单片机课程学习兴趣引导及内容安排的探索

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　　摘要：探讨了单片机原理及应用课程的教学体系，对当前该门课程存在的问题进行了分析，提出了教学中可将传统的单片机与现代功能强大的单片机相结合；汇编语言的学习有助于培养学生的高效率编程能力和故障分析能力；可通过工程演示加实验教学的方式，合理安排课堂教学内容。通过这些方式，激发学生对这门课程的学习兴趣。
　　关键词：单片机；兴趣引导；学习规划
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）30-0129-02
　　一、引言
　　现代大学教育中，许多大学将单片机原理及应用作为专业基础课，教学课时一般安排为32学时。本门课的学习意义在于工程开发应用，但32课时无法去安排一个完整的理论加工程实践的教学。近些年来，有的文献指出采用立体化教学的方法[1-2]，有的文献提出采用实践引导教学兴趣的方法[3-4]，有的文献提出了单片机模块化课程的教学设计思想[5]，但这些方法仍是割裂了理论与实践的教学，学生对教学内容的误区仍然存在，教学方法不被接受，教学效果仍较差。笔者从事单片机教学及科研工作多年，针对单片机的课堂教学摸索，提出了改进的方法。经教学实践证明，这些方法是行之有效的。
　　二、单片机课程教学的现状
　　传统的课堂教学偏重于纯理论的讲解，以前未接触过单片机的学生在开始学习后，会觉得内容较难，很快会失去学习兴趣。参加过电子设计实践的一些同学，他们总以为单片机的硬件电路在网上有参照，软件代码只是对网上的C语言代码资源略有改动即可，没有认识到工程实践是比较复杂的，对单片机的认识较片面。传统的8051单片机教材因发展较全面、芯片内资源及管脚简单而在课堂教学上被广泛使用。但目前涌现了许多新型的单片机，这些单片机一般内部资源丰富，外部接口较多，如课堂教学主讲这些单片机，因内容较多较复杂，故教学课时无法满足要求。单片机教学主讲汇编语言，汇编语言可读性及可移植性较差，编程极易出错。怎样激发学生去学习和应用，也是本课程的课堂教学需要考虑的。
　　三、单片机课程教学的改革
　　本节主要讲述了在教学中，对上一节提出的关于单片机课程的一些问题进行改革，使得教学内容符合实际教学的要求。
　　1.课程的认识引导。单片机的硬件设计是在了解芯片内的资源及外围特性的基础上进行的。一个好的单片机电路设计师，会根据不同的工程应用场景，选择不同类型的单片机，设计的电路应该集成度高、体积小、功耗低、性能稳定，绝不是滥用和抄袭网上的硬件电路。
　　单片机的软件设计是建立在个性化的硬件电路基础上的。程序必须根据硬件电路的连线确定外围芯片的访问地址、访问方式、操作时序等。此外，程序的安排不应该是简单的代码的堆积，应分清优先顺序，应该是高效率地执行完成系统要求的功能。
　　本课程的教学初期，笔者首先引导学生正确认识这门课程，这样能极大地提高学生的学习兴趣。
　　2.课程内容的选择。8051系列单片机出现早、发展成熟、可靠性高、不易损坏，故而在教学及实验中被广泛使用。另外，8051系列单片机教材对单片机的工作原理阐述较清晰，片内资源及结构描述较详细，对于单片机初学者来说易于接受。以往的课堂教学初期，总有学生提出，应该在课堂教学中主讲一些功能强大更先进的单片机。但如果课堂教学主讲这些单片机，因内容较多较复杂，且目前尚没有一本完整且阐述清晰的教材可以使用，故教学课时也无法满足讲解要求。笔者在教学过程中，仍以讲解8051系列单片机为主，但不局限于课本，在课堂教学中适当地插入了一些如MSP430系列、C8051系列、STM32系列等单片机的知识，讲解了它们的性能特点，并与经典的8051单片机进行了比较，以此来引导学生的学习兴趣。
　　3.程序代码的学习规划。单片机的汇编语言程序可读性差，而C语言可读性强、网上资源多、移植性较好，故而学生更容易接受。许多同学在低年级时为参加电子竞赛等活动，为快速应用单片机，均采用C语言编程的方式，在他们的认识中，单片机的C语言编程是最佳的唯一的选择，他们的片面认识会影响周围的同学。笔者在课堂讲解前期，首先讲解了C语言是一种通用性的语言，可以将其看作一个容器，为了减少描述性，让其适应性较强、无所不能，这个容器就会很大。C语言经单片机的编译工具编译后，最终还是变成了汇编语言，但一条C语言的语句可能会变成几条至几十条汇编语句。笔者课堂上演示了一条关于浮点运算的C语言语句，将其编译后，运算仿真显示其运行时间会很长。
　　汇编语言的编程是使用者根据工程应用场景来进行的，编程者了解汇编语句的数据格式及输入输出，故而汇编语言的执行时间及耗费的存储资源均会较少。虽然汇编语言可读性差，但可以通过多加注释的方式来解决。单片机C语言编程另一大缺陷是编译器造成的。笔者从事单片机的开发工作多年，有时会发现C语言描述正确，但最终处理结果不正确。遇到这种情况，只有分析C语言所变成的汇编代码，才能找出原因。由此可见，能读懂汇编语言，这也是解决工程实际问题的需要。综上所述，笔者提倡学生在单片机编程中，采用C语言为主、汇编为辅来进行。由本规划可让学生懂得汇编语言学习的必要性，以避免学生产生排斥和畏难的心理。
　　4.实践环节的安排。单片机原理及应用课程偏重于应用，培养体系一般包含理论教学、单片机软件设计及仿真、单片机开发板的应用及编程等。课堂教学时应该向学生介绍該培养体系及实践安排，让学生了解单片机的理论课学习的效果会影响后继课程的学习，懂得学好该门课的必要性。
　　单片机原理及应用课程的理论教学一般包含几个学时的实验教学，但实验教学时间较少，如实验任务较难将会使学生产生畏难心理，故而实验教学只能安排编写和调试一些简单的程序。在课堂上，可以用演示的方式介绍笔者所编写的一些程序，以作为课堂教学的补充。这样，课堂理论教学也能紧密联系实际。
　　四、结束语
　　本文着重研究了单片机原理及应用课程的教学体系，课堂上只有通过合理取舍和安排各方面的教学内容，精心布置讲解次序，这样，才能激发学生的学习兴趣。
　　参考文献：
　　[1]赵忠华，王静，杨晓梅.单片机课程的立体化教学模式研究[J].学园：学者的精神家园，2016，（2）：59-60.
　　[2]苏智华，李敏，刘颖.单片机课程立体辅学教学研究[J].电子测试，2014，（12x）：157-158.
　　[3]张子红，刘鑫.基于Proteus的单片机课程教学改革[J].单片机与嵌入式系统应用，2010，10（11）：15-18.
　　[4]许超，吴新杰，张丹.基于Proteus和Keil的单片机课程教学改革[J].辽宁大学学报：自然科学版，2011，38（1）：27-29.
　　[5]易礼智，龙晓庆，龚亮.《单片机应用技术》课程模块化教学内容的探讨[J].电脑知识与技术：学术交流，2012，（33）：7953-7954.
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