摘要：在分析高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生單片機(jī)教學(xué)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式等方面，詳細(xì)闡述了單片機(jī)教學(xué)的具體改進(jìn)措施。實(shí)踐教學(xué)結(jié)果表明，改進(jìn)后的教學(xué)模式要優(yōu)于過去傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效果，達(dá)到了單片機(jī)課程教學(xué)改革的預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 教學(xué)改革 單片機(jī)開發(fā)板 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

0 引言

單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)、可靠性高和價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，已滲入到人們工作和生活的各個(gè)角落，應(yīng)用前景廣闊[1]。目前多數(shù)高職院校的機(jī)械專業(yè)都開設(shè)了單片機(jī)課程，但大多院校的教學(xué)思路仍然借鑒本科先基礎(chǔ)后應(yīng)用的常規(guī)教學(xué)模式，理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合較少。對(duì)于高職學(xué)生，課程入門比較困難，知識(shí)不易掌握，實(shí)際應(yīng)用較少，學(xué)習(xí)興趣不高，該課程的實(shí)際教學(xué)效果并不理想。因此，單片機(jī)的教學(xué)模式亟需改革，改變?cè)瓉硪灾R(shí)傳授為目標(biāo)的教學(xué)方式，要理論與實(shí)踐并重，以實(shí)踐入門來吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 高職機(jī)械專業(yè)單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)存的難點(diǎn)

單片機(jī)是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是一門實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科。要求學(xué)生掌握一定的電子電路知識(shí)，還要熟練掌握計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識(shí)，掌握編程的思維和方法。高職學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)有一定的困難。

1.1 對(duì)于單片機(jī)中的專業(yè)術(shù)語和電路很難理解

學(xué)習(xí)單片機(jī)要以電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)等相關(guān)課程的理論知識(shí)為基礎(chǔ)。與電子專業(yè)學(xué)生不同的是，我校機(jī)械專業(yè)學(xué)生只開設(shè)一門電工電子課程，所有的電路、模電和數(shù)電的相關(guān)知識(shí)都集中在一門課程中講授，知識(shí)點(diǎn)多且課時(shí)量偏少，知識(shí)點(diǎn)講授較為粗淺，不能深入展開。因此，學(xué)生對(duì)于單片機(jī)中遇到的一些專業(yè)術(shù)語和電路，如集電極開路、上拉電阻、存儲(chǔ)器地址、D觸發(fā)器、555振蕩電路等，很難理解。這些知識(shí)都需要重新講授，且講授效果不佳。學(xué)生往往在學(xué)到單片機(jī)的硬件電路部分時(shí)，突然間覺得很難，學(xué)習(xí)的積極性下降，甚至有了厭學(xué)的情緒。

1.2 對(duì)于匯編指令不易理解

像所有其他的指令一樣，匯編指令也是英文的，我校機(jī)械專業(yè)大部分學(xué)生的英語能力比較差，遇到有英文的地方，本能地會(huì)回避，更不要說進(jìn)行深入的研究。單片機(jī)中要求他們短時(shí)間記憶和理解數(shù)十條甚至上百條指令的格式和功能，他們覺得比較有壓力，很多學(xué)生達(dá)不到這個(gè)目標(biāo)。

匯編語言是一種低級(jí)語言，每一條匯編指令都與機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，

如果學(xué)生對(duì)于硬件結(jié)構(gòu)沒有掌握好，那么對(duì)于匯編語言的指令也很難完全理解。即使學(xué)生勉強(qiáng)知道每條指令的大概意思，但由于沒有充分理解其內(nèi)涵，不能做到融會(huì)貫通，常常錯(cuò)誤地運(yùn)用指令，即使在一個(gè)程序里運(yùn)用正確，可能題型改變，就做不出來了。

1.3 對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用比較陌生

我們?cè)趯W(xué)校的教學(xué)中，受制于課時(shí)量的不足和傳統(tǒng)教學(xué)思維和方法的限制，通常都以傳授理論知識(shí)為主，實(shí)際應(yīng)用提到的比較少。因此，出現(xiàn)一些學(xué)生直到學(xué)完這門課程，都不知道單片機(jī)能干什么。有些學(xué)生告訴老師，以前我們學(xué)過的課程，如機(jī)械制圖，很有實(shí)用性，單片機(jī)講的這么多、這么復(fù)雜，到底有什么用，我們機(jī)械專業(yè)為什么要學(xué)這一門課程。學(xué)生不能深入理解該門課程的實(shí)際應(yīng)用，認(rèn)為學(xué)了無用知識(shí)。

2 高職機(jī)械專業(yè)單片機(jī)教學(xué)改革的具體措施

學(xué)習(xí)單片機(jī)的最終目標(biāo)是能運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行一些項(xiàng)目的開發(fā)，解決生產(chǎn)和生活中遇到的實(shí)際問題。人才市場(chǎng)需要的不是只懂理論、不懂實(shí)踐的研究型人才，而是既懂理論，又能實(shí)踐的應(yīng)用型人才。因此，單片機(jī)的改革也要以就業(yè)市場(chǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合高職機(jī)械類學(xué)生的特點(diǎn)，做一些針對(duì)性的調(diào)整，使學(xué)生既能學(xué)好，又能快速地適應(yīng)社會(huì)的需求。本文針對(duì)單片機(jī)課程在教學(xué)方面現(xiàn)有的種種弊端，提出了單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)施的一些具體措施。

2.1 實(shí)施“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”，理論教學(xué)緊扣實(shí)踐應(yīng)用

單片機(jī)教學(xué)應(yīng)該采用工程實(shí)際應(yīng)用課題或?qū)嵺`案例進(jìn)行教學(xué)的方法，實(shí)施“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”，即課程教學(xué)以單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的典型實(shí)用案例進(jìn)行分析講授的一種教學(xué)方法。授課時(shí)以單片機(jī)技術(shù)“案例”演示作為引入，以實(shí)現(xiàn)“案例”為主線講述各相關(guān)理論知識(shí)。為鞏固理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的能力，理論教學(xué)應(yīng)與實(shí)際“案例”實(shí)驗(yàn)教學(xué)穿插進(jìn)行，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)充實(shí)理論內(nèi)容，使兩者融會(huì)貫通。整個(gè)教學(xué)過程的思路設(shè)計(jì)如下：

例如，在第一次上單片機(jī)的課時(shí)，就應(yīng)該給學(xué)生演示單片機(jī)的用途，如單片機(jī)驅(qū)動(dòng)流水燈、驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)字，驅(qū)動(dòng)16×16點(diǎn)陣顯示漢字，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器演奏一段鈴聲等，讓學(xué)生了解單片機(jī)的應(yīng)用，領(lǐng)略單片機(jī)的妙處，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。興趣對(duì)一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)一門課程很重要，如果學(xué)生對(duì)某門課程失去興趣，即使再好的老師也教不好。第二次上課可以選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用，如單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED的亮滅，通過仿真軟件，當(dāng)堂給學(xué)生畫電路圖，編寫軟件，使學(xué)生感到單片機(jī)并不是很難，自己也可以學(xué)會(huì)，打消他學(xué)不好的顧慮。后面每次課都以項(xiàng)目任務(wù)為導(dǎo)向，每次課時(shí)可以先將我們要實(shí)現(xiàn)的功能給學(xué)生演示一遍，然后告訴學(xué)生我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的思路是什么，我們要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，需要學(xué)習(xí)哪些基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生有一個(gè)清晰的概況和熱切學(xué)習(xí)的期盼。下表為四個(gè)常用的典型項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)置：

每個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)都要以實(shí)踐應(yīng)用為導(dǎo)向，讓學(xué)生感覺到能學(xué)以致用。任務(wù)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循由淺到深、循序漸進(jìn)的手法，與理論章節(jié)知識(shí)的進(jìn)度遙相呼應(yīng)，使學(xué)生能夠逐步接受并加深理解。同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，可以舉不同項(xiàng)目中的相近任務(wù)反復(fù)講解，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解透徹，達(dá)到舉一反三的目的。

2.2 以C語言為主，匯編語言為輔，講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)

目前單片機(jī)的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)多采用C語言程序編寫，傳統(tǒng)的單片機(jī)教材和教學(xué)，大多采用匯編語言講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)[2]。為了改變傳統(tǒng)所學(xué)與實(shí)際所用的差別，單片機(jī)指令系統(tǒng)的教學(xué)，應(yīng)在匯編語言的基礎(chǔ)上，增加單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用以C語言為主，匯編語言為輔的編程方式。這樣可以使學(xué)生盡快與實(shí)踐接軌，提高單片機(jī)的開發(fā)效率，使學(xué)生畢業(yè)后更快更好地適應(yīng)工作環(huán)境。例如：在采用案例教學(xué)過程中，同一程序分別用匯編語言和C語言編寫，通過比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)，可以真正理解兩種語言在實(shí)際應(yīng)用中的效果。Keil C51程序編譯工具，既可以實(shí)現(xiàn)匯編語言的編程，又可以實(shí)現(xiàn)C語言的編程。因此，在我們實(shí)際教學(xué)工作中，完全可以用Keil C51軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)軟件開發(fā)和應(yīng)用案例的日常教學(xué)，簡(jiǎn)化理論課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，降低學(xué)習(xí)難度，使學(xué)生能盡快上手單片機(jī)，這樣就提高了同學(xué)們學(xué)習(xí)單片機(jī)的熱情，同時(shí)也非常適合實(shí)踐應(yīng)用的需求，為將來工作中單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用奠定了良好的軟件基礎(chǔ)。

2.3 單片機(jī)仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板并重的雙重實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)實(shí)施單片機(jī)仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板并重的雙重實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。開發(fā)板是在一塊電路板上集成了單片機(jī)常用功能模塊，雖然體積小，但涵蓋了絕大多數(shù)單片機(jī)常用的實(shí)驗(yàn)，并可以根據(jù)教學(xué)需求，開發(fā)擴(kuò)展相關(guān)功能模塊[3]。課堂教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生可將開發(fā)板帶回宿舍，只需要一臺(tái)電腦、一根USB下載線，就可在開發(fā)板上自學(xué)單片機(jī)或是做一些小項(xiàng)目鍛煉實(shí)際動(dòng)手能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性。開發(fā)板價(jià)格便宜，現(xiàn)在市面上簡(jiǎn)單通用的單片機(jī)開發(fā)板（適用入門者學(xué)習(xí)），每套均價(jià)不到200元，完全滿足初學(xué)者做一些常用的開發(fā)應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可先讓學(xué)生在Keil C51和Proteus軟件中編寫和仿真單片機(jī)案例程序，程序仿真正確無誤后，將程序下載到單片機(jī)開發(fā)板中，在開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)實(shí)際電路功能的運(yùn)行，強(qiáng)化對(duì)實(shí)際電路的認(rèn)識(shí)和理解。

2.4 增添單片機(jī)課程設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，實(shí)施理論與實(shí)踐并重的考核方案

在單片機(jī)課程結(jié)束前，可在臨近期末設(shè)置3周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，一周調(diào)研選題，一周設(shè)計(jì)軟硬件、一周焊接電路板，完成作品。具體實(shí)施的方法是讓學(xué)生獨(dú)立在單片機(jī)開發(fā)板上完成自選項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，如“數(shù)字鐘”、“LED顯示器”、“數(shù)字溫度顯示計(jì)”等智能化小產(chǎn)品。3-4人一組，查閱資料，自選題目，自行設(shè)計(jì)電路圖、編輯程序，然后選擇并購買相應(yīng)的元器件，親自焊接并完成電路，提交課題設(shè)計(jì)報(bào)告。該課程設(shè)計(jì)的開展，可以使學(xué)生了解市場(chǎng)行情，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)項(xiàng)目的能力，團(tuán)隊(duì)合作能力等，同時(shí)也可以作為學(xué)生期末考試實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核成績(jī)。

為防止學(xué)生原搬照抄網(wǎng)上和有關(guān)資料的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，達(dá)不到課程考核的初衷，單片機(jī)的考核還應(yīng)保留原有的理論考試。應(yīng)將傳統(tǒng)的以理論考核為主的期末閉卷考試與以實(shí)踐開發(fā)應(yīng)用為主的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)考核相結(jié)合，將二者的成績(jī)共同作為單片機(jī)課程的最終考核成績(jī)。這樣，能同時(shí)對(duì)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手開發(fā)能力做出合理的考核評(píng)價(jià)。

3 結(jié)語

單片機(jī)是高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生的重要基礎(chǔ)課程，目前教學(xué)效果普遍不佳。在分析高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生單片機(jī)教學(xué)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，提出了該課程教學(xué)改革的具體實(shí)施措施。在教學(xué)方法上，實(shí)施了“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”，較好地融合了理論與實(shí)踐教學(xué)；在教學(xué)內(nèi)容上，緊貼能實(shí)際運(yùn)用的教學(xué)理論與技術(shù)，如以C語言為主，匯編語言為輔的單片機(jī)編程語言；在教學(xué)手段上，實(shí)行單片機(jī)仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板并重的雙重實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；在考核方式上，采用理論與實(shí)踐并重的考核方案。實(shí)踐教學(xué)結(jié)果表明，改進(jìn)后的教學(xué)模式要優(yōu)于過去傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效果，達(dá)到了單片機(jī)課程教學(xué)改革的預(yù)期目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

馮學(xué)敏（1985-），男，山西忻州人，碩士研究生，助教，主要研究方向?yàn)殡娮有畔⑴c智能控制。