单片机课程教学探讨

如今单片机已经广泛应用于各个领域，如人工智能、智能家电、智能仪表、自动检测与控制设备等，已渗入人们的工作和生活当中，因此，新时代下，社会急需单片机应用型人才。国内各大工科院校均开设了单片机课程，该课程是电子信息类专业的核心基础课程，对于培养单片机应用型人才有着重要意义。在单片机课程教学中，要想提高学生学习单片机的兴趣，发挥独立个体的学习能力，提高学生的知识应用能力和创新能力，有必要对单片机课程教学进行深入探究。
一、单片机课程教学存在的问题
（一）教学内容选择不合理
目前，多数单片机课程选择的教学内容包括单片机结构原理、汇编语言程序、单片机存储器扩展等。单片机是一门实用性强的课程，对于初学者来说，应该在用中学，不能一开始就学习CPU、存储器结构原理等知识，学生会觉得太难而信心受挫，失去学习兴趣。另外，现在企业中多数单片机编程都采用C 语言编程，其可移植性强；汇编语言指令系统庞大，难掌握，学起来枯燥，降低了学生的学习兴趣。
（二）教学方法陈旧
传统教学方式为“填鸭式”教学，教师讲PPT，学生听。学生为被动式学习，课后布置作业，多数学生的作业雷同。上实验课时，学生按照实验指导书要求的步骤进行连线，将单片机程序下载到芯片之后，观察实验结果，不知道实验目的和实验原理，缺乏自主性学习，没有独立思考，更缺少自我分析和解决问题的能力。
（三）考核方式固化
传统的课程考核方式以期末闭卷考试为主，考的都是死记硬背的知识，不能真正检验学生的学习掌握情况，属于应试教育。虽然学生考试通过了，但还是不会运用单片机，这是教育的失败。
二、单片机课程教学的改革
（一）教学内容改革
教学内容上，减少理论性内容的介绍，增加实际应用性强的知识点，增强学生实践动手能力和知识灵活灵用的能力，选取单片机常用的知识点。
①单片机C51 与Keil：学习C51 编程语言及其编程环境；
②单片机I/O 端口（单片机与LED、数码管、键盘）：学习单片机I/O 使用，及其简单接口技术，同时学会Proteus 仿真软件[4-5]；
③单片机内部资源（中断系统、定时器、串口）：学习三大重要内部资源的原理，并掌握这三大模块知识的运用方法；
④单片机与A/D、D/A：学习单片机与模/数，数/模转换接口技术；
⑤单片机与LCD1602：液晶是人际交互中常用的显示器件，学习并掌握单片机与液晶显示接口技术；
⑥单片机与IIC 接口：IIC 总线是芯片常用的总线结构，掌握单片机与IIC 总线接口技术。
以应用为中心，每个知识点给出一个实例，该实例包含Protues 仿真电路和相应的Keil 程序，以及相应设计过程的讲解视频。        
（二）教学方法改革
教学方法上，借鉴自由教育的培养理念，培养学生自主学习、独立思考、分析和解决问题的能力。
教师提前把各知识点应用实例的讲解视频录好，整个教学过程当中，给学生提供教材、录好的视频及可联网的电脑，其他任何资料由学生自由搜寻，学生自主学习课程。在教学过程中，教师只起指导作用，除了讲解多数学生反馈不理解的知识点外，其他时间一律不统一授课。
教学组织上，为了提高学生学习的积极性与兴趣，教师可提出小问题，让学生分组讨论，并将讨论结果与其他学生分享。这样既可以培养学生自主学习、独立思考，提高他们的分析问题和解决问题的能力，还可以锻炼他们的语言表达能力，培养他们的团结合作精神，增强他们的人际关系，这些都是应试教育所达不到的效果。
课程任务，学生自由选取知识点，根据自己的喜好，设计出一个作品，并以该作品结课。作品分数由所含知识点决定。具体要求如下。
①应具有一个整体性，如交通灯、时钟、频率计等；
②各知识点之间应有一定的逻辑关系，不能由各知识点孤立地拼凑；
③不能与教材中的例子雷同；
④各学生之间的作品不能雷同。
根据各知识点实现难易程度，其分值分布如下。
①Keil、Proteus 的使用：学会使用Keil 编写程序（5 分），掌握使用Proteus 绘制电路的方法（5 分）；
②单片机与LED：学会利用单片机点亮灯（5 分）；
③单片机与数码管：采用数码管静态显示（10 分），动态显示（15 分）；
④单片机与键盘：采用独立按键（10 分），采用矩阵键盘（15 分）；
⑤单片机中断、定时器、串口（各20 分）；
⑥单片机与A/D、D/A（各15 分）：会运用A/D、D/A 芯片来实现作品功能；
⑦单片机与液晶LCD（20 分）；会在LCD 上显示作品的参数指标；
⑧单片机与IIC 接口（20 分）：会利用单片机与IIC 总线结构的芯片进行通信。
作品终以答辩方式进行验收，学生需要准备PPT，解说作品的制作原理、制作过程，以及制作过程中遇到的问题及其解决方法，一边解释，一边演示作品实现的功能。解说完了之后，指导教师根据作品所涉及的知识点进行提问，学生针对问题进行原理性解答。指导教师根据作品的完成情况及学生对相关知识点的理解情况，为学生打分，主要考核的是学生对知识点的理解能力，利用知识分析和解决问题的能力。
（三）考核方式改革
考核成绩由两部分组成：平时成绩×20%+答辩成绩×80%。平时成绩主要依据平时考勤，答辩成绩依据作品完成情况与答辩情况。在整个教学过程中，学生可以随时申请结课答辩，但只有一次答辩机会。另外，全国大学生电子设计大赛对学生来说，是一次能力提升和锻炼，是实现质的飞跃过程。在全国大学生电子设计大赛中取得优异成绩的学生，都是*，这部分学生可以申请免修单片机。因此，取得全国大学生电子设计大赛全国一、二等奖的学生，只要提供相关的证明，就可以免修，并且成绩评优。这样可以激发学生自主学习的兴趣与积极性，形成独立思考的习惯，并提高分析问题和解决问题的能力。
三、结语
单片机是一门应用性*的课程，新时代下急需单片机应用型人才，传统教学理念与教学模式已无法适应时代的要求，必须进行改革。在教学实践中，要以实际应用项目为核心开展教学，在教学方法上寻求创新，这样才能激发学生的学习兴趣，提高教学效果。