单片微机应用技术教学改革探索与实践

麻超　张颖　罗晓

【摘 要】针对单片微机应用技术的课程特点，探讨了课程改革中采取的一些措施。通过改良课堂教学方式、注重课外实践等方法，显著提高了教学质量。

【关键词】单片微机；教学改革；实践式教学

【Abstract】Several teaching reform attempts of Application of Single-Chip Microcomputer Course are introduced in this paper， which are focused on the theory and practical teaching. After practice by years， these attempts are proved to be effective and achieved good results.

【Keywords】Single-Chip Microcomputer； Teaching Reform；Practical Teaching

随着电子与计算机技术的飞速发展、各种电器及设备自动化水平的日益提高，单片机技术在生活中所扮演的角色越发重要。因此，各理工类院校都将单片机列为自动化、电气、电子信息等专业的核心课程之一。然而，由于该课程理论抽象、逻辑性强、实践要求较高，学生在学习中普遍感到无所适从，大多以应付考试为目标，对知死记硬背，学完之后仍然无法独立完成单片机的简单应用和开发，违背了该课程的设置初衷。针对这些问题，我院教师团队近年来尝试了一些新的教学手段，增强了学生的学习兴趣，改善了教学效果。

1.教学环节

1.1精简理论教学

本课程内容繁杂，既包括计算机基础知识，又包括51系列单片机的结构、指令系统，串并口、定时计数器等功能模块，以及系统扩展与接口技术等应用范例。如果教师授课时面面俱到，在48课时的教学中，留给学生独立思考及课堂参与的时间将所剩无几。如此多的知识内容，也会让学生在学习时舍本逐末，感到枯燥乏味、逐渐丧失学习兴趣。

为改变此现状，在理论教学中，将重点放在计算机基础知识、51系列单片机内部结构、存储器组织、中断系统、指令系统上。这些是单片机的核心内容，是单片机系统开发的基础，扎实掌握后再学习其他类型单片机，学生可以触类旁通，很快上手。因此将大部分理论教学时间投入到这些内容上。而对单片机各种功能模块，理论教学中仅简单提及，重点放在应用中由学生边做边体会。

通过精简理论教学内容，使学生在学习中有的放矢，为掌握单片机的应用打牢基础。

1.2注重实践

单片机课程实践性很强，学生动手设计电路、调试程序，是本课程取得满意教学效果的关键。在实验内容的选择上，照顾学生的知识积累，由浅入深。初期阶段，以纯软件实验内容为主，给出部分参考程序，让学生通过修改完成功能替代。待学生掌握后，逐渐引入如流水灯、交通灯等基础的软硬结合实验内容，并逐渐增加内容难度。

为缩短开发时间，在教学中引入PROTEUS仿真软件，让学生亲自搭建电路、编写单片机程序、仿真调试。在亲自动手中理解与掌握单片机中断系统、定时计数器、串并口通信等功能的原理以及应用。

1.3加强学生参与度

充分调动学生学习主动性，让学生积极参与到课堂的教与学中。

课程前期，采用启发式教学方法，通过一些简单问题，引导学生积极思考，逐步引入知识内容。比如有符号数的表示方法，让学生思考+0和-0的原码、反码的不同可能会带来的问题，进而给出补码的知识，加强学生对三种表示法的理解。

课程后期，教学以学生为中心，把学生划分为若干小组，每个小组分配一个自由任务，让学生根据兴趣，讨论确定设计内容、角色分工，共同完成该设计。每个成员分配完全不同的角色，保证所有人员都能全力投入。通过几年的观察和实践，该方法可有效提高学生学习主动性。

2.课外实践

由于学时限制，课堂授课只能起到启蒙作用。想要获得更好的学习效果，达到独立开发单片机系统的目的，在课外还要引导学生积极参与各类实践，以学习指导实践、以实践带动学习。

2.1大学生创新

学生根据自己兴趣，结合单片机在日常生活中的应用，选择合适的创新课题申报，立项后可获得学校经费支持。从组队、撰写申报书，到硬件电路设计、程序编写、整体调试，再到最后的项目结题报告，都由学生独立完成。这类创新活动不仅巩固并提高了学生对于单片机的理解与掌握，还增强了学生发现问题、解决问题的能力，同时锻炼了学生的文献研究与文档撰写能力，可谓一举多得。

近年来学生参与创新活动的热情不断提高，参与人数、课题质量逐年增加。学生通过创新活动还成功获得了多项发明专利和实用新型的授权。充分调动了学生的主观能动性，学习与实践的关系也进入良性循环。

2.2竞赛

大学生电子竞赛、智能车竞赛等项目，也是锻炼学生学习与掌握单片机的良好途径。这类比赛目标明确，要求学生尽可能完善与优化系统的软硬件设计，促进了学生对单片机知识的深入理解与研究。面对随时可能出现的各种情况，锻炼了学生分析、解决问题的本领，提高了学生的应变能力。

此类比赛具有跨学科特点，涵盖了控制技术、传感技术、机械工程等多个领域，不同专业的学生共同组队、通过比赛相互交流，拓展了学生的知识面，开阔了视野。

2.3中外合作

我校与美国劳伦斯理工大学长期合作，每年派遣学生赴美参加由中美教师共同指导的毕业设计项目，该项目要求学生设计制作完成特定功能的机器人，并参加Robofest大赛。在短短四个月时间内完成从设计、制作、调试，到参赛的机器人，对学生单片机知识的掌握、软硬件设计能力是一个考验，要求学生在前期相关课程的学习中打下坚实基础。为能赴美参赛，学生具有极大动力认真学习单片机课程，整体学习效果也得到提升。

3.结束语

作为一门应用型课程，单片微机应用技术要求理论与实践有机结合，教师在授课中对内容合理安排、适度取舍。本文所探讨的教学改革方法，在教学实践中取得了良好的效果，培养了学生的学习兴趣、提高了教学质量，同时增强了学生的动手能力与创新意识，锻炼了学生知识综合应用能力。教学作为一项长期工程，今后仍需要不断总结、改进方法。

参考文献：

[1]方向红.单片机三段递进式教学模式实践与探索[J].中国电力教育，2014（2）.

[2]罗伟华，汤婕.单片机教学探讨[J].科技资讯，2014（29） .

基金项目：

本文由上海工程技术大学教学建设项目基金（k201402003）资助。