微机原理与单片机技术课程改革探讨

胡艳茹

摘要：微机原理与单片机技术系列课程通常包括“微机原理与应用”和“单片机原理及接口技术”两门课程，它们是电子电气专业核心必修课程，具有理论性与实践性紧密结合，而且工程实践中应用广泛的课程。课程的任务是使学生理解计算机的硬件结构和工作原理，并能结合实验，模拟工程使用场景，概括并分析问题，根据实际需求进行设计、调试和验证。培养学生分析问题，解决问题的能力，为完成后续专业课程，工程应用打下基础。在之前的教学过程中，发现教师教学内容、模式等存在较多的重叠现象，容易造成学生概念混淆，知识结构不清晰，实践操作能力较差等问题。针对以上种种问题，从课程设置、教学内容、教学形式、考核方式等方面介绍了课程教学改革的方法和思路，取得了一定的成效。切实提高了教学质量，课程趣味性，使老师易教，学生易学。增强了学生的动手能力和创新能力。

关键词：微机原理;单片机技术;课程改革

一、背景

《微机原理与单片机技术》是大学电子电气类专业开设的专业核心必修课程，课程内容有着较强的理论知识与实践应用相结合的特点。自开设以来我校同其他高校一样，在大二下半学期分别单独开设《微机原理与接口技术》和《单片机原理与应用》两门理论课，各占据近60学时的课时。为贯彻执行教育部关于进一步提升高校教学水平，在“质量教学”中，提高理工科学生实践和创新能力的培养，学校于2018年将这两门课程合并为一门名为《微机原理与单片机技术》，并扩展实验课学时，增设开放性实验。这一改革举措主要依据是：1.两门课理论知识重叠严重，重复开设容易引起学生厌烦情绪;2.两门课占据学时多，导致实践操作课安排困难，学生动手以及创新能力得不到锻炼。

二、存在问题

1.不论是理论教学还是实验操作，国内大都采用80X86CPU做典型机，对于电类工程专业来说，人才培养大都是本着理论够用为度、注重工程应用的原则^[1]。然而现实工作中大都是的基于 PC 机的应用大控制类项目，而且大都采用Java，C，C++等集成软件开发环境，而本课程教学语言包括实验花费大篇幅学时讲解汇编语言，使用的芯片在实际应用中早已不见影踪，沿用老旧的设计思想，这明显使得学校培养人才与企业所需不匹配，脱节严重。

2.市面上，本课程鲜有将两者合体的教材，有的里面的内容将两者区别与联系也并未讲解透彻。并且教材内容滞后于当今技术发展，实践教学素材单调不能很好调动出学生的创新实操能力。

3.任课教师缺乏工程经验。由于本课程有着知识点繁杂，抽象，如果教师未能深入讲解其相关内容的应用背景，很容易导致学生积极性不高，中途放弃等情况产生。

三、改革探索

1.课程设置与教学内容方面：在两门课合成一门课，课时进行压缩的同时，增设开放性实验，课程设计，科研训练等，并且加大原有实验课内容的综合应用性，培养学生专研、探究思考能力。最终实行64学时理论教学，16学时实验课，8学时的开放性实验，单片机嵌入式开发方向的专业技能实践以及配合实习研习等。在保证理论知识熟悉的基础上，采用经典的51开发板代替陈旧的8086结构，实验课上根据学生情况，编写实验指导书，按照验证性、设计性以及综合性三个不同等级逐步提高学生实践能力。而开放性实验以及课程设计，教师通过引导和组织主要在于激发学生的主观能动性，经过自主探究合作讨论最终完成任务。此外采用Proteus仿真，使软件仿真与硬件实验相结合，用软件仿真来验证指导实验。

2.教学形式方面：改变传统枯燥的模块化教学，多采用案例式启发引导，课堂上学生可以讨论，辩论以及演示等多种鲜活教学手段，旨在营造轻松活跃的学习氛围，激发起学生浓厚的学习兴趣。

3.考核方式方面：由于本课程实践性较强所以通过加大过程性考核比重，平时课堂表现占比10%，课程设计占比30%，创新实验占比20%，期末考试占40%，而期末试卷上仍有一部分考核学生开发设计，实际应用能力。

4.其他方面：加强第二课堂建设与完善，积极引导学生参加专业技能实践，各种专业竞赛，资金投入邀请资深工程师来校进行科技创新活动培训，加强校企合作沟通，通过学生实习。采用网上资源平台共享，建立线上的学习平台。

四、效果

1.自采用以上改革后，学生学习兴趣浓厚，常见有学生追着老师问问题，深夜探究废寝忘食。学生对本专业就业前景更加看好，就业方向更明确。

2.经过改革，近三年来我院電子电气专业学生参加全国大学生电子设计大赛、“西门子杯”中国智能挑战赛、机器人设计大赛、全国大学生工程训练综合能力大赛、创新创业大赛等赛事，并获得百余项奖项的优异成绩，极大地增强了学生自信心，开阔视野增长见识。

五、结语

通过四年的课程改革探索，学生普遍反映对微机原理与单片机技术学习兴趣更高，效果更好，对任课老师评教良好，教学方法予以肯定。但还是有许多不足需要进一步完善：

1.构建与社会建立多层次实践教学体系，建立有效的学生自主创新创业激励机制，探索出适合地方院校电子信息类专业“产学研”的结合模式和“创新人才”的培养模式。

2.结合最新开发技术，自主开发功能全面，扩展接口丰富，能够远程控制的产品，设计出适合学生的开发板兴趣板，方便学生课内课外扩展使用。

我们也意识到不断地教学改革促进持续教学质量发展，这是一个需要长期探索持续改进的漫长过程，我们也需要持续不断从各方面进行努力。

参考文献：

[1]宋跃，余炽业，胡胜，等.《微机原理与单片机技术》实验教学改革的研究与实践[J].东莞理工学院学报，2013，20（3）：6.

[2]杨明欣，孟芳.微机原理与单片机课程体系改革[J].实验科学与技术，2008，6（4）：3.

[3]孟月波，徐胜军，刘光辉.基于课程链的微机原理与单片机课程实践教学改革研究[J].教育教学论坛，2019（19）：2.

[4]蔡述庭，刘银萍，谢云，等.微机原理及单片机技术课程教学改革研究[J].实验科学与技术，2011，9（5）：3.

[5]任斌.微机原理与单片机技术课程建设与改革实践[J].新课程：教育学术，2012（4）：2.

[6]王先春，郭杰荣.微机类课程教学改革研究及实践[J].中国电力教育：下，2009.