单片机课程案例化教学方法分析

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摘要：本文从应用型本科院校单片机课程的教学目的出发，论述如何在理论教学中融入大量丰富的案例，使学生获得有关单片机的软硬件基本知识及相关应用系统的设计及编程能力，熟练使用相关单片机调试辅助工具，如Keil,Proteus等，从而能综合运用单片机软硬件技术解决工程实际问题，独立设计和开发基于单片机的电子系统，为工业生产和科学研究奠定良好的基础。

关键词：单片机；案例化；柔性教学

单片机课程是我校电子与电气工程学院的一门重要专业课，其本身也是一门实践性非常强的课程。我校的定位是应用型本科院校，单片机课程则是我院的一门重要专业必修课，也是学生将来在工作中进行现代电子系统设计必备的基础知识。结合我校培养应用型人才的办学目标，单片机课程的教学内容和教学方法也经历了从单一化教学到项目案例式教学的多元化发展。在我院电子信息工程系的建系初期，随着IT技术的高速发展，单片机课程主要以汇编语言编程为核心，按教材章节为顺序，依次讲授单片机硬件结构，I/O口设计，外部中断，定时器/计数器和串行口的内部结构及工作原理，注重对单片机底层结构的讲授，学生动手时间较少，对汇编语言的编程思路和方法理解较困难，实际应用中较难移植，模块化程度较差。因此学生的自主学习积极性不高，学习效果不够理想，应用能力较为薄弱，理论学习和实际编程应用容易脱节。单片机课程是一门应用性较强的学科，课程的建设和改革应以学生理解和应用知识为目的，因此，课题组开展了多次的教学讨论和企业调研，并结合我院学生实际特点和我校应用型人才的培养目的，改革了之前单一课堂教学的模式，提出了项目案例式的多元化教学方法，注重培养学生即学即用的能力。目前在我院单片机课程教学中，采用以C语言为核心编程语言，以Proteus和Keil软件为辅助手段的虚拟实验室教学模式，同时改革单一的按教材章节讲授课程的方法，通过丰富的项目案例式教学，打破章节间的顺序关系，以实际应用为出发点，通过案例式教学，引导学生自主学习，在教学形式和教学内容上不断完善和提高，注重培养学生的探索性和创新性，提高单片机课程的实际教学效果。

一、项目案例式教学方法研究

在项目案例式教学中，将单片机课程内容分为七大模块，包括认识单片机及其开发工具，简单I/O口操作案例，I/O口综合应用案例，中断系统应用案例，定时器/计数器模块案例，串行通信案例，单片机综合应用案例。按提出问题，知识点学习，解决问题，归纳总结四大步骤进行课堂教学，并结合相关视频，使用Keil和Proteus进行仿真，引导学生边看边学，同步展示各模块实例运行结果，将实验室搬进课堂，提高学生学习兴趣。此外，在近几年的教学中，单片机课题小组成员总结多年教学经验，按照单片机课程的总体规划和培养方案，设计了符合课程需要的16学时单片机应用实验及为期一周的单片机控制系统课程设计，建设了较为完整的单片机原理及应用课程群，以配合课堂教学的需求，将理论知识和应用实践结合在一起，取得了较好的学习效果，受到学生和同行的一致好评，同时也为学生后续课程学习，毕业设计及今后工作打下扎实的基础。单片机原理及应用课程是一门综合性和实践性较强的学科，课程成绩评定方法不宜只凭期末考试一次成绩高低来断定学生的实际掌握能力。因此，在我院单片机课程教学过程中，增加了过程性的考核机制，按每个项目的学习进度布置相关案例，以学生自主设计为前提，教师给予适当指导。而单片机课程的最终成绩评定方法，则是将学生的平时课堂表现，期中期末考试成绩和过程性考核结果结合在一起，给出综合性评价结果。成绩中既包含了学生对单片机理论知识方面掌握的程度，也充分考虑了学生对具体实际问题的操作能力和解决问题的能力，避免单一形式的笔试考核方法，充分调动了学生的学习积极性，教学效果得到显著提高。单片机课程涉及多方面的知识，是一门应用型极强的学科，因此教学小组对该课程进行了相关教学改革。（1）打破传统的刚性、单一的教学模式和考核方式，提出在教学实践中引进以人为本的柔性教学模式，增加过程性考核机制，完备课程评价体系，从多角度衡量学生学习效果。（2）根据单片机市场发展趋势，改革以往以汇编语言为主体的编程方法，采用企业中广泛应用的C语言进行讲授，增强学校教学与企业应用的衔接性，突出应用型人才的培养目标。（3）采用项目案例式教学方法，打破以往按教材章节进行讲授的思路，将单片机课程分为不同案例，以项目方式引出要解决的问题，引导学生对相关知识点进行学习，将理论知识融入实际项目案例教学中，增加学生学习兴趣。（4）采用多元化教学方法，突破单一教学单片机课程的思路。在各项目案例教学中，不仅教会学生单片机内部结构和编程原理，还融合电子系统电路原理图设计、软件仿真、外围元器件和相关芯片选取，程序调试和修改等相关知识点的学习，拓展学生知识面，将单片机涉及的各相关学科有机结合。（5）将Keil和Proteus仿真软件带进课堂，构建课堂虚拟实验室，培养学生即学即用的能力。同时配合单片机开发板进行项目演示，在各项目案例学习后，进行仿真和实物展示，让学生对单片机相关知识点的学习看得见，摸得着。

二、发展方向

在今后课程建设中，主要的改革方向和改进措施如下：（1）进一步完成课程体系结构。以培养单片机应用系统设计的应用型人才为目标，并结合厦门本地软硬件行业发展趋势，建立和完善以芯片为基础，以系统设计和开发为目的的课程体系，并适当引入其他流行单片机，如STM32，MSP430和AVR单片机等。（2）改善教学环境，充分利用机房条件，提倡学生自主动手进行编程和仿真，即学即用，注重培养学生自主学习能力，给每个学生搭建虚拟实验室。（3）完善项目案例式教学方法，进一步拓展多元化教学思路。在各模块案例选择中，应尽可能实现分层次差异化教学，留有部分案例供学生课后进行自主学习，多角度实现柔性教学。（4）培养学生团队合作能力。目前本课程的学习是以学生个人学习为主体，在今后的课程教学中，将引入团队合作学习机制，由团队共同合作完成该课程的最后模块的学习和设计，并在课程成绩评定中，综合考虑学生个人成绩和团队成绩，优化考核方式。

参考文献

[1]余军.应用型本科院校单片机课程教学改革实践[J].当代教育实践与教学研究,2020(2):159-160.

作者:范羚 单位:厦门工学院电子与电气工程学院