本站原创摘 要：“单片机原理及应用”是电气信息类相关专业的必修课程,也是一门实践性和应用性很强的课程.针对应用型本科院校单片机原理及应用课程在实际教学过程中出现的问题,从其教学内容、教学模式和实践训练三个方面进行了探索与研究,将项目教学法引入到教学中,进一步培养和提高学生的单片机实践应用能力.
关 键 词 ：应用型本科院校 单片机原理及应用 教学方法
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0148-01
单片机是利用大规模集成电路技术把处理单元（Center Processing Unit,也即常称的CPU）和RAM、ROM及其他I/O接口集成在一块芯片上,构成一个最小的计算机系统,而现代的单片机则加上了中断、定时及A/D等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛.因此单片机教学在电气信息类相关专业中越来越重要,“单片机原理及应用”课程必须理论结合实践,才能取得较好的教学效果.根据本课程的特点,结合应用型本科院校以培养应用性人才的宗旨,课题组对该课程的教学内容、教学模式和实践训练三个方面进行了探索与研究.
1.单片机原理及应用教学现状
目前大多数高校的理论教学过程都是采用先基础后应用的模式,即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计,这种方法虽然思路清晰,但是存在着过于机械性的弊端,缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段,这样便使学生觉得学习单片机枯燥乏味,没有现实意义,缺乏兴趣,严重影响了教学效果.主要体现有以下两个方面的问题.
（1）理论教学中主要讲述51单片机的硬件结构和相关组成部分的工作原理及接口设计,软件编程多是以汇编语言为主.汇编语言语句不直观,为完成一个非常简单的操作,汇编语言需要写许多条命令,理解起来很有难度,很容易让学生失去学习单片机的兴趣.
（2）实验教学中多以验证性实验为主,学生编程后进行编译,将程序下载到单片机实验箱上演示.实验指导书上已经写好了连线方式和程序资料,学生很少独立分析程序及其编写代码.大多数学生只追求实验结果,对于整个硬件系统设计和软件调试过程模糊.
2.单片机原理及应用教学改革初探
针对单片机教学和实验中存在的问题,以培养应用型本科学生为目标,结合工程与应用实际需求,从教学内容、教学模式和实践训练3个教学环节进行改革.
2.1 教学内容的改革
在单片机原理及应用课程第一次授课时,给学生展示单片机行业的发展情况、单片机产品以及单片机开发公司的招聘信息.让学生真正体会到单片机技术的实用性,激发他们学习的兴趣和求知欲.学生在看到企业招聘信息后,能够明确本门课程的学习目标.
随着时间的推移和科学技术的进步,51单片机已经有了很大的发展和变化,已经派生出来很多51系列产品,其内部资源也变得非常丰富,如看门狗、PWM、SPI、A/D等.因此,更新单片机教学内容势在必行.在教学中增加新产品、新技术的知识,使得学生能够满足企业人才的技术需求.如可以增加I2C总线、SPI总线、CAN总线等内容.
为了让学生与企业开发接轨,在讲授完汇编语言程序设计之后,加入C51语言的相关知识.由于学生已经在大一时期学习过C语言程序设计的课程,只需要在课堂上加以引导,如：C51库函数、C51的存储结构、C51扩展关键字等强调介绍.同时,在介绍过程中采用汇编语言与C51语言对照的方式讲授,学生就能够很快掌握单片机编程.
2.2 教学模式的改革
采用项目驱动教学法,先简单后复杂,将各个知识点的学习融入到各个实际工程模块中,让学生在每一个项目中学会各个模块的使用.如：单片机的并行接口技术可以通过舞台灯光系统、国际交通灯、抢答器项目来介绍；定时器和中断系统可以通过电子琴、音乐盒、万年历项目来介绍；串行通信接口可以通过GPRS通信来介绍；单片机与A/D、D/A转换器接口可以通过农业大棚温湿度采集系统,电子压力秤来介绍.这种教学将“老师讲,学生听”的被动教学模式转变为“学生主动参与,教师指导”的主动教学模式.教师的教学和学生的学习都围绕这些项目来完成,强调学生“学中做、做中学”的新型学习过程,极大地激发了学生的学习兴趣,创新了教学模式.
2.3 实践训练的改革
通过课内实验教学、课程设计、大学生电子设计竞赛等多种渠道实现真正的创新型实践教学.课堂上引入Proteus和keil软件的使用,使学生在课堂上可以对相关的软硬件有一个直观的了解,课内实验要求学生将理论授课中的项目通过Proteus设计出仿真的电路图、用keil软件编写实验程序、最终能实际仿真到效果图.
课程设计周期为2周,在课程设计中,学生选择教师所给的题目,根据题目目的和要求查阅相关资料,学生从元器件选择、电路设计、PCB板绘制、电路焊接、程序编写到调试都需要独立完成.对于学生在实验中出现的问题教师给予指导,在解决问题的过程中加深了学生对单片机应用系统软硬件设计的理解.
鼓励学生参加大学生电子设计竞赛、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛、“毕杯”全国电子创新设计及物联网应用系统设计竞赛等面向大学生的群众性科技活动,提高学生创新能力、协作精神、理论联系实际、动手能力和工程素质的培养.
3.结论
对于应用型本科院校而言,学生除了要掌握扎实的理论基础知识,更需要培养较强的实践能力、独立学习能力和独立工作能力.培养学生单片机实践能力是一个长期而复杂的过程,我们只有立足单片机原理及应用教学的实际,逐步深入,取长补短,推陈出新,新的教学方法才能日趋完善,也才能更好地适应时怎么发表展的需要.