师范院校计算机专业单片机课程教学改革探讨

艾玲梅，王振荣

（1.陕西师范大学 计算机科学学院，陕西 西安 710062；2.陕西省电子信息产品监督检验院 陕西 西安 710002）

单片机具有体积小、性价比高且易于产品化等优点，在智能仪器、机电产品一体化、工控、测控等领域得到了广泛的应用。对于师范院校非师范类计算机专业的学生而言，掌握好单片机技术，无论是对其工程素质的培养、职业技能的提高还是就业，都是大有益处的。单片机课程属于软、硬件结合的计算机应用课程，实践性很强。学习这门课程的学生普遍反映单片机硬件基础知识部分抽象概念太多、入门难，而且整个课程的学习还要有较好的电子技术、传感器技术和计算机技术等相关课程的基础等等。由于现有的师范院校的课程体系没有或者有较少课时的传感器、电子技术等课程的开设，所以教与学的难度都很大。为了培养社会所需的单片机应用人才，必须首先分析单片机教学过程中存在的问题，然后从实践能力的提高及社会对单片机人才的要求入手，对现有的教学内容及方式进行改革。

1 目前单片机课程教学中存在的问题

相对于工科院校而言，通常师范院校对该课程重视程度不够。很多师范院校的单片机课程开设历史较短甚至没有设置该课程，即使开课大都作为选修课，很少的院校定位为必修课。这些原因导致了单片机在教学与实践的方面出现了许多问题。

1.1 现有的教学大纲与单片机课程体系培养模式脱节

师范院校非师范专业的单片机人才培养的课程体系设置应尽量与工科院校相同，比如有些没有列入教学大纲的课程，但单片机课程体系需要掌握的核心课程应至少以选修课的形式设置，以便将来可能从事单片机工作的学生有良好的专业基础，为进一步的就业和发展做好准备。

1.2 教师教学经验不足、教材陈旧及教学内容不平衡

教师在单片机课程方面的教学经验少，教材陈旧，教学手段单一，教学内容偏重理论，不能调动学生的学习兴趣。

单片机课程中的结构原理和指令等内容抽象，需要有微机原理和电子技术等方面的专业知识。如果课程顺序安排不合理，教学从理论到理论，按照传统课本顺序讲解，要求学生死记指令，这样学生学起来吃力，缺乏兴趣，更为严重的事，学生学完该课程后连基本概念都没搞懂，毕业设计时逃避该方面的设计课题，更不可能以该课程体系学习为突破口，找到自己今后从事职业的方向。

1.3 单片机课程课时少

实验课时与理论课时比例不恰当，且无课程实训环节。一般地，总课时不超过60学时，忽视了单片机课程实践性很强的特点。

1.4 实验设备落后，实践教学环节欠缺

由于课程定位，加之师范院校设备基金的局限性，使得设备落后，大部分学校只能开基本的实验，不能拓展功能。再者指导教师实践意识薄弱，实践教学环节内容较少，不能充分发挥学生的想象力和主观能动性。

2 单片机教学和实验改革

2.1 理论教学改革

2.1.1 以兴趣和实用为导向，调动学生学习的积极性

传统的教学方法是按照教材的顺序，先讲单片机硬件基础知识，再讲指令系统和汇编语言的编制，最后讲接口等内容。学生只有在学习课程的最后才接触到单片机的应用系统，在此之前由于学习目标不明确，学生会感到枯燥乏味，学习没兴趣。所以，在第一节课的讲解设计上如何能抓住学生的心，激发他们学习该门课程的积极性显得尤为重要。

笔者多年从事师范院校的非师范计算机专业的单片机教学工作，多年的教学实践深深感到第一节课教师的作用非常关键，第一节课教师不但要向学生介绍课程特点，学习和考核等要求，最关键的是要让学生搞清开设这门课对学生会有什么样的收获。因此在第一节课，应首先给学生介绍单片机的发展过程及发展趋势、应用领域以及单片机与嵌入式系统的关系，让学生知道在PC机时代、嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术以及日常生活的方方面面。嵌入式设备与INTERNET结合将代表着嵌入式技术的真正未来。而单片机是嵌入式系统的核心，是通过微处理器改造自然的重要组成部分。用日常见到的大量实例介绍单片机的应用情况，激发学生学习该课程的兴趣并根据自己以后的发展定位学习该课程的时间投入。同时也可挑选出往届学生毕业设计完成得较好的题目或参与的课题展示给学生，使他们增强学习好该课程的自信心。

2.1.2 更新教学模式

注重教学手段改革。充分利用先进的教学工具，采用多媒体课件授课，创造一种图文并茂，有声有色，生动逼真的教学环境。例如在讲解单片机的P口功能时，利用FLASH制作丰富表现力的动画，配合适当的讲解，使学生能将数据、地址等分时复用过程一览无遗，从而使学生轻松掌握这一难点，也提高了授课效率。再用节约出来的时间给学生讲一些教材上没有但却十分实用的知识，如单片机高级语言开发工具Keil51，如何烧写程序软件等内容，既拓宽了学生的知识面，又有利于毕业设计选单片机学生的设计工作。

2.1.3 充分利用网络资源

随着信息技术的发展，向网络要知识已成为很重要的学习手段。互联网上有着丰富的教学资源，可引导学生在业余时间利用网络来学习和查找资料，访问好的单片机学习网站如周立功单片机、水木清华等和技术论坛，了解单片机应用热点和发展趋势，鼓励探讨学习中的各种问题，这样不但使课堂教学得到了延伸，同时也增加了他们学习的兴趣和信心，更为部分同学日后进一步更深入地学习和从事单片机设计指引了方向。

2.2 实验教学改革

单片机是一门实践性很强的课程，只有理论联系实际，确实加强实验教学环节，才能使学生真正的将理论与实践相结合，掌握单片机技术这门课程。通过实验教学环节，可以使学生巩固课堂所学的理论知识，进一步加深对所学理论知识的理解和感性认识。在实验课程的安排上，必须注意从以下几个方面加以着手：

2.2.1 注重基础，牢记验证性实验的必要性

多年的实验经验表明设立一些验证性的实验是必需的。通过验证性实验使学生进一步加深课堂讲授内容的感性认识，掌握一些基本的指令和编程方法，从而加深巩固基础理论知识。验证性实验的内容应选择理论学习中的重点和难点，这样不但使学生从抽象到具体，也使学生通过实验对所学知识又作了一次消化、吸收和理解。同时验证性实验也使学生的基本动手能力得到了培养和训练。例如实验内容选择“数据传送”、“双字节乘法”、“定时器实验”以及“显示器与键盘接口”和“模数与数模转换”等较有代表性的基本实验，以达到学习、使用单片机编程和熟悉实验环境的目的，为后续的综合性和创新性实验打下良好的基础。

2.2.2 综合性设计实验占主导地位

综合性实验是在学生做完验证性等基础实验基础上的重要环节，属于提高性实验。开设此类实验的目的在于使学生从更高层面上将所学的知识融会贯通，启发和培养学生提高分析问题和解决问题的能力，同时更重要的是提高学生的动手能力。在综合实验内容的设置上，应紧密结合师范院校计算机专业的特点，实现软、硬件结合的实验模式。构造一套由浅入深、从基础到前沿和从被动接受知识到培养综合能力的新的实验体系。在实验内容的安排上应突出知识的综合性、实践性强等特点。 从提升学生的知识综合运用水准上为突破口设计题目。比如键盘显示综合实验、步进电机调速等实验。

2.2.3 开放式的实验方法

为了更好地激发学生学习单片机课程的积极性和主动性，在课程学习的后期，可使学生不受具体教学内容和实践的限制，自选自定开发性实验项目，独立或合作设计、调试和运行设计系统。比如让学生将实验系统携带到宿舍，利用业余时间学习、研究所设计的系统，或跟配备实验老师约定时间单独辅导。资金可考虑院里出一点，学生自筹一点或有合作的公司出一点等形式加以解决，让学生以兴趣小组的形式自由组成团队。这样做的好处是学生可以不受时间、地点限制随时随地进行单片机系统应用设计。对本身有兴趣的同学来说，可以极大的促进其学习该课程的主动性，而对于其他的同学，也通过耳濡目染对单片机有一个更加切身的感受。

3 单片机课程其他改革

3.1 改革评价方法，培养学生工程素质

思想指导行动。长期以来，以考试作为动力的学习方式主宰着相当一部分学生的学习方式，尤其是在闭卷考试的指导方式下，无法准确评价学生的实际动手及工程实践能力和水平，因此仅靠单一的闭卷考试作为评价并检验学生掌握该门课程的程度的做法应重新做一些修改。加强实验环节是增强学生提高工程素质和自主设计能力的有效环节。

在课程的自主设计过程中，注重培养学生的工程素质。从开始选题，就应强调工程的设计理念，无论从收集资料、实验、调试等环节以及方案论证、软、硬件设计、印刷电路板、结构、安装等电子设计的全过程，都应让学生有所了解，系统培养学生的综合技能。引导学生从不同角度观察问题、培养学生提出问题以及解决问题的能力，并进一步实现创新设计。

3.2 鼓励课外实践，提高创新意识

为了发现人才，每年我国都要举行各种各样的电子创新大赛，这种活动的开展不但可以促进学生学习该课程的积极性，也使他们能够学以致用，亲身感受该课程的实用性。参加大赛不但使学生开阔视野，还可看到自己与外校竞赛优胜者的的差距，为继续努力提供了方向，很有必要。设立专项经费，成立科技创新活动实验室。一方面，让学生自主选题，在专业导师的指导下经论证确实可行后给予经费资助及技术指导，促进学生快速成长。

3.3 改革课程考核方式，培养学生创造性思维能力

单片机课程是应用性很强的一门课程，并且需要记忆的内容很多，比如可编程芯片的各种控制字、定时/计数器的工作方式等内容，在常规的闭卷考试时，要花大量的时间来记忆，这就使得出题不可能太灵活，较难测出学生的真实水平。从笔者多年的工作经验发现，在应用中能否牢记这些指示并不重要，关键在于能深刻理解每一个知识点的含义及其工作原理，有些细节若是记不清了，但只要思路清楚，随时翻书能找到效果就可以了。因此考核不能采取单一的闭卷形式，应多种方式并存，多方位考查学生的掌握情况。可采取开卷考试占50%，小论文或设计一个系统作为平时的作业占20%，实验占30%。

4 结束语

文中针对当前师范院校计算机专业单片机教学过程中存在的不足，提出了单片机课程改革的一些思路。本文所探讨的教学内容、形式和实践环节的方法已经在实际教学过程中得到实施，有了一些初步的成果。具体表现为：学生首先能认识自己的情况并针对自己以后可能的发展对自己学习该课程有一个基本定位，激发了那些以后有志于从事单片机设计的学生的学习积极性，一些学生主动要求进实验室锻炼，在学习过程中表现出较强分析问题和解决实际问题的能力，为后续的求职打下了一定的基础。

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