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簡析單片機實驗課程教學(xué)探討
[摘 要]單片機課程是工科類比較重要的一門課程，文章針對單片機實驗教學(xué)中的現(xiàn)狀及問題，對單片機課程的實驗教學(xué)進行相應(yīng)調(diào)整，篩選實驗教學(xué)內(nèi)容，嘗試新的實驗教學(xué)方法，有效地激發(fā)學(xué)生的興趣，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生在有限學(xué)時內(nèi)掌握單片機的基本應(yīng)用，提高了學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)。同時，單片機課程是一門多理論、實踐性較強的課程，在教學(xué)中要把握好理論教學(xué)、實踐教學(xué)、考核各個環(huán)節(jié)。為了讓高職高專的學(xué)生切實學(xué)會并熟練掌握單片機，筆者在實際教學(xué)中摸索出一種新型的教學(xué)方法。文章是筆者就單片機教學(xué)提出的見解和看法。
[關(guān)鍵詞]單片機課程;理論環(huán)節(jié);實驗教學(xué)
1 新型教學(xué)法的提出
單片機在工科電類專業(yè)教育中占據(jù)重要地位，它涉及編程語言、微機接口知識、通信技術(shù)知識、硬件電路等。屬于技術(shù)性、工程性、實踐性很強的一門學(xué)科。
我們往往認(rèn)為傳統(tǒng)的教育模式都是落后的，其實傳統(tǒng)還是有其可取之處的。有些教育者認(rèn)為傳統(tǒng)教育模式的教學(xué)目標(biāo)是向?qū)W生傳授系統(tǒng)的文化基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識，忽視了學(xué)生的動手能力，這種認(rèn)識固然是對的，但更關(guān)鍵的是我們的教育者解決教育問題的方法是否得當(dāng)，現(xiàn)在好多教師是調(diào)動學(xué)生動手了，卻很少有人能調(diào)動學(xué)生的能力。在實驗課堂中，好多學(xué)生進了實驗室不知道從何處入手;有的代碼都看不全;有的不能按照軟件給系統(tǒng)連接硬件;還有好多不會算法……這些明顯是理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象。因此，熟練掌握指令、程序、算法等軟件知識，了解相關(guān)硬件知識，加強實踐環(huán)節(jié)是學(xué)會單片機所必需的，也是我們教育者所要達到的教學(xué)目標(biāo)�？傊畣纹瑱C是一本書同時也是一種芯片。
2 新型教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計
(1)課本知識是我們學(xué)習(xí)單片機的理論基礎(chǔ)。我們可以不了解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是它的各方面的用途必須得弄清楚，要讓學(xué)生明白它的最小應(yīng)用系統(tǒng);要掌握它每一個引腳的用途特點;要會用每一個代碼;要會使用內(nèi)部定時器;要弄清楚如何使用中斷;要會編寫顯示、延時、鍵盤、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、通信等一些常用的簡單程序等。這是以后搞單片機實驗以及設(shè)計開發(fā)的理論基礎(chǔ)。作為教育者，我們務(wù)必做到讓每一位學(xué)生都能熟練掌握，要對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做到心中有數(shù)，這樣既是對學(xué)生的負責(zé)也有利于教學(xué)進程的安排。
(2)在實踐教學(xué)中，不難發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生只是機械地模仿教師的示范操作，而沒有真正做到把操作和書本聯(lián)系起來，并且有很多的學(xué)生是使用指導(dǎo)書上現(xiàn)成的資料，輸入現(xiàn)成的程序，整個實驗過程中沒有建立整體電氣原理圖的概念，甚至連基本的原理圖都無須讀懂。這樣根本談不上培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計電路的能力。學(xué)習(xí)理論知識和進行實驗對所學(xué)知識有很大幫助，但要使學(xué)生具備應(yīng)用和簡單的開發(fā)能力還是很不夠的，教師還必須通過一些課程設(shè)計項目，來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，來提高學(xué)生的應(yīng)用開發(fā)能力。有條件的學(xué)�？梢蚤_放學(xué)校的實驗室供學(xué)生設(shè)計開發(fā)單片機實驗項目，也可以由老師組織去工廠定制實驗板，充分利用有效的社會資源達到更好的教學(xué)效果。
3 單片機實驗的特點及問題
單片機是一門實踐性很強的學(xué)科，教學(xué)中需要很多硬件設(shè)備，如電腦、實驗電路、編程器等。傳統(tǒng)的單片機實驗教學(xué)一般采用驗證性的實驗教學(xué)方法。學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的實驗步驟進行連線，按照參考的實驗流程進行軟件調(diào)試，通過運行程序，最后觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗結(jié)果。這種實驗方式對學(xué)生的要求不高，實驗也容易完成，而且學(xué)生能從中獲得感性認(rèn)識，比較適合單片機實驗的初級階段。
同時，一般單片機實驗箱由于是成品，學(xué)生很難參與細節(jié)設(shè)計，因此動手能力的訓(xùn)練也有限。單片機實驗室建立成本高，一般學(xué)校很少有學(xué)生人手一套實驗開發(fā)系統(tǒng)進行單片機實驗及開發(fā)。就算有，由于技術(shù)的不斷更新、設(shè)備的不斷老化，實驗儀器也會很快落后。此外，單片機實驗室由于有時間地點的限制，學(xué)生除了上實驗課外平時難得有機會實踐。
這種方式雖然易于操作，但對研究問題、分析問題以及解決問題的要求不高，不能達到培養(yǎng)綜合能力的目的，因此需要引入新的實驗教學(xué)模式。
4 實驗教學(xué)模式探討
為了改善這種狀況，形成教與學(xué)的良性互動，教師首先需要在實驗課堂上多啟發(fā)學(xué)生的思維，使枯燥的實驗內(nèi)容變得生動、有趣，有助于學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)效果;其次需要改進實驗教學(xué)方式、更改實驗教學(xué)計劃、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)客，比如采用C語言進行程序設(shè)計，比使用匯編語言難度低;比如一些實用性不大的內(nèi)容直接刪掉;此外，還可以建構(gòu)單片機教學(xué)仿真實驗平臺，通過軟件來仿真單片機的功能，節(jié)省了硬件投資成本。
一個良好的開始是成功的一半，興趣是最好的老師。作為教師的我們，要善于抓住這一特點，設(shè)計好實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極思考，把所學(xué)的理論知識融會貫通。在實驗課程的開端創(chuàng)設(shè)良好的開始，激發(fā)學(xué)生的興趣。比如，通過生活實例能提高學(xué)生的興趣，否則學(xué)生會覺得概念太抽象。另外，應(yīng)將多媒體技術(shù)應(yīng)用在單片機實驗教學(xué)中，特別是在介紹操作方法時，多媒體能直觀、形象地幫助學(xué)生理解。比如，在焊接實驗中，我們可以通過多媒體把整個焊接過程的圖片展示出來，并注明注意事項，讓學(xué)生非常容易把握焊接步驟。當(dāng)然我們也不需要把所有的實驗教學(xué)內(nèi)容都展示，很簡單的部分就可以直接跳過去。多媒體主要用來提高學(xué)生的實驗積極性，提高了實驗教學(xué)效果。
5 理論教學(xué)方面
單片機課程是一門實踐性很強的課程，它主要體現(xiàn)在硬件和軟件的緊密結(jié)合，要編制單片機的應(yīng)用程序就必須很好地了解單片機的硬件結(jié)構(gòu)，所以在理論教學(xué)過程中需要重點給學(xué)生介紹硬件方面的知識以及基本的指令系統(tǒng)。
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師習(xí)慣于以“單片機簡介→硬件結(jié)構(gòu)→編程指令→系統(tǒng)擴展”這種按部就班的方式去進行講解，這種模式符合單片機課程的特點。但是在實際的教學(xué)過程中會遇到許多問題，如單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抽象、指令功能多、程序編寫困難造成學(xué)生難懂的問題，很難提高學(xué)生的實踐能力，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。
為了提高學(xué)生的實踐能力，可以把理論教學(xué)從傳統(tǒng)模式過渡到一種模塊化教學(xué)的模式。單片機這門課程的模塊化教學(xué)方式具有很強的靈活性，一個模塊可以是一個單元的知識，可以是幾個單元的組合，甚至可以是一本書的整合。小模塊組合成了大模塊，大模塊可以組成更大的模塊，一環(huán)套一環(huán)，這樣的教學(xué)設(shè)計使學(xué)生由學(xué)期末的反饋變成模塊的反饋，有利于教師對學(xué)生進行有效的指導(dǎo)。比如說，我們可以將單片機的基礎(chǔ)知識設(shè)置成一個主模塊，在這個主模塊下包括單片機的結(jié)構(gòu)和引腳說明，存儲器結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)這幾方面內(nèi)容。通過實物演示及多媒體教學(xué)方式讓學(xué)生對單片機有一個簡單認(rèn)識，然后在后續(xù)的模塊中選擇一些好的實例作為模塊，使學(xué)生更好地掌握單片機的中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器，并學(xué)會用指令對接口進行編程。
6 結(jié) 論
總的來說，先激發(fā)學(xué)生的興趣，然后在實驗教學(xué)中采用整合方式，把相關(guān)知識點聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，達到融會貫通，最后引入仿真實驗平臺，方便快捷，打破了原有傳統(tǒng)模式的單一性。單片機課程作為一門重要的專業(yè)課，對于大多數(shù)學(xué)生來說是有難度的，但是只要我們根據(jù)學(xué)生的實際情況以及學(xué)校的教學(xué)資源合理地安排教學(xué)計劃，應(yīng)用更好的教學(xué)模式，相信一定會取得較好的教學(xué)效果，既可以讓學(xué)生很好地掌握課程內(nèi)容，又可以使單片機課程成為學(xué)生最感興趣的專業(yè)課。
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