趙來定 白曉東

摘要：探討了單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)體系，對當(dāng)前該門課程存在的問題進(jìn)行了分析，提出了教學(xué)中可將傳統(tǒng)的單片機(jī)與現(xiàn)代功能強(qiáng)大的單片機(jī)相結(jié)合；匯編語言的學(xué)習(xí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的高效率編程能力和故障分析能力；可通過工程演示加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，合理安排課堂教學(xué)內(nèi)容。通過這些方式，激發(fā)學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；興趣引導(dǎo)；學(xué)習(xí)規(guī)劃

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0129-02

一、引言

現(xiàn)代大學(xué)教育中，許多大學(xué)將單片機(jī)原理及應(yīng)用作為專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)課時一般安排為32學(xué)時。本門課的學(xué)習(xí)意義在于工程開發(fā)應(yīng)用，但32課時無法去安排一個完整的理論加工程實(shí)踐的教學(xué)。近些年來，有的文獻(xiàn)指出采用立體化教學(xué)的方法[1-2]，有的文獻(xiàn)提出采用實(shí)踐引導(dǎo)教學(xué)興趣的方法[3-4]，有的文獻(xiàn)提出了單片機(jī)模塊化課程的教學(xué)設(shè)計思想[5]，但這些方法仍是割裂了理論與實(shí)踐的教學(xué)，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的誤區(qū)仍然存在，教學(xué)方法不被接受，教學(xué)效果仍較差。筆者從事單片機(jī)教學(xué)及科研工作多年，針對單片機(jī)的課堂教學(xué)摸索，提出了改進(jìn)的方法。經(jīng)教學(xué)實(shí)踐證明，這些方法是行之有效的。

二、單片機(jī)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)偏重于純理論的講解，以前未接觸過單片機(jī)的學(xué)生在開始學(xué)習(xí)后，會覺得內(nèi)容較難，很快會失去學(xué)習(xí)興趣。參加過電子設(shè)計實(shí)踐的一些同學(xué)，他們總以為單片機(jī)的硬件電路在網(wǎng)上有參照，軟件代碼只是對網(wǎng)上的C語言代碼資源略有改動即可，沒有認(rèn)識到工程實(shí)踐是比較復(fù)雜的，對單片機(jī)的認(rèn)識較片面。傳統(tǒng)的8051單片機(jī)教材因發(fā)展較全面、芯片內(nèi)資源及管腳簡單而在課堂教學(xué)上被廣泛使用。但目前涌現(xiàn)了許多新型的單片機(jī)，這些單片機(jī)一般內(nèi)部資源豐富，外部接口較多，如課堂教學(xué)主講這些單片機(jī)，因內(nèi)容較多較復(fù)雜，故教學(xué)課時無法滿足要求。單片機(jī)教學(xué)主講匯編語言，匯編語言可讀性及可移植性較差，編程極易出錯。怎樣激發(fā)學(xué)生去學(xué)習(xí)和應(yīng)用，也是本課程的課堂教學(xué)需要考慮的。

三、單片機(jī)課程教學(xué)的改革

本節(jié)主要講述了在教學(xué)中，對上一節(jié)提出的關(guān)于單片機(jī)課程的一些問題進(jìn)行改革，使得教學(xué)內(nèi)容符合實(shí)際教學(xué)的要求。

1.課程的認(rèn)識引導(dǎo)。單片機(jī)的硬件設(shè)計是在了解芯片內(nèi)的資源及外圍特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一個好的單片機(jī)電路設(shè)計師，會根據(jù)不同的工程應(yīng)用場景，選擇不同類型的單片機(jī)，設(shè)計的電路應(yīng)該集成度高、體積小、功耗低、性能穩(wěn)定，絕不是濫用和抄襲網(wǎng)上的硬件電路。

單片機(jī)的軟件設(shè)計是建立在個性化的硬件電路基礎(chǔ)上的。程序必須根據(jù)硬件電路的連線確定外圍芯片的訪問地址、訪問方式、操作時序等。此外，程序的安排不應(yīng)該是簡單的代碼的堆積，應(yīng)分清優(yōu)先順序，應(yīng)該是高效率地執(zhí)行完成系統(tǒng)要求的功能。

本課程的教學(xué)初期，筆者首先引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識這門課程，這樣能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.課程內(nèi)容的選擇。8051系列單片機(jī)出現(xiàn)早、發(fā)展成熟、可靠性高、不易損壞，故而在教學(xué)及實(shí)驗(yàn)中被廣泛使用。另外，8051系列單片機(jī)教材對單片機(jī)的工作原理闡述較清晰，片內(nèi)資源及結(jié)構(gòu)描述較詳細(xì)，對于單片機(jī)初學(xué)者來說易于接受。以往的課堂教學(xué)初期，總有學(xué)生提出，應(yīng)該在課堂教學(xué)中主講一些功能強(qiáng)大更先進(jìn)的單片機(jī)。但如果課堂教學(xué)主講這些單片機(jī)，因內(nèi)容較多較復(fù)雜，且目前尚沒有一本完整且闡述清晰的教材可以使用，故教學(xué)課時也無法滿足講解要求。筆者在教學(xué)過程中，仍以講解8051系列單片機(jī)為主，但不局限于課本，在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)夭迦肓艘恍┤鏜SP430系列、C8051系列、STM32系列等單片機(jī)的知識，講解了它們的性能特點(diǎn)，并與經(jīng)典的8051單片機(jī)進(jìn)行了比較，以此來引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.程序代碼的學(xué)習(xí)規(guī)劃。單片機(jī)的匯編語言程序可讀性差，而C語言可讀性強(qiáng)、網(wǎng)上資源多、移植性較好，故而學(xué)生更容易接受。許多同學(xué)在低年級時為參加電子競賽等活動，為快速應(yīng)用單片機(jī)，均采用C語言編程的方式，在他們的認(rèn)識中，單片機(jī)的C語言編程是最佳的唯一的選擇，他們的片面認(rèn)識會影響周圍的同學(xué)。筆者在課堂講解前期，首先講解了C語言是一種通用性的語言，可以將其看作一個容器，為了減少描述性，讓其適應(yīng)性較強(qiáng)、無所不能，這個容器就會很大。C語言經(jīng)單片機(jī)的編譯工具編譯后，最終還是變成了匯編語言，但一條C語言的語句可能會變成幾條至幾十條匯編語句。筆者課堂上演示了一條關(guān)于浮點(diǎn)運(yùn)算的C語言語句，將其編譯后，運(yùn)算仿真顯示其運(yùn)行時間會很長。

匯編語言的編程是使用者根據(jù)工程應(yīng)用場景來進(jìn)行的，編程者了解匯編語句的數(shù)據(jù)格式及輸入輸出，故而匯編語言的執(zhí)行時間及耗費(fèi)的存儲資源均會較少。雖然匯編語言可讀性差，但可以通過多加注釋的方式來解決。單片機(jī)C語言編程另一大缺陷是編譯器造成的。筆者從事單片機(jī)的開發(fā)工作多年，有時會發(fā)現(xiàn)C語言描述正確，但最終處理結(jié)果不正確。遇到這種情況，只有分析C語言所變成的匯編代碼，才能找出原因。由此可見，能讀懂匯編語言，這也是解決工程實(shí)際問題的需要。綜上所述，筆者提倡學(xué)生在單片機(jī)編程中，采用C語言為主、匯編為輔來進(jìn)行。由本規(guī)劃可讓學(xué)生懂得匯編語言學(xué)習(xí)的必要性，以避免學(xué)生產(chǎn)生排斥和畏難的心理。

4.實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程偏重于應(yīng)用，培養(yǎng)體系一般包含理論教學(xué)、單片機(jī)軟件設(shè)計及仿真、單片機(jī)開發(fā)板的應(yīng)用及編程等。課堂教學(xué)時應(yīng)該向?qū)W生介紹該培養(yǎng)體系及實(shí)踐安排，讓學(xué)生了解單片機(jī)的理論課學(xué)習(xí)的效果會影響后繼課程的學(xué)習(xí)，懂得學(xué)好該門課的必要性。

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的理論教學(xué)一般包含幾個學(xué)時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間較少，如實(shí)驗(yàn)任務(wù)較難將會使學(xué)生產(chǎn)生畏難心理，故而實(shí)驗(yàn)教學(xué)只能安排編寫和調(diào)試一些簡單的程序。在課堂上，可以用演示的方式介紹筆者所編寫的一些程序，以作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充。這樣，課堂理論教學(xué)也能緊密聯(lián)系實(shí)際。

四、結(jié)束語

本文著重研究了單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)體系，課堂上只有通過合理取舍和安排各方面的教學(xué)內(nèi)容，精心布置講解次序，這樣，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

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