薛偉+安劍奇+楊越

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)中一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在課程體系中起著承上啟下的作用。本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)，研究了基于模塊化思想的教學(xué)模式，將課程分為4個(gè)模塊，以模塊為單位編排教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施教學(xué)和考核。實(shí)踐結(jié)果表明，新的教學(xué)模式可有效改善教學(xué)效果，提高培養(yǎng)質(zhì)量，對(duì)于其他專業(yè)課程的教學(xué)改革有較好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；模塊化；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）01-0135-02

一、引言

單片機(jī)課程作為測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課[1]，對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的要求都比較高，具有綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。單片機(jī)課程既是對(duì)前期模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)處理和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等課程知識(shí)的綜合應(yīng)用，也是后續(xù)的電子測(cè)量和智能儀器設(shè)計(jì)等課程的基礎(chǔ)，在整個(gè)課程體系中起著承上啟下的作用，具有重要的地位。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)模式側(cè)重于對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各部件功能的介紹[2]，知識(shí)點(diǎn)多，抽象性強(qiáng)，缺乏邏輯清晰的模塊結(jié)構(gòu)。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機(jī)中各種新功能層出不窮，傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難適應(yīng)社會(huì)對(duì)學(xué)生的需求。本文針對(duì)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，根據(jù)模塊化課程的設(shè)計(jì)思想[3]，將相互滲透的課程內(nèi)容分解為一系列的知識(shí)模塊，按照模塊化的課程體系組織教學(xué)，使得教學(xué)模式更具科學(xué)性和適應(yīng)性。

二、傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)模式分析

目前的單片機(jī)課程教學(xué)模式主要按照從原理到應(yīng)用[4]的內(nèi)容體系組織進(jìn)行，在原理部分側(cè)重于各個(gè)部件的功能介紹；在應(yīng)用部分側(cè)重于擴(kuò)展設(shè)計(jì)介紹，由此在教學(xué)過(guò)程中造成了以下問(wèn)題：

1.原理部分知識(shí)點(diǎn)分散，系統(tǒng)性較差。單片機(jī)內(nèi)部功能部件較多，每個(gè)功能部件的知識(shí)點(diǎn)包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理和具體功能，內(nèi)容較多，需要用到前期的很多課程知識(shí)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生對(duì)大量功能部件原理的學(xué)習(xí)比較困難，難以掌握部件之間的關(guān)系，影響了對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)層面的學(xué)習(xí)。

2.應(yīng)用部分內(nèi)容陳舊，和當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用水平不匹配。在編程方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式中大多以匯編語(yǔ)言為主，但是匯編語(yǔ)言指令煩雜，可讀性和移植性較差，和社會(huì)上主流的C51編程不匹配。此外，在系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式中主要講述A/D、D/A、串口、鍵盤(pán)和LED等外圍器件，沒(méi)有涉及到新的功能器件。

三、模塊化教學(xué)模式設(shè)計(jì)

模塊化教學(xué)是根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和要求[5]，結(jié)合單片機(jī)課程教學(xué)大綱，將所需的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力要求分解成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，對(duì)各個(gè)模塊實(shí)施針對(duì)性的教學(xué)，最后按照各個(gè)模塊的要求組織考核。模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)包括模塊化教學(xué)內(nèi)容、模塊化教學(xué)實(shí)施和模塊化考核等三個(gè)方面。

1.模塊化教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)課程特點(diǎn)，將單片機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為4個(gè)模塊：系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)模塊、程序語(yǔ)言模塊、關(guān)鍵功能模塊和應(yīng)用擴(kuò)展模塊。（1）系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)模塊。系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)模塊包括單片機(jī)基本概念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、CPU、存儲(chǔ)器、I/O口和時(shí)鐘等幾個(gè)方面的內(nèi)容。通過(guò)該模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)有初步的認(rèn)識(shí)，了解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，能理解單片機(jī)和微機(jī)之間的區(qū)別。（2）程序語(yǔ)言模塊。程序語(yǔ)言模塊包括匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言兩個(gè)方面的內(nèi)容。對(duì)于匯編語(yǔ)言，主要從理解的角度考慮，重點(diǎn)介紹尋址方式和指令系統(tǒng)。尋址方式和存儲(chǔ)器密切關(guān)聯(lián)，通過(guò)尋址方式的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步熟悉存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)；指令系統(tǒng)是編程的基礎(chǔ)，包括常見(jiàn)的幾類指令功能和格式規(guī)范，通過(guò)指令系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，理解匯編程序的基本功能。對(duì)于C語(yǔ)言，需要從理解和編寫(xiě)的角度考慮，簡(jiǎn)略介紹標(biāo)準(zhǔn)ANSI C語(yǔ)言部分的知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)介紹單片機(jī)C語(yǔ)言（C51）的編程設(shè)計(jì)。通過(guò)C51的學(xué)習(xí)，理解C51的數(shù)據(jù)類型、存儲(chǔ)類型和專用指針等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)與ANSI C的差異，熟悉C51的編程特點(diǎn)，為后續(xù)模塊的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。（3）關(guān)鍵功能模塊。關(guān)鍵功能模塊包括中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和串行口等三個(gè)方面的內(nèi)容，為單片機(jī)的關(guān)鍵功能系統(tǒng)。對(duì)于中斷系統(tǒng)，主要介紹中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、響應(yīng)過(guò)程和中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)。對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)，主要介紹工作原理、時(shí)間常數(shù)的計(jì)算方法和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。對(duì)于串行口系統(tǒng)，主要介紹工作方式波特率設(shè)置方式和雙機(jī)通信程序設(shè)計(jì)。三個(gè)功能模塊內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)度高，聯(lián)系緊密，其中中斷涉及到定時(shí)/計(jì)數(shù)器和串行口的知識(shí)，串行口涉及到中斷和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的知識(shí)。因此，將這三個(gè)功能模塊內(nèi)容作為一個(gè)整體講解，有助于對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)的綜合理解和運(yùn)用。（4）應(yīng)用擴(kuò)展模塊。應(yīng)用擴(kuò)展模塊包括系統(tǒng)擴(kuò)展和接口技術(shù)，為單片機(jī)的綜合應(yīng)用部分。系統(tǒng)擴(kuò)展包括三總線擴(kuò)展、I/O口擴(kuò)展、存儲(chǔ)器擴(kuò)展和串口總線擴(kuò)展等幾部分內(nèi)容，為復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)；接口技術(shù)包括顯示、鍵盤(pán)、A/D、D/A和開(kāi)關(guān)器件等基礎(chǔ)外圍功能器件，適當(dāng)增加語(yǔ)音芯片、無(wú)線通信芯片等常用模塊的設(shè)計(jì)介紹。

2.模塊化教學(xué)實(shí)施。第一，根據(jù)4個(gè)模塊的知識(shí)點(diǎn)合理分配課時(shí)。根據(jù)專業(yè)教學(xué)大綱規(guī)定的48學(xué)時(shí)的總量，4個(gè)模塊的學(xué)時(shí)分別為8學(xué)時(shí)、12學(xué)時(shí)、14學(xué)時(shí)和14學(xué)時(shí)，其中3和4兩個(gè)模塊中分別包括4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。第二，應(yīng)用擴(kuò)展模塊的內(nèi)容根據(jù)技術(shù)的發(fā)展及時(shí)調(diào)整更新，以滿足社會(huì)對(duì)技能的需求。第三，關(guān)鍵功能模塊和應(yīng)用擴(kuò)展模塊中均采用C51程序，通過(guò)課堂講授和實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的C51編程能力。第四，課后習(xí)題以教學(xué)模塊為單位布置，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)模塊內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間邏輯聯(lián)系的了解，提高對(duì)模塊內(nèi)容的整體認(rèn)知程度。

3.模塊化考核。第一，試卷內(nèi)容按照模塊化方式組織，4個(gè)模塊內(nèi)容所占分值分別為25分、20分、25分、30分。第二，以模塊為單位建立試題庫(kù)，1和2兩個(gè)模塊的題型以填空題和問(wèn)答題為主，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)基本概念的掌握；3和4兩個(gè)模塊的題型以設(shè)計(jì)題為主，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合理解和運(yùn)用能力。第三，根據(jù)各個(gè)模塊的得分情況分析各個(gè)模塊的教學(xué)效果，對(duì)得分較低的模塊，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。endprint

四、結(jié)論

本文從單片機(jī)課程特點(diǎn)出發(fā)，以提高教學(xué)效果為出發(fā)點(diǎn)，研究并建立了一套模塊化教學(xué)模式，將課程知識(shí)點(diǎn)分為4個(gè)模塊，以模塊為單位進(jìn)行內(nèi)容編排、實(shí)施教學(xué)和考核。近三年的實(shí)踐運(yùn)行表明，明顯增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了其對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力，考核成績(jī)平均提高了12%，教學(xué)效果有了明顯改善。對(duì)用人單位的調(diào)查反饋表明，畢業(yè)生適應(yīng)單片機(jī)技術(shù)工作的周期得到縮短，解決問(wèn)題的能力得到提升，可更好地滿足社會(huì)對(duì)技術(shù)人才的需求。新的模塊化教學(xué)模式優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，使得課程教學(xué)和考核更加科學(xué)合理，有效提高了教學(xué)效果和培養(yǎng)質(zhì)量，對(duì)于其他專業(yè)課程的教學(xué)改革具有較好的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧亞雄，張禾，賴欣.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)課程體系改革探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（6）：142-145.

[2]石明江，顧亞雄，張禾.單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2011，（6）：107-109.

[3]賈豫東，張曉青.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課模塊化教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置探索[J].教育教學(xué)論壇，2015，（20）：212-213.

[4]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].第二版.西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[5]岑盈盈，朱建華.電工電子實(shí)習(xí)模塊化教學(xué)模式的構(gòu)建與探索[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，22（3）：237-240.

Abstract：Single chip microcomputer course is an important specialized basic course in measurement control technology and instrument specialty，and it plays the connecting role in the course system. In this paper the teaching mode based on modular theory is investigated for the defects of traditional teaching mode. The proposed teaching mode divides the course into four modules，and it arranges the teaching content，executes teaching and assessment based on modules. The practice results show that the proposed teaching mode could improve the teaching effect and enhance cultivation quality，and it has reference value for other specialized courses.

Key words：single chip microcomputer；modularity；teaching modeendprint