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【摘要】《单片机原理及接口技术》课程具有概念抽象、实践强的特点，本文针对机械类本科《单片机原理及接口技术》的教学现状，提出从课堂教学、实践教学、考核方式三方面进行改革。课堂教学与实践教学的一体化教学模式有效促进了学生的学习兴趣，使学生的单片机应用能力有较大提高，取得了良好的教学效果。
【关键词】机械类本科 单片机原理及接口技术 教学改革与实践
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0046-02
一、机械类本科《单片机原理及接口技术》教学现状分析
1.各章知识点教学相互脱节。在传统的教学模式中，单片机课程的理论教学按照“单片机的结构及原理”、“指令系统”、“汇编程序设计”、“接口技术及应用”的体系进行，导致各章知识点之间相互脱节、逻辑性不强。学生反映所学内容比较杂、散，不够连贯，无法对单片机系统的应用开发建立清晰的概念。
2.本课程内容概念多、抽象（如堆栈、串口），而且各章节知识点与单片机的编程结构联系紧密，如果单片机的编程结构没有很好地理解和掌握，单片机课程的学习难以为继。再加上学生对模电、数电、微机原理等先修课程的基础知识掌握程度不够，对该课程涉及的专业术语如寄存器、触发器、逻辑门电路等概念不清晰，在学习过程中备感吃力。
3.实践教学与理论教学脱节。单片机课程是一门着重应用的实践性很强的课程，而实验课安排的验证性实验要根据实验室设备的统筹安排进行，实验教学不能紧跟理论教学的进度，导致学生真正做实验时已经将所学的相关理论知识淡忘。因此，实践教学与理论教学的脱节进一步增加了学生的学习难度。
4.课程设置偏后，课时少。我校机械类专业单片机课程设置在大四上半学期，因毕业找工作和考研复习占去大量时间，学生的学习积极性普遍不高及课外学习时间投入不足，而教学课时又偏少，理论和实践的教学课时仅为28和8。
因此，在当前的教学模式和课程设置现状下，学生在课程的学习中容易失去学习兴趣和信心，教学效果也无从谈起。
二、课程教学改革实践
本文基于以上现状分析，提出一些单片机课程教学的改革思路，从课堂教学、实践教学和成绩考核等方面着手，注重培养学生的学习能力和工程应用能力，提高教学效果。
1.课堂教学的改革
课堂教学的改革主要体现在2个方面。
（1）教学内容编排的改革
针对各章知识点教学相互脱节的问题，提出将各章知识内容融合讲授的教学思路。在讲授中突出重点，根据应用将相关知识点串联起来。比如，对MCS-51单片机的引脚功能作简单介绍后，通过一个I/O端口的简单应用—控制LED灯的闪烁，就把指令、简单程序的编写与调试、I/O端口的运用等知识点融合在一起，建立了知识点之间的联系。通过这个过程还可让学生了解单片机应用系统开发的基本流程。进一步提出“通过按键控制LED灯的闪烁”，又可将独立式按键的软硬件设计方法融合其中。逐步提出更多的应用要求，进而将相关的理论知识融合到问题的解决中，在贯通各章知识点的同时提高了学生的应用能力和激发了他们的学习兴趣。
（2）教学方法的改革
针对本课程概念多、抽象，许多知识点难以理解的特点，在知识点的讲解过程中，尽量使用浅显易懂的语言，或通过比拟法，将新知识点与日常具体实例相比拟，促进与加深对新知识点的理解，进而掌握其应用。比如，栈底与栈顶的概念：在对堆栈指针赋初值时，堆栈处于栈底，此时只能进行压栈操作；而往堆栈压入数据后，堆栈指针始终指示栈顶位置。在讲授这2个概念时，学生们感到非常抽象而难以理解。当我将压栈的操作比作“万丈高楼平地起”时，他们一下子就感到豁然开朗。栈低就好比是地基，栈顶则是当前所建高楼的最高一层。再比如，外部扩展存储器是一个很重要但又难以掌握的内容，但其地址范围的确定难倒了不少学生，原因在于对二进制编码不熟悉。我将存储器的地址范围与手机号码的范围相比拟，比如确定了手机号码前3位为“136”，则用户的11位手机号码范围理论上为136 000 000 00—136 999 999 99。
另一方面，在讲授过程时，通过巧妙提问、设疑启发学生进行积极思考，鼓励学生发表不同见解，培养学生的独立思考能力。从课中和课后一些学习效率比较高的同学提问可看出，他们对所学知识进行了较有深度的思考。
2.实践教学的改革
针对实践教学与理论教学脱节的问题，通过搭建虚拟仿真平台的方式，将实验环节、课程设计环节与理论教学紧密结合。
通过由Proteus软件和Keil C51软件搭建虚拟仿真平台的方式进行课后实验，只要学生配有一台计算机，就能及时在课后验证上课内容；而且软件仿真易于更改硬件连接和程序，可充分发挥学生的主观能动性，克服了传统验证性实验的不足。一方面，学生通过查看每条指令执行后相关寄存器、内存的内容变化，可加深对抽象概念的理解，加强对课程的学习兴趣；第二方面，便于学有余力的同学自行开发创新实验，提高他们的创新能力。
课程设计环节可增强学生的动手能力和解决实际问题的能力，但课程设计环节一般安排在课程结束后进行。为进一步激发学生的学习兴趣，在开课之初就将课程设计的任务及要求下达给学生。要求以3—4个人为一组完成一个设计任务，小组内的同学分工协作。课程设计内容包括：电路原理图设计、程序编写与调试、实物制作、报告撰写和答辩。给定一些题目供学生选择，他们也可根据自己的兴趣及特长拟定题目，任务要求不变。通过提前布置课程设计任务，再加上任课教师的定期进度检查和反馈，提高了学生们的课堂和课后学习的积极性，教学效果也得到了提高。
3.考核方式的改革
传统的考核方式一般采用期末闭卷考试的形式，偏重对理论知识的考核。鉴于一次考试难以判断学生的真实掌握情况，把课程的考核方式定为闭卷考试（50%）+平时成绩（30%）+实验成绩（20%）。闭卷考试主要考查学生对基本知识点的掌握情况。平时成绩主要由出勤率、课堂回答问题质量、课后实验完成质量、单元测验、小组讨论表现及综合性作业完成情况等组成，充分考查学生的平时学习投入与效果。实验成绩主要根据学生的实验完成情况及回答问题质量确定。另外，对提出创新性实验的同学可酌情加分。
三、结束语
通过上述三方面的课程教学改革与实践，学生的学习兴趣及学习积极性有了较大提高，学生能够建立更为清晰的单片机系统概念，并基本掌握单片机应用系统的设计方法，并且促进了学有余力的学生对单片机应用创新的探索，获得了较好的教学效果。尤其是课程设计安排的实物制作、答辩问答环节，加深了同学们对理论知识的理解，锻炼了他们的动手能力、解决实际问题的能力及综合运用能力。在实施教学改革的同时，发现教师的积极反馈对学生的学习与探索有很大的促进作用，如何提高教师的教学积极性也有待研究。
参考文献：
[1]李康吉，薛文平.《单片机原理》教学模式改革与实践[J].实验科学与技术， 2013，11（6）： 57-59，63.
[2]高伟，郭谋发，温步瀛.创新性研究型人才培养机制下的单片机教学改革探 索[J].中国电力教育，2013，（29）：47-48.
【关键词】机械类本科 单片机原理及接口技术 教学改革与实践
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0046-02
一、机械类本科《单片机原理及接口技术》教学现状分析
1.各章知识点教学相互脱节。在传统的教学模式中，单片机课程的理论教学按照“单片机的结构及原理”、“指令系统”、“汇编程序设计”、“接口技术及应用”的体系进行，导致各章知识点之间相互脱节、逻辑性不强。学生反映所学内容比较杂、散，不够连贯，无法对单片机系统的应用开发建立清晰的概念。
2.本课程内容概念多、抽象（如堆栈、串口），而且各章节知识点与单片机的编程结构联系紧密，如果单片机的编程结构没有很好地理解和掌握，单片机课程的学习难以为继。再加上学生对模电、数电、微机原理等先修课程的基础知识掌握程度不够，对该课程涉及的专业术语如寄存器、触发器、逻辑门电路等概念不清晰，在学习过程中备感吃力。
3.实践教学与理论教学脱节。单片机课程是一门着重应用的实践性很强的课程，而实验课安排的验证性实验要根据实验室设备的统筹安排进行，实验教学不能紧跟理论教学的进度，导致学生真正做实验时已经将所学的相关理论知识淡忘。因此，实践教学与理论教学的脱节进一步增加了学生的学习难度。
4.课程设置偏后，课时少。我校机械类专业单片机课程设置在大四上半学期，因毕业找工作和考研复习占去大量时间，学生的学习积极性普遍不高及课外学习时间投入不足，而教学课时又偏少，理论和实践的教学课时仅为28和8。
因此，在当前的教学模式和课程设置现状下，学生在课程的学习中容易失去学习兴趣和信心，教学效果也无从谈起。
二、课程教学改革实践
本文基于以上现状分析，提出一些单片机课程教学的改革思路，从课堂教学、实践教学和成绩考核等方面着手，注重培养学生的学习能力和工程应用能力，提高教学效果。
1.课堂教学的改革
课堂教学的改革主要体现在2个方面。
（1）教学内容编排的改革
针对各章知识点教学相互脱节的问题，提出将各章知识内容融合讲授的教学思路。在讲授中突出重点，根据应用将相关知识点串联起来。比如，对MCS-51单片机的引脚功能作简单介绍后，通过一个I/O端口的简单应用—控制LED灯的闪烁，就把指令、简单程序的编写与调试、I/O端口的运用等知识点融合在一起，建立了知识点之间的联系。通过这个过程还可让学生了解单片机应用系统开发的基本流程。进一步提出“通过按键控制LED灯的闪烁”，又可将独立式按键的软硬件设计方法融合其中。逐步提出更多的应用要求，进而将相关的理论知识融合到问题的解决中，在贯通各章知识点的同时提高了学生的应用能力和激发了他们的学习兴趣。
（2）教学方法的改革
针对本课程概念多、抽象，许多知识点难以理解的特点，在知识点的讲解过程中，尽量使用浅显易懂的语言，或通过比拟法，将新知识点与日常具体实例相比拟，促进与加深对新知识点的理解，进而掌握其应用。比如，栈底与栈顶的概念：在对堆栈指针赋初值时，堆栈处于栈底，此时只能进行压栈操作；而往堆栈压入数据后，堆栈指针始终指示栈顶位置。在讲授这2个概念时，学生们感到非常抽象而难以理解。当我将压栈的操作比作“万丈高楼平地起”时，他们一下子就感到豁然开朗。栈低就好比是地基，栈顶则是当前所建高楼的最高一层。再比如，外部扩展存储器是一个很重要但又难以掌握的内容，但其地址范围的确定难倒了不少学生，原因在于对二进制编码不熟悉。我将存储器的地址范围与手机号码的范围相比拟，比如确定了手机号码前3位为“136”，则用户的11位手机号码范围理论上为136 000 000 00—136 999 999 99。
另一方面，在讲授过程时，通过巧妙提问、设疑启发学生进行积极思考，鼓励学生发表不同见解，培养学生的独立思考能力。从课中和课后一些学习效率比较高的同学提问可看出，他们对所学知识进行了较有深度的思考。
2.实践教学的改革
针对实践教学与理论教学脱节的问题，通过搭建虚拟仿真平台的方式，将实验环节、课程设计环节与理论教学紧密结合。
通过由Proteus软件和Keil C51软件搭建虚拟仿真平台的方式进行课后实验，只要学生配有一台计算机，就能及时在课后验证上课内容；而且软件仿真易于更改硬件连接和程序，可充分发挥学生的主观能动性，克服了传统验证性实验的不足。一方面，学生通过查看每条指令执行后相关寄存器、内存的内容变化，可加深对抽象概念的理解，加强对课程的学习兴趣；第二方面，便于学有余力的同学自行开发创新实验，提高他们的创新能力。
课程设计环节可增强学生的动手能力和解决实际问题的能力，但课程设计环节一般安排在课程结束后进行。为进一步激发学生的学习兴趣，在开课之初就将课程设计的任务及要求下达给学生。要求以3—4个人为一组完成一个设计任务，小组内的同学分工协作。课程设计内容包括：电路原理图设计、程序编写与调试、实物制作、报告撰写和答辩。给定一些题目供学生选择，他们也可根据自己的兴趣及特长拟定题目，任务要求不变。通过提前布置课程设计任务，再加上任课教师的定期进度检查和反馈，提高了学生们的课堂和课后学习的积极性，教学效果也得到了提高。
3.考核方式的改革
传统的考核方式一般采用期末闭卷考试的形式，偏重对理论知识的考核。鉴于一次考试难以判断学生的真实掌握情况，把课程的考核方式定为闭卷考试（50%）+平时成绩（30%）+实验成绩（20%）。闭卷考试主要考查学生对基本知识点的掌握情况。平时成绩主要由出勤率、课堂回答问题质量、课后实验完成质量、单元测验、小组讨论表现及综合性作业完成情况等组成，充分考查学生的平时学习投入与效果。实验成绩主要根据学生的实验完成情况及回答问题质量确定。另外，对提出创新性实验的同学可酌情加分。
三、结束语
通过上述三方面的课程教学改革与实践，学生的学习兴趣及学习积极性有了较大提高，学生能够建立更为清晰的单片机系统概念，并基本掌握单片机应用系统的设计方法，并且促进了学有余力的学生对单片机应用创新的探索，获得了较好的教学效果。尤其是课程设计安排的实物制作、答辩问答环节，加深了同学们对理论知识的理解，锻炼了他们的动手能力、解决实际问题的能力及综合运用能力。在实施教学改革的同时，发现教师的积极反馈对学生的学习与探索有很大的促进作用，如何提高教师的教学积极性也有待研究。
参考文献：
[1]李康吉，薛文平.《单片机原理》教学模式改革与实践[J].实验科学与技术， 2013，11（6）： 57-59，63.
[2]高伟，郭谋发，温步瀛.创新性研究型人才培养机制下的单片机教学改革探 索[J].中国电力教育，2013，（29）：47-48.