微機(jī)原理與單片機(jī)技術(shù)課程改革探討

胡艷茹

摘要：微機(jī)原理與單片機(jī)技術(shù)系列課程通常包括“微機(jī)原理與應(yīng)用”和“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”兩門課程，它們是電子電氣專業(yè)核心必修課程，具有理論性與實(shí)踐性緊密結(jié)合，而且工程實(shí)踐中應(yīng)用廣泛的課程。課程的任務(wù)是使學(xué)生理解計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理，并能結(jié)合實(shí)驗(yàn)，模擬工程使用場景，概括并分析問題，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試和驗(yàn)證。培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力，為完成后續(xù)專業(yè)課程，工程應(yīng)用打下基礎(chǔ)。在之前的教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)教師教學(xué)內(nèi)容、模式等存在較多的重疊現(xiàn)象，容易造成學(xué)生概念混淆，知識(shí)結(jié)構(gòu)不清晰，實(shí)踐操作能力較差等問題。針對(duì)以上種種問題，從課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、考核方式等方面介紹了課程教學(xué)改革的方法和思路，取得了一定的成效。切實(shí)提高了教學(xué)質(zhì)量，課程趣味性，使老師易教，學(xué)生易學(xué)。增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理;單片機(jī)技術(shù);課程改革

一、背景

《微機(jī)原理與單片機(jī)技術(shù)》是大學(xué)電子電氣類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)核心必修課程，課程內(nèi)容有著較強(qiáng)的理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合的特點(diǎn)。自開設(shè)以來我校同其他高校一樣，在大二下半學(xué)期分別單獨(dú)開設(shè)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》和《單片機(jī)原理與應(yīng)用》兩門理論課，各占據(jù)近60學(xué)時(shí)的課時(shí)。為貫徹執(zhí)行教育部關(guān)于進(jìn)一步提升高校教學(xué)水平，在“質(zhì)量教學(xué)”中，提高理工科學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)校于2018年將這兩門課程合并為一門名為《微機(jī)原理與單片機(jī)技術(shù)》，并擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)，增設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)。這一改革舉措主要依據(jù)是：1.兩門課理論知識(shí)重疊嚴(yán)重，重復(fù)開設(shè)容易引起學(xué)生厭煩情緒;2.兩門課占據(jù)學(xué)時(shí)多，導(dǎo)致實(shí)踐操作課安排困難，學(xué)生動(dòng)手以及創(chuàng)新能力得不到鍛煉。

二、存在問題

1.不論是理論教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)操作，國內(nèi)大都采用80X86CPU做典型機(jī)，對(duì)于電類工程專業(yè)來說，人才培養(yǎng)大都是本著理論夠用為度、注重工程應(yīng)用的原則^[1]。然而現(xiàn)實(shí)工作中大都是的基于 PC 機(jī)的應(yīng)用大控制類項(xiàng)目，而且大都采用Java，C，C++等集成軟件開發(fā)環(huán)境，而本課程教學(xué)語言包括實(shí)驗(yàn)花費(fèi)大篇幅學(xué)時(shí)講解匯編語言，使用的芯片在實(shí)際應(yīng)用中早已不見影蹤，沿用老舊的設(shè)計(jì)思想，這明顯使得學(xué)校培養(yǎng)人才與企業(yè)所需不匹配，脫節(jié)嚴(yán)重。

2.市面上，本課程鮮有將兩者合體的教材，有的里面的內(nèi)容將兩者區(qū)別與聯(lián)系也并未講解透徹。并且教材內(nèi)容滯后于當(dāng)今技術(shù)發(fā)展，實(shí)踐教學(xué)素材單調(diào)不能很好調(diào)動(dòng)出學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)操能力。

3.任課教師缺乏工程經(jīng)驗(yàn)。由于本課程有著知識(shí)點(diǎn)繁雜，抽象，如果教師未能深入講解其相關(guān)內(nèi)容的應(yīng)用背景，很容易導(dǎo)致學(xué)生積極性不高，中途放棄等情況產(chǎn)生。

三、改革探索

1.課程設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容方面：在兩門課合成一門課，課時(shí)進(jìn)行壓縮的同時(shí)，增設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)，科研訓(xùn)練等，并且加大原有實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的綜合應(yīng)用性，培養(yǎng)學(xué)生專研、探究思考能力。最終實(shí)行64學(xué)時(shí)理論教學(xué)，16學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課，8學(xué)時(shí)的開放性實(shí)驗(yàn)，單片機(jī)嵌入式開發(fā)方向的專業(yè)技能實(shí)踐以及配合實(shí)習(xí)研習(xí)等。在保證理論知識(shí)熟悉的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典的51開發(fā)板代替陳舊的8086結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)課上根據(jù)學(xué)生情況，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，按照驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性以及綜合性三個(gè)不同等級(jí)逐步提高學(xué)生實(shí)踐能力。而開放性實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)，教師通過引導(dǎo)和組織主要在于激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，經(jīng)過自主探究合作討論最終完成任務(wù)。此外采用Proteus仿真，使軟件仿真與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，用軟件仿真來驗(yàn)證指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。

2.教學(xué)形式方面：改變傳統(tǒng)枯燥的模塊化教學(xué)，多采用案例式啟發(fā)引導(dǎo)，課堂上學(xué)生可以討論，辯論以及演示等多種鮮活教學(xué)手段，旨在營造輕松活躍的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

3.考核方式方面：由于本課程實(shí)踐性較強(qiáng)所以通過加大過程性考核比重，平時(shí)課堂表現(xiàn)占比10%，課程設(shè)計(jì)占比30%，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)占比20%，期末考試占40%，而期末試卷上仍有一部分考核學(xué)生開發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用能力。

4.其他方面：加強(qiáng)第二課堂建設(shè)與完善，積極引導(dǎo)學(xué)生參加專業(yè)技能實(shí)踐，各種專業(yè)競賽，資金投入邀請(qǐng)資深工程師來校進(jìn)行科技創(chuàng)新活動(dòng)培訓(xùn)，加強(qiáng)校企合作溝通，通過學(xué)生實(shí)習(xí)。采用網(wǎng)上資源平臺(tái)共享，建立線上的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

四、效果

1.自采用以上改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，常見有學(xué)生追著老師問問題，深夜探究廢寢忘食。學(xué)生對(duì)本專業(yè)就業(yè)前景更加看好，就業(yè)方向更明確。

2.經(jīng)過改革，近三年來我院電子電氣專業(yè)學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、“西門子杯”中國智能挑戰(zhàn)賽、機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等賽事，并獲得百余項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)的優(yōu)異成績，極大地增強(qiáng)了學(xué)生自信心，開闊視野增長見識(shí)。

五、結(jié)語

通過四年的課程改革探索，學(xué)生普遍反映對(duì)微機(jī)原理與單片機(jī)技術(shù)學(xué)習(xí)興趣更高，效果更好，對(duì)任課老師評(píng)教良好，教學(xué)方法予以肯定。但還是有許多不足需要進(jìn)一步完善：

1.構(gòu)建與社會(huì)建立多層次實(shí)踐教學(xué)體系，建立有效的學(xué)生自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)激勵(lì)機(jī)制，探索出適合地方院校電子信息類專業(yè)“產(chǎn)學(xué)研”的結(jié)合模式和“創(chuàng)新人才”的培養(yǎng)模式。

2.結(jié)合最新開發(fā)技術(shù)，自主開發(fā)功能全面，擴(kuò)展接口豐富，能夠遠(yuǎn)程控制的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)出適合學(xué)生的開發(fā)板興趣板，方便學(xué)生課內(nèi)課外擴(kuò)展使用。

我們也意識(shí)到不斷地教學(xué)改革促進(jìn)持續(xù)教學(xué)質(zhì)量發(fā)展，這是一個(gè)需要長期探索持續(xù)改進(jìn)的漫長過程，我們也需要持續(xù)不斷從各方面進(jìn)行努力。

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