面向创新型应用人才培养的单片机课程教学改革探索.pdf

面向创新型应用人才培养的单片机课程教学

改革探索

单片机原理及应用课程是电子信息类专业的一门重要基础课程，在课程体系

中起着承上启下的重要作用[1-2]。课程以实际工程应用为基础，以MCS-51系
列单片机为模型，由浅入深、循序渐进地设置了单片机的基础、结构与功能应用

等理论知识，用来培养动手能力强、符合实际需求的单片机专业人才。单片机原
理及应用课程的学习难度较大，例如课程中硬件电路设计、逻辑程序设计与编写
等，对于应用型本科高校的学生而言，是非常重要的内容，也是比较难掌握的知
识。

在传统的单片机课程教学过程中，大多是教师讲，学生听，教师占主导地位，
学生处于被动学习状态，这种教学模式容易导致学生失去学习兴趣，难以培养学
生独立思考问题的能力[3-4]。同时，学生对基础知识的掌握往往相对薄弱，且大

多数学生并不喜欢理论性强的课程。传统PPT+板书的教学手段显得枯燥无味，
难以吸引学生对课堂的注意力，降低了学生的学习兴趣。另外，在学生学习效果
评价上，目前主要依据理论试卷的分数，虽然实现了知识点在教学和考查过程中
的统一化与标准化，但是对于单片机这类课程，对学生理论知识掌握情况的考查
只是一方面，更需要考查学生发现问题、分析问题和解决问题的能力[5]。为了
实现创新型应用人才的培养目标，面向应用型人才培养的单片机课程教学的创新
与实践是十分必要的。
1教学目标设计

根据成果导向教育理念[6-7]，课程教学目标围绕学生职业能力发展提升进行
重构，培养学生利用单片机系统解决设计问题的能力[8-9]。最新版的单片机课程

大纲以应用型人才的需求特点和毕业要求为出发点，确定了包含知识目标、能力
目标和素质目标三部分的教学目标。
知识目标：旨在要求学生掌握MCS-51的基本结构和工作原理，熟悉
MCS-51的寻址方式、指令系统，掌握汇编语言和C51程序设计方法、MCS-51
内部中断系统、并行I/O口、定时器/计数器、串行通信口等资源的使用方法；
掌握常见外部设备和接口。该部分要注重工程实例的适当引入，使学生更加清晰
地认识到重点内容在行业的应用，能够正确使用单片机系统资源分析和解决问题。

能力目标：旨在要求学生具备基于MCS-51单片机的小型电子应用系统设
计、调试以及开发能力。以培养学生工程实践能力为切入点，着重培养学生的单

片机基础知识，工程实践能力、发现问题和解决问题能力。在此过程中学生自主
发挥，注重个人创新能力的提升。

素质目标：旨在培养学生的工匠精神、精益求精、社会责任感等，帮助学生
建立正确的人生观、价值观，使现自我认同，激发学习的内动力，并在设计环节
中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
2教学内容设计

单片机课程以MCS-51系列单片机为基础，系统介绍单片机硬件结构、资
源、接口、工作原理等，使学生掌握相关的汇编指令、编程语言和开发环境，熟
悉小型单片机应用系统的设计、调试与开发过程。

在理论教学部分，课题组在讲解基础知识及各模块工作原理的基础上，注重
与项目案例相结合，引入项目驱动式教学方法，让学生能够在实际案例的基础上
构建知识体系。

在课程实验部分，基础操作内容在单片机实验箱上完成[10]，由学生独自完

成实验项目，并在此基础上，结合简单的实际案例项目，进行硬件电路设计和程
序编写，尝试简单项目的设计、实现与改进，激发学习兴趣[11]。

值得一提的是，在实践设计环节，除了典型实验的仿真外，融入科技创新项

目是非常有必要的，包括大学生创新创业计划训练项目、各类相关的学科竞赛，
从方案的选取、单片机开发板的设计，到系统的调试，学生都可以全程参与，有
效提高了学生学习的主动性，进而提高了教学质量。
3教学模式改进

传统的教学模式以教师讲授理论知识为主，在这种教学模式下，学生对理论
和程序代码难以产生兴趣和学习动力，在实验室内，学生通常也只是被动地根据
教师编写的实验指导书完成硬件连接和代码输入，这种授课方式很难达到创新应
用型人才培养的教学目标，因此，课题组对教学模式进行了改进。

课题组立足学生工程能力的培养，同时配合学院做好专业教育，在新生入学
时，为其发放科研“大礼包”，其中就有单片机开发板和相关工具包，单片机开发

板集成了单片机CPU核心模块、独立按键、继电器、译码器、红外接收等独立
模块，工具包也备有点焊枪、烙铁架、松香、替换焊头等基本工具，学生可以利
用它们，结合软件编程，探索设计交通灯、遥控电机、红外报警器等实用小系统。
通过这款“大礼包”的发放，学生在单片机课程开课之前即对单片机到底学什么、
未来可以用它做什么有一个初步的了解，并激发了学习兴趣，后续开展单片机课

程时，这份单片机开发板和工具包也有助于学生自己动手实践，巩固理论知