非电类专业“单片机原理与应用”课程教学改革与实践

黄玉燕

摘要：“单片机原理与应用”课程是非电类专业中很难学的一门专业基础课程，在以往的教学中学生普遍感到该课程复杂枯燥不易理解。分析了课程与专业的关系，重新制定了教学内容和实训内容，侧重点放在学生专业应用上。改革教学模式，采用以实现项目目标为引导的互动方式，课程知识点内容贯穿于项目中，并通过能仿真运行的课件使课程教学内容生动、直观。实训内容以真实和仿真相结合的方式，加强了实训效果。

关键词：非电类专业;单片机原理与应用;教学改革

中图分类号：G642.0;U676.2   文献标志码：A    文章编号：1674-9324（2016）41-0083-02

一、引言

单片机以其小巧、功能强大、低功耗等优点，已被广泛应用于工业自动化过程中的数据及信息处理和各种智能化仪器仪表中。工科院校中的绝大多数专业都开设了“单片机原理与应用”的课程，该课程需要较好的电子电路课程知识作为基础，通常非电类专业往往电子电路课程学得就比较少，而单片机课程中的各种芯片又往往都是电子集成度高内部结构复杂。非电类专业该课程只是作为专业基础，教学课时设置通常也都比较短，在课时较短、学生电子电路基础比较弱的条件下，是否能把“单片机原理与应用”这样一门具有技术性、应用性很强的课讲透讲好，让学生真正学懂能用，直接严重影响到学生后续专业课的学习。我们在轮机管理工程这个非电类专业教授该课程多年，在该课程的教学过程中我们经历过困惑，经过对该课程教学方法的不断思考和探索，我们认为一定要立足于专业特点对该课程的教学过程进行改革。

二、单片机课程传统教学模式的问题

该课程在以往传统的教学方式中总是选用一本通用的教材，课堂以老师顺序讲解教材内容为主，而内容都是从单片机的硬件结构开始的，以内部的电路联系为主线，介绍各部分的电路逻辑关系。单片机因为高集成度内部结构复杂，内部结构既看不到，更无法让学生感受到内部各个模块间的关系，一切都听老师讲，抽象难懂难于记忆。所以很多学生从课程刚开始就觉得犯晕，在课堂上不知老师所云为何事，如听天书一般。教学的结果往往是尽管老师讲得很辛苦，学生多数还是一片茫然没有兴趣，甚至很痛苦，使得课程后面的内容难于继续，课程的教学难有成效。

三、教学内容和方法的改革

（一）根据专业优化教学大纲内容

首先一定要十分清楚“单片机原理与应用”课程在各种不同专业中的作用，对课程进行准确的定位，从而对教学内容重新审定，体现出不同专业的侧重点[1-2]。如我们在思考该课程在轮机管理专业的教学改革时，征求了在船上具有丰富经验的轮机员和专业课老师的意见，定位该课程在轮管专业中不是研究和开发计算机技术为目标，重点是理解计算机技术在船舶机舱各个自动控制模块中的应用。为此我们大幅度简化了许多芯片内部复杂的电路结构原理的教学，把重点放在芯片的外部特性和应用要求上，增强实际训练，让学生在实际训练中理解信号在各个芯片间传递的关系，为学生在专业课学习中理解机舱中各个参数自动控制系统的构成原理奠定基础。

（二）以项目为导向激发兴趣

在以往教学中，大都注重课程理论的连续和完整性。学时少又要讲许多电路分析，非电类学生就如听天书了。为此我们对教学内容进行规划调整，将许多章节的内容都做成不同的项目，按专业安排项目具体内容。课堂上我们先提出项目要求，引发学生思考想办法。然后我们再提出单片机内部相应模块的功能与课堂所提项目要求的对应关系，进一步介绍模块的应用特性，讲明如何应用单片机内相应模块来实现项目要求。我们还把每个项目都做成相应的仿真实验，通过课件课堂演示结果直观[3]，让学生如参与其中，增加课堂互动，激发了学生兴趣。我们放弃模块内部详细线路原理的讲述，只是以实现项目目标为导向引入课程知识点内容，让学生在项目目标的实现方法分析中学习了知识点的应用，这对于单片机课程只是应用型的专业已足够，让学生清晰有效地学习知识点。

如课程开篇，我们就以船舶控制中一个极其简单的项目为例子，如下图1中直流电机运行控制中，引导学生分析直流电机是否工作取决于线圈KM是否有电流，而KM是否有电流又取决于P1.0电平的高低，通过作好的课件演示P1.0的电平高低可由单片机芯片加上简单输出命令就可实现，直观的电机运行画面让学生感受到单片机芯片可用来控制各种设备的运行，进而介绍单片机的作用及该课程在专业中的应用情况。

（三）强化实践环节制定合适的实验内容

强化实践环节在教学中的比重。单片机实验室通常都配专用实验箱，实验箱中有产家配套的一些验证性的实验，并有相应电路和程序清单，直接采用实验箱的实验是没有成效的，因为很多学生就是直接调用产家固化在ROM中的程序来运行，结果很快一切正确，但其实自己什么也不知道。为此我们不用产家配套的实验，自编了各个模块的实验内容。每个实验我们只提要实现的目标，让学生在预习报告中分析写出要利用单片机系统中的哪部份结构，分析实现目标的方案。对于非电类的专业，我们在设计实验内容时让学生掌握单片机系统模块功能的应用为主导，精心设计项目内容，使得要实现的项目目标所需编程简单，有的甚至只要几条指令就可实现目标。这样的实验课有效地帮助了学生对单片机应用的理解。

（四）应用Proteus仿真软件

Proteus是一种功能强大的电路分析与实物仿真软件，可模拟众多的电子元件和单片机系列，能模拟设计电路的运行[4-5]。在实践教学中，我们既用实验箱的实际元器件进行实验，同时也教学生应用Proteus仿真软件，有的实验可能学生在课时内完不成，一个实验室一般都面对许多专业几乎排满，要做到实验室开放让学生可随时来实际上是有难度的，学生在自己电脑安装Proteus软件，随时可进行实验项目的仿真，如同实验室就在身边，我们用于上课的仿真实验课件也都可以提供给学生，让学生自己可以很方便地自己做一些应用设计的仿真实验，这对于我们加强实训环节起到起到了很重要的作用，通过应用让学生真正领悟所学内容。

四、总结

对于非电类专业的“单片机原理与应用”课程我们根据专业情况精心制定合理的教学大纲，以应用为教学重点，教学内容采用以项目为导向，以直观的实验仿真作为课堂教学的重要辅助并加强实训环节。该课程在我校轮机管理这个非电专业的教学中，我们通过近几年的这些改革收到了一定的成效。教学质量教学方法是我们永恒的话题，为此我们愿意不断努力不断探索。

参考文献：

[1]杨保亮.应用型人才培养体系下单片机教学的改革探索[J].教育教学论坛，2014，（4）：18-19.

[2]曹建树，等，应用型工科院校单片机教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2012，（3）：40-42.

[3]许超，等，基于Proteus和Keil的单片机课程教学改革[J].辽宁大学学报，2011，（1）：25-27.

[4]郭增富.轻松学Proteus[M].北京：中国电力出版社，2015：6-40.

[5]徐爱钧.基于Proteus虚拟仿真[M].北京：电子工业出版社，2014：50-62.

Teaching Reform and Practice of "Single Chip Microcomputer Principle and Application" Course for Non Electric Major

HUANG Yu-yan

（Marine Engineering Schoolof Jimei University，Xiamen，Fujian 361021，China）

Abstract："Single chip microcomputer principle and application" course is a professional basic course of non electric professional，in the past students generally feel the course complex and boring and incomprehensible. Analysis of the relationship between curriculum and professional，reenacting the teaching content and the content of training，focus on students' professional application. The reform of teaching mode，abandon the traditional rigid teachers giving lectures，class is employed to achieve the aim of this project is to guide the interaction mode and curriculum content knowledge through in the project，and by running the simulation courseware to let teaching content vivid and intuitive.The training contents combined with real and synthetic way，strengthening the training effect.

Key words：non electric major;principle and application of SCM;teaching reform