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單片機原理及應(yīng)用是電子信息、自動化及計算機應(yīng)用等專業(yè)的一門實用技術(shù)骨干課程，它對培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力和解決問題的能力具有重要作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握匯編語言的編程方法，掌握單片機的基本原理、接口和應(yīng)用技術(shù)。熟悉單片機技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用,可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生動手操作和技術(shù)創(chuàng)新的能力，使得學(xué)生能緊跟計算機技術(shù)的發(fā)展腳步，為將來從事工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)工作，尤其是自動控制以及應(yīng)用電子產(chǎn)品的檢測和維修奠定堅實的基礎(chǔ)，為將來進行各種智能化產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)提供技術(shù)準備。大學(xué)生電子設(shè)計競賽有利于推動電子、信息類專業(yè)課程內(nèi)容更新和教學(xué)方法的改革；有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和團結(jié)協(xié)作精神；有利于造就高素質(zhì)創(chuàng)新人才。對歷屆競賽題目進行分析和研究，可以看出，能夠用單片機作為控制器來完成設(shè)計任務(wù)的競賽題目占到50%以上。文中就電子設(shè)計競賽對單片機課程教學(xué)改革與創(chuàng)新的啟發(fā)，對這門課程的教學(xué)內(nèi)容和考核方法的改革思路作一些探討。

1理論課教學(xué)改革

以往的教學(xué)通常是預(yù)先由教師按教學(xué)大綱設(shè)計好相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，然后通過講解，讓學(xué)生在一定程度熟悉和掌握基本理論知識。在電子設(shè)計競賽過程中，發(fā)現(xiàn)這種教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識能力，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，同時學(xué)生也難以將理論知識學(xué)以致辭用。通過以下幾點理論教學(xué)方式的改革，使學(xué)生擺脫“填鴨式”的理論學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣。

(1)加強理論與實踐的結(jié)合，一邊學(xué)一邊做。采用比較通俗易懂的方法講解比較抽象的理論，在講述部分重點內(nèi)容時通過現(xiàn)場實驗演示，讓學(xué)生更加直觀的了解重點和難點。

(2)充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)的輔助教學(xué)作用。高質(zhì)量CAI課件有容量大、圖文并茂的優(yōu)點。通過豐富的動畫演示，生動地描述課本中的抽象概念，將枯燥的理論具體化，使學(xué)生的聽覺、視覺等方面同時接收信息刺激，感官和想象力互相配合，增強他們的學(xué)習(xí)興趣與記憶能力。使用軟硬件模擬仿真技術(shù)，變抽象為具體，將單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和程序運行過程，直觀地展示在學(xué)生面前。

(3)教學(xué)方法上采用擬人法、分類法、歸類法、對比法以及項目教學(xué)法。課外加強答疑輔導(dǎo)，解決難點，開展課外科研活動等措施提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(4)理論教學(xué)中采用計算機仿真技術(shù)(如Proteus軟件)進行教學(xué)，將單片機原理、工作過程等，看不見，摸不著的抽象概念和過程形象化、具體化。

(5)共享網(wǎng)絡(luò)資源。介紹一些著名的電子網(wǎng)站，如Alldatasheet網(wǎng)、21IC網(wǎng)、電子工程師網(wǎng)等。通過這些網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生不僅能夠?qū)W會查閱芯片資料，還可與電子工程師進行學(xué)術(shù)交流，了解到電子行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。拓展學(xué)生的視野，同時也培養(yǎng)學(xué)生查閱相應(yīng)理論知識和相關(guān)資料的能力。

(6)提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣。為了提高學(xué)生對單片機原理及應(yīng)用這門課程的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，可以邀請一些著名的單片機開發(fā)公司技術(shù)人員來校做“單片機與就業(yè)”“單片機的應(yīng)用”等方面的專題講座，使學(xué)生們充分了解單片微機在工業(yè)控制、智能儀器儀表、計算機外部設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)和家用電器等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景及作為一個電子工程師學(xué)好單片機的重要性和必要性。

2實驗課教學(xué)改革

孤立地學(xué)習(xí)理論，不把它們與要應(yīng)用的領(lǐng)域結(jié)合在一起，就失去了學(xué)習(xí)它的意義。實踐教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標，真正建立起“理論、實踐、應(yīng)用”三位一體的新的教學(xué)模式。在學(xué)習(xí)理論課程時，學(xué)生要么只注意到了局部的硬件知識或者簡單的匯編指令等內(nèi)容，要么只注意到單片機系統(tǒng)具有很強大的功能，而不知自己如何應(yīng)用單片機資源開發(fā)設(shè)計自己的產(chǎn)品。原有單片機實驗課程體系存在弊端如：驗證性實驗過多，綜合性、設(shè)計實驗不夠；基本沒有進行過綜合性的小課題動手能力訓(xùn)練。設(shè)計一個系統(tǒng)要用到鍵盤、顯示、AD/DA等，各部分的試驗在基礎(chǔ)實驗中都已做過，但在電子設(shè)計競賽中看到的現(xiàn)象是，學(xué)生沒有對一個產(chǎn)品設(shè)計的整體意識，所以要開設(shè)綜合試驗和設(shè)計性試驗(如濕度控制、恒流源、小車控制、時鐘顯示等)進行彌補。除了完成正常的實驗課外，還需要做到以下3點。

(1)增加C51應(yīng)用編程方面的訓(xùn)練現(xiàn)在社會上的單片機系統(tǒng)已經(jīng)普遍采用基于C51高級語言的軟件系統(tǒng)。C51高級語言具有程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、易于維護等優(yōu)點，一條C語句相當(dāng)于幾條匯編指令，完成同樣功能程序的指令語言行數(shù)也大大縮小，更便于復(fù)雜算法的實現(xiàn)和調(diào)試。

(2)應(yīng)用KeilC編譯和ISP下載編程軟件現(xiàn)在社會上的單片機系統(tǒng)已經(jīng)普遍采用基于C51高級語言。C51高級語言具有程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、易于維護等優(yōu)點。為了提高學(xué)生的軟件開發(fā)能力和實驗效率，在實驗中給學(xué)生增加了相應(yīng)C51的編程訓(xùn)練。在單片機教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用單片機應(yīng)用開發(fā)的交叉開發(fā)平臺Keil，加強學(xué)生對C語言的應(yīng)用。

(3)應(yīng)用仿真軟件目前，電子電路的仿真軟件有很多，如Proteus、Multisim、Matlab等。這些仿真軟件帶有國際通用的虛擬儀器及電子元器件庫。引入了Proteus仿真軟件，使學(xué)生建立直觀的仿真思想。Proteus上學(xué)生可以方便地進行電路原理圖的設(shè)計和仿真測試，觀察電路的工作狀態(tài)及軟件運行后的變化情況，這對于學(xué)生的深入學(xué)習(xí)有巨大的幫助。Keil完成單片機軟件設(shè)計調(diào)試，Proteus完成硬件設(shè)計及系統(tǒng)運行結(jié)果查看。極大地開拓了單片機學(xué)習(xí)的空間，降低了單片機的學(xué)習(xí)成本，提高了學(xué)習(xí)效果。通過Multisim、Matlab可以方便地進行電路原理圖的設(shè)計和仿真測試，觀察電路的工作狀態(tài)及變化情況。鼓勵學(xué)生利用課余時間進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。在課余時間開放實驗室，創(chuàng)造一個寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供課余時間進行單片機綜合性、設(shè)計性實驗的條件，充分發(fā)揮實驗室現(xiàn)有實驗設(shè)備的效能。

3課程考核方式的改革

單片機課程主要是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和應(yīng)用能力，在傳統(tǒng)的考核中，主要是依據(jù)一份卷紙達到考核的目的。考題側(cè)重于基礎(chǔ)知識，例如考幾條指令應(yīng)用、編一段簡單的程序等，有的學(xué)生單片機考試成績很高，卻不會實際運用。考試作為課程教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，直接檢驗教和學(xué)的效果，主導(dǎo)著大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)。但對于實踐性很強的單片機這樣的課程來說很容易出現(xiàn)高分低能現(xiàn)象。因此，考核采用了實踐與筆試相結(jié)合的方式，教師選擇幾個綜合性或有代表性的設(shè)計題目，讓學(xué)生分組限時完成。每組3～4名學(xué)生，每名學(xué)生承擔(dān)不同的設(shè)計任務(wù)，實現(xiàn)1個小項目，如溫度檢測、時鐘顯示、電機驅(qū)動的控制、恒流源等。在項目進行的過程中鼓勵學(xué)生運用不同的方法來實現(xiàn)目標，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的技術(shù)能力。設(shè)計完成后，由學(xué)生演示設(shè)計結(jié)果，隨后該組學(xué)生輪流進行答辯。閉卷筆試成績占總成績的60%左右，實踐考核部分占40%左右。

4結(jié)束語

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽已對我國高校大學(xué)教育改革產(chǎn)生了良好的影響,特別是在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面起到了積極引導(dǎo)和推進的作用。經(jīng)教改實踐,我系2007級電力專業(yè)和2008級物理專業(yè)學(xué)生在“單片機原理及應(yīng)用”課程學(xué)習(xí)過程中,學(xué)習(xí)的興趣明顯提高,基礎(chǔ)理論和實踐等方面都取得了較大的進步。