張新偉，黃　敏，劉洪霞，柳偉續(xù)，李雙喜（.安徽科技學(xué)院　機(jī)械工程學(xué)院；.安徽科技學(xué)院　電氣與電子工程學(xué)院，安徽　滁州　3300）

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非電類專業(yè)單片機(jī)課程開設(shè)過程中存在的問題及對策

張新偉1，黃敏1，劉洪霞1，柳偉續(xù)1，李雙喜2
（1.安徽科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院；2.安徽科技學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，安徽滁州233100）

摘要：近年來，國內(nèi)多數(shù)高校的非電類工科專業(yè)陸續(xù)開設(shè)單片機(jī)課程，但其教學(xué)效果一直不盡如人意.針對當(dāng)前高校中非電類專業(yè)單片機(jī)課程的實(shí)際狀況，本文分析了目前教學(xué)過程中存在的主要問題，并給出其相應(yīng)的對策.

關(guān)鍵詞:單片機(jī)；教學(xué)改革；問題；對策

目前，單片機(jī)課程是國內(nèi)各高校電類專業(yè)的主干課程，其既要求學(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識，同時(shí)也要求學(xué)生具備一定的實(shí)際動手能力，是電類專業(yè)學(xué)生在校參加各類競賽、畢業(yè)找工作時(shí)必須要掌握的技能之一[1].基于此，全國各高校關(guān)于電類專業(yè)開設(shè)單片機(jī)課程的國家級、省級和校級教學(xué)改革研究項(xiàng)目很多.

朱敏杰等[2]通過確定單片機(jī)課程在電類專業(yè)課程體系中的作用、地位、改進(jìn)日常教學(xué)方法以及完善實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與授課方式等辦法，對電類專業(yè)開設(shè)的單片機(jī)原理與應(yīng)用課程開展教學(xué)改革工作.鄧文娟等[3]主要通過對授課內(nèi)容、理論課授課方法、實(shí)驗(yàn)課的授課方法和課程考核方式進(jìn)行全面改革.張靈等[4]針對電類專業(yè)單片機(jī)教學(xué)中存在的問題，提出從教學(xué)方法、增設(shè)課程設(shè)計(jì)、課程考核和教學(xué)環(huán)境等多方面對實(shí)踐教學(xué)改革的方案和措施，通過改革，進(jìn)一步提高學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)熱情.趙月靜等[5]通過分析，在教學(xué)過程中引入proteus仿真軟件和keil編程軟件，采用項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方法進(jìn)行單片機(jī)課程的教學(xué)改革.

上面研究在電類專業(yè)的單片機(jī)教學(xué)過程中都得到運(yùn)用并取得一定教學(xué)效果.單片機(jī)的學(xué)習(xí)會涉及到很多電路、模電和數(shù)電等其他學(xué)科知識，而這些知識非電類專業(yè)的學(xué)生是沒有全面、深入掌握的，從而使得單片機(jī)課程在非電類專業(yè)難以有效開展.為此，本文主要分析當(dāng)前單片機(jī)課程在非電類專業(yè)授課過程中存在的主要問題，并給出其改革方向.

1　存在的問題

1.1理論與實(shí)踐脫節(jié)

當(dāng)前，在進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)時(shí)涉及到的理論內(nèi)容過多，而與工程相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)較少[6].課堂上，大量的時(shí)間都是在講基礎(chǔ)理論知識，而對于每一個(gè)知識點(diǎn)，又沒有相應(yīng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)幫助理解知識點(diǎn).同時(shí)，老師上課時(shí)只是單純的講解知識點(diǎn)，很少涉及這些知識在工程上的應(yīng)用，更不要說做工程時(shí)的項(xiàng)目分析、硬件設(shè)備的搭建、軟件的開發(fā)及調(diào)試等非常實(shí)用的工程技巧.從而使學(xué)生感覺單片機(jī)非常抽象、枯燥、難以理解的，上課時(shí)需要記憶的知識點(diǎn)很多，好不容易記住又不會用.期末考試成績的高低完全不能夠用來評判學(xué)生對本門課程的掌握程度.

1.2實(shí)驗(yàn)課問題

由于學(xué)校規(guī)定的各種通識課程、基礎(chǔ)課程占用大量學(xué)時(shí)，導(dǎo)致分配到具體每一門專業(yè)課上的學(xué)時(shí)很少，而其中實(shí)驗(yàn)課所占學(xué)時(shí)就更少.同時(shí)，由于學(xué)生人數(shù)比較多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限，做實(shí)驗(yàn)時(shí)一般要3-4名同學(xué)一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺，使得并不是每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會自己動手做實(shí)驗(yàn).另一方面，很多高校購買的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是模塊化的，所做實(shí)驗(yàn)都配有廠家錄制的教學(xué)視頻，且實(shí)驗(yàn)流程圖、實(shí)驗(yàn)程序都是現(xiàn)成的，學(xué)生的工作就是插幾根線，抄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

當(dāng)前單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn).同時(shí)，由于非電類專業(yè)學(xué)生對模電、數(shù)電知識掌握有限，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)中關(guān)于單片機(jī)外圍擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)類的綜合性實(shí)驗(yàn)幾乎不涉及，而這一部分恰恰是單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域.

此外，有些高校將單片機(jī)實(shí)驗(yàn)安排在理論課程結(jié)束后，這樣會導(dǎo)致兩個(gè)問題.一是時(shí)間間隔較長，學(xué)生對前面知識點(diǎn)的理解和掌握程度肯定會降低.二是課程已經(jīng)結(jié)束，學(xué)生關(guān)注的重心是老師會以什么方式進(jìn)行課程考核，如何通過老師的考核，而不再重視課程實(shí)驗(yàn).

1.3教材問題

當(dāng)前，單片機(jī)教材多以匯編語言為主進(jìn)行單片機(jī)編程講解的.匯編語言是計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的一門獨(dú)立的專業(yè)課程，其對于不同的操作系統(tǒng)、不同的微控制器和指令都是完全不同的，授課老師將大量的學(xué)時(shí)用來講解匯編語言的語法及編程技巧，從而導(dǎo)致后面對單片機(jī)部分知識的講解學(xué)時(shí)不夠.同時(shí)，學(xué)生既要在很短的時(shí)間內(nèi)掌握艱深晦澀的匯編語言，又要馬上利用其進(jìn)行單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)，這顯然對大多數(shù)學(xué)生的要求是極高的.

1.4考核方式問題

目前，單片機(jī)課程的考核一般采用閉卷考試的方式進(jìn)行.學(xué)生在考前突擊死記硬背單片機(jī)的軟硬件知識和老師上課時(shí)演示過的程序，考試結(jié)束后很快忘掉.結(jié)果是期末考試通過，但對于單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)水平的提高作用有限.

2　改革對策

2.1改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

以項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)作為單片機(jī)課程的主要教學(xué)方法[7].所謂項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)是指老師和學(xué)生以具體項(xiàng)目為載體，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)、開發(fā)的步驟為教學(xué)支點(diǎn)，將項(xiàng)目完成所需要的單片機(jī)知識點(diǎn)分解，并融入項(xiàng)目開發(fā)過程.學(xué)生一邊做項(xiàng)目一邊學(xué)習(xí)理論知識，在實(shí)踐中學(xué)，在學(xué)中實(shí)踐.整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程中，不再要求老師像以前一樣單純的向?qū)W生傳授理論知識，而是起引導(dǎo)作用，使學(xué)生將聽到的、看到的、學(xué)到的和摸到的各種經(jīng)驗(yàn)和知識結(jié)合起來，訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)已有知識和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會思考問題、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力.

2.2改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)教學(xué)趣味性

在講解具體知識點(diǎn)時(shí)，要先讓學(xué)生看到該知識點(diǎn)的具體應(yīng)用，然后再理論講解其具體的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程的實(shí)現(xiàn)過程，最后，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備在課堂現(xiàn)場演示最終效果，讓學(xué)生能夠直接看到、摸到、了解到單片機(jī)是如何具體應(yīng)用在我們的日常生活中的，拉近學(xué)生與單片機(jī)之間的距離，激發(fā)學(xué)生的進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的熱情.

另外，隨著技術(shù)更新?lián)Q代的速度越來越快，如MC1488和MC1489等單片機(jī)芯片的應(yīng)用越來越少，而MAX232和高速A/D、D/A，液晶顯示屏等芯片的應(yīng)用范圍卻在不斷擴(kuò)大，所以，在單片機(jī)的日常教學(xué)過程中，我們需要不斷的調(diào)節(jié)授課內(nèi)容，主講目前廣泛應(yīng)用的芯片，少講已淘汰或?qū)⑻蕴男酒?，使學(xué)生得到的知識都是有用的.

2.3改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)大幅增加綜合性、設(shè)計(jì)性以及部分探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.通過學(xué)習(xí)使學(xué)生不僅可以做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，自行搭建實(shí)驗(yàn)電路、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn).利用實(shí)驗(yàn)室條件，課前為每小組準(zhǔn)備好能實(shí)現(xiàn)一般實(shí)驗(yàn)任務(wù)的常規(guī)電子元件和電子芯片.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，授課老師首先介紹項(xiàng)目背景知識和任務(wù)要求，給出解決方案.學(xué)生在此基礎(chǔ)上，自行繪制電路圖、制PCB板、焊接電子元件并調(diào)試，以完成實(shí)驗(yàn)的硬件部分，再通過應(yīng)用keil等軟件進(jìn)行項(xiàng)目的建立、程序的編寫、程序的調(diào)試、程序的燒錄和程序的運(yùn)行，從而完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù).通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生全面了解應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)的一般流程、步驟，改變過去學(xué)生僅被動完成老師交給的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而是積極主動的去探索、完成實(shí)驗(yàn).

此外，實(shí)驗(yàn)室可以在完成計(jì)劃內(nèi)教學(xué)、科研任務(wù)的前提下，每周規(guī)定一個(gè)特定時(shí)間段向?qū)W生開放使用，讓有大學(xué)生創(chuàng)新課題的學(xué)生或單片機(jī)課程學(xué)習(xí)小組在這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流、實(shí)驗(yàn).同時(shí)應(yīng)該鼓勵學(xué)生參加飛斯卡爾等各類各級電子設(shè)計(jì)競賽，并對取得較好成績的學(xué)生在評獎、評優(yōu)、入黨等方面給予優(yōu)先考慮.

2.4改進(jìn)考核方式，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識

課程考核應(yīng)主要分為兩部分.一、基礎(chǔ)知識考查.對于單片機(jī)課程中的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論，主要采用筆試的方式進(jìn)行.題型為填空題、選擇題、判斷題、程序分析題和程序設(shè)計(jì)題，考試時(shí)間為100分鐘，主要考察學(xué)生對單片機(jī)基礎(chǔ)知識、理論的掌握程度，以及綜合運(yùn)用能力.二、對實(shí)踐動手能力的考查.采用答辯方式.學(xué)生一邊演示項(xiàng)目作品一邊清晰、準(zhǔn)確的表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，并簡要說明開發(fā)過程，老師通過對學(xué)生項(xiàng)目作品的外觀、焊接、效果演示和功能實(shí)現(xiàn)等觀看、提問，綜合評估學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

2.5調(diào)整教學(xué)大綱，增設(shè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

當(dāng)前，很多學(xué)校的單片機(jī)課程學(xué)時(shí)一般都比較少，其中的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)所占比例更加有限.僅依靠實(shí)驗(yàn)課程是不可能對單片機(jī)的理論知識及其系統(tǒng)開發(fā)過程有很好的掌握的，所以對課程的教學(xué)大綱進(jìn)行調(diào)整，設(shè)置專門的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié).其主要目的是讓學(xué)生將之前學(xué)習(xí)過的各種單片機(jī)理論知識進(jìn)行綜合運(yùn)用.獨(dú)立的課程設(shè)計(jì)是增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐動手能力的重要手段，務(wù)必要引起所在學(xué)院和授課老師的重視.

選題是課程設(shè)計(jì)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵.題目應(yīng)具有趣味性、實(shí)用性和多樣性.課程設(shè)計(jì)時(shí)要多擬定題目（學(xué)生也可自行擬題，但要向指導(dǎo)老師申請），使學(xué)生可根據(jù)自己的喜好有較大的選擇余地.學(xué)生在選定課程設(shè)計(jì)題目后，就可以通過網(wǎng)絡(luò)或者到圖書館查閱相關(guān)題目的工作原理、主要實(shí)現(xiàn)過程、主要電子元器件的性能參數(shù)，再通過與指導(dǎo)老師的交流，就可以很快設(shè)計(jì)出相應(yīng)的原理圖.然后通過仿真、調(diào)試程序、制PCB板、焊接電子元器件以及進(jìn)行電路調(diào)試等單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程.通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可以對之前學(xué)過的電路、模電和數(shù)電等知識有更深入的理解，同時(shí)對于各類單片機(jī)、電阻等電子元器件的認(rèn)識也將更加深刻，為學(xué)生日后進(jìn)行獨(dú)立的工程開發(fā)打下較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

2.6教材

當(dāng)前非電類專業(yè)學(xué)生使用的單片機(jī)教材與電類專業(yè)同學(xué)使用的教材完全一樣.里面涉及到了太多的電路、模電和數(shù)電知識，理論性過強(qiáng)，非常不適合非電類專業(yè)學(xué)生使用.老師在上課時(shí)，要花費(fèi)大量的時(shí)間來講解一些很復(fù)雜但不必要的概念性知識.對于教材上的一些重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，也要增加相應(yīng)的準(zhǔn)備知識.教材中盡量不要出現(xiàn)過多的理論推導(dǎo)和公式，而應(yīng)該盡可能的用示意圖將原本復(fù)雜的工作原理等表達(dá)出來，便于學(xué)生理解和掌握.根據(jù)現(xiàn)在工程應(yīng)用中主要采用C語言進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的趨勢，授課過程中老師也應(yīng)主要以C語言做為主要的編程語言[8-9].每一章的課后習(xí)題都應(yīng)該有完整的流程圖、硬件電路圖和參考程序等，使學(xué)生可以借助搭建硬件電路或軟件仿真的形式進(jìn)行演示.同時(shí)列出在調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的各種問題，并給出相應(yīng)的解決辦法.

3　結(jié)束語

隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和教學(xué)環(huán)境的不斷變化，各高校的單片機(jī)課程教學(xué)也要不斷創(chuàng)新，學(xué)校應(yīng)該加大軟硬件的投入，不斷更新教學(xué)設(shè)備、使其始終保持與最新技術(shù)的同步.同時(shí)，鼓勵授課老師在單片機(jī)課程的教學(xué)方法、教學(xué)理論等多方面進(jìn)行各種教學(xué)改革，不斷探索適合非電類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)方法和教學(xué)模式，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠很好的掌握應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行工程開發(fā)的能力，增強(qiáng)其就業(yè)競爭力.

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基金項(xiàng)目：安徽科技學(xué)院校級質(zhì)量工程重點(diǎn)項(xiàng)目（X2014049）

收稿日期：2015年11月19日

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0042-03