《单片机原理与接口技术》教学改革探讨

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摘要:单片机原理与接口技术课程是测控专业一门重要的专业基础课,在专业课程体系中占据着重要的地位。文章以培养学员的实际应用能力为目标,在培养学习兴趣,夯实基础,加强动手能力和利用多媒体手段创新教学环节等方面进行深入探讨,并将这些方法应用到教学过程中,收到了较好的效果。

关键词:单片机?摇教学方法?摇实践

在1970年微型计算机研制成功后,单片微型计算机就随之出现了。单片机具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点,作为典型的嵌入式系统,以单片机为核心构成的智能化产品,成功应用于各行各业,如:工业自动化、智能仪器仪表、家电产品、通信、航空航天、军事等。单片机技术无疑是21世纪最为活跃的电子应用技术之一。

《单片机原理与接口技术》课程是测控专业的一门专业必修课,又是课程设计和毕业设计等教学环节中的重要手段。该课程的特点是概念多、名词多、逻辑性强、内容抽象,对于初学者来说入门难,一个知识点掌握不好就影响到学习的效果和兴趣。针对以上这些特点,总结教学过程中遇到的一些问题,进行了深入的思考,得到了一些看法。

一、从感性入手,培养学员的学习兴趣

《单片机原理与接口技术》课程入门较难,如何提高学员的学习兴趣在教学过程中显得尤为重要。“兴趣是最好的老师”!只要学员们有了对课程学习的兴趣,那么虽然课程较抽象,但是也能深入进去,把它学好!笔者在开课时,将单片机控制实验系统带到教室,给学员们演示实验系统的一些实验项目,边做边讲解其中的结构组成,并结合实物芯片来解释其功能,然后介绍本课程的内容、特点以及学习方法等。通过实物演示实验的方式,学员们表现出了极大的学习兴趣,使学员们在感性上对单片机系统有一个深刻的认识,这样一来,既提高了学员的学习兴趣,又为学好本门课程奠定了坚实的基础。

指令系统以及汇编语言程序设计是软件方面的知识,需要上机调试验证。在讲解本部分内容时,将课堂转移到实验室,讲解完指令,然后就可以通过编写小程序去验证。几个人一个小组,通过配合合作,既学到了知识,又锻炼了团队合作的能力。学员们一致反映,本来枯燥的程序设计,通过上机编程实验,变得有趣起来,引发学员们求知探索的强烈欲望。

二、夯实基础,软硬件有机结合

考虑到测控专业的士官学员基础薄弱,参差不齐。虽然在开课之前开设了计算机文化基础、电工基础、模拟电子技术、脉冲与数字电路等课程,但对译码器、寄存器、存储器、定时/计数器等器件不是很了解。所以对于一些基础的知识还得进行补充复习,这样当用到这些基础知识时,就不会茫然了。此外,对于单片机的一些基础性的知识,例如51系列单片机的结构、工作原理、基本指令等进行详细的阐释说明。只有夯实了基础,才能对后续内容更深入的学习。

单片机系统是软硬件结合的统一整体。硬件的工作离不开软件,软件没有硬件也发挥不了作用。但是学员的兴趣不一样,就决定了他们有的喜欢硬件,有的偏爱软件。在讲课的过程中,注重软硬结合,强调二者之间的相互关系,纠正某些学员的错误观念。例如在讲到串行口通信时,让学员们自己编写程序,为了验证程序的有效性,再组织他们上机调试。这样一来,软硬兼施,达到了很好的学习效果。

三、强调实践环节,培养动手操作能力

单片机原理与接口技术的工程实践性较强,必须在重视理论教学的同时,重视实践教学,培养学员们的动手操作能力。使学员们通过搭接电路、调试程序、检查电路等操作,更好的掌握单片机的理论知识和应用技能。

实验分为基本实验、综合实验、课程设计三个层次,一般在相应的理论课后安排实验,做到实验与理论教学相辅相成。此外,以学校科技创新大赛和全国大学生电子设计竞赛为契机,鼓励学员们积极参加此类竞赛活动,在参赛过程中去学习,充分调动学生学习的积极性。在实践过程中,不断启发学员寻找解决问题的办法,培养提出问题、分析问题和解决问题的能力,使实践教学更具实用性。

四、利用多媒体手段,改革创新教学环节

单片机原理与接口技术课程是一门理论与实践紧密结合,实践性很强的专业基础课程,既涉及硬件,又涉及软件;既涉及电子技术,又涉及计算机技术等相关应用领域的专业知识。在传统的“黑板―粉笔”的教学方法上,学生难学,老师难教,很难达到很好的教学效果。多媒体技术的出现,给现在的教学方式提出了全新的思路。单片机教学中涉及到很多电路图、逻辑图、时序图,如果将这些电路图、时序图等做成课件的形式,就能够在图上用不同的颜色标出哪些属于运算器,哪些属于控制器,还可以辅助以文字和声音等形式介绍其功能,同时动态地显示各功能部件与CPU之间的数据流动方向等。这种方法能使学生在学习过程中的注意力保持良好状态,有效地激发学生学习兴趣,提高课堂教学效率。

利用多媒体手段,不用去实验室,就可以通过仿真软件来模拟硬件的实验,这无疑是课堂教学的跨越式发展。在讲解C51语言程序设计时,利用KeilC51单片机系统开发仿真软件,可以进行单片机最小系统的仿真调试。将预先写好的程序在KeilC51上运行,学员们可以在编译窗口中看到每一条指令的地址、机器码和源代码,从而了解各条指令占用的空间大小。通过单步执行,还可以了解特殊寄存器内容的变化以及中断、程序指针等的响应。从而可以更加直观的解释各种抽象概念。

制作CAI课件,提高教案和教辅材料的质量和水平。目前,计算机的普及和网络的渗透使计算机辅助教学(CAI)成为一种先进的教学手段。为此,本课程组成立了CAI课件研发组,CAI课件运用多媒体创设问题的情境,让学生更易理解,利于激发学生的创造性思维,提高教学效率,扩大信息量和受益面。同时,CAI课件的制作,促进了教员们之间的交流,促进了本课程的教学改革。

利用好校园网络,丰富网上资源。通过丰富网上软件资源,弥补了课堂教学时间的不足,推动了师生的互动交流,提高了教学效率和教学质量。学员和教员可以通过留言板、BBS、E-mail等形式展开第二课堂的交流,形成了课堂的有效补充。

五、结束语

《单片机原理及接口技术》是一门内容丰富、理论抽象、实践性强、发展较快的课程,是测控类专业的一门重要的专业基础课,该课程学习的好坏,直接关系到其他专业课程的学习。在近几年教学过程中我们体会到:不断地改革教学方法,了解前沿动态,实时更新教学内容,采用先进的教学手段,合理安排教学过程中的每一个环节,把握全局逻辑,突出重点,才能提高教学质量。通过2007、2008级测控专业学生的教学实践表明,《单片机原理与接口技术》课程的教学教法极大地提高了学生对单片机的学习兴趣,普遍反映单片机容易上手,课堂的发言和提问明显较以前踊跃。有不少学生通过该课程的学习后,毕业设计选取了与单片机相关的课题。

单片机的教与学对于老师和学生都有一定的难度,但只要注意激发学生的学习兴趣,注意教学方法,积极运用现代教育手段,适当调整教学方案,以单片机最新发展为导向,注意实际开发工具应用能力的培养,必定能使单片机的教与学跃上一个新台阶。

参考文献

[1]牛昱光等.单片机原理与接口技术.北京:电子工业出版社,2008.

[2]迟耀丹,王蓉晖等.单片机原理及应用.课程教学改革探讨.吉林师范大学学报(自然科学版),2007(3).

[3]丁留贯.单片机原理与应用.课程教学方法的探讨.气象教育与科技,2006(3).

[4]孙育才.MCS―51系列单片微型计算机原理及其应用.南京:东南大学出版社,2004.

作者单位:

第二炮兵青州士官学校