單片機以其體積小,、價格低,、功能齊全,、抗干擾性高、可靠性好,、易于開發(fā)擴展等特點,，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化及智能儀器儀表、通信設(shè)備,、家用電器等各種設(shè)備儀器中,。“單片機原理及應(yīng)用”也成了工科院校電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程,、電氣工程及其自動化等電氣信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,。了解單片機的工作原理、具備基本的單片機操作技能,，成為當(dāng)代電氣信息類專業(yè)學(xué)生的重要任務(wù),。
一、課程的特點及現(xiàn)狀
“單片機原理及應(yīng)用”是一門理論和實踐結(jié)合非常緊密的課程,。傳統(tǒng)教學(xué)方式多以課程原理的講解與少量硬件實驗相結(jié)合,，整個教學(xué)過程始終圍繞基本原理，實際應(yīng)用知識只作為點綴,，實踐應(yīng)用講解偏少,，不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生處于被動接受知識的狀態(tài),。再就對實驗環(huán)境的選擇,，長期以來部分教師推崇開發(fā)板（或試驗箱）教學(xué)，認為*可以滿足基本的實驗教學(xué)要求,，對單片機基礎(chǔ)知識如IO口,、中斷、定時器/計數(shù)器的驗證能輕松應(yīng)對,。部分教師則認為使用開發(fā)板耗材較大,，需要不斷地購買新的硬件，認為用Proteus來搭建虛擬實驗室,，這樣有助于學(xué)生能自主設(shè)計自己期望的效果，不會出現(xiàn)硬件短缺的可能性,。對實驗編程語言的選擇也是很多教師爭議的問題,，現(xiàn)今大多數(shù)的單片機教材的編程語言仍是以匯編語言為主，使用匯編語言編程的優(yōu)點在于其所編寫程序的代碼緊湊,、執(zhí)行時間短,、便于控制。然而其缺點也是明顯的,，由于其缺乏通用性,，需要程序編寫人員對單片機硬件系統(tǒng)有相當(dāng)深入的理解,，且程序不易移植。部分教師則認為C語言運算速度快,、有良好的可移植性,、編譯效率高，可以直接實現(xiàn)對單片機硬件系統(tǒng)的控制,。此外,，該門課程的考核方式也不夠客觀。傳統(tǒng)的考核方式以期末閉卷考試為主,，總評成績由卷面成績和平時成績按照一定比例計算得出,。其中平時成績的評定標(biāo)尺比較模糊。盡管大多數(shù)教師明確標(biāo)出平時成績由上課表現(xiàn),、作業(yè)情況,、實驗情況等部分組成，但由于課時較緊,，多數(shù)教師忙于授課,，對具體每位學(xué)生的上課表現(xiàn)無從客觀評價。作業(yè)情況亦是如此,，由于對同一具體問題解答大多數(shù)同學(xué)的答題思路基本相似,，作業(yè)情況也很難辨別有無抄襲情況。
二,、改革思路
為了響應(yīng)教育部提出的工程師培養(yǎng)計劃,，結(jié)合應(yīng)用型本科院校單片機課程教學(xué)的特點，從2011屆部分電氣信息類專業(yè)學(xué)生開始,，本校進行了如下改革,。
1.精簡和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。單片機的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握單片機的基本組成及各個部分的工作原理,，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)學(xué)習(xí)單片機的中斷系統(tǒng),、定時器及單片機系統(tǒng)的擴展和通信方法，進而能夠完成簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計,。在授課過程中,，既要照顧到理論的周全，又要結(jié)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求,，盡可能多地融入一些實際應(yīng)用,。為此，必須打破原有教
學(xué)框架,，精簡和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,，將單片機課程的核心技術(shù)提煉為若干知識點，并通過一個個具體案例體現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生邊做邊學(xué),，逐步掌握單片機技術(shù),。例如在介紹I/O口應(yīng)用時，同時把系統(tǒng)配置章節(jié)的數(shù)碼管顯示部分講解進來,，以實現(xiàn)I/O口控制數(shù)碼管的顯示,。
2.選擇C語言編程。在編程語言的選擇上,，由于電氣信息類專業(yè)學(xué)生普遍都有C語言基礎(chǔ),，為此本校選擇了C語言作為編程語言，指導(dǎo)學(xué)生掌握C語言在單片機開發(fā)中的程序設(shè)計方法,。對單片機C語言及程序設(shè)計章節(jié),，不再孤立地講解具體某條指令的含義，而是采用活學(xué)活用的方法,，分析某一具體應(yīng)用中需要用到的新的指令,，再具體講解其作用及書寫規(guī)范。如當(dāng)學(xué)
生已經(jīng)掌握了LED燈的亮滅控制程序后,，及時的把延時函數(shù)講解進來,，即可實現(xiàn)LED燈的閃爍程序。這樣,，學(xué)生對所學(xué)知識點的理解和記憶也會更加深刻,。
3.建立典型案例庫。在整個教學(xué)過程中,，程序的講解一定要遵循由易到難,、循序漸進的原則。教學(xué)初期,，先講解一些如IO口驗證,、數(shù)碼管、鍵盤識別類的驗證性程序,，再由前面知識的一步步積累設(shè)計出一些綜合性較強的實際應(yīng)用,。因此，在整個教學(xué)過程中,，典型案例庫的建立是*的,。依據(jù)本校電氣信息類專業(yè)對“單片機原理及應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容的要求，結(jié)合筆者自身實際教學(xué)經(jīng)驗,，把單片機案例庫教學(xué)內(nèi)容大致分解為三大模塊,，詳見表1，并依據(jù)案例庫,，設(shè)計出相應(yīng)的實驗手冊。表1所列試驗并非要求每位學(xué)生都要*掌握。在教學(xué)過程中,，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況分層次是*的,，針對不同層次的學(xué)生設(shè)置不同的培養(yǎng)目標(biāo)。
4. 采用開發(fā)板和仿真軟件相結(jié)合的實驗教學(xué)方式,。在對學(xué)生分層培養(yǎng)目標(biāo)下,，實驗教學(xué)可采用開發(fā)板和仿真軟件相結(jié)合的教學(xué)方式。對基礎(chǔ)培養(yǎng)型學(xué)生,，僅要求其掌握到案例9的內(nèi)容,，其實驗環(huán)境采用開發(fā)板進行教學(xué)。對于興趣較濃的學(xué)生,，期待設(shè)計出更多綜合性較高,、具有一定實用價值的單片機系統(tǒng)，則需要一個長期培養(yǎng)的過程,。要達到這樣的培養(yǎng)目標(biāo),，應(yīng)在完成單片機課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，利用開放實驗,、大學(xué)生科研項目,、畢業(yè)設(shè)計或者電子競賽等方式進行強化訓(xùn)練，讓學(xué)生在長期的訓(xùn)練中,，能夠在熟悉的知識環(huán)境中逐步設(shè)計并增強其實際應(yīng)用的能力,。在此期間，為了避免出現(xiàn)硬件短缺的情況,，對這部分學(xué)生,，還應(yīng)引入Proteus單片機系統(tǒng)虛擬仿真軟件的教學(xué)，用虛擬單片機系統(tǒng)來替代實際硬件電路,，把程序運行于虛擬的MCU上,，使軟件調(diào)試不再依賴于實際的硬件電路，當(dāng)仿真結(jié)果達到系統(tǒng)預(yù)期目的后,，再進行實際硬件電路的制作,。仿真軟件的使用讓學(xué)生能夠更加靈活、深入地學(xué)習(xí)單片機知識,。
5.加強實驗考核在平時成績中的比重,。傳統(tǒng)的考核方式以期末閉卷考試為主，總評成績一般由卷面成績和平時成績按照一定比例計算得出,。其中平時成績中的上課表現(xiàn),、作業(yè)情況受到一些客觀條件的限制，教師很難做出客觀評價,。教師可以抓住實驗教學(xué)的機會,，把案例庫中的內(nèi)容分解到每次實驗中，在每次實驗中，布置3—5個小實驗,，并對每位學(xué)生的實驗情況及時做出評價,。通過加強對學(xué)生平時實驗的考核，能得出更為準(zhǔn)確的平時成績,，從而對學(xué)生做出更為客觀的評價,。
采取上述措施后，經(jīng)過三年多的教學(xué)實踐,，學(xué)生普遍反映《單片機原理及應(yīng)用》不再是一門枯燥難懂的課程,，學(xué)習(xí)有了更大的興趣，能夠更好地掌握并應(yīng)用其所學(xué)的知識,。同時,，通過眾多的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生也容易將課堂知識進行轉(zhuǎn)換,。很多學(xué)生主動利用所學(xué)的單片機知識申報了相關(guān)的大學(xué)生科研項目和參加了各類電子競賽,，并取得了不錯的成績。此外,，在畢業(yè)設(shè)計選題方面,，選擇單片機設(shè)計方面的學(xué)生也越來越多。