高職機械專業(yè)單片機課程教學改革的研究

1、<p>　　高職機械專業(yè)單片機課程教學改革的研究</p><p>　　摘要：在分析高職機械專業(yè)學生單片機教學難點的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)教學模式的弊端，從教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、考核方式等方面，詳細闡述了單片機教學的具體改進措施。實踐教學結(jié)果表明，改進后的教學模式要優(yōu)于過去傳統(tǒng)教學模式的教學效果，達到了單片機課程教學改革的預(yù)期目標。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機 教學改革

2、 單片機開發(fā)板 單片機課程設(shè)計 </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　單片機因體積小、功能強、可靠性高和價格低廉等一系列優(yōu)點，已滲入到人們工作和生活的各個角落，應(yīng)用前景廣闊[1]。目前多數(shù)高職院校的機械專業(yè)都開設(shè)了單片機課程，但大多院校的教學思路仍然借鑒本科先基礎(chǔ)后應(yīng)用的常規(guī)教學模式，理論教學與實際應(yīng)用結(jié)合較少。對于高職學生，課程入門比

3、較困難，知識不易掌握，實際應(yīng)用較少，學習興趣不高，該課程的實際教學效果并不理想。因此，單片機的教學模式亟需改革，改變原來以知識傳授為目標的教學方式，要理論與實踐并重，以實踐入門來吸引學生學習的興趣，提高教學質(zhì)量。 </p><p>　　1 高職機械專業(yè)單片機教學現(xiàn)存的難點 </p><p>　　單片機是一門理論性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時也是一門實踐性和技術(shù)性很強的學科。要求學生掌握一定的電

4、子電路知識，還要熟練掌握計算機的相關(guān)知識，掌握編程的思維和方法。高職學生的基礎(chǔ)知識相對薄弱，對于單片機的學習有一定的困難。 </p><p>　　1.1 對于單片機中的專業(yè)術(shù)語和電路很難理解 </p><p>　　學習單片機要以電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計算機基礎(chǔ)知識等相關(guān)課程的理論知識為基礎(chǔ)。與電子專業(yè)學生不同的是，我校機械專業(yè)學生只開設(shè)一門電工電子課程，所有的電路、模電和數(shù)

5、電的相關(guān)知識都集中在一門課程中講授，知識點多且課時量偏少，知識點講授較為粗淺，不能深入展開。因此，學生對于單片機中遇到的一些專業(yè)術(shù)語和電路，如集電極開路、上拉電阻、存儲器地址、D觸發(fā)器、555振蕩電路等，很難理解。這些知識都需要重新講授，且講授效果不佳。學生往往在學到單片機的硬件電路部分時，突然間覺得很難，學習的積極性下降，甚至有了厭學的情緒。 </p><p>　　1.2 對于匯編指令不易理解 </p&g

6、t;<p>　　像所有其他的指令一樣，匯編指令也是英文的，我校機械專業(yè)大部分學生的英語能力比較差，遇到有英文的地方，本能地會回避，更不要說進行深入的研究。單片機中要求他們短時間記憶和理解數(shù)十條甚至上百條指令的格式和功能，他們覺得比較有壓力，很多學生達不到這個目標。 </p><p>　　匯編語言是一種低級語言，每一條匯編指令都與機器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)， </p><p>　　

7、如果學生對于硬件結(jié)構(gòu)沒有掌握好，那么對于匯編語言的指令也很難完全理解。即使學生勉強知道每條指令的大概意思，但由于沒有充分理解其內(nèi)涵，不能做到融會貫通，常常錯誤地運用指令，即使在一個程序里運用正確，可能題型改變，就做不出來了。 </p><p>　　1.3 對于單片機的應(yīng)用比較陌生 </p><p>　　我們在學校的教學中，受制于課時量的不足和傳統(tǒng)教學思維和方法的限制，通常都以傳授理論知識為

8、主，實際應(yīng)用提到的比較少。因此，出現(xiàn)一些學生直到學完這門課程，都不知道單片機能干什么。有些學生告訴老師，以前我們學過的課程，如機械制圖，很有實用性，單片機講的這么多、這么復雜，到底有什么用，我們機械專業(yè)為什么要學這一門課程。學生不能深入理解該門課程的實際應(yīng)用，認為學了無用知識。 </p><p>　　2 高職機械專業(yè)單片機教學改革的具體措施 </p><p>　　學習單片機的最終目標是能運

9、用單片機進行一些項目的開發(fā)，解決生產(chǎn)和生活中遇到的實際問題。人才市場需要的不是只懂理論、不懂實踐的研究型人才，而是既懂理論，又能實踐的應(yīng)用型人才。因此，單片機的改革也要以就業(yè)市場為導向，結(jié)合高職機械類學生的特點，做一些針對性的調(diào)整，使學生既能學好，又能快速地適應(yīng)社會的需求。本文針對單片機課程在教學方面現(xiàn)有的種種弊端，提出了單片機課程教學改革實施的一些具體措施。 </p><p>　　2.1 實施“項目任務(wù)驅(qū)動法”

10、，理論教學緊扣實踐應(yīng)用 </p><p>　　單片機教學應(yīng)該采用工程實際應(yīng)用課題或?qū)嵺`案例進行教學的方法，實施“項目任務(wù)驅(qū)動法”，即課程教學以單片機應(yīng)用技術(shù)的典型實用案例進行分析講授的一種教學方法。授課時以單片機技術(shù)“案例”演示作為引入，以實現(xiàn)“案例”為主線講述各相關(guān)理論知識。為鞏固理論知識的學習和培養(yǎng)學生實際動手的能力，理論教學應(yīng)與實際“案例”實驗教學穿插進行，以實驗教學充實理論內(nèi)容，使兩者融會貫通。整個教學過

11、程的思路設(shè)計如下： </p><p>　　例如，在第一次上單片機的課時，就應(yīng)該給學生演示單片機的用途，如單片機驅(qū)動流水燈、驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字，驅(qū)動16×16點陣顯示漢字，驅(qū)動蜂鳴器演奏一段鈴聲等，讓學生了解單片機的應(yīng)用，領(lǐng)略單片機的妙處，激發(fā)學生學習的興趣。興趣對一個學生學習一門課程很重要，如果學生對某門課程失去興趣，即使再好的老師也教不好。第二次上課可以選擇一個簡單的應(yīng)用，如單片機驅(qū)動一個LED的亮滅

12、，通過仿真軟件，當堂給學生畫電路圖，編寫軟件，使學生感到單片機并不是很難，自己也可以學會，打消他學不好的顧慮。后面每次課都以項目任務(wù)為導向，每次課時可以先將我們要實現(xiàn)的功能給學生演示一遍，然后告訴學生我們實現(xiàn)這個功能的思路是什么，我們要實現(xiàn)這個功能，需要學習哪些基礎(chǔ)知識，讓學生有一個清晰的概況和熱切學習的期盼。下表為四個常用的典型項目的實驗任務(wù)設(shè)置： </p><p>　　每個項目的設(shè)計都要以實踐應(yīng)用為導向，讓學

13、生感覺到能學以致用。任務(wù)的設(shè)計應(yīng)遵循由淺到深、循序漸進的手法，與理論章節(jié)知識的進度遙相呼應(yīng)，使學生能夠逐步接受并加深理解。同一個知識點，可以舉不同項目中的相近任務(wù)反復講解，使學生對所學知識點理解透徹，達到舉一反三的目的。 </p><p>　　2.2 以C語言為主，匯編語言為輔，講授單片機的指令系統(tǒng) </p><p>　　目前單片機的實際項目開發(fā)多采用C語言程序編寫，傳統(tǒng)的單片機教材和教學

14、，大多采用匯編語言講授單片機的指令系統(tǒng)[2]。為了改變傳統(tǒng)所學與實際所用的差別，單片機指令系統(tǒng)的教學，應(yīng)在匯編語言的基礎(chǔ)上，增加單片機C語言程序設(shè)計內(nèi)容，采用以C語言為主，匯編語言為輔的編程方式。這樣可以使學生盡快與實踐接軌，提高單片機的開發(fā)效率，使學生畢業(yè)后更快更好地適應(yīng)工作環(huán)境。例如：在采用案例教學過程中，同一程序分別用匯編語言和C語言編寫，通過比較二者的優(yōu)缺點，可以真正理解兩種語言在實際應(yīng)用中的效果。Keil C51程序編譯工具，

15、既可以實現(xiàn)匯編語言的編程，又可以實現(xiàn)C語言的編程。因此，在我們實際教學工作中，完全可以用Keil C51軟件實現(xiàn)了單片機軟件開發(fā)和應(yīng)用案例的日常教學，簡化理論課學習的內(nèi)容，降低學習難度，使學生能盡快上手單片機，這樣就提高了同學們學習單片機的熱情，同時也非常適合實踐應(yīng)用的需求，為將來工作中單片機的開發(fā)應(yīng)用奠定了良好的軟件基礎(chǔ)。 　　2.3 單片機仿真軟件和實驗開發(fā)板并重的雙重實驗教學模式 </p><p>　　實

16、驗教學中應(yīng)實施單片機仿真軟件和實驗開發(fā)板并重的雙重實驗教學模式。開發(fā)板是在一塊電路板上集成了單片機常用功能模塊，雖然體積小，但涵蓋了絕大多數(shù)單片機常用的實驗，并可以根據(jù)教學需求，開發(fā)擴展相關(guān)功能模塊[3]。課堂教學結(jié)束后，學生可將開發(fā)板帶回宿舍，只需要一臺電腦、一根USB下載線，就可在開發(fā)板上自學單片機或是做一些小項目鍛煉實際動手能力，充分調(diào)動學生學習單片機的積極性。開發(fā)板價格便宜，現(xiàn)在市面上簡單通用的單片機開發(fā)板（適用入門者學習），每

17、套均價不到200元，完全滿足初學者做一些常用的開發(fā)應(yīng)用。實驗教學中，可先讓學生在Keil C51和Proteus軟件中編寫和仿真單片機案例程序，程序仿真正確無誤后，將程序下載到單片機開發(fā)板中，在開發(fā)板上實現(xiàn)實際電路功能的運行，強化對實際電路的認識和理解。 </p><p>　　2.4 增添單片機課程設(shè)計專項實訓，實施理論與實踐并重的考核方案 </p><p>　　在單片機課程結(jié)束前，可在臨

18、近期末設(shè)置3周的單片機課程設(shè)計專項實訓，一周調(diào)研選題，一周設(shè)計軟硬件、一周焊接電路板，完成作品。具體實施的方法是讓學生獨立在單片機開發(fā)板上完成自選項目的設(shè)計與實現(xiàn)，如“數(shù)字鐘”、“LED顯示器”、“數(shù)字溫度顯示計”等智能化小產(chǎn)品。3-4人一組，查閱資料，自選題目，自行設(shè)計電路圖、編輯程序，然后選擇并購買相應(yīng)的元器件，親自焊接并完成電路，提交課題設(shè)計報告。該課程設(shè)計的開展，可以使學生了解市場行情，培養(yǎng)學生開發(fā)項目的能力，團隊合作能力等，同

19、時也可以作為學生期末考試實踐環(huán)節(jié)的考核成績。 </p><p>　　為防止學生原搬照抄網(wǎng)上和有關(guān)資料的單片機實驗設(shè)計，達不到課程考核的初衷，單片機的考核還應(yīng)保留原有的理論考試。應(yīng)將傳統(tǒng)的以理論考核為主的期末閉卷考試與以實踐開發(fā)應(yīng)用為主的單片機課程設(shè)計考核相結(jié)合，將二者的成績共同作為單片機課程的最終考核成績。這樣，能同時對學生的理論基礎(chǔ)知識和實踐動手開發(fā)能力做出合理的考核評價。 </p><p&

20、gt;<b>　　3 結(jié)語 </b></p><p>　　單片機是高職機械專業(yè)學生的重要基礎(chǔ)課程，目前教學效果普遍不佳。在分析高職機械專業(yè)學生單片機教學難點的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)教學模式的弊端，提出了該課程教學改革的具體實施措施。在教學方法上，實施了“項目任務(wù)驅(qū)動法”，較好地融合了理論與實踐教學；在教學內(nèi)容上，緊貼能實際運用的教學理論與技術(shù)，如以C語言為主，匯編語言為輔的單片機編程語言；在教學手

21、段上，實行單片機仿真軟件和實驗開發(fā)板并重的雙重實驗教學模式；在考核方式上，采用理論與實踐并重的考核方案。實踐教學結(jié)果表明，改進后的教學模式要優(yōu)于過去傳統(tǒng)教學模式的教學效果，達到了單片機課程教學改革的預(yù)期目標。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]王效華，張詠梅.單片機原理與應(yīng)用[M].北京：北京交通大學出版社，2007：5.

22、</p><p>　　[2]謝維成.單片機原理及應(yīng)用C51程序設(shè)計[M].北京：清華大學出版社，2008. </p><p>　　[3]周潤景，張麗娜.基于Proteus的電路及單片機系統(tǒng)的設(shè)計與仿真[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006. </p><p><b>　　作者簡介： </b></p><p>