單片機課程教學(xué)探討

如今單片機已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如人工智能、智能家電、智能儀表、自動檢測與控制設(shè)備等，已滲入人們的工作和生活當中，因此，新時代下，社會急需單片機應(yīng)用型人才。國內(nèi)各大工科院校均開設(shè)了單片機課程，該課程是電子信息類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，對于培養(yǎng)單片機應(yīng)用型人才有著重要意義。在單片機課程教學(xué)中，要想提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣，發(fā)揮獨立個體的學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，有必要對單片機課程教學(xué)進行深入探究。
一、單片機課程教學(xué)存在的問題
（一）教學(xué)內(nèi)容選擇不合理
目前，多數(shù)單片機課程選擇的教學(xué)內(nèi)容包括單片機結(jié)構(gòu)原理、匯編語言程序、單片機存儲器擴展等。單片機是一門實用性強的課程，對于初學(xué)者來說，應(yīng)該在用中學(xué)，不能一開始就學(xué)習(xí)CPU、存儲器結(jié)構(gòu)原理等知識，學(xué)生會覺得太難而信心受挫，失去學(xué)習(xí)興趣。另外，現(xiàn)在企業(yè)中多數(shù)單片機編程都采用C 語言編程，其可移植性強；匯編語言指令系統(tǒng)龐大，難掌握，學(xué)起來枯燥，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
（二）教學(xué)方法陳舊
傳統(tǒng)教學(xué)方式為“填鴨式”教學(xué)，教師講PPT，學(xué)生聽。學(xué)生為被動式學(xué)習(xí)，課后布置作業(yè)，多數(shù)學(xué)生的作業(yè)雷同。上實驗課時，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書要求的步驟進行連線，將單片機程序下載到芯片之后，觀察實驗結(jié)果，不知道實驗?zāi)康暮蛯嶒炘?，缺乏自主性學(xué)習(xí)，沒有獨立思考，更缺少自我分析和解決問題的能力。
（三）考核方式固化
傳統(tǒng)的課程考核方式以期末閉卷考試為主，考的都是死記硬背的知識，不能真正檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握情況，屬于應(yīng)試教育。雖然學(xué)生考試通過了，但還是不會運用單片機，這是教育的失敗。
二、單片機課程教學(xué)的改革
（一）教學(xué)內(nèi)容改革
教學(xué)內(nèi)容上，減少理論性內(nèi)容的介紹，增加實際應(yīng)用性強的知識點，增強學(xué)生實踐動手能力和知識靈活靈用的能力，選取單片機常用的知識點。
①單片機C51 與Keil：學(xué)習(xí)C51 編程語言及其編程環(huán)境；
②單片機I/O 端口（單片機與LED、數(shù)碼管、鍵盤）：學(xué)習(xí)單片機I/O 使用，及其簡單接口技術(shù)，同時學(xué)會Proteus 仿真軟件[4-5]；
③單片機內(nèi)部資源（中斷系統(tǒng)、定時器、串口）：學(xué)習(xí)三大重要內(nèi)部資源的原理，并掌握這三大模塊知識的運用方法；
④單片機與A/D、D/A：學(xué)習(xí)單片機與模/數(shù)，數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口技術(shù)；
⑤單片機與LCD1602：液晶是人際交互中常用的顯示器件，學(xué)習(xí)并掌握單片機與液晶顯示接口技術(shù)；
⑥單片機與IIC 接口：IIC 總線是芯片常用的總線結(jié)構(gòu)，掌握單片機與IIC 總線接口技術(shù)。
以應(yīng)用為中心，每個知識點給出一個實例，該實例包含Protues 仿真電路和相應(yīng)的Keil 程序，以及相應(yīng)設(shè)計過程的講解視頻。        
（二）教學(xué)方法改革
教學(xué)方法上，借鑒自由教育的培養(yǎng)理念，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考、分析和解決問題的能力。
教師提前把各知識點應(yīng)用實例的講解視頻錄好，整個教學(xué)過程當中，給學(xué)生提供教材、錄好的視頻及可聯(lián)網(wǎng)的電腦，其他任何資料由學(xué)生自由搜尋，學(xué)生自主學(xué)習(xí)課程。在教學(xué)過程中，教師只起指導(dǎo)作用，除了講解多數(shù)學(xué)生反饋不理解的知識點外，其他時間一律不統(tǒng)一授課。
教學(xué)組織上，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與興趣，教師可提出小問題，讓學(xué)生分組討論，并將討論結(jié)果與其他學(xué)生分享。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考，提高他們的分析問題和解決問題的能力，還可以鍛煉他們的語言表達能力，培養(yǎng)他們的團結(jié)合作精神，增強他們的人際關(guān)系，這些都是應(yīng)試教育所達不到的效果。
課程任務(wù)，學(xué)生自由選取知識點，根據(jù)自己的喜好，設(shè)計出一個作品，并以該作品結(jié)課。作品分數(shù)由所含知識點決定。具體要求如下。
①應(yīng)具有一個整體性，如交通燈、時鐘、頻率計等；
②各知識點之間應(yīng)有一定的邏輯關(guān)系，不能由各知識點孤立地拼湊；
③不能與教材中的例子雷同；
④各學(xué)生之間的作品不能雷同。
根據(jù)各知識點實現(xiàn)難易程度，其分值分布如下。
①Keil、Proteus 的使用：學(xué)會使用Keil 編寫程序（5 分），掌握使用Proteus 繪制電路的方法（5 分）；
②單片機與LED：學(xué)會利用單片機點亮燈（5 分）；
③單片機與數(shù)碼管：采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示（10 分），動態(tài)顯示（15 分）；
④單片機與鍵盤：采用獨立按鍵（10 分），采用矩陣鍵盤（15 分）；
⑤單片機中斷、定時器、串口（各20 分）；
⑥單片機與A/D、D/A（各15 分）：會運用A/D、D/A 芯片來實現(xiàn)作品功能；
⑦單片機與液晶LCD（20 分）；會在LCD 上顯示作品的參數(shù)指標；
⑧單片機與IIC 接口（20 分）：會利用單片機與IIC 總線結(jié)構(gòu)的芯片進行通信。
作品最終以答辯方式進行驗收，學(xué)生需要準備PPT，解說作品的制作原理、制作過程，以及制作過程中遇到的問題及其解決方法，一邊解釋，一邊演示作品實現(xiàn)的功能。解說完了之后，指導(dǎo)教師根據(jù)作品所涉及的知識點進行提問，學(xué)生針對問題進行原理性解答。指導(dǎo)教師根據(jù)作品的完成情況及學(xué)生對相關(guān)知識點的理解情況，為學(xué)生打分，主要考核的是學(xué)生對知識點的理解能力，利用知識分析和解決問題的能力。
（三）考核方式改革
考核成績由兩部分組成：平時成績×20%+答辯成績×80%。平時成績主要依據(jù)平時考勤，答辯成績依據(jù)作品完成情況與答辯情況。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生可以隨時申請結(jié)課答辯，但只有一次答辯機會。另外，全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽對學(xué)生來說，是一次能力提升和鍛煉，是實現(xiàn)質(zhì)的飛躍過程。在全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽中取得優(yōu)異成績的學(xué)生，都是佼佼者，這部分學(xué)生可以申請免修單片機。因此，取得全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽全國一、二等獎的學(xué)生，只要提供相關(guān)的證明，就可以免修，并且成績評優(yōu)。這樣可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣與積極性，形成獨立思考的習(xí)慣，并提高分析問題和解決問題的能力。
三、結(jié)語
單片機是一門應(yīng)用性極強的課程，新時代下急需單片機應(yīng)用型人才，傳統(tǒng)教學(xué)理念與教學(xué)模式已無法適應(yīng)時代的要求，必須進行改革。在教學(xué)實踐中，要以實際應(yīng)用項目為核心開展教學(xué)，在教學(xué)方法上尋求創(chuàng)新，這樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。