单片机原理与系统设计课程建设探讨

赵健衡　蔡建文　苏尤宇

【摘 要】单片机原理与系统设计课程是测控技术和仪器专业的一门核心专业课，理论性、应用性、实践性和综合性都很强。本文针对课程特点，从课程教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了探讨，以期提高教学质量和教学效果。

【关键词】单片机原理与系统设计；教学内容；教学方法；教学手段

0 引言

单片机原理与系统设计/单片机原理与接口技术课程一般被定位为工科各主要专业的一门核心专业基础课，其特点为理论性、应用性、实践性和综合性都很强。本课程重点介绍单片机系统的组成原理和结构、单片机及其接口技术和单片机系统的工程设计方法等几方面的内容。通过本课程的教学，使学生掌握单片机系统方面的基本理论、相关技术和系统设计方法，给学生将来从事计算机测控技术相关的工作打下坚实的基础。

1 课程教学内容

单片机原理与系统设计是一门核心专业基础课，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性，在本科教育中起着重要的作用。课程特别强调理论联系实际，注重培养学生解决实际问题的能力和具备一定工程实践能力。

目前，国内绝大多数高校还是基于51系列单片机组织该课程的教学，教学工作往往又分为课堂理论教学和相应课程设计的实践教学两个环节。

课程理论教学内容主要围绕以下几个方面的知识模块开展：（1）单片机系统的组成原理和结构模块，包括单片机的概念与计算机常用数值等基础知识、单片机结构及原理等内容；（2）指令系统模块，包括单片机的指令系统和程序设计技术等内容；（3）接口技术模块，包括单片机中断系统、单片机定时器/计数器、I/O接口技术与单片机系统扩展技术等；（4）单片机系统工程设计方法，包括串行总线扩展技术、系统工程设计原理和方法、系统工程设计实例等。

对于课内的实践教学环节的内容设计，首先应该确立先进的实验教学理念与改革思路，制定科学的教学体系与教学内容，坚持实践与理论并重，能力培养与素质提高并行，课程实验与工程训练、创新设计、科学研究有机结合，创造以学生为本的人文环境，坚持把知识传授、能力提高、素质培养贯穿于实验教学始终，注重培养学生建立大工程观、大系统观、大集成观，强化实践技能，着力培养学生的创新精神和创新意识。

事实证明亲自动手实践，具有单纯课堂教学无法替代的作用。课程开设的实验在突出动手能力培养的基础上，遵循验证型实验与设计型实验相结合的原则，由浅入深地对关键教学知识点作有意识、有选择地加深与强化，由此带动对整个知识体系的完整全面掌握。具体实验内容应该“软硬”结合，由“软”及“硬”，从相对简单的程序设计与调试着手，逐步过渡到有一定综合能力要求的系统设计与制作，以达到培养学生解决实际问题的能力和具备一定工程实践能力的目的。

实验环节，尤其是硬件系统设计与制作的内容，应该与后续的课程设计环节结合起来考虑，尽可能引导学生设计成具有良好扩充性能的小型单片机应用系统，有效督促学生在进行课内实验的环节，就能够将来平稳的逐步过渡到后续的课程设计实践教学环节中，以取得事半功倍的良好效果。

2 教学方法和教学手段

单片机原理与系统设计是一门与工程实际联系相对十分紧密的专业基础课程，前后衔接的相关专业基础课程、专业课程有多门，本身又具有一定抽象性，学习该门课程对逻辑思维能力要求较高。因此，给课程教学带来了一定的难度，为了使学生能够全面掌握本课程的相关知识，我们在教学方法、手段等方面进行了一些初步有效的尝试，取得了良好的教学效果。

2.1 五位一体的立体化课程教学体系

构建了“课堂+实验室+教学网站”的教学平台，实施了“研究型+启发型+工程案例”的教学方法，组织了“讲授+习题课+讨论课+实验课”的教学形式，设计了“验证型+分析型+设计型+综合型”的课后作业与课内实验，采用了“平时成绩+实验成绩+考试成绩”的考核方法。从教学体系的各个环节向培养学生具有一定工程实践能力的目标逼近。

2.2 将科研资源与教学资源有机结合，提高课程教育质量

虽然我校定位为应用型本科院校，但随着测试计量技术及仪器重点建设学科的建设，科研水平不断提高，具有良好的科学研究和工程应用平台，取得了一定的科研成果。科研水平的提高带动学科专业的发展，学科专业水平的进步对教学水平的提高具有积极的作用。将科研资源化为教育资源，也成为提高课程教育质量的一个重要因素。

在较好的实现了教学资源、科研资源在人才培养和科学研究方面的开放和共享的基础上，在学生开始进入高年级学习阶段后，根据学生的兴趣，引导和组织学生侧重于不同的学科方向进行锻炼，委派科研学术骨干教师给学生进行学术讲座，培养学生对科研工作的浓厚兴趣，进一步激发学生的学习热情和求知创新欲望。

教师的科学研究工作也是学生获得知识的一个重要的途径，在专业课程学习的过程中，许多抽象的理论知识学生很难理解，教师在理论课程教学过程中，注重理论联系实际，结合自身的科研工作，将抽象复杂的理论知识通过具体的工程应用实例来描述，加深了学生对理论知识的理解，增强了教学效果。

2.3 利用现代教学手段提高教学效果

制作和不断完善单片机原理与系统设计多媒体课件的教学效果，积极应用诸如Proteus仿真系统构建的实验系统，向学生展示单片机原理与系统设计的最新发展状况和应用成果。并且通过可动态更新的课程网站，使不同层次、不同需求的学生可以跨越时空限制，按需索取所需资料，满足课外学习的进一步要求。网络资源有效的运用大大加强了学生和教师之间、学生和学生之间的交流和互动，进一步扩大了网站的资源来源和共享性。

2.4 严格课程考试管理，规范课程考核形式

本课程考核由三部分组成；理论考试成绩、实验成绩和平时成绩各占总成绩的适当比例。理论考试一般采用闭卷方式，试题一般多个题型，有重点的覆盖主要的知识点，由主讲教师按照教学大纲要求命题加入试卷库，并同时准备好相应的参考答案和评分标准。实验成绩根据学生的实验预习、实验操作和实验报告三个项目综合评分。平时成绩根据学生出勤情况、作业成绩和课堂表现综合评分。

3 结论

单片机原理与系统设计课程建设课题在教学改革上进行了一些初步有益的探索和尝试，从课程教学内容、模式、手段、思维、教学平台和教学模块等方面进行调整以适应具有创新能力的高素质应用型人才培养的需求。从最新反馈的信息显示，学生反应积极，教学效果取得明显改善。

【参考文献】

[1]张晴，刘为.单片机实验教学改革[J].实验室研究与探索，2003，22（4）：27-29.

[2]苗新法.单片机教学改革方案探索[J].中国现代教育装备，2009（09）：79-80.

[责任编辑：杨玉洁]