浅谈“单片机原理及接口技术”的课堂教学现状与改进措施

浅谈“单片机原理及接口技术”的课堂教学现状与改进措施

李星源

云南经济管理学院云南昆明650106

摘要：“单片机原理及接口技术”作为工科院校相关专业极其重要的理论和实践结合非常紧密的专业必修课，是机电一体化等专业必不可少的专业基础课，也是一门应用性很强的课程。由于该课程理论教学比较抽象，学生在学习时入门较难，甚至感觉枯燥无味，整体上难以理解单片机的系统结构，从而对整个单片机课程的学习失去应有的信心，教学过程中经常出现“学生认为课程难学、教师认为课程难教”的尴尬局面。国内许多高校及相关教师在提高该课程的教学效果方面做了大量探索。

关键词：“单片机原理及接口技术”；课堂教学；改进措施

1目前单片机原理及接口技术课程教学所存在的问题

1.1传统的教学模式忽略学生的感受

在现在大多数的高校和院校之中，所采取的教学方法还是传统的以教师为中心、着重理论知识的传授方式。在这样的情况下，学生很难参与到课程当中，学生缺乏参与感，就更加难以提起学习的兴趣，也无法在接下来的实践过程当中很好的完成教师所布置的训练。

1.2实践内容单一

这是目前的单片机原理与接口技术课程实践教学中存在的非常严重的一个问题。大部分的实践教学都是一些常用的实践内容，比如说I/O口、LED等。并且从实践的内容来看，大部分的实践都是属于验证型，而对于综合型以及设计型的实践内容相对较少。对于学生来说，验证型的实践内容虽然能够锻炼他们的动手能力，但是却缺乏对学生思考问题和创造性的能力的锻炼。

1.3实践教学内容与理论知识脱节

从目前的单片机原理与接口技术实践教学来看，大部分的实践内容都已经与现代的行业发展和行业需求脱节，实践内容远不及行业当下的发展形势和发展状况。这样一来，就无法达到通过实践教学让学生拥有丰富的实践经验，以适应在未来职业生涯中行业的发展，提高学生在职场中的竞争力的目的。

2单片机教学的改进措施

2.1激发学生的学习兴趣

学生的学习兴趣是学好单片机课程的先决条件，因此任课教师在最初的几次课中一定注意教学内容的讲解安排，除了介绍单片机的基本知识外，一定要利用灵活的单片机开发板对某些简单的单片机控制系统进行现场运行和展示，流水灯的单片机控制就是其中最基础的，通过现场展示流水灯系统可以使学生联想到日常生活常见的霓虹灯、交通灯和广告牌等，也可以演示简单的电子琴系统，让同学们看到流水灯的亮灭和电子琴的声响，直观的演示容易给学生留下深刻印象，让学生明白在学习单片机的过程中每一位同学都可以实现类似的单片机系统，这样容易激发学生学习该课程的兴趣，提高学生的学习信心。

2.2强调先修课程的基础作用

很多学生上课听不懂往往是由于先修课程的基础不牢，对先修课程中相关概念和原理不清楚，导致单片机课程入门困难。单片机的先修课程为模拟电子技术和数字电子技术，单片机内部结构涉及的硬件部分如振动电路、存储器、寄存器等已经在先修课程讲解过，但由于学生本身学习的不扎实和长时间不巩固，掌握情况往往不容乐观。教师在授课时一定要强调先修课程相关知识的基础作用，督促学生课余时间复习巩固相关概念，课堂上也可以采取提问等手段帮助学生回顾，以达到教学目的。

2.3充分利用多媒体课件的优势

目前单片机理论授课均使用多媒体教学手段，但很多教师仅仅把自己的教案或书本上的东西原封不动地搬到了计算机上播放出来，多媒体教学的优势没有体现出来。如在讲述单片机指令执行过程的时候，教师可以利用PPT所提供的功能，将这一过程制作成动画直观地演示出来，以吸引学生的注意力。还可以在讲述单片机系统扩展的译码电路时，可以把硬件电路的连接过程用动画的形式一一展示出来，这样既增加了讲课的生动性，也可以一步一步讲解译码电路的逻辑，有利于学生掌握。

2.4C编程语言的引入

如前所述，汇编语言虽然具有可读性强、执行速度快、工控领域应用广泛等诸多优点，但它直接面对的是存储器和寄存器，编程的难度和复杂性过大，尤其是对于复杂控制系统而言，高级语言编程具有汇编语言无法比拟的天然优势，工程实际中大部分单片机程序开发都在使用C语言，所以用C语言进行程序设计可以提高学生们的工程实践能力。再加上学生在先修课程中已经基本掌握了C语言的程序设计思想和技巧，因此，在讲课时适当融入C语言也切实可行，将高级语言的程序设计思想贯穿全课程，可以在实例讲解中不断强化高级语言的程序设计思想，从解决简单的数学题以及理解单片机运行过程的角度去训练学生的逻辑思维能力，从而在单片机教学过程中实现汇编语言和C语言编程并重的理念。

2.5充分利用Proteus和Keil51软件在教学过程中的作用

随着计算机及应用软件的飞速发展，涌现出许多与单片机相关的仿真软件，其中Proteus和Keil51软件就是其中应用最广泛的优秀代表。Proteus是一款硬件电路设计软件，学生可以很方便地设计以单片机为核心的外围控制电路，有多种型号的单片机可供选择，再结合集成开发软件Keil51能直接在单片机虚拟系统上对单片机编程，学生能够观察到虚拟硬件系统在软件运行的全过程。Keil51软件同时支持汇编语言和C语言的程序开发，学生进行控制程序设计时，可以用两种语言同时编程，验证仿真结果，这样就可以实现对学生同时进行汇编语言和C语言的双重训练，提高学生的工程实践能力。因此，由于这两个软件的易于安装性，教师在课堂讲授时也可以当场演示电路和程序设计过程，直观地观察仿真结果，能大大提高学生的学习积极性。

2.6适当增加实践环节，提高学生工程实践能力

一般来说，学生对于理论知识的学习缺乏兴趣，但是他们对某些实际操作在接受能力方面要强于对理论知识，所以在单片机的教学中可以通过适当增加实际的单片机硬件设计来训练学生的实践动手能力。目前许多高校都拥有功能齐全的单片机实验模块，运用实验模块进行单片机实践教学的确非常方便快捷，但对于学生来说仅仅学会单片机的实践操作还是不够的。单片机实验模块的最大缺点就是不能灵活地对硬件电路进行设计，我们知道，单片机的硬件和软件是密不可分的，学生不仅要学会软件的灵活编程，还需要掌握硬件设计的方法。所以运用这些单片机实验模块进行实践教学具有一定的局限性。而让学生亲自动手焊接和调试一个单片机系统才能更加有效地加深对所学知识的理解。所以在学期初，教师可以布置实践任务，让学生逐步学习仿真软件、程序设计知识，逐渐过渡到亲自动手完成一个小型单片机控制系统。系统不宜太复杂，哪怕从练习点亮一个发光二极管开始，建议采用单片机常见的外围接口电路，如：LED显示电路，矩阵键盘电路、模数转换和数模转换电路等。在接到设计题目之后，鼓励学生自行学习理论知识，自己设计硬件电路和软件编程，遇到困难时自行查阅相关资料。

3结论

翻转课堂的教学模式作为一种创新型的教学模式，对教师的教学有着极大的帮助。在单片机原理及接口技术实践教学中，采用翻转课堂的教学模式能够很好的解决该门课程在实际的教学过程中所存在的问题。因此，笔者认为，采取翻转课堂的教学模式才能更加有利于该课程的教学和发展，以培养出更加适合行业发展的人才。

参考文献：

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[2]唐伟杰.“单片机原理及接口技术”网络课程建设实践[J].计算机光盘软件与应用，2017，15（22）：270-271.

[3]王青萍.《单片机原理及接口技术》课程教学问题及解决方法初探[J].湖北第二师范学院学报，2017（08）：132-134.

[4]陈军，包建华，齐美星.《单片机原理及接口技术》课程改革探讨[J].科技咨询导报，2017（25）：165+167.