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淺析基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機(jī)原理教學(xué)改革研究
論文關(guān)鍵詞:單片機(jī)原理 教學(xué)改革 多媒體教學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)C Keil C51
論文摘要:單片機(jī)原理課程對(duì)于、電信、和自動(dòng)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(jī)原理課程的教學(xué)內(nèi)容和手段都顯得陳舊。針對(duì)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(biāo)準(zhǔn)C語言、學(xué)生研究性學(xué)習(xí)項(xiàng)目立項(xiàng)和Keil C51等幾方面來進(jìn)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(duì)單片機(jī)原理的教學(xué)改革是認(rèn)可的。
單片機(jī)原理課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)、設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的必修課，但從多年學(xué)生平時(shí)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(jī)原理課程教學(xué)當(dāng)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(shí)踐的方法跟不上當(dāng)今工作崗位的要求等。為響應(yīng)學(xué)校創(chuàng)建省級(jí)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(duì)實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課單片機(jī)原理的教學(xué)進(jìn)行了探索性的改革實(shí)踐。
1課程教學(xué)存在的問題
多年來，我們的單片機(jī)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(duì)匯編語言部分知識(shí)的掌握比較差。對(duì)于單片機(jī)這樣的以培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用能力為主要教學(xué)目標(biāo)之一的課程來說，編程語言掌握不好，學(xué)生對(duì)單片機(jī)原理的掌握可想而知。究其原因，主要是匯編語言是低級(jí)語言，僅是機(jī)器指令的簡單符號(hào)化，寄存器使用相對(duì)高級(jí)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(shí)，顯然學(xué)生在短時(shí)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(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言設(shè)計(jì)、外部系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這種方法雖然思路清晰，但是存在著過于機(jī)械性的弊端，缺乏生動(dòng)、直觀的實(shí)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(jī)枯燥乏味，沒有現(xiàn)實(shí)意義，缺乏興趣，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。實(shí)踐教學(xué)上形式單一且重視不夠。當(dāng)前的實(shí)踐課教學(xué)大多以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而開設(shè)的也多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。觀察中我們不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)大都是用實(shí)驗(yàn)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(duì)于用到電路硬件的實(shí)驗(yàn)，也只是按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求在實(shí)驗(yàn)箱上做簡單的連線，沒有一個(gè)整體的電氣原理圖概念，再加上實(shí)驗(yàn)條件的有限，不可能每個(gè)同學(xué)都能得到老師的輔導(dǎo)。導(dǎo)致學(xué)生過度追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而忽略了硬件設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試等過程。
另外，我們的單片機(jī)教學(xué)都是以8031或MCS-51為例來進(jìn)行的，多年來基本沒有變化，實(shí)際在上單片機(jī)已經(jīng)發(fā)展出了很多品種，即使是51系列的單片機(jī)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(jìn)行的教學(xué)，而對(duì)單片機(jī)原理課程這種實(shí)踐性較強(qiáng)的課堂教學(xué)，顯然傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而多媒體教學(xué)方法是通過計(jì)算機(jī)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(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，集文字、圖像、聲音、視頻影像、動(dòng)畫等各種信息于一體，教學(xué)更加形象、直觀和生動(dòng)。例如通過使用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，同學(xué)們能夠了解當(dāng)前有關(guān)單片機(jī)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(jī)應(yīng)用和發(fā)展的現(xiàn)狀。同時(shí)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(jìn)行討論和分析等，能使課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)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(huì)搜集和消化網(wǎng)絡(luò)上的有關(guān)資源，學(xué)會(huì)查閱單片機(jī)廠家提供的芯片技術(shù)資料，為將來自己進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
2. 2在匯編語言教學(xué)中引入標(biāo)準(zhǔn)C語言
鑒于匯編語言不容易掌握，教師在講授完單片機(jī)原理硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)章節(jié)之后，可引人單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)和C的流程控制等知識(shí)要點(diǎn)，并且在講解的過程中跟匯編語言作對(duì)比，理解兩者在端口和中斷等定義上的不同，同學(xué)們?cè)诹私鈫纹瑱C(jī)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(chǔ)結(jié)構(gòu)與單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，在學(xué)習(xí)的過程中，要讓同學(xué)們認(rèn)識(shí)到C語言相對(duì)匯編語言的優(yōu)點(diǎn):如C語言的可讀性、可維護(hù)性好，便于維護(hù)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(jìn)行對(duì)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(jī)原理應(yīng)用的編程，無疑會(huì)對(duì)后期的學(xué)習(xí)有相當(dāng)大的益處。
2. 3引入單片機(jī)最常用的開發(fā)工具Keil C51
集成電路的發(fā)展使得單片機(jī)的性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣闊，單片機(jī)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(jī)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(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，同時(shí)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(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)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(biāo)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(xiàng)目器窗口，在該窗口既可以查看項(xiàng)目的文件情況，也可以查看程序執(zhí)行時(shí)寄存器的實(shí)時(shí)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(duì)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。
[1]
在引入標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(tái)的使用方法，這樣為在以后打下一個(gè)很好的工作基礎(chǔ)。
3實(shí)踐教學(xué)改革
3. 1變革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/P>
我們嘗試改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中以驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ�，教師僅提供實(shí)驗(yàn)的方向，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?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(jì)實(shí)驗(yàn)方案，編寫相關(guān)的實(shí)驗(yàn)程序。在實(shí)驗(yàn)中遇到問題可與小組成員討論解決，最后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)過程撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，以及提出的解決方案。同時(shí)教師也可以組織學(xué)生間進(jìn)行交流，對(duì)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)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(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/P>
3. 2充分利用好課外時(shí)間
單片機(jī)原理課程的課外教學(xué)也是實(shí)踐教學(xué)中很重要的一個(gè)組成部分，它不僅僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)補(bǔ)充。事實(shí)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(jìn)行課外學(xué)習(xí)，例如我校團(tuán)委和科技處組織學(xué)生申報(bào)的研究性學(xué)習(xí)項(xiàng)目，在很大程度上激發(fā)了部分學(xué)生的創(chuàng)新精神，強(qiáng)化了他們的實(shí)踐能力，從而增強(qiáng)了他們獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。另外，單片機(jī)課程任課老師也適當(dāng)?shù)貙?duì)學(xué)生課外學(xué)習(xí)予以指導(dǎo)，針對(duì)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(dòng)態(tài)，把握研究方向，與學(xué)生之間展開討論，鼓勵(lì)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(jī)相關(guān)的競賽活動(dòng)，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(jī)課程教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)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(duì)這門課的學(xué)習(xí)興趣和熱情呢，我們?cè)O(shè)計(jì)了如表1所示的單片機(jī)原理課程評(píng)價(jià)表，來學(xué)生們對(duì)課程改革教學(xué)的認(rèn)可度，分別對(duì)05級(jí)和06級(jí)共計(jì)280名學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，得出的結(jié)果是05級(jí)122名學(xué)生評(píng)出的分?jǐn)?shù)平均得分88. 36分，06級(jí)158名學(xué)生給出的平均分是90. 02分�？梢娡ㄟ^同學(xué)們對(duì)改革后的單片機(jī)原理課程教學(xué)的評(píng)價(jià)，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(dá)到好的教學(xué)效果。
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