《单片机原理与应用》课程教学改革与实践
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作者:李军伟 付春玲 金勇 胡振涛
摘 要：针对目前《单片机原理与应用》课程教学中存在学生对理论抽象不易理解、动手能力差等问题，分析了该课程的特点以及传统教学中课程内容、教学方法、实践环节等方面的现状，提出以流水灯实例为主线结合多种教学方法和手段来驱动该课程的教学，阐述了教材内容、课堂教学以及实践环节等方面的改革措施，最后说明教学效果。
关键词：单片机原理与应用 教学改革 理论教学 实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0233-02
单片机具有集成度高、稳定可靠、系统结构简单、价格低廉、应用方便等优点，在工业控制、智能仪器仪表、家用电器等诸多领域得到了广泛的应用[1]。《单片机原理与应用》课程目的是指导学生掌握单片机硬件结构、软件编程及应用系统的设计方法，提高学生动手实践能力和综合解决问题能力。然而，传统的单片机原理与应用教学常采用理论教学和验证性实验相结合，忽略了该课程具有实践性强和应用性强的特点[2]。本文主要从教材内容、理论教学、实践教学等三方面进行教学改革与实践。
1 教材内容改革
教材是教师传授知识和实施课堂教学的基本依据，也是学生获取知识和掌握知识技能的主要渠道。学习汇编语言可从硬件层去理解单片机的接口功能，但实际工程项目中大多采用便于维护和开发、可读性和可移植性较好的C语言编程。因此，教材内容以汇编语言为主和C51语言为辅相结合。在学习汇编语言的基础上适当补充C语言知识，选择相关教材进行辅助教学，例如，选择以王浩全等编写的工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材《单片机原理与应用（C语言版）》[3]为辅助教材。另外，采用科研反哺教学，理论与实践相结合。在科研及往届毕业生设计中基于单片机相关的优秀成果可扩充为课程实例内容，将理论知识与生活实践紧密结合在一起，有助于提高学生学习该课程的积极性。
2 课堂教学改革
为了能够进行高效的课堂教学，激发学生学习的主观能动性，笔者在教学实践中贯彻以学生学习为主、以教师指导为辅[4]的教学方式，主要通过以下四点进行教学改革。
（1）上好第一堂课，激发学生学习兴趣。兴趣是最好的老师，第一堂课的授课效果好坏直接影响到学生对该课程的直觉感受、学习兴趣及积极性，因此，第一堂课精彩的开场白尤为重要。首先以霓虹灯为例，引出与其原理相同的以流水灯实例为主线设计相关的教学和实验内容，接着从单片机开发相关求职工作薪酬等方面，使學生直观地感受到掌握单片机技术的必要性。然后说明学好这门课程的学习方法，最后讲解该课程概述内容激发学生学习兴趣。
（2）多媒体与板书教学相结合，加深学生对重点和难点的理解和记忆。多媒体通过图形菜单和视听功能等方式使理论变得更为生动形象，克服了传统板书教学模式中存在信息量少，表现形式单一的缺点，提高了传统教学的教学效率[5]，但有时难以展示清楚或重点掌握的知识点无法在课堂中很好的体现，使得学习基础差的学生没有足够的时间思考，其学习积极性和主动性也难免受到打击。另外，为了突出强调某些重点内容或公式推导，有必要进行板书，以便加深学生对重点、难点内容的掌握和理解。
（3）灵活运用多种教学方法和教学手段，激发学生学习主动性。多种教学方法和教学手段的灵活运用，有利于调动学生学习课程的主动性和积极性，可以通过提问式或互动式教学方法调动学生学习的好奇心，提高课程的趣味性，有助于学生对问题的思考和分析[6]。在授课过程适时采用启发式教学方法，不但复习了已学知识点，而且有助于理清讲解问题思路。
（4）根据批改作业情况，通过习题课解答进行及时反馈。习题课可以针对批改布置作业答案中出现的典型错误，详细讲解归纳问题错误的原因。另外，鼓励学生在习题练习中采取多种方法解答，有助于培养学生思考问题和解决问题的创造性。最后，利用每周固定时间进行课程答疑，便于在课程后续教学中及时有针对性的讲解学生在学习过程中的薄弱知识点。
3 实践教学改革
（1）增加设计型实验，以问题驱动实验教学。由于目前的实验设备大多是高度集成化，很多仅是验证性实验。实验内容只是简单的硬件连线和对程序的编译，进行验证性实验并观察实验现象。适当增加设计型实验，通过问题驱动教学，将提出问题、分析问题和解决问题相结合，培养学生独立思考问题的能力。在做实验前，提前告知实验题目，要求学生课前自行编写程序，上实验课时调试程序，并对所做实验内容进行扩展设计。
（2）明确实验目的，使学生明确学有所用。实验内容大多缺少系统整体背景，只是单独的模块。通过实验虽然加深了理论和实验的联系，体会理论对实验的指导意义，但是实验内容在整个系统中往往显得孤立，使学生对整个系统的完全开发缺少一定的认识。明确实验目的以及介绍实验相关的应用背景和范围，以期达到举一反三的目的。
（3）增加过程性评价，透过实验现象认识本质。学生做实验仅注重实验结果，大多数同学存在着得到正确的实验结果就认为完成实验内容的想法。事实上，得到正确的实验结果并不是做实验的最终目的。在实验成绩评定方面，在获得正确实验结果基础上，更侧重于对学生所做实验过程的考核以及学生对实验结果能否给出正确分析，使学生透过实验现象认识本质。该方法有助于学生在实验过程中加深对所学知识的理解和记忆，有利于提高学生自己动手做实验的积极性。
（4）引导与启发并重，鼓励学生参加课外竞赛。在教学实践过程中结合抽查部分学生讲解实验程序，在学生讲解过程中，教师提出思考问题及问题答案通过教师引导、启发等形式展开。近年来笔者所在学院为本科生提供了创新开放实验室作为自主设计场地，并举办了单片机相关的创新竞赛。另外，学院还积极鼓励学生组队参加全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛，以2015年为例，笔者所在学院学生参加第十届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车大赛华北赛区比赛中，荣获光电组一等奖一项，摄像头组一等奖一项等优异成绩。
4 结语
经过教学实践证明，以流水灯案例为主线的教学改革提高了学生的动手实践能力，加深了学生对理论知识的理解，增强了学生综合运用知识的能力。总之，兴趣是最好的老师，通过流水灯实例激发学生学习单片机的浓厚兴趣，并结合学生对教学信息的反馈以及教师自身不断地对教学内容、教学方法和教学手段进行改进和完善，灵活运用多种教学手段，引入以学生为中心、以教师为辅助的理念，使学生在学习过程中发挥主体作用，提高综合分析能力和创新能力，适应现代化教学发展的步伐。
参考文献
[1] 张毅刚，彭喜元.单片机原理与应用设计[M].北京：电子工业出版社， 2008.
[2] 彭远芳，陆勤，胡宁，等.基于“项目驱动法”的单片机课程一体化教学的探索与实践[J].计算机教育，2010（6）：78-82.
[3] 王浩全，李晋华，张敏娟，等.单片机原理与应用（C语言版）[M].北京：人民邮电出版社， 2013.
[4] 高庆华，王洁.单片机实验教学模式改革探索[J].实验室科学，2013（5）：46-48.
[5] 陈德为，吴亦锋.《单片机原理与接口技术》课程教学的若干思考[J].高教论坛，2005（4）：58-60.
[6] 赵月静，陈继荣，张永弟.单片机原理及应用课程创新实践教学改革[J].实验技术与管理，2013（1）：176-179.
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