基于應用型人才培養的單片機原理教學(xué)

    論文關(guān)鍵詞:單片機原理　教學(xué)改革　多媒體教學(xué)　標準C語(yǔ)言　Keil C51

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    論文摘要:單片機原理課程對于電子、電信、計算機和自動(dòng)控制等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課程，但由于長(cháng)期以來(lái)大都采用傳統的教學(xué)模式，缺乏一定的改革和創(chuàng )新，導致單片機原理課程的教學(xué)內容和手段都顯得陳舊。針對這種狀況.我們引入多媒體教學(xué)和傳統教學(xué)模式相結合、匯編語(yǔ)言教學(xué)中引入標準C語(yǔ)言、學(xué)生研究性學(xué)習項目立項和Keil C51等幾方面來(lái)進(jìn)行探索性的改革，通過(guò)問(wèn)卷調查的方式發(fā)現，大部分學(xué)生對單片機原理的教學(xué)改革是認可的。

    單片機原理課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)、機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課，但從多年學(xué)生平時(shí)上課的表現和考試的結果，以及從學(xué)生走向工作崗位的問(wèn)題反饋來(lái)看，我校的單片機原理課程教學(xué)當中存在著(zhù)一些不足之處。如教學(xué)內容過(guò)于陳舊，匯編語(yǔ)言的教學(xué)方式過(guò)于死板，實(shí)踐的方法跟不上當今工作崗位的要求等。為響應學(xué)校創(chuàng )建省級示范應用型本科院校的要求，全面提高我校的辦學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平，在2008年，我們對實(shí)用性較強的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課單片機原理的教學(xué)進(jìn)行了探索性的改革實(shí)踐。

　　1課程教學(xué)存在的問(wèn)題

    多年來(lái)，我們的單片機原理課程教學(xué)都是以匯編語(yǔ)言為主，從每屆學(xué)生考試的結果來(lái)看，學(xué)生對匯編語(yǔ)言部分知識的掌握比較差。對于單片機這樣的以培養學(xué)生的產(chǎn)品設計應用能力為主要教學(xué)目標之一的課程來(lái)說(shuō)，編程語(yǔ)言掌握不好，學(xué)生對單片機原理的掌握可想而知。究其原因，主要是匯編語(yǔ)言是低級語(yǔ)言，僅是機器指令的簡(jiǎn)單符號化，寄存器使用相對高級語(yǔ)言操作繁雜，并且要求學(xué)生具有一定的硬件基礎知識，顯然學(xué)生在短時(shí)間內難以完全掌握。

    目前大多數高校的理論教學(xué)過(guò)程都是采用先基礎后應用的模式，即單片機硬件結構、指令系統、匯編語(yǔ)言設計、外部系統擴展、接口技術(shù)和應用系統設計，這種方法雖然思路清晰，但是存在著(zhù)過(guò)于機械性的弊端，缺乏生動(dòng)、直觀(guān)的實(shí)物等輔助教學(xué)手段，這樣便使學(xué)生覺(jué)得學(xué)習單片機枯燥乏味，沒(méi)有現實(shí)意義，缺乏興趣，嚴重影響了教學(xué)效果。實(shí)踐教學(xué)上形式單一且重視不夠。當前的實(shí)踐課教學(xué)大多以單片機實(shí)驗箱為實(shí)驗平臺，而開(kāi)設的也多為驗證性實(shí)驗。觀(guān)察中我們不難發(fā)現，學(xué)生在做實(shí)驗時(shí)大都是用實(shí)驗指導書(shū)上已經(jīng)寫(xiě)好的程序資料，幾乎沒(méi)有多少同學(xué)去分析程序的流程，更不用說(shuō)去研究讀懂那些代碼了。另外，對于用到電路硬件的實(shí)驗，也只是按實(shí)驗指導書(shū)要求在實(shí)驗箱上做簡(jiǎn)單的連線(xiàn)，沒(méi)有一個(gè)整體的電氣原理圖概念，再加上實(shí)驗條件的有限，不可能每個(gè)同學(xué)都能得到老師的輔導。導致學(xué)生過(guò)度追求實(shí)驗結果，而忽略了硬件設計、軟件調試等過(guò)程。

    另外，我們的單片機教學(xué)都是以8031或MCS-51為例來(lái)進(jìn)行的，多年來(lái)基本沒(méi)有變化，實(shí)際在市場(chǎng)上單片機已經(jīng)發(fā)展出了很多品種，即使是51系列的單片機也是非常豐富的。比如:有內置看門(mén)狗的，有內置PWM的，有內置SPI的和內置A/D,/D/A的等等。但是學(xué)生們卻知道的很少。

　　2課堂教學(xué)改革

　　2. 1多媒體教學(xué)和傳統教學(xué)模式相結合

    隨著(zhù)大學(xué)教育教學(xué)改革的深人，多媒體教學(xué)將更加廣泛地應用于各種教育教學(xué)領(lǐng)域。傳統教學(xué)方法是以課堂教學(xué)為主，以教師為中心進(jìn)行的教學(xué)，而對單片機原理課程這種實(shí)踐性較強的課堂教學(xué)，顯然傳統的教學(xué)方法不能充分調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性，而多媒體教學(xué)方法是通過(guò)計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)和現代教學(xué)方法進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，集文字、圖像、聲音、視頻影像、動(dòng)畫(huà)等各種信息于一體，教學(xué)更加形象、直觀(guān)和生動(dòng)。例如通過(guò)使用豐富的網(wǎng)絡(luò )資源，同學(xué)們能夠了解當前有關(guān)單片機的新書(shū)訊、新技術(shù)、新信息和相關(guān)領(lǐng)域的內容，了解單片機應用和發(fā)展的現狀。同時(shí)在每章節的最后把網(wǎng)絡(luò )上具有代表性的和應用性的問(wèn)題搬到課堂上，組織大家一起進(jìn)行討論和分析等，能使課堂學(xué)習的基礎知識和實(shí)際應用聯(lián)系在一起。這樣就可以引導同學(xué)們學(xué)會(huì )搜集和消化網(wǎng)絡(luò )上的有關(guān)資源，學(xué)會(huì )查閱單片機廠(chǎng)家提供的芯片技術(shù)資料，為將來(lái)自己進(jìn)行軟硬件設計打下基礎。

　　2. 2在匯編語(yǔ)言教學(xué)中引入標準C語(yǔ)言

    鑒于匯編語(yǔ)言不容易掌握，教師在講授完單片機原理硬件結構、指令系統和匯編語(yǔ)言程序設計章節之后，可引人單片機標準C語(yǔ)言的教學(xué)內容。其內容主要包括C的基本語(yǔ)法、C的數據結構、C的存儲結構和C的流程控制等知識要點(diǎn)，并且在講解的過(guò)程中跟匯編語(yǔ)言作對比，理解兩者在端口和中斷等定義上的不同，同學(xué)們在了解單片機硬件結構的基礎上，理解C的數據結構、存儲結構與單片機硬件結構的相互對應關(guān)系。另外，在學(xué)習的過(guò)程中，要讓同學(xué)們認識到C語(yǔ)言相對匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn):如C語(yǔ)言的可讀性、可維護性好，便于維護和調試以及代碼重用和移植等。

    這樣以采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言進(jìn)行對照的教學(xué)模式，學(xué)生可以很快地在短期內掌握單片機原理應用的編程，無(wú)疑會(huì )對后期的學(xué)習有相當大的益處。

　　2. 3引入單片機最常用的開(kāi)發(fā)工具Keil C51

    集成電路的發(fā)展使得單片機的性能不斷提高，應用領(lǐng)域日益廣闊，單片機編譯調試工具也在不斷完善。最常用的開(kāi)發(fā)工具Keil C51是由美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統，Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開(kāi)發(fā)調試工具，全Windows界面，同時(shí)該軟件系統隨著(zhù)Windows版本的更新不斷地完善，另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì )到Keil C51生成的目標代碼效率非常高，多數語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。圖1為操作的軟件系統界面圖，窗口標題欄下緊接著(zhù)是菜單欄，菜單欄下面是工具欄，工具欄下面的左邊是項目管理器窗口，在該窗口既可以查看項目的文件情況，也可以查看程序執行時(shí)寄存器的實(shí)時(shí)值J在管理器窗口的右邊是編輯窗口，它的下面是命令窗日和各種輸出信息窗口，對于這些窗口可以通過(guò)視圖菜單( View)下面的命令打開(kāi)或關(guān)閉。
   在引入標準C語(yǔ)言的基礎上，為了大學(xué)生們走向社會(huì )后，能夠更快適應工廠(chǎng)企業(yè)的單片機相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，我們又引導同學(xué)們掌握此開(kāi)發(fā)平臺的使用方法，這樣為在以后打下一個(gè)很好的工作基礎。

　　3實(shí)踐教學(xué)改革

　　3. 1變革傳統的實(shí)驗模式

    我們嘗試改變傳統實(shí)驗過(guò)程中以驗證性為主的實(shí)驗模式，指導教師僅提供實(shí)驗的方向，學(xué)生根據實(shí)驗目的和要求，提前預習，自己到圖書(shū)館或者網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，設計實(shí)驗方案，編寫(xiě)相關(guān)的實(shí)驗程序。在實(shí)驗中遇到問(wèn)題可與小組成員討論解決，最后得到實(shí)驗結果。學(xué)生應根據自己的實(shí)驗過(guò)程撰寫(xiě)實(shí)驗報告，包括學(xué)生實(shí)驗中遇到的問(wèn)題，以及提出的解決方案。同時(shí)教師也可以組織學(xué)生間進(jìn)行交流，對各組實(shí)驗結果與報告展開(kāi)分析和討論叫，從而提高大學(xué)生的研究能力和科學(xué)實(shí)驗能力。

　　3. 2充分利用好課外時(shí)間

    單片機原理課程的課外教學(xué)也是實(shí)踐教學(xué)中很重要的一個(gè)組成部分，它不僅僅是實(shí)驗教學(xué)的一個(gè)補充。事實(shí)上，大學(xué)生可以通過(guò)組織興趣小組、參與教師的科研等各種方式進(jìn)行課外學(xué)習，例如我校團委和科技處組織學(xué)生申報的研究性學(xué)習項目，在很大程度上激發(fā)了部分學(xué)生的創(chuàng )新精神，強化了他們的實(shí)踐能力，從而增強了他們獨立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外，單片機課程任課老師也適當地對學(xué)生課外學(xué)習予以指導，針對他們感興趣的研究方向，提供參考書(shū)目，引導學(xué)生了解最新動(dòng)態(tài)，把握研究方向，與學(xué)生之間展開(kāi)討論，鼓勵學(xué)生走出學(xué)校，參加各種嵌人式系統講座，參與校內外組織的各種跟單片機相關(guān)的競賽活動(dòng)，開(kāi)闊學(xué)生們的視野，增長(cháng)他們的才干，逐步培養自己的研究能力和創(chuàng )新能力。

　　4結論

    在單片機課程教學(xué)環(huán)節和實(shí)踐環(huán)節中引人新的內容和教學(xué)方法，是否提高了學(xué)生們對這門(mén)課的學(xué)習興趣和熱情呢，我們設計了如表1所示的單片機原理課程評價(jià)調查表，來(lái)檢驗學(xué)生們對課程改革教學(xué)的認可度，分別對05級和06級共計280名學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調查，統計得出的結果是05級122名學(xué)生評出的分數平均得分88. 36分，06級158名學(xué)生給出的平均分是90. 02分�？梢�(jiàn)通過(guò)同學(xué)們對改革后的單片機原理課程教學(xué)的評價(jià)，其課程并非那么難學(xué)，只要我們采用合理的教學(xué)方法，通過(guò)多種手段，提高學(xué)生的學(xué)習興趣，就一定能夠達到好的教學(xué)效果。
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