非电类专业单片机课程开设过程中存在的问题及对策

张新伟，黄　敏，刘洪霞，柳伟续，李双喜（.安徽科技学院　机械工程学院；.安徽科技学院　电气与电子工程学院，安徽　滁州　3300）



非电类专业单片机课程开设过程中存在的问题及对策

张新伟1，黄敏1，刘洪霞1，柳伟续1，李双喜2
（1.安徽科技学院机械工程学院；2.安徽科技学院电气与电子工程学院，安徽滁州233100）

摘要：近年来，国内多数高校的非电类工科专业陆续开设单片机课程，但其教学效果一直不尽如人意.针对当前高校中非电类专业单片机课程的实际状况，本文分析了目前教学过程中存在的主要问题，并给出其相应的对策.

关键词:单片机；教学改革；问题；对策

目前，单片机课程是国内各高校电类专业的主干课程，其既要求学生掌握相应的理论知识，同时也要求学生具备一定的实际动手能力，是电类专业学生在校参加各类竞赛、毕业找工作时必须要掌握的技能之一[1].基于此，全国各高校关于电类专业开设单片机课程的国家级、省级和校级教学改革研究项目很多.

朱敏杰等[2]通过确定单片机课程在电类专业课程体系中的作用、地位、改进日常教学方法以及完善实验课内容与授课方式等办法，对电类专业开设的单片机原理与应用课程开展教学改革工作.邓文娟等[3]主要通过对授课内容、理论课授课方法、实验课的授课方法和课程考核方式进行全面改革.张灵等[4]针对电类专业单片机教学中存在的问题，提出从教学方法、增设课程设计、课程考核和教学环境等多方面对实践教学改革的方案和措施，通过改革，进一步提高学生对本门课程的学习热情.赵月静等[5]通过分析，在教学过程中引入proteus仿真软件和keil编程软件，采用项目驱动的教学方法进行单片机课程的教学改革.

上面研究在电类专业的单片机教学过程中都得到运用并取得一定教学效果.单片机的学习会涉及到很多电路、模电和数电等其他学科知识，而这些知识非电类专业的学生是没有全面、深入掌握的，从而使得单片机课程在非电类专业难以有效开展.为此，本文主要分析当前单片机课程在非电类专业授课过程中存在的主要问题，并给出其改革方向.

1　存在的问题

1.1理论与实践脱节

当前，在进行单片机教学时涉及到的理论内容过多，而与工程相关的实践环节较少[6].课堂上，大量的时间都是在讲基础理论知识，而对于每一个知识点，又没有相应的验证性实验帮助理解知识点.同时，老师上课时只是单纯的讲解知识点，很少涉及这些知识在工程上的应用，更不要说做工程时的项目分析、硬件设备的搭建、软件的开发及调试等非常实用的工程技巧.从而使学生感觉单片机非常抽象、枯燥、难以理解的，上课时需要记忆的知识点很多，好不容易记住又不会用.期末考试成绩的高低完全不能够用来评判学生对本门课程的掌握程度.

1.2实验课问题

由于学校规定的各种通识课程、基础课程占用大量学时，导致分配到具体每一门专业课上的学时很少，而其中实验课所占学时就更少.同时，由于学生人数比较多，实验设备数量有限，做实验时一般要3-4名同学一个实验台，使得并不是每个学生都有机会自己动手做实验.另一方面，很多高校购买的单片机实验设备都是模块化的，所做实验都配有厂家录制的教学视频，且实验流程图、实验程序都是现成的，学生的工作就是插几根线，抄实验结果，写实验报告.

当前单片机课程实验多为验证性实验.同时，由于非电类专业学生对模电、数电知识掌握有限，开设的实验中关于单片机外围扩展电路设计类的综合性实验几乎不涉及，而这一部分恰恰是单片机应用最为广泛的领域.

此外，有些高校将单片机实验安排在理论课程结束后，这样会导致两个问题.一是时间间隔较长，学生对前面知识点的理解和掌握程度肯定会降低.二是课程已经结束，学生关注的重心是老师会以什么方式进行课程考核，如何通过老师的考核，而不再重视课程实验.

1.3教材问题

当前，单片机教材多以汇编语言为主进行单片机编程讲解的.汇编语言是计算机专业开设的一门独立的专业课程，其对于不同的操作系统、不同的微控制器和指令都是完全不同的，授课老师将大量的学时用来讲解汇编语言的语法及编程技巧，从而导致后面对单片机部分知识的讲解学时不够.同时，学生既要在很短的时间内掌握艰深晦涩的汇编语言，又要马上利用其进行单片机的应用开发，这显然对大多数学生的要求是极高的.

1.4考核方式问题

目前，单片机课程的考核一般采用闭卷考试的方式进行.学生在考前突击死记硬背单片机的软硬件知识和老师上课时演示过的程序，考试结束后很快忘掉.结果是期末考试通过，但对于单片机应用产品的开发水平的提高作用有限.

2　改革对策

2.1改进教学方法，激发学生学习兴趣

以项目驱动教学作为单片机课程的主要教学方法[7].所谓项目驱动教学是指老师和学生以具体项目为载体，以项目设计、开发的步骤为教学支点，将项目完成所需要的单片机知识点分解，并融入项目开发过程.学生一边做项目一边学习理论知识，在实践中学，在学中实践.整个项目的实施过程中，不再要求老师像以前一样单纯的向学生传授理论知识，而是起引导作用，使学生将听到的、看到的、学到的和摸到的各种经验和知识结合起来，训练学生根据已有知识和经验，学会思考问题、发现问题以及解决问题的能力.

2.2改进教学内容，增强教学趣味性

在讲解具体知识点时，要先让学生看到该知识点的具体应用，然后再理论讲解其具体的硬件设计、软件编程的实现过程，最后，通过实验设备在课堂现场演示最终效果，让学生能够直接看到、摸到、了解到单片机是如何具体应用在我们的日常生活中的，拉近学生与单片机之间的距离，激发学生的进一步深入学习的热情.

另外，随着技术更新换代的速度越来越快，如MC1488和MC1489等单片机芯片的应用越来越少，而MAX232和高速A/D、D/A，液晶显示屏等芯片的应用范围却在不断扩大，所以，在单片机的日常教学过程中，我们需要不断的调节授课内容，主讲目前广泛应用的芯片，少讲已淘汰或将淘汰的芯片，使学生得到的知识都是有用的.

2.3改进实验教学环境，培养创新意识

实验教学应大幅增加综合性、设计性以及部分探索性实验项目.通过学习使学生不仅可以做验证性实验，也能够根据实验室现有设备，自行搭建实验电路、设计新的实验.利用实验室条件，课前为每小组准备好能实现一般实验任务的常规电子元件和电子芯片.实验教学过程中，授课老师首先介绍项目背景知识和任务要求，给出解决方案.学生在此基础上，自行绘制电路图、制PCB板、焊接电子元件并调试，以完成实验的硬件部分，再通过应用keil等软件进行项目的建立、程序的编写、程序的调试、程序的烧录和程序的运行，从而完成整个实验任务.通过实验，使学生全面了解应用单片机进行项目开发的一般流程、步骤，改变过去学生仅被动完成老师交给的实验任务，而是积极主动的去探索、完成实验.

此外，实验室可以在完成计划内教学、科研任务的前提下，每周规定一个特定时间段向学生开放使用，让有大学生创新课题的学生或单片机课程学习小组在这段时间内进行学习、交流、实验.同时应该鼓励学生参加飞斯卡尔等各类各级电子设计竞赛，并对取得较好成绩的学生在评奖、评优、入党等方面给予优先考虑.

2.4改进考核方式，培养学生工程实践能力和创新意识

课程考核应主要分为两部分.一、基础知识考查.对于单片机课程中的基础知识、基础理论，主要采用笔试的方式进行.题型为填空题、选择题、判断题、程序分析题和程序设计题，考试时间为100分钟，主要考察学生对单片机基础知识、理论的掌握程度，以及综合运用能力.二、对实践动手能力的考查.采用答辩方式.学生一边演示项目作品一边清晰、准确的表达自己的设计意图，并简要说明开发过程，老师通过对学生项目作品的外观、焊接、效果演示和功能实现等观看、提问，综合评估学生的工程实践能力和创新能力.

2.5调整教学大纲，增设课程设计环节

当前，很多学校的单片机课程学时一般都比较少，其中的实验学时所占比例更加有限.仅依靠实验课程是不可能对单片机的理论知识及其系统开发过程有很好的掌握的，所以对课程的教学大纲进行调整，设置专门的课程设计环节.其主要目的是让学生将之前学习过的各种单片机理论知识进行综合运用.独立的课程设计是增强学生工程实践动手能力的重要手段，务必要引起所在学院和授课老师的重视.

选题是课程设计能否顺利进行的关键.题目应具有趣味性、实用性和多样性.课程设计时要多拟定题目（学生也可自行拟题，但要向指导老师申请），使学生可根据自己的喜好有较大的选择余地.学生在选定课程设计题目后，就可以通过网络或者到图书馆查阅相关题目的工作原理、主要实现过程、主要电子元器件的性能参数，再通过与指导老师的交流，就可以很快设计出相应的原理图.然后通过仿真、调试程序、制PCB板、焊接电子元器件以及进行电路调试等单片机系统设计的全过程.通过课程设计，学生可以对之前学过的电路、模电和数电等知识有更深入的理解，同时对于各类单片机、电阻等电子元器件的认识也将更加深刻，为学生日后进行独立的工程开发打下较坚实的基础.

2.6教材

当前非电类专业学生使用的单片机教材与电类专业同学使用的教材完全一样.里面涉及到了太多的电路、模电和数电知识，理论性过强，非常不适合非电类专业学生使用.老师在上课时，要花费大量的时间来讲解一些很复杂但不必要的概念性知识.对于教材上的一些重点学习内容，也要增加相应的准备知识.教材中尽量不要出现过多的理论推导和公式，而应该尽可能的用示意图将原本复杂的工作原理等表达出来，便于学生理解和掌握.根据现在工程应用中主要采用C语言进行应用开发的趋势，授课过程中老师也应主要以C语言做为主要的编程语言[8-9].每一章的课后习题都应该有完整的流程图、硬件电路图和参考程序等，使学生可以借助搭建硬件电路或软件仿真的形式进行演示.同时列出在调试过程中可能出现的各种问题，并给出相应的解决办法.

3　结束语

随着单片机技术的不断发展和教学环境的不断变化，各高校的单片机课程教学也要不断创新，学校应该加大软硬件的投入，不断更新教学设备、使其始终保持与最新技术的同步.同时，鼓励授课老师在单片机课程的教学方法、教学理论等多方面进行各种教学改革，不断探索适合非电类专业学生的教学方法和教学模式，使学生通过学习，能够很好的掌握应用单片机进行工程开发的能力，增强其就业竞争力.

参考文献：

〔1〕罗湛,陈永川,邓朝霞.非计算机专业单片机课程教学改革[J].中国现代教育装备,2015(1):53-55.

〔2〕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,2012,31(2):144-147.

〔3〕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，2010,29(4):383-386.

〔4〕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),2012,37(11):138-140.

〔5〕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,2013,30 (1):176-179.

〔6〕梁贵芹,神显豪,程小辉.基于工程能力培养的单片机课程教学方法探讨[J].教育教学论坛,2015 (13):149-150.

〔7〕李金娟.浅谈项目教学法在高职高专单片机教学中的应用[J].无线互联科技,2015(1):221-222.

〔8〕莫建平,潘晓明.基于C语言的单片机课程教学改革探讨[J].柳州师专学报,2014,29(4):134-136.

〔9〕朱志伟.基于C语言的单片机教学利弊分析[J].电子制作,2015(3):103.

基金项目：安徽科技学院校级质量工程重点项目（X2014049）

收稿日期：2015年11月19日

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）01-0042-03