关于改进“单片机原理与应用”课程教学方法的探讨

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单片机原理与应用”课程是我国大部分高等学校机械电子工程、机电-体化、机械设计制造及自动化、电气自动化等专业普遍开设的- 门重要课程m 目前很多高校采用该课程代替微机原理课程 .主要基于单片机性价比高 、实用性强的特性。单片机麻雀虽孝五脏俱全”，8位单片机即可满足相当复杂程度的控制需求.而其市驰格却不足十元。通过该课程的学习，即可实现小到电子玩具(如电子钟、音乐盒)，大到家用电器、电梯等产品控制系统的设计。目前.学生在该课程学习中总体掌握情况不甚理想 .很多学者从多方面开展了改革尝试 .本文结合 自身近年来的教学实践 .进-步探讨相关方法以改善教学效果 。

1 单片机原理与应用”课程的特点单片机原理与应用课程具有综合性强、内部结构及原理复杂 、指令类型多数量大、应用开发实践性强等特点。

1.1 综合性强在单片机课程学习中，会涉及电路分析、模拟电路、数字电路、计算机控制、程序设计等方面知识。复位电路采用 Rc电路，为保证复位高电平的持续时间，需通过电路分析确定电阻和电容的量值 并行口的每-位均由锁存器、驱动器、缓冲器组成.锁存器由D触发器组成。

驱动器由场效应管组成.缓冲器由三态门组成.为理解并行口的工作原理，必须利用模拟电路、数字电路的相关知识进行分析。搭建以单片机为核心、含有输入输出设备的控制系统时.必须通过计算机控制技术进行输入信号的读人、输出信号的发送等操作。为保证控制系统(硬件)实现设计功能，必须通过程序设计编写控制程序。综上可见。单片机课程的综合性强.学习难度大。

1.2 内部结构及原理复杂了解、掌握单片机的内部结构及工作原理是进行单片机应用系统开发的前提。单片机是将微型机的主要部件集成到-块芯片上形成的，采用完全封装的形式，因此学习者很难直接观察到其内部结构.只能借助结构框图之类的手段，比较抽象。单片机内部功能部件数量多、寄存器数量多(8051：特殊功能寄存器 21个，特殊功能位近5O个)、引脚数量多且大多数具有两种功能 .相互之间错综复杂.提高了单片机原理的学习与掌握难度1-3 指令类型多、数量大单片机类型多，各种机型的指令系统虽有很大程度上的相似性 。

但也不尽相同。以较典型的8位 Intel系列单片机 8051为例.其指令系统共有 11l条指令 ，分为 5大类 33小类 。对于每条指令 .学习者需掌握其指令功能、所占用的存储空问、所耗费的运行时间、对程序状态字的影响等特性.才能在编写控制程序时做到灵活运用1-4 应用开发实践性强在掌握单片机的内部结构及工作原理的基础上，结合指令系统。

可进行应用开发。在课程学习阶段 .可进行-些小实例开发.如流水灯、秒表、电子钟、抢答器、表决器等。以最简单的流水灯为例，首先需掌握并行口的工作原理、发光二极管的驱动方法、定时器的工作原理、中断系统的使用等，其次需掌握开发工具 Keil软件.以编写控制程序，最后还需掌握开发工具 Proteus软件。利用其仿真功能对控制程序进行检验、调试。因此.单片机课程的实践性很强2 单片机原理与应用”课程教学中存在的问题当前，在质量工程”背景下，各高校都非常重视提高课堂教学质量，从多方面开展教学改革 。每个学校的情况不同.每门课程的情况也不同.针对单片机原理与应用”课程 ，目前主要存在如下问题。

2.1 教主导着学 .而学的主动性不足在《高等教育学》中，对教师与学生在教学过程中的关系有明确的表述 ：教为主导、学为主体 。即教师担负引导、指导的作用 。学生才是学习活动的主要完成者。在教育界。目前基本达成如下共识，即教学活动不应为教而教，而应为学而教 ，教”是为了达到不需要教”。但在目前各高校的教学过程中。普遍存在老师主动、学生被动的现象。-节课中.自始至终基本都是老师在连续不断地讲授.学生只能被动地听.缺少思考的时间，缺少交流互动的时间。上述现象导致两方面后果：-是，有效听课学生数占整个班级学生总数的比例不高；二是.有效听课学生昕匿、接受的知识量占教师讲授知识总量的比例不高。随着课程教学过程的推进.越来越多的内容听不懂.最终导致学生失去兴趣。学习主动性不足。

2.2 教与学的沟通渠道有限客观上讲 .目前高校的教学活动中.任课教师与学生之间的沟通渠道非常有限。以笔者所在学校为例.上、下午各安排两门课.每门课安排两节课时.两节课之间有五分钟休息时间.两门课之间有2O分钟的间隔≮次间的五分钟，用于师生喝水、方便等，因此很难充分利用 ；门次间的 20分钟.老师和学生均需赶往各自下-I'q课的授课，上课地点，因此也无法利用。目前师生之间的交流主要集中于师生均处于空闲状态(即学生没有上课任务、老师也没有授课任务)下学生自发到教师办公室开展讨论交流 实现这种交流的前提是学生需具有足够的主动性 ，但目前仅极少数学生可实现这-交流活动。

23 实践环节未得到应有程度的重视如前所述 .单片机原理与应用”课程的实践性很强 .因此需配以相应的实践环节以辅助理论环节。在应用实例开发阶段.固然必须进行实践操作：即使是在原理的学习阶段.其实也有很多情形是需要实践操作的，当然这需要借助相应的技术手段。以指令的学习为例.对全部的-百多条指令.需要掌握其书写格式、所能实现的功能、占据的存储空间等，利用 Keil软件 ¤助其编译功能 .不仅可判别指令格式的正误.还可获得对应的机器码及占据的存储空间.借助其调试功能，可以直观地观察指令的执行过程及结果.而这些都是必须亲自实践操作才能获知的。在课程大纲中安排了相应的实验，但学生对实验不重视。

应付了事.因此无法掌握相关技巧2.4 内容多、学时少、进度快在当前通识教育备受关注的形势下.很多专业课程的课时被压缩，虽然可适当调整教学大纲、削减讲授内容.但从课程内容完整性方面考虑，这类课程 目前还是表现出了内容多、学时少、课堂进度快的特点，单片机原理与应用”课程也不例外。现代化教育技术的发展，催生了多媒体课件 .它在将大量的抽象的知识以形象化的形式展示给学生的同时.也加快了课堂教学的进度。

3 方法与措施3.1 加强兴趣培养.增强学生的主动性掌握单片机的内部结构、工作原理及指令系统是进行单片机应用开发的前提。单片机内部结构复杂 ，特殊功能寄存器、特殊功能位、指令三者的数量均较大，其工作原理也较抽象，因此学习难度较大 ，大多数学生很难坚持完整地阅读教材。为此，可以在课程的开始阶段 ，给出- 些典型应用小实例，演示其运行过程 .再将其与内部功能部件、寄存器、指令等有机联系起来讲解，从而增加学生的学习兴趣 ，并增强学习的主动性作者简介：陈小岗(1981-)，男，汉族，江苏如皋人，讲师，主要从事单片机原理与应用、机械制造技术等课程教学。

178科技信息 。高胁：t2 0 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2013年 第 11期3.2 利用计算机辅助技术.增强开发、调试过程的直观性无论是原理、指令的学习阶段，还是应用开发技术的学习阶段，通过合理利用现代计算机辅助软件 .增强直观性 .有利于单片机相关知识的掌握 KeilProteLlS"是有效可行的方法之-。在原理、指令的学习阶段，利用 Keil软件.可直观了解指令实现的功能、指令的执行对内部寄存器的影响、指令对应的机器码及所占据的存储空间等；在应用开发阶段，利用 Keil软件，可编写控制程序 ，并实现程序功能调试 ，将其与 Proteus相结合.可进-步实现控制系统仿真运行功能.在不进行实际电路板焊接的情况下.检验程序的有效性、正确性。

33 要建立总体知识框架目前单片机原理与应用”课程知识内容主要包括如下几方面 ：内部结构、指令系统、程序设计、并行端 口、中断系统、定时肼 数器、串行口、扩展及接 口技术(扩展存储器、扩展输入输出口、与输入输出外设的接口、与 AD/DA转换器的接 口等)。在课程的开始阶段，通过典型实例.介绍实际开发出的单片机应用系统的组成 .并将其与该课程各主要知识点相对应.从而建立该课程的整体知识框架.有助于深入理解单片机各组成部分之间的关系3.4 结合实例 .开展项 目式教学对主要知识点.采取项 目式教学方法，即首先确立目标 ，然后由浅入深。完成该 目标。以定时计 数器的应用为例。确立项目目标为：利用定时肘 数器控制输出方波。该项目可易可难，关键看方波周期、占空比、溢 出处理方式三方面。周期可短可长 ：短周期(0.5ms)、中周期(20ms)、长周期(is)；占空比可大可小：1% 99%；溢出处理可采用中断或查询方式。从最简单的短周期、50%占空比、查询方式”人手，然后逐步展开.实现定时肼 数器的各种应用3.5 加强课后辅导答疑鉴于 目前师生间交流渠道有限的现状.在保留现有的零星的交流活动的基础上.通过师生协商。制定贯穿整个学期的辅导答疑计划 ，为所有学生提供交流的渠道。如利用晚自习开始前、结束后的30分钟，或利用周末时间。不论课程安排在上午或下午，如果课程安排在前两节，可利用课前 2O分钟左右的时间；若课程安排在后两节 ，可利用课后的 2O分钟左右的时间。

4 结语单片机课程具有很强的实用性，但学习难度也很大。为提高该课程教学质量.本文从加强兴趣培养、运用现代技术手段、建立知识整体框架、开展项 目式教学、加强课后辅导答疑五个方面，对改进该课程教学方法的可行性进行了探讨。如何提高该课程的教学质量 ，是每-位从事该课程教学活动的教师需要不断反思、总结的长期性的课题。O