原创《单片机原理与应用课程改革》
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(湖北汽车工业学院电气与信息工程学院魏海波雷钧
【摘 要】单片机原理及应用是一门应用型突出的技能型课程,我校现行的“理论授课+课设”的教学方法,已逐渐不能体现技能转授的宗旨.在过去几年的课程讲授环节中,笔者深入分析并发现已有课程的脱节环节,探索新的教学方法,摸索出一套较有成效的教学方法,经过实践环节的验证,已初见成效.
【关键词】单片机；技能型；脱节环节；实践环节
引言
单片机体积小,控制功能强,其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势.自1976年问世以来,经过几十年的不间断发展,已广泛应用于工业控制、智能仪表、机电一体化产品等各个领域.作为一门实用技能型课程,《单片机原理及应用》成为自动化专业、机械电子专业、光电信息等电类专业的专业课.本门课程完成后,学生应具备系统的采用单片机进行简单应用项目开发的整体能力,可以为后续的毕业设计顺利展开、快速融入工作团队等环节奠定坚实的基础.完成《单片机原理及应用》课程的教学,对于提高教学质量、培养学生的工程实践能力具有显著意义.
1.现有单片机课程教学体系及其不足
单片机不同于专业基础课,其章节之间关联性不强,层次感分明.（另外,该课程的主要特色是名词多、概念多、内容抽象、逻辑性强、知识点分散.）在教学过程中,通常由内及外、按部就班的讲授单片机的CPU、I/O接口、指令系统、程序编制、系统扩展、总线扩展、接口等知识,从知识传授角度而言,该教学方法也较为符合当前的知识传承.但是从教学效果而言,由于各章节知识点相对独立,章节学习完毕后,学生仍旧难以较全面地认识单片机应用系统开发过程（更别提独立完成应用系统的开发工作）.加之该课程课时短,教学过程难以全面覆盖应讲授内容：逻辑性内容重点讲解,理解性内容走马观花一笔带过,造成重理论轻实践的问题.因此在教学过程中,常常出现某个知识点没有理解与掌握,对本门课程就失去学习动力的鲜明案例.
2.课程教学改革的探索
综合上述问题,笔者认为《单片机原理及应用》课程的教学改革要围绕培养学生工程实践应用能力这一宗旨,结合时下学生在学习该门课程中的不足：自主学习兴趣不高、实践环节动手能力差、创新思想创新能力不能被完全释放等一系列问题,同时展开多方面的教学改革探索：
2.1教学内容改革探索
纵观已出版的单片机教材,多数都是按照固定的套数编写,内容涉及面广,涵盖了单片机应用设计的方方面面.但是考虑到各个高校所授专业对象不同,应用有所区别,致使部分内容与实际应用关联不大,这部分内容就应该酌情考虑适当压缩减少课时或者纳入自学范畴.对于应用较为普遍的部分就应该加大课时,提高其比重系数.从工程项目的角度入手,确保讲授内容更加贴近实际的生产过程,与时代接轨,同时详尽便于理解,提高学生的学习积极性.例：在备课80C51单片机的系统扩展章节时,考虑到单片机技术的飞速发展,时至今日已存在各种不同规格的单片机品种,且资源丰富,基本满足各种工业应用需求,因此考虑不予讲授,通过自学的方式减轻学生学业压力；在备课80C51串行总线接口章节时,通过对IC的发展趋势认识：多数IC都通过串行总线进行数据传送,因此在授课过程中加大对于这一章节的讲授,并且以笔者自身项目经历贯穿全章节,提高学生在学习过程中的重视程度.
2.2教学手段与教学方法改革探索
教学过程中,教学手段的多样化是提高学生理解度的有效手段.单片机课程课时少,任务重,多数老师在授课过程中倾向于多媒体教学过程.诚然,多媒体教学应用合理可以极大地提高单位时间的讲授知识量,扩大学生的知识面.但是通过与学生的交流,多媒体教学亦存在不足之处：多媒体密度高,知识量大,在授课过程中教师会根据自身对知识理解的难易程度决定多媒体教学的进度,但是极有可能忽略了学生在理解知识过程中的难易程度,没有从学生角度出发看待知识的讲授深入程度,这样就出现学生理解跟不上老师的进度,进而产生厌学的情绪.因此,必须形成多样化的教学手段,结合单片机课程,采用“主多媒体”+“辅板书”的形式,重难点内容在多媒体的指引下,通过板书的形式降低授课速度,缓冲学生对知识的理解时间限制,同时配合课堂练习或者课后练习来增强学生对于重难点知识的整体掌握状况.
课堂讲授过程中,对于多媒体的应用不能局限在仅仅采用PPT讲授.PPT作为多媒体讲授环节中重要的一环,但是不能完全发挥多媒体的最大优势.单片机配套开发工具主要是开发环境KeiluVision和虚拟仿真工具Proteus,这些配套工具的介入,为多媒体教学打开了新的局面.开发环境KeiluVision主要是用于编写单片机应用程序,配合开发环境自带的仿真器,可以对编写的程序进行功能验证,从而有效减小了学生对于PPT或者板书程序的理解难度；单片机虚拟仿真工具Proteus将单片机仿真与电路仿真结合,以其完美的仿真功能,直接在基于电路原理图的虚拟原型上进行单片机程序的编写与调试,并进行功能验证.通过Proteus软件可以搭建虚拟的电路进行电路仿真,解决了学生在面对工程项目开展中无从下手的困境.美中不足的是,虽然Proteus提供了众多的元器件列表,但是由于是虚拟仿真,只能进行功能验证,不能完全解决应用工程中的细节问题.通过实训环节排除障碍.
2.3强化课程实训,打破集中制
为了达到工程应用的目的,实践教学环节的设置亦应做相应的调整.现有实践环节开展的方案是在理论教学环节后集中展开对应的实践教学环节,虽然能起到一定的作用,但是收效甚微.笔者认为,实践教学环节应该模仿应用工程项目推进制度,将实训环节分散在整个理论教学环节中.这样,面对应用工程项目推进中的资料收集与查阅、电路设计与功能仿真、样件试制等环节均可以通过分散环节一一展开,循序渐进.而集中实训环节由于时间紧,任务重,学生为了完成实训教学任务本身而一味追求实训本身,忽略了实训的真正目的——培养学生真正具备从事单片机应用系统开发的能力.同时亦应吸纳采纳应用工程项目开展过程中的团队分工责任制,以团队分工协作的方式将一个真正意义上的实用项目划分成若干块,团队成员在规定时间里分工协作完成自己担负的部分,对于未按时完成任务的学生团队内部进行处罚并责令定时完成任务.这样学生会意识到自己在团队中的重要作用,从而产生积极推动作用,促进学生主动完成成自身承担的任务.对于在完成任务过程中遇到的问题可以通过相互交流沟通解决.这样一来,实训教学环节就能够达到预期效果：培养学生具备从事单片机应用系统开发的能力.通过团队分工协作,在提高了学生的专业领域沟通能力的同时增强了学生以后在工作过程可能缺乏的团队合作意识.
2.4鼓励学生参与课外科技活动
课外科技活动是培养学生创新精神,提高学生动手能力的有效形式.目前,每年由国家、地方组织或者企业举办的各类电子类竞赛层出不群,在完成对应课程后,老师应主动提供相关竞赛信息并鼓励学生参与各类电子竞赛,通过在备赛过程中切实提高自身能力,为个人今后的事业发展奠定良好的基础.同时亦关注往届竞赛学生的毕业动态信息,以学生的真实事迹激发学生参与竞赛的积极性.对于学生在参与竞赛过程中出现的难题,以指导老师的形式对学生给予最大的指导与协助.通过在指导过程中学生遇到的难点,汇总后亦可成为后续课程中的重点讲述内容.
3.结论
自从2012年开始单片机课程教学改革探索以来,历时3年时间的教学改革与实践,取得了较好的教学效果.通过对学生后续的调查结果分析显示,新的教学方案执行后,学生对课程知识掌握快,理解深,教学质量显著提高.通过分散式实训机制的展开,学生自主学习和掌握单片机技术的学习积极性明显提高.学生毕业设计环节中的实践动手能力与综合能力通过论文可以看到明显的质的提升.通过对用人单位的反馈信息表明,学生在工作过程中融入新的团队能力增强,解决实际工程项目问题的能力时间缩短,相应的节约了企业的相关培训时间,基本满足了社会对于单片机技能型人才的需求.
【参考文献】
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【作者简介】
魏海波（1984-,男,湖北汽车工业学院电气与信息工程学院,硕士研究生,助教,研究方向：电源及其相关技术研究.
课程改革论文参考资料：
该文结束语，此文为一篇关于单片机原理及应用和课程改革和探索方面的课程改革论文题目、论文提纲、课程改革论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
