非计算机专业单片机课程教学改革

罗 湛陈永川邓朝霞

1.贵州民族大学地质灾害防治工程技术研究中心 贵州贵阳 550000 2.黔南民族职业技术学院 贵州都匀 558000 3.黔南民族医学高等专科学校 贵州都匀 558000

非计算机专业单片机课程教学改革

罗 湛1陈永川2邓朝霞3

1.贵州民族大学地质灾害防治工程技术研究中心 贵州贵阳 550000 2.黔南民族职业技术学院 贵州都匀 558000 3.黔南民族医学高等专科学校 贵州都匀 558000

国内多数理工类专业都开设了单片机课程，多年来教学一直围绕考试进行，教学效果欠佳。针对当前高校中非计算机专业单片机教学状况，提出教学改革思路，提高单片机课程教学质量。

单片机；教学；改革

目前，国内高校理工类的很多专业都开设单片机课程，与单片机相关的教学改革研究也很多。文献[1]对单片机原理课程传统教学方式和增加实践环节的教学方式、教学效果进行了研究。文献[2，3]提出了利用Proteus软件的虚拟仿真功能进行单片机的教学方法。文献[4]探讨了单片机教学中的机型选择、考核模式、实验设备等问题。文献[5]研究了构建单片机软硬件模块化设计方法。文献[6-10]分别对工学结合、考核方法、开放实验室管理模式等进行了探索。这些研究成果提出了许多新颖的想法，而针对非计算机专业的教改文献少见报道。为此，在结合当前高校非计算机专业单片机课程教学实际，探讨单片机课程的教学改革思路。

1 单片机课程教学现状

单片机技术是与实际应用相结合很强的课程，且单片机技术发展速度飞快，开展单片机技术教学，对硬件、软件方面的要求都很高。尽管国内开设单片机课程已有很长的时间，但是多数高校将这门课程按照理论课对待，安排的实践内容非常少，在具体教学实施过程中，遇到了很多问题。

1.1 对课程教学缺乏正确的态度

高校学生的学习任务繁重，在校的几年时间里，除了学习几十门功课之外，还要应付各种英语、计算机等级考试，很难在某门功课上投入太多的时间，多数学生的心态是随大流，只要与就业、考研无关的课，考试及格拿到学分即可，因而多数学生的想法是过关就行。而单片机属于理论深奥、内容繁杂、动手能力要求高的课程，学生必须付出大量的时间学习才能掌握。在教师方面，压力也很大。各种各样的评优、评奖、评职称都是和教学业绩相挂钩，若是所教课程出现大面积不及格，将会影响到自身的利益。现实的情况是教师难教、学生难学，因而多数教师不愿接手这门课，或是降低考试难度、缩减课程内容，理论课只讲与考试相关的部分，实验课就是走过场。

1.2 课程内容与工程实际脱节

目前的大多数教材理论部分较强，实践内容很少，即便配有实验指导教材也是与工程实际相差较远。课程的大量内容都是讲基础，缺乏短小的验证实验帮助理解知识点，课本知识基本上不涉及工程应用，比较重要的项目分析、组织方法、开发软件使用、调试技巧、硬件连接等，这些实用的内容反而没出现在教材上。学生的感觉是非常抽象和枯燥，要记忆的东西很多，学完了也不知道如何用。即使学习非常优秀的学生在遇到实际问题时也不知道如何下手，培养的学生只善于考试。

1.3 实验课流于形式

很多高校安排的理论课时少，实验课时更少，实验设备数量有限，学生的动手机会比较少，甚至有的学校实验课就是观摩，由教师演示或派学生代表去做。有的学校在购置设备时，选购的是模块化设备，元件大量集成，所有的实验步骤、流程图、程序等都有完整的资料，学生做实验就是插几根线，看看结果，回去写份实验报告交差了事。很少有学生去研究实验与现实需要的关系，没有思考如何修改实验程序用于工程项目，以及在工程应用中如何构建整个系统的问题。通常情况下，通过实验可以帮助学生在学习过程中理解课程内容、加深印象、激发学习兴趣，但是有的学校将实验课集中在课程结束后进行，而此时学生不再关心实验课，更多关注如何通过期末考试，使实验课的作用大打折扣，实验课在大家眼里只是为获得学分而必须完成的流程而已。

1.4 学生缺乏项目训练

多数学生对单片机的认识不够，以考试为中心，没有考虑如何使用单片机解决实际问题，没有观察就没有思考，更不会有创新。学生所学都是课本上常见的知识，而课本内容的更新往往跟不上技术的发展，况且一本好的教材要经过不断的修改才能定型，因而学生掌握的知识内容远远滞后于技术发展。学校在管理上也不是很完善，有的实验室在设备管理上过于保守，由于担心学生在实验中损坏设备，实验项目能省则省，课外时间基本上不对学生开放。多数学校的单片机课程都是在一学期内结束，由于课时紧张，基本上没有安排课程设计，学生没有机会经历一个完整的小项目，难以提高实践技能。学生到工作岗位后肯定会遇到新的软件和硬件，若是停留在传统的教学状态，则在未来的工作中将寸步难行。

2 单片机课程改革思路

现行多年的教学体系弊端较多，学生处于被动接受知识状态，缺乏必要的专业技术训练，不利于培养学生的创新精神。必须建立起以工程应用为中心的教学模式，在教材、实验、考核、师资等问题上进行改革，建立一套完善的教学方案，并紧跟单片机技术发展的状况，适时调整教改思路，以适应教学和科研工作的需要。

2.1 编写合适的教材

目前的教材太过于理论化，对于非计算机专业的学生没有计算机组成原理知识支撑，难以看懂教材，教师课上大量时间都用在解释复杂的概念，没有教师指导，学生就步履维艰，此类教材不适合课外阅读。教材上一些重要的内容没有完整的阐述，必须增加适当的准备知识。例如，适当增加模型机工作原理的部分内容，学生通过学习指令译码、总线控制、数据寻址、数据存储等重要知识，彻底搞清楚计算机的工作原理，为学生学习单片机的硬件知识打下坚实的基础。一本好的教材能够让读者在短时间之内获取书本主要知识，教材编写不应追求所谓的“深度”，要采用大量的简图、示意图等描述复杂的东西，将复杂的原理使用简单的实验验证，以加强记忆。指令部分应该重点介绍最常用的指令，避免“大而全”的做法，将其他指令安排在附录即可，避免学生在学习中受大量指令困扰而丧失学习的热情。教材例题的编写应注意直观性和兴趣性，避免现行教材中例题枯燥无味、看不见摸不着的现象，所列例题应能借助硬件或是软件进行演示。例题、作业、实训的小项目应该有完整的流程图、参考程序、硬件连接图等资料，并描述在调试过程中可能出现的各种问题及解决办法。

2.2 改进课程实施方案

简单的灌输讲解无法培养学生的实际技能，教师在教学中要积极引导学生动脑动手，学生只有亲自做一遍实际项目，才能发现实施中的细节问题，进而培养学生思考问题、解决问题的能力。实验设备不再使用集成的模块，而是向学生有偿发放单片机实验散件，一套散件在网上的报价也就是几十元钱，学生在经济上还是可以接受的。使用散件有利于培养学生的综合能力，从问题提出到硬件搭建，再到烧录程序，所有流程要求学生独自完成。实验课任务应该分散在课外进行，实验课主要用来答疑、同学交流。这样的安排有利于解决实验课课时紧张的问题，有利于激发学生的学习热情，使其认识到实验课不再是走过场，而是追求成功、展现自我的平台。当然，使用散件也存在一些问题。使用散件后所有的零件要独自焊接，学生的操作安全、制作场地等相应保障措施要跟上；与集成模块化插件相比，使用散件可能会出现成功率不高、费时费力；教师由于要指导多个班的学生，工作压力大。因而，学校应该在硬件设施上加大投入，在教学上给予指导教师更多的自主权，在晋升、课酬上给予更多的支持。教师也可以通过培养种子选手或是从高年级的学生中选拔指导助理，可以减轻工作压力，同时使参与指导的学生得到锻炼。

2.3 改进考核方式

学习的动力来自于兴趣，在学习中不断取得阶段性成功将使学习热情逐渐高涨。教师在教学中应该弱化考试影响，在授课环节中应以应用为中心，通过大量的图表、动画解释复杂的工作原理。改革考核方式，不再以一张试卷定结果，推行以工程项目运作代替笔试的方案。将学生分成多个小组，每个组安排一个小的工程项目，要求学生按照企业运行的模式开展工作，使其从撰写需求调查报告到项目验收全程做一遍。项目实施中，学生不用死记硬背指令或电路，而是通过查手册、上网搜索有用的东西，出现了问题可以相互讨论。结束时组织成果演示和验收答辩，根据每个学生的分工情况、任务完成情况以及答辩的表现给予成绩。以项目实施考核代替笔试考核也存在一些问题。一是教师工作量大，教师要审查每个项目的可行性，经常过问学生的进展情况，确保学生可以按时完成；二是成绩评定的依据是学生的工作成果，因任务难度的差异而难以保证公平，一旦涉及到奖学金评定等问题时，必然在学生中引起争议。但是这类与实际应用相结合的课程采用笔试考核，问题是显而易见，改成项目考核后，只要细化考核评分标准，研究合理的补偿机制，增加教师课酬，基本上没有太大问题，且有利于培养学生的创新精神和团队协作精神。

2.4 提高教师素质

单片机课程涉及的知识非常多，教师在具备扎实基础知识的同时要与时俱进，积极学习新知识、新技术，始终站在技术的前沿。教师在教学和科研过程中，要始终保持谦虚谨慎、积极向上的精神面貌，时刻铭记“学高为师、身正为范”的要求，不断学习，充实自己，更好地为学生服务。学校要采取一切必要的措施，帮助教师提高素质，通过“请进来、送出去”的方式，鼓励教师参加各种培训、交流会；选配教师到国内知名研究结构或是“985高校”重点实验室进修，鼓励教师申报国家资助的留学项目；定期安排教师到相关企业学习，增加教师的实际工程经验；在教师中建立完善的“传帮带”制度，从职称、待遇上给予明确支持，使年轻教师更快地适应教学和科研工作；支持教师申报单片机方面的课题，在不影响本职工作的前提下，支持教师参与企业项目研发。此外学校要建立宽松的工作环境，鼓励创新、宽容失败，给予教师更多的发展空间。

3 结束语

面对单片机技术的高速发展，高校单片机教学思路应不断创新，学校应该加大硬件、软件投入，鼓励教师在教学模式上进行改革，探索适合各自专业的教学方法，使学生掌握一门过硬的计算机技术，增强就业竞争能力。

[1] 梁学军.加强实践教学对《单片机原理》教学效果影响的研究[D].内蒙古师范大学，2009.

[2] 岳红.项目教学法及Proteus仿真在单片机教学中的应用[J].职业技术教育，2011(35)：48-49.

[3] 袁锋伟，赵立宏，朱慧玲，张莹.基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007(12)：75-78.

[4] 朱敏杰，罗珩，余亚东. 改革单片机教学培养应用型人才[J].实验室研究与探索，2012(2)：144-147.

[5] 郭兆正，尹作友.单片机系统模块化设计方法教学研究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2013(1)：112-114.

[6] 邓文娟，朱兆优，王嵩.探索单片机教学改革 提高学生工程实践能力[J].东华理工大学学报：社会科学版，2010(4)：383-386.

[7] 张灵，武兴华，胡挽芝.浅谈高校单片机课程实践教学创新模式[J].西南师范大学学报：自然科学版，2012(11)：138-140.

[8] 陆中宏.工学结合模式下的单片机实验板的设计与应用[J].制造业自动化，2011(4)：28-30.

[9] 朱建光，郑浩，刘本伟.单片机原理与接口技术教学改革与实践[J].武汉大学学报：理学版，2012(S2)：188-190.

[10] 赵月静，陈继荣，张永弟.单片机原理及应用课程创新实践教学改革[J].实验技术与管理，2013(1)：176-179.

Inquiry into the Reform of Microcontroller Course Teaching for Undergraduate Non Computer Major

Luo Zhan， Chen Yongchuan， Deng Zhaoxia
1. Engineering Research Center for Geological Hazards Prevention and Treatment of Guizhou Minzu University， Guiyang 550000， China；2. Qiannan Vocational and Technical College for Nationalitie， Duyun 558000， China；3.Qiannan Medical College for Nationality， Duyun 558000， China

Most domestic college of science and engineering offer course in microcontroller language， teaching has been carried out in accordance with examination requirements for many years， but the actual teaching effect is not very satisfactory. According current status of microcontroller teaching of non computer major， this article proposed the thinking of teaching reform to improve the microcontroller course teaching quality.

microcontroller； teaching； reform

2014-07-07

罗湛，博士，副教授。