单片机课堂与实验教学改革初探

黄钦

（湖南交通工程学院，湖南 衡阳 421001）

单片机课堂与实验教学改革初探

黄钦

（湖南交通工程学院，湖南 衡阳 421001）

针对《单片机原理与应用》教学在湖南交通工程学院所面临的问题，结合教学改革的实践经验，采用以引导学生主动学习为导向的单片机课程案例教学等方法，并实行以师生共同完成实际案例为主要内容的实验教学活动，能激发学生学习的积极性，可提高单片机教学的实际效果。

单片机；课堂教学改革；实验教学改革；案例教学

随着电子元器件的高速发展和人们对智能设备的高要求，单片机以一种体积小、成本低、控制能力强及处理速度快等优点迅速发展起来，并广泛应用到各个领域，如工业测控、智能仪器仪表、日用家电、个人信息终端及通信产品等。单片机发展速度之快远远超过了人才培养的速度，所以我国单片机的设计和制造人才相当匮乏，相关人才培养是社会之急需。在此背景下，单片机成为各层次高等院校中电气电子类专业的核心课程。湖南交通工程学院作为一所新的应用型本科院校，其任务就是培养整体素质高、动手能力强的应用型人才。笔者通过单片机教学实践，提出单片机课堂教学与实验教学改革思路，与同行探讨。

1 单片机教学中存在的问题

（1）教材内容问题。客观地说，现行很多教材的内容还是一直在围绕一些陈旧知识展开。如单片机并行I/O口的扩展，还是使用的8155和8255芯片；目前使用的教材虽然汇编语言和C语言都有介绍，但从整本书的内容来看，汇编语言仍是主力军，书上的例程全部是采用汇编语言来编写。作为一个培养人才的摇篮，教育机构应该关注单片机行业的发展，尽量跟进市场发展的步伐，向学生传播实时更新的知识，追踪发展优化教学内容，这样才能培养出适应市场需要的人才。

（2）教师教学问题。老师讲解的大量抽象、难懂的芯片结构和工作原理会让学生感觉到枯燥乏味，仅仅通过板书和PPT让学生被动地接受知识，造成学生对单片机内部结构理解困难、缺乏感性认识，产生厌学情绪。对刚刚走上教学工作岗位的教师来说，教学经验不足，又缺乏相应的工程实践经验，讲授方法多来自于求学时的老师，因而大同小异、难以突破，不具备将理论知识拓展到工程实践的能力。在这种情况下，课堂教学的效果大打折扣。

（3）实验教学问题。应用型人才主要是要加强学生的动手能力和分析问题、解决问题能力的培养，所以不必花费大量的时间讲授完整的理论知识，而只需讲解单片机的相关应用即可。目前，学生去实验室做实验的积极性很高，但大部分是为了摆脱课堂教学的枯燥乏味。虽然也不乏真正想提高自己动手能力的学生，但他们做实验也仅仅是将程序输入到电脑中，为了实验而实验，这就使得实验教学的效果不理想，学生的实际操作能力和创造力并没有得到很大提高。

（4）实践条件问题。建立单片机实验室的成本比较高，很难达到学生人手一套实验开发系统，而是两三人一套实验设备，每个学生的动手操作机会和时间都很有限；同时单片机系统发展迅速，设备的更新率非常高，购置新设备的资金投入跟不上单片机的更新速度，也使学生难以学到最新的单片机技术。

2 教材内容及教学手段改革

（1）教材内容的改革。选择教材时应注重应用和理论方面的内容分配适度。理论部分要求重点介绍单片机的基本结构、工作原理、C51编程语言及简单的汇编语言即可。通过教学方式的设计，压缩汇编语言的课时，重点放在C51的基础知识及程序设计上。为了让学生更加牢固地 掌握每个知识点，在单片机的应用部分应引入相应的项目案例。要求案例的难易程度适中并且是用C51语言来开发的，同时，加强课程设计环节。满足这些要求的教材才比较适合应用型院校的专科学生使用。

（2）教学手段的改革。在单片机的授课中，加入相应的flash动画、keil调试过程、proteus仿真等手段进行教学，这种丰富多彩的讲课形式，富有感染力的视觉刺激，能提高学生听课的兴趣，加速知识理解，提升课堂效果。同时，向学生介绍单片机学习的优秀网站，引导学生充分利用网络资源，了解当前有关单片机的新技术和新发展，以此来拓宽学生的视野和知识面，延伸和补充课堂的教学内容。此外，教师也要保持知识的实时更新，了解前沿的科技技术，多参加工程项目的开发设计，对于单片机各个知识点的理解把握就能更加全面，使讲课更加精辟，使实验教学更为精准。

（3）教学组织的改革。一个四五十人的班级，不可能每个人的学习能力是一样的，学习兴趣也有不同。特别是笔者所任教班级的学生，层次很不一样，有三年制高职学生、也有五年制高职学生。后者在之前学过单片机课程，相对于三年制高职学生来说，基础和动手能力都要稍微强一些，因此对这两种学生不能采用一种模式进行培养。鉴于这种情况，可以给五年制高职学生布置做难度大点的项目；也可以采用分组学习的办法，把一个五年制高职学生和三四个三年制高职学生分为一组，让五年制高职学生来带动或辅导三年制高职学生学习，有利于提升班级的整体学习效果。

3 课堂教学方法的改革

（1）采用案例式教学法。案例式教学法是在教师的主导下，以学生为主体，师生共同完成一个项目案例的教学活动。根据教材的内容，每一个项目都应对应一个核心知识点。例如：做一个简易秒表的项目，就对应于单片机的中断系统和定时/计数器知识点。项目要尽量贴近实际生活，并且难易程度适中，保证在教师的指导下学生能够完成的项目，这样才有利于增强学生的信心；同时，在讲解此项目之前，采用Proteus、keil等仿真软件将此项目进行仿真验证，让学生有个感性认识，明确此项目要实现的功能。以这种真实、生动的案例式教学方法能够激发学生学习、掌握知识点的兴趣。

（2）采用启发式教学法。采用启发式教学法有益于学生开动脑筋，对比学习，知识点更易掌握。比如：电气类的学生在学习单片机课程的前续课程中曾学过C语言，为单片机系统开发语言的学习打下了基础。因此，在C51语言中指针的学习，汇编语言中间接寻址指令的学习，可以通过C语言中指针的知识点来启发学生进行类比学习，从而培养了学生的自学能力和创新思维。

（3）采用比喻式教学法。对于单片机中的诸多专业术语，可以采用比喻法进行传授，引导学生与生活中的类似现象联系起来，化抽象为形象。如为了让学生理解“源允许”、“总允许”的概念，可将“总允许”比喻成一间房的总闸，将“源允许”比喻成每一个灯所对应的开关。要使某一个灯亮，仅仅打开这个灯所对应的开关是亮不起来的，还必须把总闸给合上才行。这种形象的比喻，增强了教学的趣味性，对于知识点的掌握更加容易。

4 实验教学内容及条件改革

（1）传统的实验教学模式需改革。在传统的实验教学中，学生只是一个操作工或者说是搬运工，根据老师给出的电路原理图和开发程序，简单的从书上搬运到电脑上，然后下载到单片机里面，让它运行，达到实验要求的结果，记录实验过程并撰写实验报告，就算整个实验做完了。这种传统的实验教学是让学生按部就班地完成实验任务，学习效果较差，因此，急需对实验教学进行改革。

（2）合理设置实验内容。实验教学改革的重中之重是实验内容的改革。按实验内容划分，实验可分为：验证性实验、设计性实验和创新性实验。验证性实验有助于学生快速理解课堂上讲授的知识点，同时，能够熟悉单片机系统设计的软硬件开发流程；设计性实验是在验证性实验的基础上，由学生设计实验指导书上没有的系统或者是根据实验指导书的要求对验证性实验做相应的改进，有利于发挥学生的自主思考能力和创新能力。创新性实验则是完全由学生自己开发新的实验，可以由学生在课余进行，或安排课程设计任务来完成。合理设置实验内容，就是要在实验设计上做到上述三种类型的实验都要有。

（3）大力改善实验条件。由于实验设备的限制，学生必须四五一组。虽然分组做实验有助于培养学生的团队合作能力，但很难满足实验教学的时间和效果；同时也容易滋长个别投机取巧的学生窃取队员的实验成果作为自己的实验结果，这既不利于学生的主动学习，又容易使认真做实验的同学内心产生不平衡感。所以合理的状态是两人一组，最好是一人一组。这就要求学校增加投入，增添实验设备，改善实验条件。

［1］李娣娜，黄同，邵思飞.单片机课程教学改革与学生应用能力的培养［J］.教育教学论坛，2014，（38）：28-29.

［2］唐晓铭，陈静枝.单片机课程案例教学法的探索与实践［J］.装备制造，2014，（S1）：93-94.

［3］郑春喃.单片机教学改革的实践分析［J］.中国校外教育，2014，（6）：102.

［4］赵璐，李远.高职《单片机原理与应用》教学改革与实践［J］.科技资讯，2013，（29）：197-198.

［5］张磊，庄丽阳.激发学生学习兴趣，促进单片机教学与学生创新实践互动双赢［J］.课程教育研究，2014，（25）：238-239.

［6］高伟，郭谋发，温步瀛.创新性研究型人才培养机制下的单片机教学改革探究［J］.中国电力教育，2013，（25）：47-48.

［7］田雪.“微机原理”课程教学中学生创新能力培养的探索［J］.中国电力教育，2010，（33）：160-161.

Exploration of Reform of Single Chip Microcomputer and Experiment Teaching

HUANG Qin
（Hunan Institute of Traffic Engineering，Hengyang，Hunan 421001，China）

According to the problems Hunan Institute of Traffic Engineering face in single chip microcomputer course teaching，combining with the practical experience of college teaching reform，usingcase teachingto guide students to take part in the practical teaching，and implementing experimental teaching activities conducted by students and teachers together，students' learning enthusiasm can be stimulated and the teaching effect of single chip microcomputer can be improved.

single chip microcomputer；classroom teaching reform；experiment teaching reform;case teaching

G712

A

2095-980X（2015）12-0089-02

2015-11-26

黄钦（1988-），女，助教，主要研究方向：电力电子自动控制系。