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中职单片机课程教学的改革与研究
肇庆市四会中等专业学校 彭小文
摘 要: 提高学生工程实践能力和增强学生动手能力上。本文作者分析了当前单片机课程教学中存在的一些问题;提出了以单片机应用系统为教学主线，以能力培养为目标的单片机课程教学体系;指出了在教学实践中应注重理论与实践相结合，采用典型实例教学及多种教学手段，以激发学生的学习兴趣和求知欲望，把教学重点放在培养学生的探索和创新精神。
关键词:中职教学 单片机 改革 实例教学 研究
随着计算机技术、微电子技术的发展，单片机技术在智能仪器仪表、智能传感器、数据采集与处理、家电和计算机控制系统等领域被广泛应用。近年来我校有相当部分的学生从事有关单片机技术的开发与研究工作，这方面的人才需求量很大，就业前景好。因此，工程类专业尤其是计算机应用、电子信息工程、自动化、测控技术与仪表、机电一体化等专业的学生学习和掌握单片机应用技术是十分必要的。但是在现行的教学体系下，单片机课程教学偏重于单片机原理及系统各部件的介绍，在系统性方面存在一定的缺陷，使得学生在后续课程学习和设计中应用单片机知识的能力显得比较薄弱。学生学完这门课程后未能建立单片机应用系统的清晰概念, 仍然无法掌握单片机应用系统的基本设计方法，单片机应用能力也就无从谈起。因此，如何激发学生的学习兴趣，培养学生的单片机应用能力，掌握单片机应用技术，就成了当前中职学校单片机课程教学中亟待解决的问题。在这几年的单片机课程教学改革与实践中，运用系统论的观点，将理论教学和实验教学的改革统筹考虑，构建了一个既与实验教学多层面改革有机结合，又与理论教学多层面改革相互联系的单片机课程教学体系。1 教学内容的改革
1.1 以单片机应用系统为教学主线
在传统的教学模式中，单片机课程都是按照“结构”、“指令”、“编程”、“接口应用”的体系来授课。这样的授课体系只有在课程即将结束时学生才能接触到基本的单片机应用系统，而此前的学习由于目标不明确，学生普遍反映单片机课程内容庞杂、头绪纷乱、枯燥无味、无所适从，无法形成单片机应用系统的完整概念，在此课程的学习上容易丧失信心。为了克服这种无系统概念，不结合实际应用系统，孤立地分类讲授软硬件知识的教学方法，在单片机课程教学过程中，将单片机应用系统作为教学主线贯穿始终。在讲授第一堂课时，首先向学生展示并演示单片机应用系统在日常生活中的典型应用实例。如多功能电脑时钟、公交车语音报站系统等。通过演示使学生建立了单片机应用系统的初步概念，直观地感受到了单片机应用系统的实际应用，单片机已存于日常生活之中，极大地激发了学生的学习兴趣和求知欲望，使他们明确了本课程学习的目标。在课程中期的各章节学习过程中，也时刻注意强调系统的概念。如在讲授单片机并行I/O接口时，就以AT89C51单片机P1口组成的简单测控系统为实例，向学生详细分析该系统的软、硬件工作原理和实际应用，并利用仿真软件演示系统的运行结果。在课程后期，以一个实际的现场控制系统为重点实例，系统地向学生讲解单片机应用系统从硬件设计、软件设计、汇编、模拟仿真、调试、直至脱机运行等系统开发的全过程。这种建立在应用系统上的逐步扩展、循环上升的教学方法，教学目的非常明确，就是要求学生利用单片机来完成相应的任务要求。这种授课体系有助于学生从学习该课程开始就建立起单片机应用系统的概念，由简单的应用到复杂的应用，使学生的学习由被动变为主动，应用单片机进行开发的思路逐渐由模糊变得清晰，逐步掌握单片机开发技巧，以培养学生独立开发与应用的能力。在实验内容上精心设计，以系统设计性实验为主线，由学生在学习过程中独立地、有创造性地完成单片机应用系统的硬件设计和程序设计，在课程结束时拿出一个完整的作品。
1.2 以能力培养为目标
单片机课程是一门技术性、应用性很强的技术基础课。在单片机课程教学过程中要注意与学生的实践活动紧密结合，即与实验、学生课外科技活动、电子设计竞赛、单片机技术的发展相结合，注重培养和提高学生的实践动手能力和创新能力。根据本门课程的特点并结合各专业的实际情况重新修订各专业的培养方案，在新的培养方案中增加单片机课程设计、电子综合设计等实践环节。重新修订了单片机课程教学大纲，编写实验指导书。在新大纲中增加了实验学时的比例，所开设的实验中设计性实验和综合性实验所占比例达到90%以上。所有实验均要求学生一人一组独立完成，为学生学好单片机，提高单片机应用系统的开发提供了良好的实验环境。“兴趣是学习最好的老师”，教师的主要任务不只是单纯地传授知识，更重要的是激发学生的学习兴趣，使他们有一种强烈的求知欲望和热情，引导他们自觉投入到学习中去。在教学过程中注重强调能力的培养和知识的应用。教师在讲授完理论知识后，引导学生自己动手制作电子作品，让他们在实践中加深对理论知识的理解。学生每完成一步制作，便感到离成功更近了一步，因而会有一种成就感。激发了他们的学习兴趣，增强了学习信心，变被动的接受知识为主动的获取知识。
1.3 与时俱进，不断更新教学内容
精心组织教学内容，将C51引入教学和实验中。C51是当前流行的专用于单片机开发的C语言，同汇编语言相比，C51具有上手容易、开发效率高、开发周期短、易读和易改等特点。与此相配合，积极引导学生使用专为MCSWire)技术却很少涉及。为此，自行设计了3块单片机应用系统板，在这些应用板中引入了具有上述技术的“热门芯片”。学生可以利用该应用板进行实验、课程设计和课外科技活动等。教学方法及教学手段的改革
2.1 采用EDA软件，建立单片机虚拟实验室
由于实验室时间和空间的限制，学生进入实验室进行实验的机会有限。在教学实践中，引入了Proteus仿真软件及Keil编译软件。只需要1台计算机，学生就可以利用该软件建立起自己的单片机实验室。在寝室的计算机上，学生就可以在自己的单片机实验室进行各种单片机的相关实验。在虚拟实验室中进行实验，实验方式灵活、实验内容丰富、实验过程中无器材消耗、不受时间和空间的限制，可以最大限度地满足学生学习单片机知识的需求、启发学生的思维、激发学生的创造能力。在单片机课程学习中，所有的硬件电路设计及其软件都可在Proteus及Keil平台上进行，这对于学生深入学习具有巨大的帮助。Keil软件可完成单片机软件设计调试，Proteus软件可对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件进行系统仿真。Proteus仿真软件上有国际通用的虚拟仪器及电子元器件库。通过使用这些EDA软件，学生可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试,观察电路的工作状态及软件运行后的变化情况。Proteus软件极大地拓展了学生动手实践的时间和空间，降低了学习成本,提高了学习效果。对学生的实验、课程设计和电子设计竞赛等具有很大的帮助。
2.2 采用CA I课件教学，提高课程的生动性
采用自制的多媒体课件教学，利用单片机仿真软件将实验实践环节的内容，以演示实验的形式在课堂教学中演示、并进行程序分析，不仅可以将抽象的概念和较难理解的知识点讲得生动直观、通俗易懂而且能够增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。除了注重课堂教学外，课外组织学生成立单片机兴趣小组，指导学生利用所学知识开发、制作一些感兴趣或实用的小作品。通过这些手段，一方面有利于巩固理论知识，缩短从理论知识到实际应用的过程；另一方面也可以使学生产生一种成就感，有利于培养他们的学习兴趣，增强其创新意识，提高其实际应用能力。
2.3 充分利用网络教学资源,丰富课外辅导手段
把单片机课程的CA I课件、理论和实践练习题、模拟试题和网上自测题等提供在校园网上，供学生随时上网自学。另外，教师把一些有关单片机知识的网站和一些优秀的课件链接到网页上，供学生浏览学习。2.4 开放实验室,鼓励学生利用课余时间进实验室
单片机实验室面向全校学生全面开放，以培养学生创新意识、创新精神和开拓能力。开放实验室以跨学科跨专业的创新型、研究型、综合型实验项目为主，吸引学生利用课余时间到单片机实验室参加实验、制作、发明和从事创造活动。3 结束语
单片机是一门技术性、应用性较强的课程，传统的教学方法已不能适应当今技术的发展和教学的要求，因此，单片机课程的教学改革势在必行。在单片机课程教学改革中，建立以单片机应用系统为教学主线，以学生能力培养为目标的单片机课程教学体系。在整个教学过程中，将理论和实际相结合贯穿始终。在教学实践中，对教材内容进行调整，不断改进教学方法，运用多种教学手段，注重由浅入深、循序渐进，加强学生应用能力的培养。单片机课程教学改革受到了学生的好评，取得了较好的效果。电子技术应用专业学生在2006年学校技能竞赛中,采用单片机技术设计的“数控直流电流源”和“抢答器”获得了一等奖及市青少年发明创造二等奖等多个奖项。单片机技术发展极快，要讲好该门课程，要求教师具有相当的实践经验和科研能力，并且要不断的学习充实自己。教学是一门艺术，教学过程是一项复杂的系统工程，要建立一个完善的、更加合理的单片机课程教学体系，还需要不断地进行探索和实践。
