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淺析基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機原理教學(xué)改革研究
論文關(guān)鍵詞:單片機原理 教學(xué)改革 多媒體教學(xué) 標準C Keil C51
論文摘要:單片機原理課程對于、電信、和自動控制等專業(yè)的學(xué)生來說是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，但由于長期以來大都采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，缺乏一定的改革和創(chuàng)新，導(dǎo)致單片機原理課程的教學(xué)內(nèi)容和手段都顯得陳舊。針對這種狀況.我們引入多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合、匯編語言教學(xué)中引入標準C語言、學(xué)生研究性學(xué)習(xí)項目立項和Keil C51等幾方面來進行探索性的改革，通過問卷的方式發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對單片機原理的教學(xué)改革是認可的。
單片機原理課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)、設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生的必修課，但從多年學(xué)生平時上課的表現(xiàn)和考試的結(jié)果，以及從學(xué)生走向工作崗位的問題反饋來看，我校的單片機原理課程教學(xué)當中存在著一些不足之處。如教學(xué)內(nèi)容過于陳舊，匯編語言的教學(xué)方式過于死板，實踐的方法跟不上當今工作崗位的要求等。為響應(yīng)學(xué)校創(chuàng)建省級示范應(yīng)用型本科院校的要求，全面提高我校的辦學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平，在2008年，我們對實用性較強的專業(yè)技術(shù)課單片機原理的教學(xué)進行了探索性的改革實踐。
1課程教學(xué)存在的問題
多年來，我們的單片機原理課程教學(xué)都是以匯編語言為主，從每屆學(xué)生考試的結(jié)果來看，學(xué)生對匯編語言部分知識的掌握比較差。對于單片機這樣的以培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用能力為主要教學(xué)目標之一的課程來說，編程語言掌握不好，學(xué)生對單片機原理的掌握可想而知。究其原因，主要是匯編語言是低級語言，僅是機器指令的簡單符號化，寄存器使用相對高級語言操作繁雜，并且要求學(xué)生具有一定的硬件基礎(chǔ)知識，顯然學(xué)生在短時間內(nèi)難以完全掌握。
目前大多數(shù)高校的理論教學(xué)過程都是采用先基礎(chǔ)后應(yīng)用的模式，即單片機硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言設(shè)計、外部系統(tǒng)擴展、接口技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，這種方法雖然思路清晰，但是存在著過于機械性的弊端，缺乏生動、直觀的實物等輔助教學(xué)手段，這樣便使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)單片機枯燥乏味，沒有現(xiàn)實意義，缺乏興趣，嚴重影響了教學(xué)效果。實踐教學(xué)上形式單一且重視不夠。當前的實踐課教學(xué)大多以單片機實驗箱為實驗平臺，而開設(shè)的也多為驗證性實驗。觀察中我們不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在做實驗時大都是用實驗書上已經(jīng)寫好的程序資料，幾乎沒有多少同學(xué)去分析程序的流程，更不用說去研究讀懂那些代碼了。另外，對于用到電路硬件的實驗，也只是按實驗指導(dǎo)書要求在實驗箱上做簡單的連線，沒有一個整體的電氣原理圖概念，再加上實驗條件的有限，不可能每個同學(xué)都能得到老師的輔導(dǎo)。導(dǎo)致學(xué)生過度追求實驗結(jié)果，而忽略了硬件設(shè)計、軟件調(diào)試等過程。
另外，我們的單片機教學(xué)都是以8031或MCS-51為例來進行的，多年來基本沒有變化，實際在上單片機已經(jīng)發(fā)展出了很多品種，即使是51系列的單片機也是非常豐富的。比如:有內(nèi)置看門狗的，有內(nèi)置PWM的，有內(nèi)置SPI的和內(nèi)置A/D,/D/A的等等。但是學(xué)生們卻知道的很少。
2課堂教學(xué)改革
2. 1多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合
隨著大學(xué)教學(xué)改革的深人，多媒體教學(xué)將更加廣泛地應(yīng)用于各種教育教學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)教學(xué)方法是以課堂教學(xué)為主，以教師為中心進行的教學(xué)，而對單片機原理課程這種實踐性較強的課堂教學(xué)，顯然傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而多媒體教學(xué)方法是通過計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代教學(xué)方法進行的教學(xué)活動，集文字、圖像、聲音、視頻影像、動畫等各種信息于一體，教學(xué)更加形象、直觀和生動。例如通過使用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，同學(xué)們能夠了解當前有關(guān)單片機的新書訊、新技術(shù)、新信息和相關(guān)領(lǐng)域的內(nèi)容，了解單片機應(yīng)用和發(fā)展的現(xiàn)狀。同時在每章節(jié)的最后把網(wǎng)絡(luò)上具有代表性的和應(yīng)用性的問題搬到課堂上，組織大家一起進行討論和分析等，能使課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識和實際應(yīng)用聯(lián)系在一起。這樣就可以引導(dǎo)同學(xué)們學(xué)會搜集和消化網(wǎng)絡(luò)上的有關(guān)資源，學(xué)會查閱單片機廠家提供的芯片技術(shù)資料，為將來自己進行軟硬件設(shè)計打下基礎(chǔ)。
2. 2在匯編語言教學(xué)中引入標準C語言
鑒于匯編語言不容易掌握，教師在講授完單片機原理硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計章節(jié)之后，可引人單片機標準C語言的教學(xué)內(nèi)容。其內(nèi)容主要包括C的基本語法、C的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C的存儲結(jié)構(gòu)和C的流程控制等知識要點，并且在講解的過程中跟匯編語言作對比，理解兩者在端口和中斷等定義上的不同，同學(xué)們在了解單片機硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，理解C的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)與單片機硬件結(jié)構(gòu)的相互對應(yīng)關(guān)系。另外，在學(xué)習(xí)的過程中，要讓同學(xué)們認識到C語言相對匯編語言的優(yōu)點:如C語言的可讀性、可維護性好，便于維護和調(diào)試以及代碼重用和移植等。
這樣以采用匯編語言和C語言進行對照的教學(xué)模式，學(xué)生可以很快地在短期內(nèi)掌握單片機原理應(yīng)用的編程，無疑會對后期的學(xué)習(xí)有相當大的益處。
2. 3引入單片機最常用的開發(fā)工具Keil C51
集成電路的發(fā)展使得單片機的性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣闊，單片機編譯調(diào)試工具也在不斷完善。最常用的開發(fā)工具Keil C51是由美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，同時該軟件系統(tǒng)隨著Windows版本的更新不斷地完善，另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。圖1為操作的軟件系統(tǒng)界面圖，窗口標題欄下緊接著是菜單欄，菜單欄下面是工具欄，工具欄下面的左邊是項目器窗口，在該窗口既可以查看項目的文件情況，也可以查看程序執(zhí)行時寄存器的實時值J在管理器窗口的右邊是編輯窗口，它的下面是命令窗日和各種輸出信息窗口，對于這些窗口可以通過視圖菜單( View)下面的命令打開或關(guān)閉。
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在引入標準C的基礎(chǔ)上，為了大學(xué)生們走向后，能夠更快適應(yīng)工廠企業(yè)的單片機相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，我們又引導(dǎo)同學(xué)們掌握此開發(fā)平臺的使用方法，這樣為在以后打下一個很好的工作基礎(chǔ)。
3實踐教學(xué)改革
3. 1變革傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ?/P>
我們嘗試改變傳統(tǒng)實驗過程中以驗證性為主的實驗?zāi)Ｊ剑處焹H提供實驗的方向，學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵�，提前預(yù)習(xí)，自己到或者網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，設(shè)計實驗方案，編寫相關(guān)的實驗程序。在實驗中遇到問題可與小組成員討論解決，最后得到實驗結(jié)果。學(xué)生應(yīng)根據(jù)自己的實驗過程撰寫實驗報告，包括學(xué)生實驗中遇到的問題，以及提出的解決方案。同時教師也可以組織學(xué)生間進行交流，對各組實驗結(jié)果與報告展開分析和討論叫，從而提高大學(xué)生的研究能力和科學(xué)實驗?zāi)芰Α?/P>
3. 2充分利用好課外時間
單片機原理課程的課外教學(xué)也是實踐教學(xué)中很重要的一個組成部分，它不僅僅是實驗教學(xué)的一個補充。事實上，大學(xué)生可以通過組織興趣小組、參與教師的科研等各種方式進行課外學(xué)習(xí)，例如我校團委和科技處組織學(xué)生申報的研究性學(xué)習(xí)項目，在很大程度上激發(fā)了部分學(xué)生的創(chuàng)新精神，強化了他們的實踐能力，從而增強了他們獨立解決實際問題的能力。另外，單片機課程任課老師也適當?shù)貙W(xué)生課外學(xué)習(xí)予以指導(dǎo)，針對他們感興趣的研究方向，提供參考書目，引導(dǎo)學(xué)生了解最新動態(tài)，把握研究方向，與學(xué)生之間展開討論，鼓勵學(xué)生走出學(xué)校，參加各種嵌人式系統(tǒng)講座，參與校內(nèi)外組織的各種跟單片機相關(guān)的競賽活動，開闊學(xué)生們的視野，增長他們的才干，逐步培養(yǎng)自己的研究能力和創(chuàng)新能力。
4結(jié)論
在單片機課程教學(xué)環(huán)節(jié)和實踐環(huán)節(jié)中引人新的內(nèi)容和教學(xué)方法，是否提高了學(xué)生們對這門課的學(xué)習(xí)興趣和熱情呢，我們設(shè)計了如表1所示的單片機原理課程評價表，來學(xué)生們對課程改革教學(xué)的認可度，分別對05級和06級共計280名學(xué)生進行了問卷調(diào)查，得出的結(jié)果是05級122名學(xué)生評出的分數(shù)平均得分88. 36分，06級158名學(xué)生給出的平均分是90. 02分�？梢娡ㄟ^同學(xué)們對改革后的單片機原理課程教學(xué)的評價，其課程并非那么難學(xué)，只要我們采用合理的教學(xué)方法，通過多種手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，就一定能夠達到好的教學(xué)效果。
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