單片機課程教學探討

如今單片機已經廣泛應用于各個領域，如人工智能、智能家電、智能儀表、自動檢測與控制設備等，已滲入人們的工作和生活當中，因此，新時代下，社會急需單片機應用型人才。國內各大工科院校均開設了單片機課程，該課程是電子信息類專業的核心基礎課程，對于培養單片機應用型人才有著重要意義。在單片機課程教學中，要想提高學生學習單片機的興趣，發揮獨立個體的學習能力，提高學生的知識應用能力和創新能力，有必要對單片機課程教學進行深入探究。
一、單片機課程教學存在的問題
（一）教學內容選擇不合理
目前，多數單片機課程選擇的教學內容包括單片機結構原理、匯編語言程序、單片機存儲器擴展等。單片機是一門實用性強的課程，對于初學者來說，應該在用中學，不能一開始就學習CPU、存儲器結構原理等知識，學生會覺得太難而信心受挫，失去學習興趣。另外，現在企業中多數單片機編程都采用C 語言編程，其可移植性強；匯編語言指令系統龐大，難掌握，學起來枯燥，降低了學生的學習興趣。
（二）教學方法陳舊
傳統教學方式為“填鴨式”教學，教師講PPT，學生聽。學生為被動式學習，課后布置作業，多數學生的作業雷同。上實驗課時，學生按照實驗指導書要求的步驟進行連線，將單片機程序下載到芯片之后，觀察實驗結果，不知道實驗目的和實驗原理，缺乏自主性學習，沒有獨立思考，更缺少自我分析和解決問題的能力。
（三）考核方式固化
傳統的課程考核方式以期末閉卷考試為主，考的都是死記硬背的知識，不能真正檢驗學生的學習掌握情況，屬于應試教育。雖然學生考試通過了，但還是不會運用單片機，這是教育的失敗。
二、單片機課程教學的改革
（一）教學內容改革
教學內容上，減少理論性內容的介紹，增加實際應用性強的知識點，增強學生實踐動手能力和知識靈活靈用的能力，選取單片機常用的知識點。
①單片機C51 與Keil：學習C51 編程語言及其編程環境；
②單片機I/O 端口（單片機與LED、數碼管、鍵盤）：學習單片機I/O 使用，及其簡單接口技術，同時學會Proteus 仿真軟件[4-5]；
③單片機內部資源（中斷系統、定時器、串口）：學習三大重要內部資源的原理，并掌握這三大模塊知識的運用方法；
④單片機與A/D、D/A：學習單片機與模/數，數/模轉換接口技術；
⑤單片機與LCD1602：液晶是人際交互中常用的顯示器件，學習并掌握單片機與液晶顯示接口技術；
⑥單片機與IIC 接口：IIC 總線是芯片常用的總線結構，掌握單片機與IIC 總線接口技術。
以應用為中心，每個知識點給出一個實例，該實例包含Protues 仿真電路和相應的Keil 程序，以及相應設計過程的講解視頻。        
（二）教學方法改革
教學方法上，借鑒自由教育的培養理念，培養學生自主學習、獨立思考、分析和解決問題的能力。
教師提前把各知識點應用實例的講解視頻錄好，整個教學過程當中，給學生提供教材、錄好的視頻及可聯網的電腦，其他任何資料由學生自由搜尋，學生自主學習課程。在教學過程中，教師只起指導作用，除了講解多數學生反饋不理解的知識點外，其他時間一律不統一授課。
教學組織上，為了提高學生學習的積極性與興趣，教師可提出小問題，讓學生分組討論，并將討論結果與其他學生分享。這樣既可以培養學生自主學習、獨立思考，提高他們的分析問題和解決問題的能力，還可以鍛煉他們的語言表達能力，培養他們的團結合作精神，增強他們的人際關系，這些都是應試教育所達不到的效果。
課程任務，學生自由選取知識點，根據自己的喜好，設計出一個作品，并以該作品結課。作品分數由所含知識點決定。具體要求如下。
①應具有一個整體性，如交通燈、時鐘、頻率計等；
②各知識點之間應有一定的邏輯關系，不能由各知識點孤立地拼湊；
③不能與教材中的例子雷同；
④各學生之間的作品不能雷同。
根據各知識點實現難易程度，其分值分布如下。
①Keil、Proteus 的使用：學會使用Keil 編寫程序（5 分），掌握使用Proteus 繪制電路的方法（5 分）；
②單片機與LED：學會利用單片機點亮燈（5 分）；
③單片機與數碼管：采用數碼管靜態顯示（10 分），動態顯示（15 分）；
④單片機與鍵盤：采用獨立按鍵（10 分），采用矩陣鍵盤（15 分）；
⑤單片機中斷、定時器、串口（各20 分）；
⑥單片機與A/D、D/A（各15 分）：會運用A/D、D/A 芯片來實現作品功能；
⑦單片機與液晶LCD（20 分）；會在LCD 上顯示作品的參數指標；
⑧單片機與IIC 接口（20 分）：會利用單片機與IIC 總線結構的芯片進行通信。
作品終以答辯方式進行驗收，學生需要準備PPT，解說作品的制作原理、制作過程，以及制作過程中遇到的問題及其解決方法，一邊解釋，一邊演示作品實現的功能。解說完了之后，指導教師根據作品所涉及的知識點進行提問，學生針對問題進行原理性解答。指導教師根據作品的完成情況及學生對相關知識點的理解情況，為學生打分，主要考核的是學生對知識點的理解能力，利用知識分析和解決問題的能力。
（三）考核方式改革
考核成績由兩部分組成：平時成績×20%+答辯成績×80%。平時成績主要依據平時考勤，答辯成績依據作品完成情況與答辯情況。在整個教學過程中，學生可以隨時申請結課答辯，但只有一次答辯機會。另外，全國大學生電子設計大賽對學生來說，是一次能力提升和鍛煉，是實現質的飛躍過程。在全國大學生電子設計大賽中取得優異成績的學生，都是*，這部分學生可以申請免修單片機。因此，取得全國大學生電子設計大賽全國一、二等獎的學生，只要提供相關的證明，就可以免修，并且成績評優。這樣可以激發學生自主學習的興趣與積極性，形成獨立思考的習慣，并提高分析問題和解決問題的能力。
三、結語
單片機是一門應用性*的課程，新時代下急需單片機應用型人才，傳統教學理念與教學模式已無法適應時代的要求，必須進行改革。在教學實踐中，要以實際應用項目為核心開展教學，在教學方法上尋求創新，這樣才能激發學生的學習興趣，提高教學效果。