单片机课程一体化开放式教学模式研究

摘 要：单片机课程是电类各专业的一门重要专业基础课程，它主要研究单片机基本结构与片内资源、接口电路设计及应用程序设计，是一门理论与实践兼备、侧重实践的课程。当前国内单片机教学还存在一些问题。例如，理论教学与实践相脱节，侧重学生编程技能的培养而忽视系统硬件电路的设计，验证性多，创新性少等。基于此，教师在近几年的教学实践中摸索总结出一种一体化开放式的单片机教学模式，供广大同行参考。这里所谓的一体化即是将课堂理论教学、课内实验、课程设计、毕业设计等多个教学实践环节紧密联接起来，实现一种从单元到模块、从模块到系统、从仿真到实验、从设计到制作、从简单到复杂的层层推进、环环相扣的完整教学模式。所谓开放式即是将实践活动从课堂、实验室延伸到学生寝室，突破学习的时空限制，使有兴趣的学生能够充分利用课余时间深入扩展学习。

关键词：单片机；一体化；教学模式

具体而言，我们提出的单片机课程一体化开放式教学模式包括以下三个部分的内容。

一、合理编排教学内容和顺序

按照如下的顺序开展课堂教学：（1）单片机系统结构和片内资源介绍，存储模式，中断机制、重要寄存器的功能与操作；（2）单片机开发环境介绍，C语言基础回顾，C程序的编辑、编译、下载过程，特别是调试技巧；（3）常用单片机的电路模块，包括液晶、键盘、数码管、数据采集、存储电路、串口通信、I2C接口、电机与继电器控制电路等；（4）在前面所学基础上，将各个单元模块进行集成，搭建一个综合性的单片机系统，该系统整合了前面讲解的各单元，是对所学知识的复习和提高，让学生了解一个中等复杂单片机系统的开发过程。

以上教学内容在编排上应该具有渐进性和层次感，保持学生学习的平滑上升性，以降低学习的难度。

二、贯彻环环相扣、层层推进的一体化教学过程

教学实践需要符合学生的认识规律。在本课程中，后面与前面的知识具有平行性或者平滑渐进性，不但要让学生学到新知识，而且还要让学生学得轻松。我们在教学实施上，遵循由易到难的思路。在教学层次上，从单元到模块、从模块到系统；在教学环节上，从仿真到实验、从设计到制作，逐步增大学习的广度和深度。在课堂学习中，学生已经掌握了基本的单片机设计与电路板制作知识。课程设计环节则重点培养学生利用单片机解决实际问题的能力，教会学生针对具体应用问题查找与选择合适芯片，阅读数据手册，制定系统软硬件设计方案及相关算法并最终实现。通过课程设计，学生可以掌握单片机应用开发的一般流程。此后，学生可以根据自己的经历，针对生活中的焦点问题，自主构想一些合适的解决方案，经与老师协商后可以作为毕业设计的题目。这样的题目是学生主动提出，而不是被动接受，因此完成毕业设计的积极性很高，毕业设计成果具有一定的创新性和实用性，能够起到较好的锻炼能力的作用。

三、构建开放式的教学环境

当前的学习环境相对封闭，仅限于教室、图书馆和实验室。学生回到寝室面对电脑，首先想到的是浏览网页、聊天和打游戏，利用电脑进行学习的意识薄弱。Proteus可以将实践活动从课堂、实验室延伸到学生寝室，拓展学生的学习空间。学生可以在寝室完成单片机的原理图设计、程序编写与仿真、电路板布局与布线工作，而把加工、焊接工作带到实验室或加工厂完成，提高了实验室的使用效率，做到了开放型的实验实训。

综上，单片机一体化开放式的教学模式能够全面培养学生的单片机系统设计和开发能力，解决了单片机教学中遇到的理论与实践脱节，学生实践机会少，学习兴趣不高，能力培养单一的问题，对于深化以学生创新能力培养为核心的教学模式改革，促进专业教师教学水平提高，建设资源节约型单片机实验室具有积极的现实意义。

注：本文系杭州电子科技大学2013年度高教研究课题（XXYB1308）。