单片机课程教学模式研究

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摘 要 从单片机课程的特点出发，阐述了当前单片机课程教学模式的不足。从教学方法、教学内容、实践安排等方面提出了改进单片机课程教学模式的措施。通过引入任务驱动法，增加单片机标准C语言教学，改进实践教学体系，达到提高学生的学习主动性，增强学生的动手能力，培养应用型人才的目的。

关键词 单片机 教学模式研究 任务驱动 实践教学

中图分类号：G424 文献标识码：A

单片机自20世纪70年代问世以来，已对人类社会产生了巨大的影响。目前单片机在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等诸多领域得到广泛应用。①单片机原理与应用课程已经在许多高等院校的电子电气类、计算机类、控制类、机械类等专业作为专业必修课开设。

本文从该课程的特点和目前教学的不足出发，结合笔者在课程教学中的实际经验，探讨改进单片机课程教学模式的途径，提高课程的教学效果。

1 单片机课程特点与教学现状

单片机原理与应用是一门应用性极强的综合性课程，包含理论与实践两部分，单片机技术是硬件设计与软件编程的有机结合。对于初学者而言，往往感觉单片机概念繁多，内容枯燥，结构抽象，入门较难。其次，单片机常采用汇编语言作为编程语言，而汇编语言是面向机器的语言，缺乏通用性，设计程序时必须对单片机的硬件结构有相当深入的了解。相较于不受具体机器限制且参照一些数学语言设计的高级语言（如C语言）来说，汇编语言缺乏了直观、易懂、可读性好的特点，学习起来难度更大。另外，单片机技术综合性强，涉及内容涵盖了电路、模拟电子、数字电子、接口技术、传感与检测技术、自动控制原理等诸多课程的内容。②

鉴于单片机课程的特点，传统的教学模式存在着以下不足之处：③（1）课程讲授重理论、轻实践，讲授内容仍按照硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、中断与定时器/计数器、接口技术这一固定模式进行，教学以灌输单片机结构知识为主，忽略其实际应用，让学生感到抽象、乏味，失去兴趣。（2）强调单片机应用程序设计的讲授和训练，忽略系统整体设计，使学生缺乏对单片机系统软硬件有机结合的认识，常常出现学生编写的程序与自己设计的单片机系统完全不对应的情况。（3）实践环节相对薄弱，多以验证性和演示性实验为主，设计性、综合性实验不足，实验条件和实验学时有限，学生没有足够的机会在实践中去理解和提高，更谈不上培养学生主动设计和创新的能力。

2 课程教学模式研究

改进单片机课程的教学模式，应通过改进教学方法，调整教学内容，优化实践教学体系，达到激发学生的学习兴趣和主动性，改善教学效果，培养应用型人才的目的。

2.1 改进教学方法

合适的教学方法能够有效地提高学生对课程的兴趣。传统的以教师灌输知识为主的教学方式与单片机的课程特点大为不符，严重影响了学生的学习热情，而引入任务驱动式的教学法能有效地解决这个问题。任务驱动法是一种探究式的教学模式，其主要形式是将教学内容转换成一项或几项任务来完成，通过任务的提出、分析到实现来引导学生主动思考，培养其独立分析和解决问题的能力。譬如，在单片机控制LED闪烁的教学中，首先设定为简单的驱动一个LED定时闪烁任务，使学生掌握延时程序和定时器控制两种不同的方法；接着将其扩展为8个LED的跑马灯控制任务，使学生学习分别应用左移（右移）方式和查表方式实现；继而在该系统上引入按键控制跑马灯的开始和停止，使学生学习按键的使用和按键去抖动的方法。学生在任务中学到知识的同时，获得了成就感，学习兴趣也自然提高了。

2.2 调整教学内容

单片机应用系统的程序设计，既可以采用汇编语言，也可以采用C语言。且在单片机的实际开发中，由于应用系统的规模较大，设计人员更趋于采用C语言进行程序设计。C语言相比于汇编语言，具有良好的可读性，可移植性。采用C语言进行程序设计时，编译器能自动完成变量的存储单元的分配，使得学习编程者可以更多地专注于应用程序的逻辑思想。④此外，在开设单片机课程之前，一般都已开设过C语言程序设计课程。学生对C语言已有基础，利于接受和理解。因此在讲授汇编语言程序设计之后，引入单片机标准C语言的教学内容，可以让学生在两种语言的对照学习中更快地掌握单片机的编程技术，也使得学生对于单片机的学习更具实用性。

2.3 优化实践教学体系

传统的实践教学多以演示性、验证性实验为主，实验设备以单片机实验箱居多。学生进行实验时直接按照实验指导书中现成的电路图在实验箱上进行简单的电路连接并照搬现有的程序代码，并不理解该实验电路的设计原理和程序的设计思想，只是将指导书中的示例进行了简单的验证，没有达到训练学生独立设计的目的。有效的实践教学应该加大实验学时比重，尽量减少验证性实验，增加设计性、综合性实验。在布置实验任务时，应只说明本次实验的目的和功能要求，提前让学生进行预习和准备，待学生有了初步的设计思路和程序初稿方可开始实验。这样，有限的实验时间主要用于学生的自行验证、调试、修改中，即使一个简单的实验也能锻炼学生的独立思考和解决问题的能力。此外，增加独立于课程外的实训环节，以综合性的课题设计来培养学生对单片机应用系统整体开发的能力。引入单片机系统虚拟仿真软件-proteus，与开发工具keil及实验板相结合，从电路原理图设计、软件设计到虚拟系统仿真再到实物系统调试和实现，整个过程环环相扣，锻炼了学生综合设计的能力。

3 结语

单片机是一门强调应用性的课程，有效的教学模式才能保证学生对该课程的学习兴趣和热情。本文通过改进教学方法，调整教学内容，优化实践教学体系，多方位地调动了学生的积极性和主动性，达到了改善教学效果的目的。