張新偉，黃　敏，劉洪霞，柳偉續(xù)，李雙喜（.安徽科技學院　機械工程學院；.安徽科技學院　電氣與電子工程學院，安徽　滁州　3300）

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非電類專業(yè)單片機課程開設過程中存在的問題及對策

張新偉1，黃敏1，劉洪霞1，柳偉續(xù)1，李雙喜2
（1.安徽科技學院機械工程學院；2.安徽科技學院電氣與電子工程學院，安徽滁州233100）

摘要：近年來，國內(nèi)多數(shù)高校的非電類工科專業(yè)陸續(xù)開設單片機課程，但其教學效果一直不盡如人意.針對當前高校中非電類專業(yè)單片機課程的實際狀況，本文分析了目前教學過程中存在的主要問題，并給出其相應的對策.

關鍵詞:單片機；教學改革；問題；對策

目前，單片機課程是國內(nèi)各高校電類專業(yè)的主干課程，其既要求學生掌握相應的理論知識，同時也要求學生具備一定的實際動手能力，是電類專業(yè)學生在校參加各類競賽、畢業(yè)找工作時必須要掌握的技能之一[1].基于此，全國各高校關于電類專業(yè)開設單片機課程的國家級、省級和校級教學改革研究項目很多.

朱敏杰等[2]通過確定單片機課程在電類專業(yè)課程體系中的作用、地位、改進日常教學方法以及完善實驗課內(nèi)容與授課方式等辦法，對電類專業(yè)開設的單片機原理與應用課程開展教學改革工作.鄧文娟等[3]主要通過對授課內(nèi)容、理論課授課方法、實驗課的授課方法和課程考核方式進行全面改革.張靈等[4]針對電類專業(yè)單片機教學中存在的問題，提出從教學方法、增設課程設計、課程考核和教學環(huán)境等多方面對實踐教學改革的方案和措施，通過改革，進一步提高學生對本門課程的學習熱情.趙月靜等[5]通過分析，在教學過程中引入proteus仿真軟件和keil編程軟件，采用項目驅(qū)動的教學方法進行單片機課程的教學改革.

上面研究在電類專業(yè)的單片機教學過程中都得到運用并取得一定教學效果.單片機的學習會涉及到很多電路、模電和數(shù)電等其他學科知識，而這些知識非電類專業(yè)的學生是沒有全面、深入掌握的，從而使得單片機課程在非電類專業(yè)難以有效開展.為此，本文主要分析當前單片機課程在非電類專業(yè)授課過程中存在的主要問題，并給出其改革方向.

1　存在的問題

1.1理論與實踐脫節(jié)

當前，在進行單片機教學時涉及到的理論內(nèi)容過多，而與工程相關的實踐環(huán)節(jié)較少[6].課堂上，大量的時間都是在講基礎理論知識，而對于每一個知識點，又沒有相應的驗證性實驗幫助理解知識點.同時，老師上課時只是單純的講解知識點，很少涉及這些知識在工程上的應用，更不要說做工程時的項目分析、硬件設備的搭建、軟件的開發(fā)及調(diào)試等非常實用的工程技巧.從而使學生感覺單片機非常抽象、枯燥、難以理解的，上課時需要記憶的知識點很多，好不容易記住又不會用.期末考試成績的高低完全不能夠用來評判學生對本門課程的掌握程度.

1.2實驗課問題

由于學校規(guī)定的各種通識課程、基礎課程占用大量學時，導致分配到具體每一門專業(yè)課上的學時很少，而其中實驗課所占學時就更少.同時，由于學生人數(shù)比較多，實驗設備數(shù)量有限，做實驗時一般要3-4名同學一個實驗臺，使得并不是每個學生都有機會自己動手做實驗.另一方面，很多高校購買的單片機實驗設備都是模塊化的，所做實驗都配有廠家錄制的教學視頻，且實驗流程圖、實驗程序都是現(xiàn)成的，學生的工作就是插幾根線，抄實驗結(jié)果，寫實驗報告.

當前單片機課程實驗多為驗證性實驗.同時，由于非電類專業(yè)學生對模電、數(shù)電知識掌握有限，開設的實驗中關于單片機外圍擴展電路設計類的綜合性實驗幾乎不涉及，而這一部分恰恰是單片機應用最為廣泛的領域.

此外，有些高校將單片機實驗安排在理論課程結(jié)束后，這樣會導致兩個問題.一是時間間隔較長，學生對前面知識點的理解和掌握程度肯定會降低.二是課程已經(jīng)結(jié)束，學生關注的重心是老師會以什么方式進行課程考核，如何通過老師的考核，而不再重視課程實驗.

1.3教材問題

當前，單片機教材多以匯編語言為主進行單片機編程講解的.匯編語言是計算機專業(yè)開設的一門獨立的專業(yè)課程，其對于不同的操作系統(tǒng)、不同的微控制器和指令都是完全不同的，授課老師將大量的學時用來講解匯編語言的語法及編程技巧，從而導致后面對單片機部分知識的講解學時不夠.同時，學生既要在很短的時間內(nèi)掌握艱深晦澀的匯編語言，又要馬上利用其進行單片機的應用開發(fā)，這顯然對大多數(shù)學生的要求是極高的.

1.4考核方式問題

目前，單片機課程的考核一般采用閉卷考試的方式進行.學生在考前突擊死記硬背單片機的軟硬件知識和老師上課時演示過的程序，考試結(jié)束后很快忘掉.結(jié)果是期末考試通過，但對于單片機應用產(chǎn)品的開發(fā)水平的提高作用有限.

2　改革對策

2.1改進教學方法，激發(fā)學生學習興趣

以項目驅(qū)動教學作為單片機課程的主要教學方法[7].所謂項目驅(qū)動教學是指老師和學生以具體項目為載體，以項目設計、開發(fā)的步驟為教學支點，將項目完成所需要的單片機知識點分解，并融入項目開發(fā)過程.學生一邊做項目一邊學習理論知識，在實踐中學，在學中實踐.整個項目的實施過程中，不再要求老師像以前一樣單純的向?qū)W生傳授理論知識，而是起引導作用，使學生將聽到的、看到的、學到的和摸到的各種經(jīng)驗和知識結(jié)合起來，訓練學生根據(jù)已有知識和經(jīng)驗，學會思考問題、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力.

2.2改進教學內(nèi)容，增強教學趣味性

在講解具體知識點時，要先讓學生看到該知識點的具體應用，然后再理論講解其具體的硬件設計、軟件編程的實現(xiàn)過程，最后，通過實驗設備在課堂現(xiàn)場演示最終效果，讓學生能夠直接看到、摸到、了解到單片機是如何具體應用在我們的日常生活中的，拉近學生與單片機之間的距離，激發(fā)學生的進一步深入學習的熱情.

另外，隨著技術更新?lián)Q代的速度越來越快，如MC1488和MC1489等單片機芯片的應用越來越少，而MAX232和高速A/D、D/A，液晶顯示屏等芯片的應用范圍卻在不斷擴大，所以，在單片機的日常教學過程中，我們需要不斷的調(diào)節(jié)授課內(nèi)容，主講目前廣泛應用的芯片，少講已淘汰或?qū)⑻蕴男酒?，使學生得到的知識都是有用的.

2.3改進實驗教學環(huán)境，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

實驗教學應大幅增加綜合性、設計性以及部分探索性實驗項目.通過學習使學生不僅可以做驗證性實驗，也能夠根據(jù)實驗室現(xiàn)有設備，自行搭建實驗電路、設計新的實驗.利用實驗室條件，課前為每小組準備好能實現(xiàn)一般實驗任務的常規(guī)電子元件和電子芯片.實驗教學過程中，授課老師首先介紹項目背景知識和任務要求，給出解決方案.學生在此基礎上，自行繪制電路圖、制PCB板、焊接電子元件并調(diào)試，以完成實驗的硬件部分，再通過應用keil等軟件進行項目的建立、程序的編寫、程序的調(diào)試、程序的燒錄和程序的運行，從而完成整個實驗任務.通過實驗，使學生全面了解應用單片機進行項目開發(fā)的一般流程、步驟，改變過去學生僅被動完成老師交給的實驗任務，而是積極主動的去探索、完成實驗.

此外，實驗室可以在完成計劃內(nèi)教學、科研任務的前提下，每周規(guī)定一個特定時間段向?qū)W生開放使用，讓有大學生創(chuàng)新課題的學生或單片機課程學習小組在這段時間內(nèi)進行學習、交流、實驗.同時應該鼓勵學生參加飛斯卡爾等各類各級電子設計競賽，并對取得較好成績的學生在評獎、評優(yōu)、入黨等方面給予優(yōu)先考慮.

2.4改進考核方式，培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新意識

課程考核應主要分為兩部分.一、基礎知識考查.對于單片機課程中的基礎知識、基礎理論，主要采用筆試的方式進行.題型為填空題、選擇題、判斷題、程序分析題和程序設計題，考試時間為100分鐘，主要考察學生對單片機基礎知識、理論的掌握程度，以及綜合運用能力.二、對實踐動手能力的考查.采用答辯方式.學生一邊演示項目作品一邊清晰、準確的表達自己的設計意圖，并簡要說明開發(fā)過程，老師通過對學生項目作品的外觀、焊接、效果演示和功能實現(xiàn)等觀看、提問，綜合評估學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力.

2.5調(diào)整教學大綱，增設課程設計環(huán)節(jié)

當前，很多學校的單片機課程學時一般都比較少，其中的實驗學時所占比例更加有限.僅依靠實驗課程是不可能對單片機的理論知識及其系統(tǒng)開發(fā)過程有很好的掌握的，所以對課程的教學大綱進行調(diào)整，設置專門的課程設計環(huán)節(jié).其主要目的是讓學生將之前學習過的各種單片機理論知識進行綜合運用.獨立的課程設計是增強學生工程實踐動手能力的重要手段，務必要引起所在學院和授課老師的重視.

選題是課程設計能否順利進行的關鍵.題目應具有趣味性、實用性和多樣性.課程設計時要多擬定題目（學生也可自行擬題，但要向指導老師申請），使學生可根據(jù)自己的喜好有較大的選擇余地.學生在選定課程設計題目后，就可以通過網(wǎng)絡或者到圖書館查閱相關題目的工作原理、主要實現(xiàn)過程、主要電子元器件的性能參數(shù)，再通過與指導老師的交流，就可以很快設計出相應的原理圖.然后通過仿真、調(diào)試程序、制PCB板、焊接電子元器件以及進行電路調(diào)試等單片機系統(tǒng)設計的全過程.通過課程設計，學生可以對之前學過的電路、模電和數(shù)電等知識有更深入的理解，同時對于各類單片機、電阻等電子元器件的認識也將更加深刻，為學生日后進行獨立的工程開發(fā)打下較堅實的基礎.

2.6教材

當前非電類專業(yè)學生使用的單片機教材與電類專業(yè)同學使用的教材完全一樣.里面涉及到了太多的電路、模電和數(shù)電知識，理論性過強，非常不適合非電類專業(yè)學生使用.老師在上課時，要花費大量的時間來講解一些很復雜但不必要的概念性知識.對于教材上的一些重點學習內(nèi)容，也要增加相應的準備知識.教材中盡量不要出現(xiàn)過多的理論推導和公式，而應該盡可能的用示意圖將原本復雜的工作原理等表達出來，便于學生理解和掌握.根據(jù)現(xiàn)在工程應用中主要采用C語言進行應用開發(fā)的趨勢，授課過程中老師也應主要以C語言做為主要的編程語言[8-9].每一章的課后習題都應該有完整的流程圖、硬件電路圖和參考程序等，使學生可以借助搭建硬件電路或軟件仿真的形式進行演示.同時列出在調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的各種問題，并給出相應的解決辦法.

3　結(jié)束語

隨著單片機技術的不斷發(fā)展和教學環(huán)境的不斷變化，各高校的單片機課程教學也要不斷創(chuàng)新，學校應該加大軟硬件的投入，不斷更新教學設備、使其始終保持與最新技術的同步.同時，鼓勵授課老師在單片機課程的教學方法、教學理論等多方面進行各種教學改革，不斷探索適合非電類專業(yè)學生的教學方法和教學模式，使學生通過學習，能夠很好的掌握應用單片機進行工程開發(fā)的能力，增強其就業(yè)競爭力.

參考文獻：

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〔6〕梁貴芹,神顯豪,程小輝.基于工程能力培養(yǎng)的單片機課程教學方法探討[J].教育教學論壇,2015 (13):149-150.

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〔8〕莫建平,潘曉明.基于C語言的單片機課程教學改革探討[J].柳州師專學報,2014,29(4):134-136.

〔9〕朱志偉.基于C語言的單片機教學利弊分析[J].電子制作,2015(3):103.

基金項目：安徽科技學院校級質(zhì)量工程重點項目（X2014049）

收稿日期：2015年11月19日

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0042-03