單片機課程案例化教學方法分析

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摘要：本文從應用型本科院校單片機課程的教學目的出發，論述如何在理論教學中融入大量豐富的案例，使學生獲得有關單片機的軟硬件基本知識及相關應用系統的設計及編程能力，熟練使用相關單片機調試輔助工具，如Keil,Proteus等，從而能綜合運用單片機軟硬件技術解決工程實際問題，獨立設計和開發基于單片機的電子系統，為工業生產和科學研究奠定良好的基礎。

關鍵詞：單片機；案例化；柔性教學

單片機課程是我校電子與電氣工程學院的一門重要專業課，其本身也是一門實踐性非常強的課程。我校的定位是應用型本科院校，單片機課程則是我院的一門重要專業必修課，也是學生將來在工作中進行現代電子系統設計必備的基礎知識。結合我校培養應用型人才的辦學目標，單片機課程的教學內容和教學方法也經歷了從單一化教學到項目案例式教學的多元化發展。在我院電子信息工程系的建系初期，隨著IT技術的高速發展，單片機課程主要以匯編語言編程為核心，按教材章節為順序，依次講授單片機硬件結構，I/O口設計，外部中斷，定時器/計數器和串行口的內部結構及工作原理，注重對單片機底層結構的講授，學生動手時間較少，對匯編語言的編程思路和方法理解較困難，實際應用中較難移植，模塊化程度較差。因此學生的自主學習積極性不高，學習效果不夠理想，應用能力較為薄弱，理論學習和實際編程應用容易脫節。單片機課程是一門應用性較強的學科，課程的建設和改革應以學生理解和應用知識為目的，因此，課題組開展了多次的教學討論和企業調研，并結合我院學生實際特點和我校應用型人才的培養目的，改革了之前單一課堂教學的模式，提出了項目案例式的多元化教學方法，注重培養學生即學即用的能力。目前在我院單片機課程教學中，采用以C語言為核心編程語言，以Proteus和Keil軟件為輔助手段的虛擬實驗室教學模式，同時改革單一的按教材章節講授課程的方法，通過豐富的項目案例式教學，打破章節間的順序關系，以實際應用為出發點，通過案例式教學，引導學生自主學習，在教學形式和教學內容上不斷完善和提高，注重培養學生的探索性和創新性，提高單片機課程的實際教學效果。

一、項目案例式教學方法研究

在項目案例式教學中，將單片機課程內容分為七大模塊，包括認識單片機及其開發工具，簡單I/O口操作案例，I/O口綜合應用案例，中斷系統應用案例，定時器/計數器模塊案例，串行通信案例，單片機綜合應用案例。按提出問題，知識點學習，解決問題，歸納總結四大步驟進行課堂教學，并結合相關視頻，使用Keil和Proteus進行仿真，引導學生邊看邊學，同步展示各模塊實例運行結果，將實驗室搬進課堂，提高學生學習興趣。此外，在近幾年的教學中，單片機課題小組成員總結多年教學經驗，按照單片機課程的總體規劃和培養方案，設計了符合課程需要的16學時單片機應用實驗及為期一周的單片機控制系統課程設計，建設了較為完整的單片機原理及應用課程群，以配合課堂教學的需求，將理論知識和應用實踐結合在一起，取得了較好的學習效果，受到學生和同行的一致好評，同時也為學生后續課程學習，畢業設計及今后工作打下扎實的基礎。單片機原理及應用課程是一門綜合性和實踐性較強的學科，課程成績評定方法不宜只憑期末考試一次成績高低來斷定學生的實際掌握能力。因此，在我院單片機課程教學過程中，增加了過程性的考核機制，按每個項目的學習進度布置相關案例，以學生自主設計為前提，教師給予適當指導。而單片機課程的最終成績評定方法，則是將學生的平時課堂表現，期中期末考試成績和過程性考核結果結合在一起，給出綜合性評價結果。成績中既包含了學生對單片機理論知識方面掌握的程度，也充分考慮了學生對具體實際問題的操作能力和解決問題的能力，避免單一形式的筆試考核方法，充分調動了學生的學習積極性，教學效果得到顯著提高。單片機課程涉及多方面的知識，是一門應用型極強的學科，因此教學小組對該課程進行了相關教學改革。（1）打破傳統的剛性、單一的教學模式和考核方式，提出在教學實踐中引進以人為本的柔性教學模式，增加過程性考核機制，完備課程評價體系，從多角度衡量學生學習效果。（2）根據單片機市場發展趨勢，改革以往以匯編語言為主體的編程方法，采用企業中廣泛應用的C語言進行講授，增強學校教學與企業應用的銜接性，突出應用型人才的培養目標。（3）采用項目案例式教學方法，打破以往按教材章節進行講授的思路，將單片機課程分為不同案例，以項目方式引出要解決的問題，引導學生對相關知識點進行學習，將理論知識融入實際項目案例教學中，增加學生學習興趣。（4）采用多元化教學方法，突破單一教學單片機課程的思路。在各項目案例教學中，不僅教會學生單片機內部結構和編程原理，還融合電子系統電路原理圖設計、軟件仿真、外圍元器件和相關芯片選取，程序調試和修改等相關知識點的學習，拓展學生知識面，將單片機涉及的各相關學科有機結合。（5）將Keil和Proteus仿真軟件帶進課堂，構建課堂虛擬實驗室，培養學生即學即用的能力。同時配合單片機開發板進行項目演示，在各項目案例學習后，進行仿真和實物展示，讓學生對單片機相關知識點的學習看得見，摸得著。

二、發展方向

在今后課程建設中，主要的改革方向和改進措施如下：（1）進一步完成課程體系結構。以培養單片機應用系統設計的應用型人才為目標，并結合廈門本地軟硬件行業發展趨勢，建立和完善以芯片為基礎，以系統設計和開發為目的的課程體系，并適當引入其他流行單片機，如STM32，MSP430和AVR單片機等。（2）改善教學環境，充分利用機房條件，提倡學生自主動手進行編程和仿真，即學即用，注重培養學生自主學習能力，給每個學生搭建虛擬實驗室。（3）完善項目案例式教學方法，進一步拓展多元化教學思路。在各模塊案例選擇中，應盡可能實現分層次差異化教學，留有部分案例供學生課后進行自主學習，多角度實現柔性教學。（4）培養學生團隊合作能力。目前本課程的學習是以學生個人學習為主體，在今后的課程教學中，將引入團隊合作學習機制，由團隊共同合作完成該課程的最后模塊的學習和設計，并在課程成績評定中，綜合考慮學生個人成績和團隊成績，優化考核方式。

參考文獻

[1]余軍.應用型本科院校單片機課程教學改革實踐[J].當代教育實踐與教學研究,2020(2):159-160.

作者:范羚 單位:廈門工學院電子與電氣工程學院