兼顾原理突出应用的案例导向式单片机教学改革

孙晓玲+易拥洁+仝迪+李杰+邓魁

摘要：针对多数高校目前单片机教学现状，在本校实施了初步的教学改革。措施包括实验条件的改善、授课内容、形式的改革等。在原理与应用并重的基本要求下，进一步突出与应用相关的内容。教学中以同一个案例不同的实现方法贯穿定时器、中断、串口的讲授。最后提出了下一步的改革思路。通过考试的效果及学生的反馈看，目前的改革措施取得了不错的效果，受到了学生的欢迎。

关键词：单片机;教学改革;应用;案例

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）06-0124-02

一、引言

单片机在工业控制、数据处理、过程管理、日常通信、仪器仪表、家用电器、电子玩具甚至航空航天等各个领域都有广泛的应用，单片机类课程已经成为电子及电气类专业一门重要的专业课程。目前，我国的各大工科院校都开设有《单片机原理及应用》。

但是，我国的各大工科院校却几乎都存在同样的问题[1]，即培养出来的学生单片机的应用能力不强，理论知识也不深厚，甚至还不如职业中学培养出来的学生，因此在就业方面就存在高不成低不就的情况，使本科生陷入尴尬的境地。究其原因，主要在于本科教学与职业院校教学的侧重点不同，本科院校偏重原理的掌握而职业院校偏重实践能力的培养。单片机原理及应用课程教学中如果实践部分偏少，学生势必不会有兴趣也将无法深入理解理论，致使本科教学理论与实践能力都不高的结果。

本文在分析目前教学现状后，介绍我校采取的改革措施，提出下一步的改革思路。

二、目前我校单片机教学现状

1.理论讲授与实例脱节。目前国内多数单片机原理教材在内容结构上是以科学逻辑顺序进行编排的。按照这种顺序单片机课程先讲基本原理和内部结构，而总是把实例讲解放在最后。学生在听课的过程中，除非讲到到实例才知道前面讲的内容的用法，且只是对实例涉及到的内容清楚，其他内容则是为了应付考试而记忆了，听课缺乏主次与目标性。

2.多采用汇编语言授课。目前，单片机教学中多数教师仍然倾向于采用汇编语言，原因在于采用汇编语言可以较好地讲解单片机的工作原理[2]，如数据存取、总线时序、程序指令执行过程等，但汇编语言教学与主流的C语言开发不一致，学生需花费大量时间记忆、学习汇编指令和汇编编程方法，效果自然不好。

3.实验箱教学的不足。实验箱的不足多数高校已经意识到[3]：（1）实验箱体积庞大，学生无法做到随时验证自己的程序。（2）实验箱的硬件面面俱到，原理图过于复杂，学生不能真正理解硬件电路的设计方法。

4.考核方式存在弊端。目前，各高校中单片机课程的考核方式存在几点弊端[4]：（1）考试试题无法全面、客观地衡量学生的真实学习水平;（2）笔试无法真正考查学生的动手能力和实践能力。也有部分高校上机考试，形式仅仅是布置上机考试题，当场编程，当场计分。这种形式不可避免地使后边考试的学生占优势，且当场计分容易造成考试混乱，学生趁机复制作弊等。

三、目前已经采取得改革措施及效果

1.实验条件的完善。结合单片机实验教学的特点和我校人才培养的一些具体要求，本项目所涉及到的实验装置全部进行了自主开发。实验装置小巧易用，有完善的配套例程与开发资料。同时利用学校重点开放性实验项目的机会，让学生亲自参与实验板卡的设计、组装、例程和实验指导书的编写过程中，提高了实验教学效果。

2.成立课程教学团队，采取集体备课。突破以前的各授课教师按照教学大纲独立准备自己教案、课件的方式，每位老师选择自己最擅长的部分集中精力准备这部分教案与课件。这种方式不仅节省了大量的时间，而且教师可以集中精力遴选授课案例、制作丰富的演示动画并进行丰富多彩的课堂设计。

3.授课形式的改变。授课时，学生都需携带电脑及实验板到教室。讲授某个知识点时，学生可运行教师提供的设计演示程序观察其直观运行效果，先看结果，再来探究是如何编写程序的。该演示程序均经过教师充分设计，涵盖多个知识点，作为一条清晰的脉络贯穿各重要知识点。并且在此基础上可布置相关的作业，学生有了实验板必然提高学生课下完成作业的积极性。

4.授课侧重点的改变。作为本科院校，提高学生的实践动手能力固然重要，但从培养学生的目标来看，原理与应用都不可偏废。汇编语言与C语言各有优劣，因此课堂上要求原理及应用并重，对汇编语言要求能结合汇编掌握掌握原理并能够看懂简单的小程序即可。要求会用C语言写外设的控制程序，即会应用单片机，同时了解两种语言之间的差别及作为应用工具的殊途同归性。定时、中断、串口三部分传统的重点内容，从定时开始设置一个案例：如何实现灯50ms的闪烁？如何实现更长时间的延时？通过50ms定时如何实现，重点学习定时器工作方式一对寄存器的设置过程。

四、下一步的改革思路

1.使用考试系统进行期末考试。下一步的改革重点是全面进行题库建设[5]，开发使用单片机上机考试系统，进行上机考试，试卷可由题库系统随机给出，包含理论与实践，考试机上配备keil与proteus软件，硬件包括实验板，学生可根据试题随时使用这些软硬件工具。考试完毕提交结果至服务器。这种方式避免了现场计分时由于学生众多不可避免的抄袭现象。

2.进行过程考试。平时成绩除记录学生出勤、作业外，可以在上课初始就为同学们布置稍微综合一点的设计题，但难度小于课程设计。学习过程中，学生不仅能够根据每个分知识点的案例学好各个知识点，也会在听课过程中思考自己的设计，并通过查找资料、教师答疑等完成综合设计。该设计作为平时成绩的一部分。

五、结论

针对单片机的改革措施，同学们反馈了不少意见与建议，多数同学反映改革措施非常好，本来对单片机抱着抵触心理没有信心学好的同学反馈，单片机不过如此，不再有畏惧情绪。但也有同学反映既讲汇编语言又讲C语言，会造成混淆。最后的考试也反映出这一点。单片机教学改革任重道远，需大胆尝试。

参考文献：

[1]朱志伟.基于C语言的单片机教学利弊分析[J].电子制作，2015，（03）：103.

[2]姚健.单片机课程项目化教学改革的研究与实践[J].辽宁高职学报，2015，（02）：51-53.

[3]张德宁，蔡振江，张梦.“单片机原理与应用”课程教学改革[J].河北农业大学学报：农林教育版，2015，（02）：55-58.

[4]朱韶平.基于虚拟实验室的《单片机原理与应用》实验教学改革研究[J].赤峰学院学报：自然科学版，2015，（02）：34-36.

[5]秦迎春，陈立旺，艾运阶.基于应用型人才培养深化单片机应用教学改革[J].现代计算机：专业版，2015，（04）：43-45.