唐新星?岳曉峰?劉嫻萍

摘 要：針對(duì)目前單片機(jī)課程教學(xué)中存在的弊端，提出了改進(jìn)教學(xué)方法與形式、調(diào)整教學(xué)大綱與學(xué)時(shí)數(shù)、參與工程項(xiàng)目實(shí)踐等多方面對(duì)單片機(jī)教學(xué)改革的方案和措施，以實(shí)踐激發(fā)與培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)單片機(jī)課程興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，取得了良好教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)教學(xué)；教學(xué)改革；創(chuàng)新思維

隨著科技的迅速發(fā)展，單片機(jī)對(duì)于促進(jìn)各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、智能化和產(chǎn)品化具有重要的作用，小到家用智能電器，大到工業(yè)儀表、汽車等領(lǐng)域，均有單片機(jī)的身影。單片機(jī)原理與接口技術(shù)作為機(jī)械電子工程專業(yè)的必修課，其培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握單片機(jī)的原理，并能夠進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，達(dá)到具有獨(dú)立分析、解決問題的能力。但單片機(jī)教學(xué)是一門涉及模擬、數(shù)字電子技術(shù)、信息采集、控制技術(shù)與程序設(shè)計(jì)等知識(shí)的綜合性課程，由于機(jī)械專業(yè)學(xué)生前期的電子方面基礎(chǔ)課程的薄弱，加上單片機(jī)課程抽象、枯燥，因此，通過單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程激發(fā)學(xué)生的單片機(jī)學(xué)習(xí)興趣，就顯得尤為重要。本文著重討論現(xiàn)行的單片機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的弊端，提出更加滿足學(xué)生需求的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的新思路、新方法。

1.單片機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的弊端

單片機(jī)功能越來越大，但單片機(jī)課程教學(xué)的效果不是十分理想。目前主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）目前，單片機(jī)教材或參考書僅從原理上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)單片機(jī)的理解，此內(nèi)容抽象難理解，同時(shí)匯編語言程序也會(huì)給學(xué)生理解帶來困難，給學(xué)生帶來一種單片機(jī)很難學(xué)的錯(cuò)覺。因此，大多數(shù)學(xué)生不能深入地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（2）單片機(jī)課程是一門針對(duì)硬件進(jìn)行編程的綜合性課程，除掌握基本理論外，進(jìn)行實(shí)踐鍛煉必不可少，且不容忽視。但目前理論課時(shí)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，不能滿足其教學(xué)計(jì)劃的需要。理論課時(shí)少致使授課過程中僅實(shí)現(xiàn)單片機(jī)原理與接口技術(shù)的講解，不能進(jìn)行過深、過多地拓展；實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，只能選做一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而對(duì)于設(shè)計(jì)性或者綜合性的實(shí)驗(yàn)則很難進(jìn)行，這將缺乏對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的培養(yǎng)和提高。

（3）課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生能夠獨(dú)立完成查資料、定方案、軟硬件設(shè)計(jì)調(diào)試、撰寫設(shè)計(jì)說明書等工作，進(jìn)一步提高學(xué)生綜合分析、設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力，增強(qiáng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)意識(shí)。但目前，課程設(shè)計(jì)無法對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)練習(xí)。

（4）實(shí)驗(yàn)箱數(shù)量有限，硬件資源不足，致使一組多人，多人一機(jī)，部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的意識(shí)不強(qiáng)，甚至存在偷懶、不動(dòng)手的現(xiàn)象。此外，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)箱簡單插線，往往忽略實(shí)驗(yàn)電路原理的重要性，而且，實(shí)驗(yàn)箱硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容不能改變，難以進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在一定程度上制約了學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

2.單片機(jī)教學(xué)改革與實(shí)踐

（1）改進(jìn)教學(xué)方法與形式。在單片機(jī)教學(xué)中，著重突出單片機(jī)技術(shù)的典型性，注重單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)。在單片機(jī)多媒體教學(xué)教學(xué)過程中，引入Proteus仿真工具，利用軟件模擬直觀地演示激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。學(xué)習(xí)主動(dòng)性是學(xué)生探求知識(shí)的巨大動(dòng)力，是激發(fā)創(chuàng)造的精神源泉，是培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵。同時(shí)，在仿真設(shè)計(jì)過程中，也可以促進(jìn)學(xué)生硬件電路設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)與提高，有利于改善教學(xué)效果。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！芭d趣是最好的老師?！睂W(xué)生一旦對(duì)單片機(jī)有了濃厚的興趣，便會(huì)主動(dòng)去求知、去探索、去實(shí)踐。因此，在教學(xué)中，利用具體案例，通過啟發(fā)式教學(xué)方式，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力、設(shè)計(jì)興趣和創(chuàng)新思維。在完成理論授課后，給學(xué)生留一些實(shí)際的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中學(xué)會(huì)自己思考。

（3）以增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境改善。單片機(jī)技術(shù)屬于綜合技術(shù)學(xué)科，學(xué)生除能自己獨(dú)立編寫程序、完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還需能自行搭建實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。通過一系列單片機(jī)實(shí)驗(yàn)了解其實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生合作能力和獨(dú)創(chuàng)精神，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的。

（4）調(diào)整教學(xué)大綱。單片機(jī)課程學(xué)時(shí)較緊，實(shí)踐教學(xué)單純依靠本課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能使學(xué)生熟悉單片機(jī)知識(shí)的應(yīng)用和全面掌握單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)方法。因此，長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院在制訂2014版教學(xué)大綱時(shí)，對(duì)教學(xué)大綱進(jìn)行了調(diào)整。自2014級(jí)入學(xué)的新生開始，將單片機(jī)原理與接口技術(shù)的總學(xué)時(shí)數(shù)調(diào)整為50學(xué)時(shí)，其中包括10學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，另外，課程設(shè)計(jì)為2周。同時(shí)，在考核方式上，調(diào)整各部分所占比例，以實(shí)驗(yàn)成績?yōu)橹饕獏⒖?，?shí)驗(yàn)成績不達(dá)標(biāo)，則取消期末考試成績。

針對(duì)目前課程設(shè)計(jì)存在的弊端，可使得選題更加多樣化、趣味化、實(shí)用化。題目多樣化以后可以讓學(xué)生有自由選擇與發(fā)揮的空間，在完整地進(jìn)行完單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)踐能力，為將來走向工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（5）參與工程項(xiàng)目實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)中，篩選一些動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，將他們選入實(shí)驗(yàn)室，并依托現(xiàn)有的裝備條件，讓學(xué)生積極參與教師科研項(xiàng)目的研發(fā)。例如，在如圖所示的人體含水量測(cè)量控制系統(tǒng)開發(fā)中，首先向?qū)W生講解了該裝置進(jìn)行人體水含量測(cè)定的基本原理、單片機(jī)與觸摸屏的接口原理，再對(duì)重量傳感器的使用、觸摸屏程序的編寫進(jìn)行了分析、引導(dǎo)，很快實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的人體含水量測(cè)量裝置的開發(fā)，目前已交付科技展館使用，同時(shí)，控制軟件也登記了軟件著作權(quán)。

（6）以電子大賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目為契機(jī)建立開放式實(shí)驗(yàn)室，推進(jìn)單片機(jī)課外教學(xué)。在學(xué)校、省、全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽以及大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的推動(dòng)下，建立開放式實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自主地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在單片機(jī)應(yīng)用中進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新，推進(jìn)單片機(jī)課外教學(xué)。開放性實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)以及個(gè)人的發(fā)散思維，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自主完成實(shí)驗(yàn)過程、自主處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為電子大賽的設(shè)計(jì)以及大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的確立提供思路與參考。

3.總結(jié)

單片機(jī)原理是一門不斷更新的課程，新型芯片層出不窮，一方面，教學(xué)過程中要選用新型芯片為例進(jìn)行講解與引導(dǎo)，另一方面，要通過實(shí)踐教學(xué)改革，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力。在實(shí)踐中，不能單純地驗(yàn)證單片機(jī)基本理論，更應(yīng)該通過對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)改革的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。教師應(yīng)在實(shí)踐中加快教學(xué)方法的更新，促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的搭建，鼓勵(lì)學(xué)生積極開展課外實(shí)踐活動(dòng)，并通過參加系列科技競賽或教師科研課題的研究，日益提高教學(xué)效果，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程應(yīng)用型本科生的培養(yǎng)的探索提供重要參考。

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（作者單位：長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院）