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摘要：根据高职教育与普通高等教育的差异，探讨了单片机课程在教学方法、教学内容、教学实践环节及考核形式等方面的教学改革，旨在改善高职教育中的单片机教学效果，培养学生分析问题和解决实际问题的能力，同时对其他课程的教学改革有一定的参考意义。
关键词：高职教育，教学改革，单片机教学
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)24-1226-02
The Discussion of Single-chip Microcomputer Teaching in Higher Vocational Education
LI Jun-feng1, HU Xu-bo2
(1. Information and Technology Department of Guangdong Electric College, Guangzhou 510520, China; 2. Applied Physics Department, College of Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
Abstract: According to the difference of regular higher education and higher vocational education, we discuss the teaching reform of single-chip microcomputer class in teaching method, teaching content, teaching practice and test form. The goal is to improve the effect of single-chip microcomputer teaching in higher vocational education, cultivate the abilities of analyzing and resolving problems, and provide reference for teaching reforms of other classes.
Key words: higher vocational education; teaching reform; single-chip microcomputer
1 引言
《单片机原理及应用》课程是高职院校计算机、电子、自动化等专业学生的一门必修专业课[1]。这门课程以MCS-51系列单片机为例，介绍了单片机的硬件结构、指令系统、中断和定时器/计数器、程序设计、扩展技术及应用。由于单片机知识涉及电子和计算机等技术知识，该专业课具有综合性强、实用性强和工程性强等几大特点。
高等职业技术教育与普通高等教育的差异在于前者侧重于职业技能的训练，其目的是培养从事技术开发、产品设计与生产、调试与维护等方面的综合应用型人才，使学生具备熟练的职业技能和较高的分析和解决实际问题的能力[2]。而后者则强调理论科学的分析与研究能力、技术的开发与工程设计的能力。若采用传统的教学模式，学生会感到枯燥乏味，教学效果不尽人意。
以培养掌握先进技术和专业技能的高级技术应用型人才为目的，按照高等职业技术教育的特点改进以往的教学模式,是我们正在实践与探索的重要课题。围绕高等职业教育的培养目标，我们在《单片机原理及应用》教学当中对传统的教学模式进行了一些改革，积累了一定的经验。本文介绍一些做法和心得体会，愿与同行们探讨。下面就我们在该课程教学过程中，从教学方法、教学内容、教学实践环节到考核形式等方面的一些改革尝试进行阐述。
2 改革教学发方法，激发学习兴趣
《单片机原理及应用》涉及到软件和硬件两方面的知识，因此必须设计一种科学合理的教学方法，并通过丰富多彩的教学手段来提高教学质量。
2.1 增强教学的趣味性，提高学生学习的兴趣
在学生刚开始接触这么课程的时候，不能一味地只对其灌输理论知识，这样会使他们对这门课程产生畏惧思想，甚至会放弃。兴趣是最好的老师，从第一堂课开始就培养学生对这门课的兴趣。首先带学生参观实验室，介绍实验设备，然后演示实验给学生看，比如演示闪烁着五颜六色的彩灯、按一定规律变化的交通信号灯、悦耳动听的音乐门铃等，通过这些能发出声、光的实验，拉近单片机与学生之间的距离，接着归纳单片机在家用产品、工业测控中的应用，使学生明白学习的目的。最后提供编译好的应用软件，指导他们完成一些生动形象的实验，让学生对这门课产生兴趣。
2.2 制作动态多媒体课件辅助教学
传统的授课模式是板书讲授法，这是一种最传统、应用最普遍的方法，它由教师按事先设定的思路有条理地边讲授边板书，引导学生按教师的思路接触问题的核心，其优点是重点突出，易于理解，但其缺点是比较枯燥且易于受板书的限制。《单片机原理及应用》课程内容庞杂，其中存在很多难理解的部分，比如单片机的内部组成、存储器结构、变址寻址、寄存器间接寻址等教学难点。如果上课仍是采用传统的板书教学，通过黑板画简图或对照书本讲解，必将浪费宝贵的课堂时间，降低教学效率。同时课程中单片机的工作原理部分是很抽象的，很多组成部分在工作的过程中要协调的工作，所有控制信号要有序的发生，这些都是发生在芯片内部，学生会觉得非常难理解，掌握不了知识的关键部分。为了达到良好的教学效果，利用多媒体教学课件，把声音、动画、图形、文字等媒体有机地组合在一起，把在课堂中讲述的内容形象、逼真地演示出来，使学生深人地认识和了解单片机机的内部构造。比如讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时，可在课件中可通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏，并在图片旁边显示文字说明或语音提示，从而增强图片的可读性。同时，多媒体课件可以用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。过去在课堂用语言表达的许多功能单元的控制方法、使用技巧等，以往学生只有在实践中慢慢消化掌握，现在通过课堂多媒体演示，不仅知道了系统设计，开发的基本步骤，而且对以往学习的难点也理解得比较透彻，课堂的学习效果自然就提高了。多媒体教学是使教学过程形象化和激发学生学习兴趣的一个有效手段[3]。
3 改革教学内容，适应高等职业技术教育
3.1 打破知识体系结构的框框
在高等职业教育中不能再沿用追求系统完整的知识体系结构的作法，这种作法会束缚我们的教学改革。不一定非要学了《微机原理》后才能学单片机，可不开设《微机原理》，而将其中部分所需内容融入到单片机课程中。因为微机原理的内容主要是Intel8086/8088，而现代工业控制中多是MCS-51/96单片机。
3.2 充分体现出高等职业教育的职业性、岗位性和应用性的特点
在理论教学的基础上强调实用性、实践性和实效性。对于单片机原理中不涉及到应用的结构不讲，与今后运用无关的内容不讲，要将重点放在实际应用中需要涉及的原理和通用性较强的接口及编程应用上来。
3.3 突出三大重点
在单片机教学内容上我们认为有三大重点内容必须把握好。一是单片机硬件系统：要重点掌握各种单片机芯片、ROM、RAM、接口扩展芯片的工作原理和外部特性。二是单片机软件开发：要重点掌握地址、指令的概念、单片机与各接口部件之间的连接、中断控制方式和汇编程度设计的方法。三是单片机应用：要重点掌握应用基本知识进行实用控制系统的硬件、软件开发的基本方法和步骤，调试的方法和步骤。对于这些内容要多用课时讲清讲透。
4 加强实践教学，培养学生分析问题和解决实际问题的能力
单片机的实践性很强，对实践教学的改革显得尤为重要。通过改革达到使学生具备科学的思维方式和较强的动手能力，并运用MCS-51系列芯片进行工程开发和应用的能力。
4.1 加强单片机教学内容的课堂演示
由于单片机的内部结构看不见摸不着，只靠想象很难理解透彻，在教学过程中可以用单片机仿真实验系统良好的人机界面，通过单步执行功能让学生在显示窗口上看到程序的详细执行过程。比如对条件转移指令，在窗口界面上可以看到相关寄存器的变化，并能看到转移位置；碰到中断时程序如何转入中断服务程序的执行，相关寄存器的变化及执行完中断服务程序后中断返回到什么地方。通过程序分析，再观察执行过程，一目了然。
4.2 注重培养学生分析问题和解决问题的能力
教师在实验辅导中要避免学生盲目追求实验结果，鼓励学生勇于面对在实验中遇到的困难，甚至还可以在实验中人为地设置故障。学生通过分析故障产生的原因，完成程序调试，达到提高分析问题、解决问题的能力。在实验中要教会学生使用在单片机仿真实验系统中设置断点，单步运行，跟踪运行等程序调试方法来缩小故障范围。同时上机实验中要确保每位学生有一套单片机实验仿真系统，这样即可保证学生有充足的时间上机操作，同时又可避免少数学生有依赖思想，提高他们的程序调试技能。
4.3 加强实训
为了使学生具有独立分析、解决工程中遇到的实际问题的能力和独立开发单片机应用系统的能力，在课程基本内容结束后我们增加了两周的集中实训教学环节，以体现出实践环节的重要性。这两周时间除少量的课堂讲解之外，绝大部分时间在实验室进行，我们将实训教学过程分为两个阶段。第一阶段为综合性实验，精选出五、六个典型的综合实验，让学生分析程序，画出程序的流程图，然后安排上机调试，查看实验结果，同时鼓励学生对程序进行部分修改，以拓宽思路，通过综合性实验让学生进一步掌握调试方法，理解典型实验中的编程技巧。第二阶段是开发性训练，由教师提供题目，制作实验作品。在作品制作过程中，教师要给学生多些鼓励和辅导，帮助他们分析问题，找到解决问题的方案。完成作品后，教师要对每位学生的作品进行全面客观的评讲，然后举办一次单片机实训作品展示，给学生一个展示自我，体验成就感的机会，在刺激学生的竟争意识的同时，让学生动手能力得以体现，以提高学生的积极向上的心态。这样做在学生中的反响积极，效果不错。
5 改革考核形式，引导学生注重能力和创新精神的培养
采用科学合理的考试形式来准确地评价学生是教学改革的基础。考试的目的在于检查教学效果、教学目标实现的程度，以便于改进教学工作、提高教学质量，鞭策学生积极努力地学习。这几年通过不断摸索，我们在考核形式上作了以下尝试。
5.1 理论考试和实操考试相结合
考试采用百分制，只有理论考试和实操考试两项成绩都达到60分时，本课程才能获得学分。这样做可以避免有些学生因实操薄弱而用理论成绩弥补的现象，引导学生强化实践动手能力的锻炼。
5.2 闭卷考试和开卷考试相结合
我们在理论考试中采用了闭卷考试和开卷考试相结合的形式。闭卷考试主要考察学生对基础知识、基本理论的掌握程度，题型采用客观题的形式，如填空题、选择题等，试题的答案是唯一的。开卷考试主要考察学生对知识的应用能力，题型采用分析和程序设计题，试题的答案不是唯一的，从而可以引导学生开动脑筋编写最佳程序，培养学生严密的逻辑思维和推理能力。
5.3 口试和实训作品相结合
我们在实操考试中采用了口试和实训相结合的形式。口试是针对实训第一阶段而设置的，试题出自于综合是实验，考核的目的是检查学生对综合实验的掌握程度和上机调试水平。口试的出发点在于：高职学生将来主要在生产一线从事技术工作，相互之间要经常进行技术交流，这种交流多半要通过口头表达，比如生产中产品故障的排除，要通过口头交流来解决，口试就是想在这方面给学生一个锻炼。实训第二阶段要求学生拿出实训作品和完成实训报告，根据实训作品的效果及实训报告的完成质量给学生一个综合评定，主要考查学生对所学知识的应用能力、创新能力和实践能力。
事实上只有采用多样化的考试形式才能有效地推动单片机课程的教学改革，提高教学的实效性，更好地培养学生的创新意识和创新能力。
6 结束语
本文结合高职教育的特点和我们的教学经验，对《单片机原理及应用》课程教学进行了一系列改革。实践证明，这套改革方案行之有效，使在校学生的成绩和能力有了明显提高。目前单片机技术发展迅速，不断给高职教育中的教学改革提出了更高的目标和要求，这就要求教师必须不断地改进教学方法，调整教学内容，丰富教学手段和考核形式，加强实践环节，采取多种途径来提高教学质量和培养学生的创新能力，从而为促进我国教育事业的发展做出贡献。
参考文献：
[1] 徐煜明，韩雁. 单片机原理及应用教程[M]. 电子工业出版社，2003.
[2l俞仲文. 高等职业技术教育模式研究[M]. 广东科技出版社，2003.
[3] 刘凤格. 多媒体技术在教学中的应用[J]. 中国科技信息，2007,(3):217-218.
关键词：高职教育，教学改革，单片机教学
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)24-1226-02
The Discussion of Single-chip Microcomputer Teaching in Higher Vocational Education
LI Jun-feng1, HU Xu-bo2
(1. Information and Technology Department of Guangdong Electric College, Guangzhou 510520, China; 2. Applied Physics Department, College of Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
Abstract: According to the difference of regular higher education and higher vocational education, we discuss the teaching reform of single-chip microcomputer class in teaching method, teaching content, teaching practice and test form. The goal is to improve the effect of single-chip microcomputer teaching in higher vocational education, cultivate the abilities of analyzing and resolving problems, and provide reference for teaching reforms of other classes.
Key words: higher vocational education; teaching reform; single-chip microcomputer
1 引言
《单片机原理及应用》课程是高职院校计算机、电子、自动化等专业学生的一门必修专业课[1]。这门课程以MCS-51系列单片机为例，介绍了单片机的硬件结构、指令系统、中断和定时器/计数器、程序设计、扩展技术及应用。由于单片机知识涉及电子和计算机等技术知识，该专业课具有综合性强、实用性强和工程性强等几大特点。
高等职业技术教育与普通高等教育的差异在于前者侧重于职业技能的训练，其目的是培养从事技术开发、产品设计与生产、调试与维护等方面的综合应用型人才，使学生具备熟练的职业技能和较高的分析和解决实际问题的能力[2]。而后者则强调理论科学的分析与研究能力、技术的开发与工程设计的能力。若采用传统的教学模式，学生会感到枯燥乏味，教学效果不尽人意。
以培养掌握先进技术和专业技能的高级技术应用型人才为目的，按照高等职业技术教育的特点改进以往的教学模式,是我们正在实践与探索的重要课题。围绕高等职业教育的培养目标，我们在《单片机原理及应用》教学当中对传统的教学模式进行了一些改革，积累了一定的经验。本文介绍一些做法和心得体会，愿与同行们探讨。下面就我们在该课程教学过程中，从教学方法、教学内容、教学实践环节到考核形式等方面的一些改革尝试进行阐述。
2 改革教学发方法，激发学习兴趣
《单片机原理及应用》涉及到软件和硬件两方面的知识，因此必须设计一种科学合理的教学方法，并通过丰富多彩的教学手段来提高教学质量。
2.1 增强教学的趣味性，提高学生学习的兴趣
在学生刚开始接触这么课程的时候，不能一味地只对其灌输理论知识，这样会使他们对这门课程产生畏惧思想，甚至会放弃。兴趣是最好的老师，从第一堂课开始就培养学生对这门课的兴趣。首先带学生参观实验室，介绍实验设备，然后演示实验给学生看，比如演示闪烁着五颜六色的彩灯、按一定规律变化的交通信号灯、悦耳动听的音乐门铃等，通过这些能发出声、光的实验，拉近单片机与学生之间的距离，接着归纳单片机在家用产品、工业测控中的应用，使学生明白学习的目的。最后提供编译好的应用软件，指导他们完成一些生动形象的实验，让学生对这门课产生兴趣。
2.2 制作动态多媒体课件辅助教学
传统的授课模式是板书讲授法，这是一种最传统、应用最普遍的方法，它由教师按事先设定的思路有条理地边讲授边板书，引导学生按教师的思路接触问题的核心，其优点是重点突出，易于理解，但其缺点是比较枯燥且易于受板书的限制。《单片机原理及应用》课程内容庞杂，其中存在很多难理解的部分，比如单片机的内部组成、存储器结构、变址寻址、寄存器间接寻址等教学难点。如果上课仍是采用传统的板书教学，通过黑板画简图或对照书本讲解，必将浪费宝贵的课堂时间，降低教学效率。同时课程中单片机的工作原理部分是很抽象的，很多组成部分在工作的过程中要协调的工作，所有控制信号要有序的发生，这些都是发生在芯片内部，学生会觉得非常难理解，掌握不了知识的关键部分。为了达到良好的教学效果，利用多媒体教学课件，把声音、动画、图形、文字等媒体有机地组合在一起，把在课堂中讲述的内容形象、逼真地演示出来，使学生深人地认识和了解单片机机的内部构造。比如讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时，可在课件中可通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏，并在图片旁边显示文字说明或语音提示，从而增强图片的可读性。同时，多媒体课件可以用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。过去在课堂用语言表达的许多功能单元的控制方法、使用技巧等，以往学生只有在实践中慢慢消化掌握，现在通过课堂多媒体演示，不仅知道了系统设计，开发的基本步骤，而且对以往学习的难点也理解得比较透彻，课堂的学习效果自然就提高了。多媒体教学是使教学过程形象化和激发学生学习兴趣的一个有效手段[3]。
3 改革教学内容，适应高等职业技术教育
3.1 打破知识体系结构的框框
在高等职业教育中不能再沿用追求系统完整的知识体系结构的作法，这种作法会束缚我们的教学改革。不一定非要学了《微机原理》后才能学单片机，可不开设《微机原理》，而将其中部分所需内容融入到单片机课程中。因为微机原理的内容主要是Intel8086/8088，而现代工业控制中多是MCS-51/96单片机。
3.2 充分体现出高等职业教育的职业性、岗位性和应用性的特点
在理论教学的基础上强调实用性、实践性和实效性。对于单片机原理中不涉及到应用的结构不讲，与今后运用无关的内容不讲，要将重点放在实际应用中需要涉及的原理和通用性较强的接口及编程应用上来。
3.3 突出三大重点
在单片机教学内容上我们认为有三大重点内容必须把握好。一是单片机硬件系统：要重点掌握各种单片机芯片、ROM、RAM、接口扩展芯片的工作原理和外部特性。二是单片机软件开发：要重点掌握地址、指令的概念、单片机与各接口部件之间的连接、中断控制方式和汇编程度设计的方法。三是单片机应用：要重点掌握应用基本知识进行实用控制系统的硬件、软件开发的基本方法和步骤，调试的方法和步骤。对于这些内容要多用课时讲清讲透。
4 加强实践教学，培养学生分析问题和解决实际问题的能力
单片机的实践性很强，对实践教学的改革显得尤为重要。通过改革达到使学生具备科学的思维方式和较强的动手能力，并运用MCS-51系列芯片进行工程开发和应用的能力。
4.1 加强单片机教学内容的课堂演示
由于单片机的内部结构看不见摸不着，只靠想象很难理解透彻，在教学过程中可以用单片机仿真实验系统良好的人机界面，通过单步执行功能让学生在显示窗口上看到程序的详细执行过程。比如对条件转移指令，在窗口界面上可以看到相关寄存器的变化，并能看到转移位置；碰到中断时程序如何转入中断服务程序的执行，相关寄存器的变化及执行完中断服务程序后中断返回到什么地方。通过程序分析，再观察执行过程，一目了然。
4.2 注重培养学生分析问题和解决问题的能力
教师在实验辅导中要避免学生盲目追求实验结果，鼓励学生勇于面对在实验中遇到的困难，甚至还可以在实验中人为地设置故障。学生通过分析故障产生的原因，完成程序调试，达到提高分析问题、解决问题的能力。在实验中要教会学生使用在单片机仿真实验系统中设置断点，单步运行，跟踪运行等程序调试方法来缩小故障范围。同时上机实验中要确保每位学生有一套单片机实验仿真系统，这样即可保证学生有充足的时间上机操作，同时又可避免少数学生有依赖思想，提高他们的程序调试技能。
4.3 加强实训
为了使学生具有独立分析、解决工程中遇到的实际问题的能力和独立开发单片机应用系统的能力，在课程基本内容结束后我们增加了两周的集中实训教学环节，以体现出实践环节的重要性。这两周时间除少量的课堂讲解之外，绝大部分时间在实验室进行，我们将实训教学过程分为两个阶段。第一阶段为综合性实验，精选出五、六个典型的综合实验，让学生分析程序，画出程序的流程图，然后安排上机调试，查看实验结果，同时鼓励学生对程序进行部分修改，以拓宽思路，通过综合性实验让学生进一步掌握调试方法，理解典型实验中的编程技巧。第二阶段是开发性训练，由教师提供题目，制作实验作品。在作品制作过程中，教师要给学生多些鼓励和辅导，帮助他们分析问题，找到解决问题的方案。完成作品后，教师要对每位学生的作品进行全面客观的评讲，然后举办一次单片机实训作品展示，给学生一个展示自我，体验成就感的机会，在刺激学生的竟争意识的同时，让学生动手能力得以体现，以提高学生的积极向上的心态。这样做在学生中的反响积极，效果不错。
5 改革考核形式，引导学生注重能力和创新精神的培养
采用科学合理的考试形式来准确地评价学生是教学改革的基础。考试的目的在于检查教学效果、教学目标实现的程度，以便于改进教学工作、提高教学质量，鞭策学生积极努力地学习。这几年通过不断摸索，我们在考核形式上作了以下尝试。
5.1 理论考试和实操考试相结合
考试采用百分制，只有理论考试和实操考试两项成绩都达到60分时，本课程才能获得学分。这样做可以避免有些学生因实操薄弱而用理论成绩弥补的现象，引导学生强化实践动手能力的锻炼。
5.2 闭卷考试和开卷考试相结合
我们在理论考试中采用了闭卷考试和开卷考试相结合的形式。闭卷考试主要考察学生对基础知识、基本理论的掌握程度，题型采用客观题的形式，如填空题、选择题等，试题的答案是唯一的。开卷考试主要考察学生对知识的应用能力，题型采用分析和程序设计题，试题的答案不是唯一的，从而可以引导学生开动脑筋编写最佳程序，培养学生严密的逻辑思维和推理能力。
5.3 口试和实训作品相结合
我们在实操考试中采用了口试和实训相结合的形式。口试是针对实训第一阶段而设置的，试题出自于综合是实验，考核的目的是检查学生对综合实验的掌握程度和上机调试水平。口试的出发点在于：高职学生将来主要在生产一线从事技术工作，相互之间要经常进行技术交流，这种交流多半要通过口头表达，比如生产中产品故障的排除，要通过口头交流来解决，口试就是想在这方面给学生一个锻炼。实训第二阶段要求学生拿出实训作品和完成实训报告，根据实训作品的效果及实训报告的完成质量给学生一个综合评定，主要考查学生对所学知识的应用能力、创新能力和实践能力。
事实上只有采用多样化的考试形式才能有效地推动单片机课程的教学改革，提高教学的实效性，更好地培养学生的创新意识和创新能力。
6 结束语
本文结合高职教育的特点和我们的教学经验，对《单片机原理及应用》课程教学进行了一系列改革。实践证明，这套改革方案行之有效，使在校学生的成绩和能力有了明显提高。目前单片机技术发展迅速，不断给高职教育中的教学改革提出了更高的目标和要求，这就要求教师必须不断地改进教学方法，调整教学内容，丰富教学手段和考核形式，加强实践环节，采取多种途径来提高教学质量和培养学生的创新能力，从而为促进我国教育事业的发展做出贡献。
参考文献：
[1] 徐煜明，韩雁. 单片机原理及应用教程[M]. 电子工业出版社，2003.
[2l俞仲文. 高等职业技术教育模式研究[M]. 广东科技出版社，2003.
[3] 刘凤格. 多媒体技术在教学中的应用[J]. 中国科技信息，2007,(3):217-218.