单片机原理及应用课程教学改革与实践

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摘要：摘 要 对单片机原理及应用课程教学中存在的问题进行梳理和分析，发现在传统的教学中存在学用脱节、教学方式单一、重理论轻实践的问题，在相关研究及教学实践的基础上针对问题提出相应的改革措施。 关键词 单片机原理及应用;教学改革;微课;实验室;实验教学 1

　　摘 要 对单片机原理及应用课程教学中存在的问题进行梳理和分析，发现在传统的教学中存在学用脱节、教学方式单一、重理论轻实践的问题，在相关研究及教学实践的基础上针对问题提出相应的改革措施。

　　关键词 单片机原理及应用;教学改革;微课;实验室;实验教学

　　1 引言

　　随着信息化时代的到来，单片机在工业自动化、家用电器、智能仪器仪表等领域得到广泛应用。单片机原理及应用作为高校电气控制、自动化、电子信息等专业的必修课之一，具有较强的实践性与综合性，能够有效发展学生对于软硬件结合的认知，提高学生运用单片机进行综合设计实践的能力，为后续相关课程的学习和从事电信相关领域的工作提供支持[1]。

　　在单片机原理及应用课程中，学生以51单片机为学习对象，不仅需要学习单片机的硬件结构及各类指令，还要学习汇编语言与硬件接口设计，最后综合以上学到的知识来进行应用系统的设计。学生在这一课程中需要熟悉单片机工作原理及运行机制，提升自己在软件方面的编程能力和硬件的操作调试能力，能够独立解决单片机开发过程中的常见问题[2]。由上可知，单片机课程的教学目标不仅仅局限于对于抽象理论知识的理解，更重要的是能够通过编写程序与硬件调试来完成常见的工程项目，从而提升学生的单片机的理论与实践水平。

　　2 单片机教学中存在的问题

　　学用脱节，教学内容陈旧 单片机课程知识点抽象，学生在学习过程中不能将理论知识与实际操作相结合，导致教学效果不佳。传统的单片机课程教学模式一般以单片机结构为基础，通常讲授单片机硬件结构基础及各类指令，接着学生需要学习系统的扩展及各类外围器件，最后通过简单的验证性实验进行实践教学[3]。整个课程的教学过程可以总结为先理论后实践，这种教学模式可以使学生简单掌握单片机综合设计的能力，但难以提升学生的综合实践能力。

　　单片机原理及应用课程教学内容相对抽象，知识点对于初学者难以理解，尤其是课程后期对于串行并行接口、定时器等内容的学习，需要结合单片机结构和指令系统进行学习，两者无法充分结合则会造成学生知识体系的不连贯[4]。除此之外，单片机实用性较强，在应用过程中更新迭代速度迅速，C語言慢慢取代汇编语言在工程应用中的地位，因此，学生在教学中除了要学习基于汇编语言的指令系统和结构，还需要结合此前学习过的C语言等高级语言进行单片机的学习。

　　讲授为主，教学方式单一 在当前工科课程教学中，简单的理论讲授替代了学生的创新学习，这种以讲授为主的单一的教学方法也大量出现在单片机课程的教学过程中。教师在教学中一般在课堂中借助多媒体进行教学内容的讲授，一定程度上将抽象的知识点进行形象表达，有助于学生建立对学习内容的感性认识;但是学生在课堂中缺乏对知识点实际应用的认识，难以激发对学习过程的主动参与，学习的积极性不足，教学过程中的重难点难以被突破。随着课程的深入，学生的问题不断累积，难免打击学生学习单片机原理及应用课程的兴趣和积极性，使其慢慢丧失学习的信心[5]。

　　创新不足，实践内容固定 单片机教学一般遵循基础知识讲解—典型案例讲授—实际动手操作的教学模式。在教学中，教师成为课堂的主体，学生被动地进行学习，不能主动思考和提出问题。消极的学习方式不仅不能发展学生在解决问题方面的创新能力，而且教学与实践的分离也不利于学生知识体系的构建[6]。

　　单片机课程作为一门实用性较强的学科，重在发展学生的实践操作能力和问题解决能力。在单片机课程的实践环节，实验开展在课程的后部分，并且课内实验是实验教学的主体，主要利用实验箱和Keil软件进行系统仿真。学生在实验中按照指导书连好线之后测试程序，进行实验仿真，观察实验现象，记录实验结果。在该实践课程的教学方式下，学生能够进行单片机的简单操作，不利于发展单片机系统的设计与开发能力，固定的实验内容使学生在学习中创新不足。

　　纸笔测验，考核方式单一 在原有的单片机原理及应用课程中，对于知识掌握程度的考核以纸笔测验为主，考卷设置的出发点是单片机课程中讲授的理论知识点，缺少对于单片机具体应用的考核。对于学生对课程知识的掌握程度和应用水平的考核除了理论知识点外，还需要考查他们规范的程序编写、电路设计及制作等实际操作能力。单一传统的终结性考核方式无法真正检测学生的学习水平，无法诊断教学过程，难以实现教学评价激励与改进教学的功能。

　　3 单片机课程教学改革措施

　　调整教学内容，课外主题分享 针对单片机课程原有教学模式学用脱节的问题，在前期的理论教学过程中加入对元器件结构及原理的学习。在硬件学习方面，课程前期可以简单介绍单片机的硬件结构，然后在后期结合定时、中断、串口通信等功能进行重点讲解，在中断系统操作过程中开展指令系统相关知识点的教学。在软件学习方面，在兼顾汇编语言教学的基础上，针对学习程度较好的学生利用微课资源进行C语言等编程语言的教学，使学生对单片机的应用有更深的了解。

　　将课外教学引进到单片机的学习中，以此来激发学生对于单片机学习的兴趣，借助课外主题分享的形式，将最新最前沿的单片机的应用借助课外活动的渠道介绍给学生。如邀请单片机从业人员进课堂，对相关专业的学生开展科技讲座;联系相关公司组织学生参观学习，将课堂理论知识与实际应用相结合，激发学生的学习兴趣。

　　创新教学方式，分层进行实验教学 在原有的单片机课程教学中，通常采用先理论后实验的方式，在课堂开展理论课教学，在讲授相关知识点之后单独安排时间在实验室进行实验。这样的教学方式导致理论与实验结合不够紧密，学生在实验过程中需要再复习理论知识，无形中加重了学习负担。为了增强理论课和实验课的结合程度，进行教学方式的创新。

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