专科学校单片机课程教学模式改革初探

郭维家　蒋积超　王树宝　杨迎新　高赫鑫

摘 要：单片机课程是很实用的技术性课程，本次教学改革从提高学生学习兴趣，增强学生动手能力出发，围绕教学内容设计，实验室建设，考核方式转变，以赛促教等方面展开。采用项目驱动的方式将常见且实用的内容引入教学，配以与教学内容配套的实驗，提高学生的学习兴趣；通过实验增强学生的动手能力；通过转变考核方式和以赛促教，提高学生的学习热情。

关键词：单片机 教学改革 项目驱动 以赛促教

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（b）-0227-02

单片机课程是自动化专业的专业课，在该专业学生培养中有举足轻重的作用。单片机广泛应用在家用电器、智能仪器仪表、工业自动化、自动控制、通信、国防技术尖端、汽车电子设备等领域[1]。在教学中，让学生掌握单片机技术才是重中之重。单片机课程的综合性、实践性、应用性都很强，课程内容复杂、抽象。很多老师从不同的角度对该课程提出了各自的建议。有的将仿真软件Proteus引入教学，有人采用“案例教学”模式，有人强化实践教学环节[2-4]。

1 教学模式改革的初步设想

该课程传统考核方式是闭卷，它更多的是考查知识层面的东西。单片机课程，不仅是知识，更是技术，重要的是学生能否做出有实用价值的东西来。所以本次教学改革从以下几方面展开。

（1）从项目驱动的角度出发，选择简单、有趣、实用或常见的项目作为授课内容，在授课过程中加以检验，从中整理出适合本校专科学生的讲义。（2）为各个项目制作电路板，用于课堂演示，提高学习兴趣，增强学习信心。（3）建立单片机实验室，探索单片机实验在增强学生的动手能力及项目开发能力方面的作用。（4）探索单片机课程的考核方式，并形成一套完整的考核方案。（5）以赛促教，组织优秀学生参加智能车比赛。

2 教学模式改革的实施过程

（1）编写讲义。讲义的前2章介绍51单片机，数制，回顾了C语言编程基础。从讲义的第3章开始以项目驱动的方式介绍发光二极管、蜂鸣器、数码管、8×8点阵、键盘检测、外中断、定时器、串口通信、16×16点阵、AD转换、DA转换、微型直流电机控制。学好这些内容，就可以构建一个实用的控制系统。

（2）制作电路板并在授课过程中使用。在单片机课程的授课过程中，当需要演示项目实例时，有的学校引入了仿真软件（比如PROTEUS）。这种方式在一定程度上节省了人力、物力、财力，但是其弊端也很多。比如涉及到LED的项目，由于LED的余辉效应及人眼的视觉暂留特性，仿真与真实的硬件演示存在很大差别。这部分内容就不适合仿真。故在本次教学改革中，将讲义中出现的所有实例，按功能分成各个模块，为之设计电路板。每个电路板上留出了输入，输出引脚。在每个项目中可以选择合适的模块搭建项目硬件电路。本次教改共制作了9个模块：声光报警电路、数码管模块、8×8点阵、键盘模块、按键低电平触发、16×16点阵、74164及电机驱动模块、ADC模块、DAC模块。在授课过程中对每个实例选择了合适的演示方式。比如声光报警电路，可由老师独立演示。按键检测实例，则可由学生操作。直观形象的课堂实验激发了学生的学习热情与兴趣。

（3）建立单片机实验室，编写实验讲义。由笔者筹建了单片机实验室，包括写申请，采购元器件，完成实验室220V交流电布线等。根据学生情况，初步设计了4个实验：流水灯，数码管显示按键次数，数码管由小到大显示1位16进制数，秒表等，并为之编写了实验讲义。通过实验，学生确实体会到了单片机是一个“软硬结合”才能完成预定任务的器件。他们学会了如何给单片机下程序，如何调试程序，如何排查硬件错误等。通过实验很好地增强了学生的动手能力，为单片机项目开发奠定了基础。实验的过程中也发现了一些单片机学得好的学生。他们可以作为智能车比赛储备选手。

（4）改革课程考核方式。从课程的性质出发，将闭卷考试改为上机考试。对于这本课程来讲，重点不在于学生掌握了多少知识，而在于学生能用单片机做什么。在上机考试中由学生抽签决定考试题目，所有的题目均是编程题。题目难度不高于讲义中实例。题目源于讲义，又不同于讲义。一方面可在一定程度上防止作弊，另外一方面也可以检查学生有没有消化所学知识。每个题目都要求学生自行设计电路，并编写控制程序。一方面在考试过程中总结防作弊经验。另一方面按学生答题情况选拔智能车比赛储备选手。在最终成绩的评定中平时成绩占一部分，实验成绩占一部分，上机考试成绩占一部分。从而综合考查学生在本门课程全过程的表现。

（5）选取并组织优秀学生参加智能汽车比赛。智能汽车比赛由教育部主办的一项面向全国大学生的电子竞赛。它涉及到了很多专业课的应用。对自动化专业学生来说，是一次大练兵。故该比赛深受国内各大高校的欢迎。它已经发展成了一个国际性的比赛。在单片机上课之初，笔者就向学生介绍了智能车比赛这一重大赛事，说明单片机课程与该比赛的关系，并演示本校在智能车领域已经取得的成绩，激发学生的学习积极性，同时向他们说明参赛选手选取的标准。在第二学期，按此标准初选了若干学生，对他们进行了硬件设计及软件培训。在3月中旬初选参赛选手，6月中旬完成最终的报名。在7月中下旬，按分赛区组委会指定的时间地点参加比赛。

3 单片机课程教学模式改革的效果

讲义经过了2轮的使用后，征集了学生意见。从反馈来看，该讲义的结构及其实例还是适合本校专科学生的。自制电路板的使用，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的课堂参与度，甚至有学生会积极主动地走上讲台参与到项目的演示中来。实验课的开设让学生深刻体会了“麻雀虽小，五脏俱全”。学生对单片机强大的控制功能有了更好的认识。改变考核方式以后，学生的考试成绩没有明显比闭卷考试好。但是这并不意味着这种考核方式不好。考核方式的改变暴露出一个很大的问题：先修课程学得太差。导致后续课程很难继续。对很多学生来讲，课程能不能过，全靠最后一次课。归根到底是良好的学风没有培养起来。智能车比赛方面，经过对智能车选手的精心培养，由我指导的电磁普通组，在2017年7月华北赛区比赛中取得二等奖。

4 单片机课程教学模式改革的反思

通过近2年的探索，终于找到了单片机课程的症结所在：先修课程学得太差。即使是“所谓”的好学生，在学习中遇到困难时，也会病急乱投医。他们不会或者很少去想问题在哪，该怎么办，而是习惯性地报怨某某课程太难，某某课听不懂。笔者觉得：在学生的培养过程中，任何一门课程都不能也不应该是“上课玩手机，考前突击一下就能过”。只有从这个角度出发，掌握好每一门课程的授课及考核，为后续课程的展开铺平道路，才能尽快养成良好学风及考风。就单片机这门课来讲，还可以将课程的学习延伸到课外，通过学生自学的方式增强其动手能力。比如成立校内的单片机协会，由该协会承接节日的舞台背景装饰或者校内的小型夜景设计，通过这种方式增强学生的单片机项目开发能力与动手能力。这也许就是这次教学改革最大的收获。

参考文献

[1] 张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2] 周冠玲，冯占英，李战.“单片机原理及应用”课程教学改革的探讨[J].中国电化教育，2012（6）：105-107.

[3] 胡玲艳.单片机“案例教学”模式改革与探索[J].科技论坛，2016（14）：142-143.

[4] 刘霞，王宜志，陈德根.民办高校单片机课程实践教学改革的若干思考[J].机电教育发展与革新，2016（8）：95-96.endprint