一流专业背景下单片机原理与应用教学探索

摘 要：为了适应一流本科专业课程建设的要求及推动自动化类专业的可持续发展，对单片机原理课程进行教学改革。课程改革主要以培养学生综合能力为目的，采用多元化教学方法，实现所学知识从会学到会用、用好等转变。教学实践证明，该教学模式可以提高学生的学习兴趣，培养学生的动手及创新能力。

关键词：多元化；单片机；教学改革；C51；现代电子工程；教学评价

中图分类号：TP39；G642.41 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）04-0-02

DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2024.04.042

0 引 言

课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定着人才培养的质量。教育部提出全面开展一流本科课程建设，树立课程建设新理念，因此要大力推进课程改革创新，消灭“水课”。合理科学、具有创新性的教学内容体现了前沿性与时代性，更能激发学生的学习热情，加大学习投入，科学“增负”才能培养出与时俱进的高素质复合型新工科人才[1-3]。

在一流本科课程建设的背景下，地方高校应该以应用型复合人才培养为目标。学生不仅能掌握好本专业知识，同时积极学习交叉学科，从而为知识的实际应用提供辅助工具。为响应习主席对延安大学在八十周年校庆的重要批示，全校积极开展各项课程改革。自动化作为物理与电子信息学院新创办的专业，更应该把一流课程建设作为起点。

“单片机原理与应用”是自动化、电子信息、通信及相关专业必修基础课程的核心，是现代电子工程领域一门飞速发展的技术，学习单片机并掌握其设计应用技术已经成为电子类专业学生的必备技能，也是现代工科学生就业的基础条件。自动化后续课程如：自动控制原理、智能仪器仪表、数控机床、课程设计、毕业设计等都使用单片机。该课程概念繁多、零碎知识点较多，学生普遍反映学完后不清楚各知识点之间的联系以及如何应用[4-5]。从而导致学生丧失了对该课程的兴趣，大多仅为拿学分、应对考试而学，与该课程的开设目标相去甚远。

鉴于以上原因，“单片机原理”课程教学改革迫在眉睫。在广泛调研西安及周边地区的工科类高等院校以及相关行业和企业的基础上，结合延安大学物理与电子信息学院师资队伍、软硬件、教学和科研等自身条件，对“单片机原理与应用”课程进行改革。同时，结合我院电子信息工程专业的思维，更注重应用型人才的培样，建立完善的教学评价机制。

1 教学观念的转变

在一流本科课程建设的背景下，应当注重教学内容的不断更新。随着电子技术的快速发展，单片机向CMOS化、低电压、大容量、高性能化发展，因此应该做到知识的与时俱进，以满足“新技术、新产业、新模式”对人才培养的需求[6-9]。

（1）要改变以往的传统教学观念，避免学生还停留在“旧知识”中，就要树立“上旧课，换新颜”的思想，注重课本与课外知识相结合，通过类比学习，不断丰富学生的知识储备。同时，不断提升学生的观察和思考能力，并将工程案例引入课堂进行讲解，大幅提升学生的应用能力。

（2）要以培养学生实际应用能力为目标开展“单片机原理及应用”这门课。要求学生不仅要学习好理论知识，更要拓展至科技前沿，把具体应用案例拿到课堂中进行分析。培养学生思考、探索、创新的能力。

（3）调整授课模式，转变以往教师讲、学生听的模式。这门课程采用教师讲授基础理论，学生分组补充实际应用案例的方式，从而充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习潜能，建立师生互动的良好教学模式。

（4）改变学生仅为拿学分，应付考试的观念。灵活设置期末成绩的构成比例，不再单一追求试卷成绩。提高学生平时表现成绩所占比例，平时表现主要由应用案例分析、课堂互动、作业完成构成。

（5）以往“单片机原理”的课时设置为理论36 h，实验18 h，同时开设的实验也是单一的流水灯、步进马达等。实验箱采用集成的单片机盒子，学生只需明白使用哪些模块即可简单完成实验。此举不利于学生掌握相关模块的原理。因此，课改时，调整课时设置，采用理论18 h和实验36 h的新模式。在理论教学环节，合理设置单片机核心模块的讲解课时。实验环节不仅需要学生高效完成简单实验，同时还需完成自选课题的设计，实现学会用好的培养目标。

2 教学内容改革及实践

随着电子技术的发展，单片机种类越来越多，性能也更好。但是经典的51单片机性价比较高，所以本次教学仍采用51系列。学生实际应用中如果用到其他种类的单片机可以类比学习。相比汇编语言，C51语言具有编程调试灵活方便、生成代码编译效率高等优点。因此，现阶段多采用C51语言实现软件编程。在单片机原理及应用课程教学内容的设置过程中，改变以往多数教材以汇编语言为教学核心的现状。学生课后自学汇编语言，在课堂中以C51为授课内容，同时实验以及自选课题都以C51实现编程[10]。

该课程教学内容零散，工程性强，教学难度较大。因此，备课过程中需要做好内容的归纳整理，从而在有限的理论课程中能够系统、清楚的完成授课。授课内容主要为两部分，分别是单片机硬件部分和软件基础部分。软件、硬件课时比例为2∶8，同时实验中也能测试学生对相应知识点的掌握情况，并做到进一步巩固[11-12]。

3 授课方式改革及实践

该课程以学生为主体，实践为主，理论为辅。仿真实验和实物制作相辅相成，实现仿真理解概念，提高工程应用技术水平，从而培养学生的项目分析、设计能力，提高学生的创新能力，达到新工科培养要求。

教学手段创新：单片机原理与应用课程采用混合式教学手段—传统板书和现代化教学相结合。课堂中仍采用传统方式教学，课后以5人为单位的学习小组统一学习网上相关资料，并给予反馈，及时查漏补缺。在C语言学习的基础上，进一步掌握C51编程语言。学习过程中，做好两者的对比分析，明确异同点，这种方式有助于学生尽快掌握重要知识点。软件语言的学习具体到实际项目的案例分析中，能够有效激发学生的学习兴趣，让他们积极主动参与到学习中来。课堂轮流安排学生进行案例分析和汇报，其他小组予以点评和补充。以互动的方式开展教学能够有效利用学生的课外时间，培养学生主动学习的能力，使他们能够高效利用现代学习资源。

将硬件和软件学习嵌套在实际项目中。学习了相关知识模块后，安排实际项目分析，进一步讲解该知识点的应用，循序渐进教学，提高学生的综合能力。实验中，首先以简单案例分析、仿真为基础，加强知识点的应用和理解。其次，具体到综合项目的分析、设计方面，以小组为单位进行自选项目的硬件设计、软件编程以及调试。并举办作品展，邀请其他教师及相关专业学生给予评价、指导，为后续参加各类竞赛提供理论、实践基础，从而实现以实际项目为主线，边学边练的培养目标。同时鼓励学生进行创新设计，对表现好的小组平时成绩予以加分，充分调动学生的学习积极性。教学流程如图1所示。

4 教学评价机制改革

在一流本科课程建设的背景下，针对单片机原理与应用课程的特点，采用多元化考核机制，以过程考核为核心，提高实际应用能力所占比重。重视学生在实验过程中软件编程能力和硬件设计的考查。重视学生的项目分析、设计、自主创新能力。每组设立问题整理员，对授课方式、学生学习情况等进行反馈并及时解决出现的问题。

5 结 语

综上所述，为了建设一流本科课程，淘汰“水课”，推动自动化专业的可持续发展，以单片机原理课程的教学内容和授课方式改革为起点，以培养应用型工科人才为核心进行专业课改革。然而，本课程改革过程中也存在一些问题，在设置小组项目中需要教师与时俱进，能够将传统技术与人工智能、无线网络等技术相结合，提出更新颖，更具挑战的实用项目。

参考文献

[1]邵婷婷，李建新，曹新亮，等.加拿大工程类教学对地方院校设计性实验课程教学的启示[J].教育现代化，2019，6（18）：193-195.

[2]彭晏飞，张全贵.新工科背景下计算机类专业多元化实践教学体系改革研究[J].实验技术与管理，2019，36（11）：222-224.

[3]李杜，赵静，王威娜.大数据时代下的计算机应用基础课改革[J].福建电脑，2019，35（11）：109-110.

[4]叶晓勤.新工科背景下工程训练中心创新人才培养探究[J].实验技术与管理，2019，57（12）：274-277.

[5]刘琪芳，杨怀卿，刘振宇.新工科背景下的电子信息类实践教学探索[J].电气电子教学学报，2019，41（6）：151-154.

[6]王晓梅.新工科形势下《电工电子技术》教学改革现状及优化策略研究[J].计算机产品与流通，2019，36（12）：198.

[7]郑伟南，程凤芹，刘旭，等.电气类实验课程虚拟仿真教学项目建设及教学方法改革探索[J].低碳世界，2019，9（11）：276-277.

[8]喻晓莉，沈颖，黎泽伦.应用型科技大学《电气控制自动化》实验教学模式探索[J].课程教育研究，2019，8（51）：19.

[9]周灵彬.基于电子产品开发过程的智能电子实训课程改革[J].工业和信息化教育，2019，7（12）：68-71.

[10]冯焕华，龙海燕，罗元双，等.互联网+视域下高职计算机基础课程教学改革探讨[J].中国教育技术装备，2019，33（12）：96-97.

[11]张悦，周建新，张瑞成，等.“控制系统仿真”课程改革与实践

[J].电气电子教学学报，2019，41（6）：61-65.

[12]丑永新，刘继承，钟黎萍，等.“数字信号处理”课程实践化教学改革[J].电气电子教学学报，2019，41（6）：77-79.

收稿日期：2023-04-11 修回日期：2023-05-17

基金项目：延安大学教学改革研究项目（YDJG22-42）；延安大学教学改革研究项目（YDJG17-19）；延安大学博士科研启动项目（YDBK2018-39）；延安大学创新创业训练计划项目（D2021209）；国家自然科学基金项目（61861043）；延安大学高水平大学学科建设项目（2015SXTS02）；陕西省教育科学“十三五”规划2016年度课题（SGH16H041）

作者简介：薛晶晶（1990—），女，陕西延安人，硕士，讲师，主要研究方向为无线传感器网络。