn)品”，達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[2]張蕊萍，趙峰.項(xiàng)目教學(xué)在電機(jī)學(xué)教學(xué)中的研究與實(shí)踐.自動(dòng)化與儀器儀表，2010（4）：72-77.