单片机课程教学改革实践论文

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摘要：差异化教育是高等教育发展的一个趋势，独立学院要实现“应用型”培养目标，提高培养质量，简单复制母体学校做法并不适用。对电子信息类专业学生来讲，因单片机课程较强的综合性、实践性和在学科课程群中的重要地位，对提高学生知识应用和工程实践能力更具现实意义。笔者在总结多年教学实践基础上，逐渐探索出一套操作性强，行之有效的课程教学实践方法，希望对情况类似院校相关课程教学具有一定借鉴和参考价值。

关键词：独立学院;应用型;单片机;教学改革实践

一、引言

作为贵州大学与社会力量合作举办的综合性全日制本科独立学院，贵州大学科技学院定位于着力培养本科应用型人才。这就要求学校注重培养学生对知识的掌握和应用，具有较强实践能力，能适应行业需求，解决工程中的实际问题。因生源特殊性，我院学生在学习状态、自律性及目标追求上与母体学校学生间存在差异。要转变学生对待学习的态度，培养学习兴趣，吸引进课堂，增强动手和实践能力，提高培养质量，需针对学生的个性和特点，从有关课程教学方式着手进行改革探索寻找突破。在我院工学部开设的电子信息、计算机类专业学科课程群众多课程中，单片机是一门承上启下的重要专业课程。该课程涉及领域广，综合性、系统性、实践性强，发展更新快，应用广，相对其他课程更有利于促进相关专业学生知识向能力转化，提高动手实践能力，培养创新意识，对定位于培养“应用型”这一目标来说较具现实意义。

二、现状存在的主要问题与成因分析

我院单片机课程通常在大三开设，先修课程众多。原有教学主要围绕单片机原理、指令系统、汇编程序设计、典型外围接口等内容展开。初期出于好奇，多数学生对课程兴趣浓厚。随着教学推进，前期基础薄弱的问题逐步暴露，学生感到困难和畏惧，学习变得被动。对独立学院学生采取传统方式教学，老师感到难教，学生也感到难学，教学效果自然较差。为应付考试拿到学分，学生仅凭死记硬背、生搬硬套。考完试就忘得差不多，谈不上知识的增长和能力的提高，与“应用型”目标相去甚远。分析原因，原有教学方式主要存在以下几方面问题。1.重理论轻实践。受继承性教学观念影响，传统上教学被认为是知识的传授和继承，它重“学”不重“用”，重“结果”不重“过程”。教学活动中教师处于主导地位，教学过程注重理论知识讲授，强调知识的系统性、完整性。对知识的应用比较忽略，认为实验只是理论学习的补充，是对理论知识验证的过程。对独立学院学生来说过多枯燥理论教学安排，只会适得其反，令其产生厌学情绪。2.重原理轻应用。受过去母体学校教学方式影响，在教学内容上忽略授课对象层次。一开始就对单片机内部结构、寄存器组、存储空间组织、寻址方式、汇编指令等原理性知识不加区分进行细致讲授。接着又是汇编程序设计、典型外围接口电路等众多内容。受限于教学时数，对实际中的应用介绍明显不足，甚至略过，考试也偏向原理性知识。学完这门课程学生对单片机仍感陌生，不知如何应用，具体能做什么，知识与应用脱节，只是为“学习”而学习。3.教学方法和手段不足。在以往教学中，教师通常依据教学内容从逻辑结构框图开始，从原理角度，利用PPT进行抽象讲解。再通过举例，借助标注说明的方式，静态地对系统的硬件工作、软件执行逐一分析，完全忽略学生的理解、接受能力和知识储备，讲授知识与实际应用脱节。由于前期课程相关知识掌握不扎实和学习习惯等因素，学生每节课都听得云里雾里，一片茫然，渐渐失去学习的兴趣和动力。4.实验教学与理论教学脱节，验证性内容过多，趣味性不强。单片机课程实践性很强，受实验条件和教学时数等因素制约，集中实验教学环节无法安排较多内容，综合性与设计性项目极少。实验一般按实验箱附带指导书开展，与各校理论教学脱节、内容枯燥、缺乏趣味。虽做了实验，但学生对实验结果背后的电路工作原理、程序代码含义与功用、硬软件间的协同与联系，以及硬软件联合调试等仍不了解，谈不上去思考、去改进和在实际中应用。

三、相关教学改革实践措施

针对存在的问题，经过不断探索尝试和实践，逐渐摸索出一套符合我院实际情况，较行之有效的该课程教学方式，具体方法和措施如下。1.调整教学内容，以“应用”为主线，注重因材施教。首先从课程大纲着手，按照培养目标和规格要求，修订原有教学内容及要求，配套出版相应教材。将教学内容划为原理、硬件、软件、仿真几个主要单元。教学侧重由“原理”向“应用”倾斜，注重知识完整性，同时强调知识的实用性和趣味性。具体做法是对“原理”部分适当弱化、降低要求，讲授过程中采取和关联课程对比的方法进行知识增量式教学，突出单片机“片内集成”这一重要特性。“硬件”部分围绕单片机片内集成的源展开，配合恰当示例进行讲解，再扩展延伸。硬件知识讲解先易后难、先简单后复杂。如讲解单片机I/O口时，先从LED、拨码开关等简单元器件着手，从LED熄灭控制、拨码开关状态判断，到利用这两种器件实现一个简易BCD码加减乘除计算器，然后再到键盘扩展、显示、A/D等较复杂的器件或接口电路。“软件”部分大幅降低实际使用较少的汇编语言学习要求，强化高级语言的学习和使用。重点放在编程思维、处理算法、硬软件协同及联合调试上，在学生头脑中建立“系统”的概念。“仿真”部分则引入业界主流软件开发工具Keil和Proteus，根据实际教学情况进行实用性讲解。借助这两个软件，学生在电脑上就可随时随地对教学中的实例进行硬软件仿真、调试和验证。这些工具的恰当应用，能事半功倍提高教学和学习的效果。使学生直观感受到“知识”的含义，将枯燥乏味的知识变得生动，激发学生学习的热情，体会学习的乐趣。2.丰富教学方法和手段，重视与学生互动。具体教学方法上选择性地采取案例式、项目式等实践证明对本课程教学较为有效的方法，手段上突出计算机仿真技术在教学中的应用。教学过程中注重引导学生发现问题、分析问题、解决问题，将相关知识融入一个个直观可见的示例中。例如在介绍“中断系统”这个重要知识时，通过给出一个利用单片机外中断进行计数的简单示例，仿真电路如下图所示。外中断计数仿真电路教学时，先演示让学生直观观察P1口“计数值”的变化；再通过启发，让学生列举生活中用到“计数”的场景；进入“场景”后，引导学生对问题思考：可采用哪些手段解决；再引入中断概念，概略介绍中断系统工作机制、有关SFR；接着通过仿真，分析解释系统硬软件工作过程，调试方法和步骤等。直观可见的教学方式，有利于加深学生对知识的理解，像SFR对中断系统的影响这类抽象知识，借助仿真技术能形象生动展现。最后提出要求，要学生课后思考改进。教学中多与学生交流互动，发现不足，及时调整授课内容、方式和节奏，不能只顾追赶教学进度，忽视学生的理解接受能力。3.优化实验教学，合理安排项目，分层次多形式开展，注重知识的趣味性。与理论教学配合，课程实验被分为基础、扩展、综合设计三个层次。难度由低到高，对知识的要求从基础到综合、从单一到全面。基础实验针对单片机基本片内接口资源，扩展实验与单片机常用典型外围接口有关，综合设计实验是对前述实验内容的综合扩展应用，涉及多个片内资源和多种接口，能更好提高学生知识应用能力和水平。对不同程度学生，每个实验项目后都有新的问题和要求，鼓励学生进行改进、扩展，甚至改变原设计思路和方案。为解决教学时数与实验场地的制约，实验采取集中与分散的方式。在课表规定的时段，以集中方式开展，其余时间则在开放实验室或寝室分散进行，鼓励学生“从做中学”。针对以往实验存在的问题，在实验箱硬件基础上通过二次开发，重新设计项目，增强实验的趣味性和实用性。如“键盘实验”设计为简易电子密码锁，“显示实验”设计为电子秒表等诸如此类。实验时先仿真，对硬软件熟悉后，再进行实物实验。先“虚”后“实”的做法能加深学生理解，更有助于对知识的掌握和内化，同时减少实验设备损耗。4.与创新实践有机结合。因单片机课程的特点，在教育部主办的“电子设计大赛”“智能汽车竞赛”等学科专业竞赛和课外科技活动中一直扮演重要角色。这些活动有利于提升学生知识综合运用能力和水平，培养学生的工程意识、创新精神，及团队协作能力。为此我院很重视和支持学生参与，设立了“电子设计”“智能汽车”等开放实验室，配备老师进行指导，并在创新学分上给予认定，激励学生参与意愿。

四、结束语

独立学院学生有自己的个性和特点，对此需转变观念，从实情出发，不断改革探索。这些年我院学生参与的一些学科专业赛事取得了令人鼓舞的成绩，累计荣获“电子设计大赛”全国一等奖1项，“智能汽车竞赛”全国总决赛二等奖2项及西部分赛区一、二、三等奖若干的佳绩，获得贵州省教育厅、贵州大学的多次表彰。从侧面反映本课程教学改革所取得的成效，学生知识应用水平和实践技能有了显著提高。通过对相关专业学生近几年的毕业论文/设计选题统计发现，许多学生选择单片机应用有关方向课题，表明多数学生对该课程的教学比较认同，颇感兴趣。诚然在教改过程中，也发现许多问题和不足，鞭策我们今后仍需深化改革和完善。

作者:余军 单位:贵州大学科技学院