单片机应用技术教学改革和探索
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作者:李莉娜 胡新颜
摘 要：单片机应用技术作为自动化及智能控制领域相关专业的工程技术类核心课程，应引入新方法、新技巧来增强传统单片机教学的针对性。本文结合具体事例对理论、实践和拓展方面的教学进行了研究分析，然后在此基础上提出了兴趣为基础立体式教学手段，从实际开发入手培养学生应用实践能力，制定多种形式学习方式以巩固学生理论知识和拓展能力的教学改革方案。在教学中让学生明确“理论明、器件行”新的总体思路，有助于教学质量的提升和人才的培养。
关键词：单片机;兴趣引导;新思路
单片机应用技术作为电气及自动化专业重要的支撑课程，如果依然选择传统的授课方式，对知识生搬硬套，会导致学生丧失兴趣，不利于知识的获取和人才培养。本文在实践教学基础上提出应秉承“理论明，器件行”教学理论，让学生明白理论的基础下结合器件进行实践开发。单片机作为技术实践性强的课程，其知识内容较为抽象难以理解，要保证教学的质量和效果，在讲述理论知识时，要结合“兴趣引导式”方法进行授课。
一、理论教学设计
在教学设计中，首先应当把单片机最小系统的概念和大家进行说明，最小系统即使单片机能够正常工作的外围电路组成。以89C51单片机为例，将其比作人体大脑结构进行趣味讲解，芯片作为控制核心，其地位与人体大脑相媲美，51单片机周围40个引脚可拟作大脑不同的控制区域，信号线则可以拟作控制相关组织的神经纤维，通过“纤维”使单片机周围各外设进行信号的交流和控制。相似地，通过类比引脚的概念，可以将程序、数据存储器、CPU与人体或自然界事物相联系，脱离原本知识的生硬乏味，增加了课堂的趣味性，使学生在最初了解单片机时有大致的结构框架。
在讲授单片机指令时，有些指令抽象难懂，若照搬课本、平铺直叙，学生不易理解。分析部分学生认为该课程难的原因，主要有以下两点：
（1）学生在课堂学习过程中，有一个或几个小知识点卡主不能理解，会导致整个课堂理解的不到位。
（2）一些关键的知识点印象不深刻，在讲述后面内容时，遗忘导致前后联系不紧密，造成接受知识障碍。
在讲授过程中如果常用一些类比的方法，结合日常的实际事物，把问题形象化、生动化，将使同学们更好的理解和记忆知识点。例如针对指令，首先应系统地对111条指令进行剖析、了解，但是生搬硬套的讲解会使课堂枯燥乏味，应结合相应的现象来分析指令。例如可以将操作数（Rn、@Ri、#data、direct、A）进行生动化描述，将其比作日常生活中的事物，然后分别找到其中的关系，这种方法方便了老师的讲述同时增强了学生的听课效率，也就会让学生有更好的理解。对于中断系统、定時器和串行口通讯也采用相似地道理。
在学习过程中，推荐使用“理论”和“实践”双教材模式。“理论教材”应用于课堂，“实践教材”应用于学生课后实践的参考书。学生通过课上理论的学习，掌握电路分析、原理分析、汇编语言编程等基础;在课后参考“实践教材”亲自动手参与单片机设计过程，遇到问题，通过查找两本书籍，解决问题，进而弥补知识的缺陷。
二、实践教学设计
在理论课讲授的同时，根据不同的课程内容设计相应的实践环节。实践环节的实施前，可以通过网络资源让学生进行前导学习，使学生掌握KEIL编程软件、Protuse仿真软件、ISP程序烧录软件的基本使用方法，然后通过具体实践进行相关知识点和软件学习的强化。
例如每学完一章节，可以让学生分组动手实践，其实践内容可以设置流水灯、数码管、液晶屏显示等。起初可以给予相应的程序模版，学生要在程序理解的基础上进行一定的灵活变换，然后专门设置成果展示课和组间PK课，上台展示自己小组每一章任务的设计，可以是PPT形式也可以是视频的形式或者实物展示。展示完毕由老师提问，包括设计思路和程序的步骤含义，台上每一位同学依次解答。根据小组对知识点的回答情况，了解小组内每位同学的学习情况，进而给予指导。由学生找到自己的不足，弥补知识缺漏，真正掌握该要点。最后各小组将自己的设计思路和设计过程中遇到的困难或关键点以教学视频的形式传送至班级群，供其他小组借鉴学习。
这种方式能够加深学生理论知识的应用，通过讨论掌握一定的知识点，从而学以致用，学、思、问、补从而达到全方位立体式学习。让学生在学习上变得主动，以此获得成就感，激发单片机学习的兴趣与积极性，层层递进，提升教学效果与质量。
三、拓展教学设计
在课下，教师可以通过网络建立班级群与学生互动，在互联网上给学生普及单片机应用领域的相关新技术信息，以拓展学生的知识视野与知识面，还可以推送一些单片机应用相关的设计比赛，让同学根据自己对世界的认知来开发产品，发挥个人特长、拓展自己的思路，引发同学热情。教师在教学过程中一定要明确培养学生哪种方面的能力，来培养学生的硬件设计、软件设计、电路设计以及综合应用开发能力。
四、结论
总而言之，想要确实培养学生的单片机应用能力，首先理解掌握理论，进一步拓展器件。施行以兴趣培养为导向的单片机应用实践教学是十分有必要的。在“理论明、器件行”的总体思路下，结合兴趣引导式教学手段，能有效创新改革教学方式、教学内容以及考核方式，实现“学以致用”的教学目的，提高学生的学习兴趣与开发能力。
参考文献：
[1]黄芬，沈文娟.以能力为导向的单片机应用实践教学研究[J].科技风，2019（34）.
[2]胡金龙.新时代背景下浅谈单片机原理与应用的项目式教学[J].中外企业家，2019（34）.
基金项目：2018年山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目“应用型本科自动化专业‘计算机控制系统’课程优化整合建设”（项目编号：QX2018M80）
作者简介：李莉娜（1978-），女，山东科技大学智能控制装备学院教师，讲师，教学标兵;胡新颜（1976-），男，山东科技大学智能控制装备学院自动化教研主任，讲师，教学标兵，主持多项教学教研项目。
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