《单片机原理与应用》课程的实践教学法探索

王海滨，薛 伟，郭艳玲，辛 颖

(东北林业大学工程技术学院，哈尔滨150040)

随着电子信息产业蓬勃发展，各种电子信息技术已注入到国民经济的各个行业、各个领域，主要体现在以各种高端电子芯片为核心所构成的控制系统已广泛应用于各个领域。随之而来，一些已发展成熟、实用的电子技术走进大学课堂，为培养未来的电子工程师打下良好的基础。通常作为一名电子工程师而言，单片机原理是其首选的必修课，这是因为单片机相对于其他芯片而言发展最为成熟，结构最为简单，学习起来容易理解、容易掌握、容易上手，同时也是学习其它微型控制芯片的基础，所以在各大高校、各个专业均开设此课程，对于这门课程的讲解也是形式各异、多种多样。在这里，笔者结合自己所在的专业和对这门课程及技术的理解以及多年来的授课经验，谈一谈自己的授课体会，与大家一起分享。

1 课程特点

从狭义上讲，《单片机原理与应用》只是一门课程，从广义说，这是一门技术，而且是一门实用性很强的技术。它不同于高等数学、大学物理等其它自然科学等基础课程，基础课程要求学生掌握一些自然科学规律，同时具备一定的理论知识。而《单片机原理与应用》课程的实质是工程应用，实践性极强，要求学生们具备理论知识，通过理论基础知识理解熟悉单片机芯片的自身结构及相关电路、熟悉编程指令，更主要的是能够运用这些编程指令去开发单片机系统，使单片机系统具备一定的功能来满足用户的特定要求;结合单片机结构和用户要求，运用已有的电路知识去搭建一个单片机控制系统，通过这个单片机控制系统来控制其它执行元件，来实现用户的要求及产品的功能。

鉴于《单片机原理与应用》不仅仅是一门课程，更是一门技术，且是一门实践性很强的技术，因此更需要实际动手、实验操作来学习它、掌握它。

2 专业特点和学生知识架构

教师在讲授一门课程之前，首要的任务是了解和熟悉自己所讲的课程的知识体系背景及它的应用和发展。其次是明确授课对象是隶属于哪一专业，要对这个专业进行一定了解，理解和明白自己所讲课程在本专业的地位和作用，该专业设置此门课程的目的，以此为基础设定课程培养目标。最后根据授课对象的知识架构和他们在此之前所学过的课程，制定合理的、切实可行的教学方法，加以实施。

以授课对象为森林工程专业为例。森林工程专业是随着人们不断利用森林资源来满足人类生存需要而逐渐发展起来的一个专业，主要培养目标是:为社会培养能够运用现代科技知识来设计、制造新型、智能型的林业机械和林业检测设备人才。根据专业培养目标以及课程设置，得知本门课程主要是培养学生们实践应用能力，在掌握一定的理论知识前提下，结合自己的专业灵活运用单片机知识去从事本专业、本行业的产品开发和产品设计。由此本课程的培养目的在于:通过本门课程的学习，使学生们熟悉单片机及单片机系统的开发流程，能够实际运用单片机编程指令编写系统应用程序，能够运用所学知识搭建单片机系统电路，并能够将所编写的程序及所设计的电路耦合在一起，软硬协调，优势互补，设计新型、智能型的森工机械及林业检测设备。

由于森林工程专业的《单片机原理与应用》开设在第5学期，在开设单片机课程之前，已开设的与电类相关的课程是:《电工电子学》，学时32;没有开设与软件相关的课程。学生对电类知识和软件类知识掌握较少，这对于学习和讲授单片机具有一定的难度。授课前应精心准备，授课前期用通俗易懂的语言来讲解，而后逐步使用专业术语;在不影响实践应用的前提下，用简练易懂的语言去讲解理论知识而不再进行理论升华和更深层次的讲解;对于抽象的知识点采用“类比法”和“直观教学法”传授。

3 教学方法

制定教学方法的原则是: “理论与实践相结合，理论为前导，实践为主导”，二者密切配合。基于这一原则及现有教学资源，制定出下述教学方法:理论讲解、实践掌握、内容匹配、方式灵活。

对于理论讲解，主要采用“多媒体为主，板书为辅”的方针，二者密切配合，相辅相成。对于一些文字性表述的内容，采用多媒体讲解来完成;对于一些逻辑性的推导，通过板书一步步书写，紧密抓住学生思维来完成;而对于一些复杂的图形，由于采用板书绘制耗费时间长，故由多媒体来完成，也使内容更生动形象。这也是针对不同内容，采用不同教学方法相匹配，力求在单位时间内使学生掌握更多知识。

实践教学包括硬件和软件两个方面。软件是指单片系统的编程指令，硬件是指单片机芯片自身的内部结构和构成单片机系统的外围电路。

在软件教学时，号召学生在课堂上使用笔记本电脑，教师将编程软件安装在电脑上，课堂在线编程讲解，通过多媒体展现给大家，同时在老师编程的过程中，学生同时用笔记本跟着编写程序指令，在老师进行程序软件模拟仿真的时候，学生也进行模拟仿真，由此形成一种师生互动的方式，通过反复编写编程指令、反复模拟仿真的方法完成单片机软件方面的实践。

对于单片机硬件方面的实践，主要采用实践展示教学为主。在课堂讲完相关的硬件知识后，教师将已准备好的电子元件、电子芯片展示给大家看，给大家讲解这类电子芯片如何使用，以及在实际使用时应注意哪些问题，同时根据某一特定的实际项目，对关键问题进行重点说明，最后向学生展示以单片机为核心的控制电路，结合印刷电路板实物讲解系统的工作电路、控制原理、元器件的摆放规则、摆放技巧，以及系统的布线原则，如何布线，如何开发、理解和掌握一个陌生的、没有任何资料支持的印刷电路板等等，通过这种循序渐进、以点带面、逐步深入的方法启迪、引导、带领学生完成单片机硬件方面的实践。

对于单片机系统的软、硬件采用不同的实践教学方法，灵活运用，再辅以实验教学，势必达到事半功倍的效果。

4 学以致用

“学以致用”，就是将已学过的知识运用于实际，这是学生们学习任何一门课程的最终目的。那么对于单片机这门课程又是如何做到这一点，作为一名教师，这也是长期困扰笔者的地方，经过反复思索，笔者认为从实验教学作为学以致用的切入点更为合适，充分利用学院现有的若干台单片机开发仪，通过8学时的实验课，向同学们展示了单片机硬件系统的搭建过程、如何使用单片机编程器、如何使用单片机仿真器、如何将程序转化成二进制代码、随之而来的是如何将二进制代码如何烧录到单片机内部等等，通过对这些实践知识的讲解及展示，学生们在老师的带领下逐步地了解单片机、认识单片机、熟悉单片机到灵活地掌握单片机，熟练地应用单片机，成长为一名单片机系统开发者、初级编程员。尽管离单片机编程高手、系统硬件高级工程师还具有一段距离，但已能够正确地运用单片机去设计系统和开发系统，具备一定的实践应用能力，在单片机领域，能够做一些简单的、具有实际意义的应用项目。

5 结束语

经过几轮的讲解及总结，发现按照上述教学方法为学生们授课，讲解《单片机原理与应用》这门课程，并根据实际的教学情况灵活地细化和调整教学中所出现的问题，能够激发学生们的学习兴趣，多数同学能够理解并消化课堂所讲内容，掌握这门课程的内容及技术，达到了预期设想，圆满地完成了教学计划和教学要求。

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