關(guān)于單片機課程教學(xué)質(zhì)量論文
1.引言
單片機課程是機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課。該課程是課程設計、畢業(yè)設計等教學(xué)環(huán)節中的重要實(shí)現手段，是一門(mén)實(shí)踐性和應用性很強的課程，學(xué)習單片機并掌握其設計使用技術(shù)已經(jīng)成為當代大學(xué)生必備的技能。提高單片機的教學(xué)效果，對學(xué)生動(dòng)手能力的培養和促進(jìn)學(xué)生創(chuàng )新意識的提高具有重要的現實(shí)意義。
2.教學(xué)現狀
單片機課程是機電高素質(zhì)復合技能型人才所需自動(dòng)控制類(lèi)知識的載體，其特點(diǎn)是概念多、邏輯性強、內容抽象[1]，對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)入門(mén)難。傳統的單片機教學(xué)一般均以學(xué)科體系為出發(fā)點(diǎn)，注重課程本身的體系結構和前后的邏輯聯(lián)系，但卻忽略了“可學(xué)性”，致使學(xué)生學(xué)得吃力，老師教得也很辛苦[2]。從教學(xué)效果來(lái)看，一直存在教師難教、學(xué)生難學(xué)的雙重困惑，教學(xué)效果不太理想[3]。常見(jiàn)的教學(xué)方式是“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”[4]。這種傳授型教學(xué)模式就使本來(lái)就很枯燥、抽象的課程更加顯得乏味，學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中對課程產(chǎn)生了畏難情緒[5]。而且在大部分新升本工科院校中，機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生以男生為主，且理論知識掌握較差，學(xué)習主動(dòng)性不高。大部分學(xué)生對自己的大學(xué)生活和畢業(yè)去向沒(méi)有規劃，學(xué)習動(dòng)機模糊。針對以上教與學(xué)的特點(diǎn)，提出一些針對單片機課程在教學(xué)過(guò)程中行之有效的教學(xué)改革思路和方法，達到提高學(xué)生的學(xué)習能力，特別是創(chuàng )新實(shí)踐能力的目標。
3.設計教學(xué)思路和方法，提高教學(xué)質(zhì)量
3.1通過(guò)問(wèn)題初識單片機
學(xué)生剛開(kāi)始不清楚單片機是什么？是什么樣？是用來(lái)干什么的？所以，授課教師在第一次的授課過(guò)程中，應該從學(xué)生的思維角度出發(fā)，回答單片機是什么、什么樣、干什么等問(wèn)題，使學(xué)生從宏觀(guān)上對單片機有一個(gè)理解。在解答這些問(wèn)題時(shí)，最好拿一片單片機，在課堂上就能夠直觀(guān)地看到單片機的外觀(guān)形狀、大小和引腳排列等情況，這樣使學(xué)生對這個(gè)概念會(huì )有更深的認識。把單片機和PC機進(jìn)行一定的比較，對理解什么是單片機是非常有幫助的。PC機主要用于數據采集、運算和處理，而單片機主要用于控制且體積更小，這也是為什么目前大多數學(xué)者把單片機叫做微控制器的原因。單片機用來(lái)干什么的？解答這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)學(xué)生身邊非常熟悉的案例來(lái)進(jìn)行。比如：日常生活中的電視需要使用單片機來(lái)進(jìn)行設定和控制；全自動(dòng)洗衣機使用單片機來(lái)對洗衣的時(shí)間和水位進(jìn)行設定且控制等等。通過(guò)日常生活和生產(chǎn)中無(wú)處不在產(chǎn)品進(jìn)一步地幫助學(xué)生認識、理解單片機。
3.2整合教材內容，由整體到部分、由外而內講解單片機結構
在對單片機有了感性認識后，應把單片機看做一個(gè)整體，不能把它的結構肢解。比如在講“單片機芯片結構”時(shí)，由整體到部分給學(xué)生強調單片機學(xué)習的主要內容，以減少學(xué)生的畏難情緒。然后將這些功能特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，畫(huà)成圖表的形式來(lái)加強印象，結構分類(lèi)如圖1所示。先講解外部功能，再學(xué)習內部各個(gè)功能，這就是由外而內。引腳教學(xué)中，把單片機的40個(gè)引腳大致分為電源、時(shí)鐘、控制和I/O口4類(lèi)。先簡(jiǎn)單告訴學(xué)生，4個(gè)8位并行I/O端口占用32根引腳線(xiàn)、電源2根、時(shí)鐘2根，這些引腳使用都比較簡(jiǎn)單，重點(diǎn)掌握4根控制線(xiàn)就可以了。這么一來(lái)，學(xué)生就會(huì )覺(jué)得幾個(gè)控制線(xiàn)的使用絕對不難，學(xué)習單片機的興趣就建立起來(lái)了。圖1單片機芯片結構圖另外在對單片機的結構理解后，應整合教材內容，使教學(xué)過(guò)程更具有邏輯性和連貫性。根據學(xué)生已學(xué)課程和本門(mén)課程教學(xué)所要達到的目的，合理地調整授課的順序，可以幫助學(xué)生理解、促進(jìn)對知識的消化。比如單片機結構與指令系統是學(xué)習單片機的最重要的基礎，在這部分的學(xué)習過(guò)程中，可以將一些指令系統結合硬件部分一起進(jìn)行授課，可以將匯編語(yǔ)言調整到前面講授，既可以加強學(xué)生的理解又可以節省部分學(xué)時(shí)，用一些簡(jiǎn)單的程序來(lái)舉例說(shuō)明如何控制硬件，提高學(xué)生對硬件編程的理解。又如在單片機接口擴展的`教學(xué)中，因為學(xué)生已經(jīng)對總線(xiàn)有了一定的理解和認識，在這兒就可以引入三總線(xiàn)來(lái)學(xué)習接口擴展，強調接口擴展電路的設計就是這三類(lèi)總線(xiàn)的連接。通過(guò)對教學(xué)內容和授課順序的改變，使學(xué)生建立起整體的概念，分析并引導學(xué)生掌握課程內容的內在關(guān)聯(lián)性，而不是把一本書(shū)、一堂課從頭講到尾。
3.3用淺顯易懂的比喻幫助學(xué)生理解枯燥難懂的概念
學(xué)生認為單片機學(xué)習太抽象，尤其是存儲器單元的數據和地址。因為數據和地址都是用二進(jìn)制表示，什么時(shí)候是地址什么時(shí)候是數據學(xué)生普遍反映理解不了。在教學(xué)中用學(xué)生都熟悉的學(xué)生宿舍為例，把宿舍號理解為地址，宿舍里住的學(xué)生理解為數據。同時(shí)在后面字節單元和位地址的教學(xué)中，這個(gè)例子同樣適用。比如說(shuō)宿舍里每張床都有編號，想找全宿舍的人就用字節單元（宿舍號），想找某個(gè)人就用位地址（床號），其示意圖如圖2所示。這樣不僅完成了教學(xué)任務(wù)，而且提高了教學(xué)趣味性。
4.塑造良好的學(xué)習方法和習慣，培養學(xué)生創(chuàng )新實(shí)踐能力
4.1拓寬教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力
要培養學(xué)生調查研究的習慣，掌握查閱資料和有關(guān)標準、工具書(shū)或參考書(shū)的能力，尤其是上網(wǎng)收集資料的能力，能夠合理選擇設計方案，并能以圖紙和說(shuō)明書(shū)表達設計的思想和結果。教師可以將制作的教學(xué)課件、本課程的相關(guān)學(xué)習資料掛在網(wǎng)上，供學(xué)生學(xué)習時(shí)參考，還可在網(wǎng)上通過(guò)QQ群進(jìn)行交流，利用網(wǎng)絡(luò )提高學(xué)生學(xué)習的興趣。初學(xué)者可以先掌握單片機運行和開(kāi)發(fā)的一些基本技巧，然后在項目中深入學(xué)習和掌握單片機，達到學(xué)以致用的目的。不能等把所有的知識都掌握了后再去運用，這既不可能也不可取。讓學(xué)生“邊學(xué)邊干”，而不是在理論學(xué)習的最后才進(jìn)行實(shí)驗。
4.2引導學(xué)生形成良好的學(xué)習觀(guān)念，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力
講課的主體是傳授知識，但著(zhù)眼點(diǎn)卻是培養學(xué)生的自學(xué)、分析、創(chuàng )新、應用等能力。讓學(xué)生養成嚴謹的科學(xué)態(tài)度和適合自己特點(diǎn)的學(xué)習方法，如何聽(tīng)課、筆記、自學(xué)、小結等�？傊�，在課堂上，教師應該教會(huì )學(xué)生怎樣學(xué)習、怎樣思考，注重把所講知識用相應的思維方法組織起來(lái)，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的見(jiàn)解。告訴學(xué)生，學(xué)習是發(fā)現知識的過(guò)程，而不是簡(jiǎn)單的獲取結果。這種教學(xué)方法讓學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題去學(xué)，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣，更重要的是培養了他們發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的意識和能力。比如應用程序的教學(xué)是單片機課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，這部分內容就是加大學(xué)時(shí)，無(wú)論教師講得多詳細、學(xué)生當時(shí)聽(tīng)得多懂，一到用時(shí)就又不明白。究其原因，就是少了學(xué)生自己獨立思考這個(gè)重要環(huán)節。講解應用程序時(shí)，先讓學(xué)生自己思考，然后進(jìn)行講解討論。正是在這種不斷討論和分析問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生的獨立思考能力得到了培養和鍛煉，推動(dòng)了創(chuàng )造性思維活動(dòng)。同時(shí)選拔學(xué)生參與一些科研項目，培養學(xué)生的科研能力和創(chuàng )新能力。
4.3改革考核方法，加強動(dòng)手能力要求
有什么樣的考核方式必然會(huì )有什么樣的教學(xué)和學(xué)習方法。由于該課程知識點(diǎn)多、概念抽象、硬件難于理解、軟件設計困難等特點(diǎn)，使傳統的閉卷考核方式只能在一定程度上考查學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶能力，而對學(xué)生的思維能力、分析能力、創(chuàng )新能力、動(dòng)手能力等都難于考查[6]。因此，應改革考核方式方法，采用閉卷、論文、設計制作相結合的多樣化考核方式。要求學(xué)生學(xué)會(huì )動(dòng)手查閱并消化資料，將課堂上學(xué)到的理論知識、查閱到的資料以及其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)的知識聯(lián)系到一起，系統的來(lái)考慮問(wèn)題。同時(shí)指導學(xué)生如何利用圖書(shū)館數據庫進(jìn)行資料檢索和期刊查閱，如何進(jìn)行論文報告的書(shū)寫(xiě)等，這對培養學(xué)生的思維能力、分析能力、動(dòng)手能力、創(chuàng )造能力以及后續課程的學(xué)習都有很大的幫助。由于本課程具有應用性強、實(shí)踐性強的特點(diǎn)，對學(xué)生的動(dòng)手能力要求比較高，所以，通過(guò)設計制作考查學(xué)生的動(dòng)手能力，也可作為期末考核的一部分，這樣既完成了教學(xué)任務(wù)，又鍛煉、培養了學(xué)生綜合能力，同時(shí)為學(xué)有余力的學(xué)生提供廣闊的創(chuàng )新空間。
5.結論
針對我院機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和學(xué)生的就業(yè)趨勢，就單片機課程的教學(xué)從教師的教學(xué)思路和方法、學(xué)生的學(xué)習方法和習慣等方面提出了一些方案和措施，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養學(xué)生的培養學(xué)生創(chuàng )新實(shí)踐能力，對提高學(xué)生的學(xué)習積極性、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、動(dòng)手能力以及創(chuàng )新能力都有很好的作用和效果。
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