单片机原理与应用课程教学改革探索

湖北民族学院科技学院　徐　建　刘三军湖北民族学院信息工程学院　高　林　黄双林



单片机原理与应用课程教学改革探索

湖北民族学院科技学院徐建刘三军
湖北民族学院信息工程学院高林黄双林

【摘要】针对目前高校中单片机课程教学存在的一系列问题，本文提出了新的教学改革措施，改变现有的教学模式，改革方案通过在我校电子信息技术和电气工程两个专业试运行，课程教学效果有了明显的好转，学生动手实践能力显著提高，达到了改革目的，提高了教学质量。

【关键词】单片机；教学改革；实践；考核方式

1　前言

单片机原理与应用是电类专业的一门重要专业基础课，它是对模电、数电、C语言等课程知识的综合应用。由于各类电子产品对“智能化”的需求，单片机技术已经成为电类工程技术人员必须掌握的基本技能，是电子类大学生就业的“敲门砖”。学生能够熟练运用单片机来设计产品、解决实际问题，对其以后的工作发展有很大的影响。

由于PC系统的飞速发展，以8086为对象的“微机原理”和“接口技术”等课程的教学和实验内容已经基本失去了实际意义。单片机系统则刚好可以填补这一真空。目前流行的各种单片机体系，对基础知识要求不高，开发难度都较低，适合本科教学。具有较强的实践性和实用性，学生可以将教学和实验中学到的知识和技能直接应用到工作中解决实际问题。实验环境成本较低，适合大量学生使用。

但目前的单片机教学过程中存在很多问题，表现在学生的动手能力不强，刚学就忘，无法用来解决生活中的问题。完成该课程的教学后，大部分学生在毕业设计、就业实习和大学生电子设计竞赛中还是无法独立完成单片机系统的设计和调试。这也为课程改革提出了急需解决的问题。

2　传统的教学模式

2.1传统的单片机课程教学将软硬件分离

老师在课堂上教授基础理论和软件编程知识，包括C语言和汇编语言的学习，但是学生对这些单纯的代码没有丝毫兴趣，老师讲授困难。在实验室中，老师讲授具体的硬件电路，但是学生却又像是在听天书一般，在具体实践中无法将软硬件知识综合运用起来。单片机课程是一门注重动手实践能力的课程，学生需要将自己所学的知识用硬件电路的运行表现出来，只有通过理论和实践的结合，学生才能真正掌握单片机的使用方法和应用技巧，软硬件的教学应该相互补充、相互呼应成为一个整体。

2.2单片机教学对实践环节的重视不够

大多数院校，单片机课程还是理论学习占主体，理论学时一般是实验学时的2倍。现在很多学校也有独立的单片机实验室，也开设了单片机的实验课程，但是效果并不理想。在上单片机实验课时，学生往往是机械的按照实验指导书的要求，对已知的无须修改的源代码进行直接操作，编译链接运行程序，然后下载到硬件电路中观察演示效果。但是学生并没有真正思考理解代码的含义，不能做到举一反三，实验效果差，无法进行自主学习与应用开发研究。

2.3学校的实验室资源有限

因为单片机实验系统在价格上还是相当昂贵的，很多学校都只配备了30套左右的实验箱。对于大班教学来说，学生必须排很长的轮次才能到实验室中进行实验，而且大部分试验箱由于使用时间长久，没有得到及时的维护，导致部分功能无法使用。这大大影响了学生的学习兴趣和自主学习能力，使得学生无法及时将自己的所学实际运用出来，更不用说进行更深一步的探索和升华了。

3　对单片机课程改革的思考

针对目前单片机的教学过程，我们提出几点可以付出实践的课程改革方法。

3.1引入实例型教学法

改革教学地点，将课堂教学改为在实验室教学。教师在单片机的教学过程中，将有趣的单片机小系统展现在学生的面前，比如音乐播放器，简易万年历等，这些程序应简单易学，方便学生掌握并迅速的应用于实践中来，以吸引学生的注意力。让学生们在实验室中学习单片机的理论知识而不是在课堂上，当老师讲解完相关的程序后，立即通过实验平台向学生展示实验现象，然后让学生尝试对原有的程序进行修改，观察修改后的实验现象与原有的差别，让学生真正掌握程序代码和硬件电路，为学生打下坚实的基础，并以此来促进学生的创新能力。

3.2利用Proteus软件仿真融入教学

Proteus软件具有很强的原理图制作能力和实时仿真的交互功能，并且提供强大的元件库，使用非常方便，能很好的对一个以单片机为核心的应用电路系统进行仿真。将Proteus引入到教学课堂中，能很好的解决实验室硬件资源相对短缺的问题，克服了传统的单片机系统设计中，没有硬件就很难进行软件调试的不足，可以在单片机教学的过程中就进行仿真实验，节省大量的时间，能够让学生有大量的精力放在研究开发中，充分提高学生的积极性。教师在课堂上使用Proteus进行教学能够让枯燥的知识变得形象、直观，提高学生的学习兴趣和教学效果。

3.3充分运用单片机的课程设计

完成基础教学后，要求学生进行为期2周的单片机课程设计任务，教师根据学生的特点对学生进行分组，按照学生的兴趣爱好拟定多个相关的课程设计题目，让学生进行自主选择，同时组内讨论研究，分工合作，共同确定实施方案。在两周时间内，学生将真正按照单片机开发的流程进行系统训练。教师在课程设计中既要耐心指导，又要放手让学生们去做，期间可以定时召集小组讨论会，解决学生的疑惑。让不同小组的同学在一起交流经验，提高学生的团队协作能力，真正将单片机的技能熟练掌握。

3.4依托大学生电子设计大赛俱进课程改革

全国大学生电子设计竞赛是面向大学生的科技活动，竞赛是对学生综合能力的全方位考核，竞赛题目注重在基础设计，能真正培养学生的创新能力和团结协作能力。单片机课程教学的内容与电赛结合紧密，能让学生将自己所学综合运用并进行升华。教师可吸引学生参加电子设计竞赛，在课余时间开放实验室，为学生创造一个良好的学习环境，并利用课外时间对学生进行相关的指导。依托电子设计竞赛，提高单片机课程教学水平。

3.5对考核方式进行改革

传统的课程考核方式以理论知识，标准答案，试卷考查为主，这大大削减了学生动手能力的重要性，考前学生会花费大量的时间对书中的理论知识死记硬背，最后考试分数不能很好的体现学生水平。单片机课程是一门实践性很强的学科，要对考核方式进行改革，将实践环节纳入考核之中，方式可以灵活多变，但要求学生真正具有足够的动手能力，能将自己的所学以实物的方式展现出来，真正提高学生的实践动手能力。这样也才有利于真正了解学生的掌握情况，对后续单片机课程的教学起到积极地促进作用，避免“高分低能”，培养真正的工科人才。

4　总结

随着教改的不断深入，以增强学生解决实际问题能力为目的的教育思想，已经深深地渗透进入师生的意识之中。单片机一类有利于培养学生解决实际问题能力和提高就业率的课程得到了前所未有的重视。整套改革思路在我们学校施行了两年，效果良好，学生参加全国大学生电子设计竞赛成绩显著提高，就业率也稳步上升。加强单片机原理与应用课程改革，有利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，使学生受到更加全面的科学研究与工程实践训练，有利于电类专业人才的培养。

参考文献

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通讯作者：黄双林。

基金项目：湖北民族学院科技学院教学研究项目（KYJY201507）。