应用型科技大学的工科单片机教材结构探讨

喻晓莉，杨健

为适应应用型科技大学的培养目标，与之配套的教材在结构体系上就应该与以前所用的综合性大学的教材结构有所区别，编写一套既有理论，又偏重于实践的适用于应用型科技大学的单片机教材具有重要的意义。

一、应用型科技大学的内涵及特点

从社会人才类型的划分来看，高校所培养的人才主要分为学术型人才与应用型人才两种。学术型人才的主要特点是以客观规律为对象，从事学术研究工作，与具体的社会实践关系并不十分直接。应用型人才则是指利用科学原理和新发现的知识运用于社会实践领域，从事与社会生产劳动和社会生活息息相关的工作，能够为社会创造直接的经济利益和物质财富，其知识结构主要是由应用科学的知识体系组成。也就是说学术型人才偏重于研究，而应用型人才则偏重于应用。

由于培养目标不同，因此应用型科技大学与综合性大学的区别主要在于：应用型科技大学强调应用，主要培养掌握科学的方法、擅长动手解决实际问题的高层次专业技术型人才，教学模式以应用型为主，强调知识传授与能力培养的有机结合，而非综合性大学的理论为主。

二、现有高校单片机教材的体系结构分析

目前国家实施了“985工程”“211工程”和“高职211工程”，以及“卓越工程师教育培养计划”等一系列举措。

“985工程”主要针对研究型大学，“211工程”主要针对教学研究型大学，“高职211”针对的是技术型高校。与之相对应，都对教材进行了重新编制，出现了大量优秀教材，如“十一五”规划教材等。

“卓越工程师教育培养计划”主要关注教学方法改革，强化实践教学。但目前国内的教材大部分仍是以前的结构体系，这些教材偏重于理论，结合实践较少。高职高专的教材在应用方面有所加强，但理论又略显不足。

单片机作为嵌入式应用的智能核心器件，几乎应用于所有涉及智能化控制的领域。国内工科院校都开设了单片机方面的课程，特别是51系列单片机更是作为电类、机电类等非计算机专业学生的计算机硬件技术基础来配置。下面以51单片机为例，看看目前市面上相关教材的结构编排。51单片机教材内容及编排模式较为固定，结构略有不同，但大体如下：

第一部分是讲解单片机基础知识。这部分内容有单片机的概念、数的表示方法、编码等相关知识。作为单片机知识的引入，这方面并无不妥。

第二部分进行内部硬件讲解。在一名长期讲授这门课程的教师看来，这部分对于教师和学生来说是一个较大的挑战，教师不好讲，学生听起来吃力。原因在于该部分大量出现的新名词及内容对于没有接触过单片机的学生来说，是相当抽象的，将直接影响到学生对课程的兴趣和后续部分的学习，学生丧失对该门课程的学习兴趣就是从这部分开始的。

第三部分是进行指令学习，然后是程序设计。这部分的学习对于学生来说是比较枯燥的，由于最开始学生还不具备读完整程序的能力，指令就只能一条一条列出来。虽然教师会补充一些必要的实例及讲一些案例，但显然不能充分激发学生的兴趣。指令学完后，一部分学生具备了编制简单程序的能力，但由于程序编制后往往不知道怎么用，而教材的程序既不直观也不贴近生活，因此，学生即使能编制简单甚至略微复杂的程序，但仍对知识的应用显得不知所措。

后面章节的中断、定时器/计数器及系统扩展、接口等的编排也是与前面所述的类似。从结构体系来看，教材在结构编排上显然脱离实践，特别是每部分都是以经典的原理及标准的模式开始本章的知识，以至于课程学完后，若没有后续的课程设计等环节支持，学生往往非常茫然。单片机这类的专业课程是如此，翻翻其它课程教材，如电路分析等基础课程问题则更加突出。

在教学过程中，影响教学效果的因素有：教师的教学方法、学生的学习态度、教材的选取等，其中最主要和直接的因素就是教材。教材是基础，其它的教学方法等都是在教材的基础上进行的，因此，教材的内容编排显得尤其重要。

由于培养目标的改变，这就意味着脱离实践的单片机教材不能够很好地服务于应用型科技大学。

三、应用型科技大学单片机教材体系结构探讨

有经验的教师在教学过程中，往往采用实例来引出知识点，即从与学生的日常生活紧密联系的实例开始讲解，然后循序渐进引入知识点，过渡到专业化，这有利于学生理解知识并激发学生对单片机学习的兴趣。对于应用型科技大学的课程体系，这种方法完全适用，但由于单片机教材不配套，所以教师的备课时间较长，查阅资料多，学生在自己复习或自学时往往不能够很好体会书上的知识点，因此，单片机教材的体系结构应进行必要的调整。下面仍以51单片机为例进行探讨。

首先在基础知识的讲解这一部分引入一个明确的控制对象，如机器人、电机等，通过直观的控制对象，如机器人的运动等培养学生对理论课程的兴趣。然后引出单片机的概念，用节日彩灯（发光二极管）引出数的表示方法、编码等相关知识。

第二部分是内部硬件。教材仍然可以从节日彩灯的亮、灭开始，用实例来引出51单片机的各引脚（包括I/O口）及功能、特点等，并引出单片机内部结构，如存储器等。学生在学习这些硬件知识时由于有具体的感性认识，所以学习起来就易于理解。还可考虑将该部分的新知识点分散，让他们一次接触一部分，剩下的部分知识点在后续涉及到的章节进行讲解，这样知识点分散有利于学生对所学知识点的掌握。

第三部分是进行指令学习。教材先列出学生较熟悉的节日彩灯的程序，然后逐步讲解涉及到的指令及相关子程序，如延时程序等，由于这部分程序较为简单，并涉及适当的指令，因此学生易于记忆和理解。然后对程序进行修改，引出I/O的使用方法，补充其他没有涉及到的指令。这样将难点分开，不集中在一个部分，教学效果要好得多。

第四部分是程序设计。仍然从节日彩灯开始，采用各种编程方法实现功能。由于指令已经学完，涉及程序的编写主要培养学生进行程序设计的思维方式。从实例引出学生需要掌握的各类程序的设计，主要如顺序程序、循环程序、分支程序、查表程序等。该部分在完成节日彩灯后再慢慢深入其它程序，多举例，力求让学生能进行各类基本程序的编写。

其它部分中断、定时器/计数器及系统扩展、接口等的编排类似。均先由一个具体的实例引出，然后再出现涉及的知识点，实例的列出可以采用项目等方式进行设计，学完后就是该项目的实际完成。

从上面的结构体系来看，教材在结构编排上与实践结合紧密，特别是每章节都以一个实例或项目开始，知识点逐渐引出，这样课程学完后，学生对于该课程的应用就具有一定信心，实际应用时就能够很快上手，对于应用型人才的培养尤其有利。

在实践中，采用上述的教材体系结构对单片机课程进行了教学应用，效果较好，学生普遍提高了学习兴趣，并有部分学生自己进行课外的拓展学习，具有了较强的嵌入式计算机的应用能力，个别优秀学生甚至还没有毕业就已经与相关公司签约，课程教学取得了较好效果。

文中探讨的单片机教材结构体系，通过实际的应用表明，该体系对于应用型科技大学而言，具有紧密联系实际的特点，有利于知识的融会贯通和综合应用，使学生具有解决具体问题的能力，同时也可以培养学生的创新能力，具有一定的应用价值。文中所探讨的教材结构，对其它课程教材的编写也具有一定的借鉴意义。

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