王亚林，余 力，蔡文培，郭 方
（福建工程学院 信息科学与工程学院，福建 福州 350108）
摘 要：要真正提高《微机原理及接口技术》课程的教学效果，必须改变原来的课程教学和课程设计两个体系.《微机原理及接口技术》课程“设计导向型”教学模式，即将理论课、实验课和课程设计有机融合在一起，将课程教学内容与实际应用系统的设计进行优化和整合，引导学生从简单的基础知识逐步过渡到复杂接口设计及程序设计，学生在学习过程中，自然就逐步熟悉了单片机应用系统的开发流程，不仅培养了学生的动手能力与钻研精神，还可以积累一定的创新与实践经验，这对于电子信息类专业本科学生，具有非常重要的意义.
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关键词 ：微机原理及接口技术；设计导向型；教学模式
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）01-0215-02
1 设计导向型教学模式的意义
单片机主要应用于测控领域，在工业自动检测系统、数据采集系统、家电控制、智能仪器仪表等诸多领域都有广泛的用途.《微机原理及接口技术》课程是电子信息类专业的重要专业课程.是一门软硬件技术结合紧密，理论性和实践性都很强的课程，本质上是基础一门应用型的工程技术课程.该课程已在我院电子信息类专业开办多年，积累了一定的教学和实践经验，我们将理论课、实验课和应用设计统一起来，将单片机本身各功能模块的原理性分析与实验板电路的硬件设计及程序设计进行了较好的结合，从应用的角度与实际的应用系统很好地融合，颠覆传统的教学方法.
2 设计导向型教学模式的实施过程
2.1 激发学习兴趣的同时立下规矩
在第1次课中，我们会对单片机的有关概念以及它的用途做一个全面详实的介绍，除了简要列举图文并茂的应用案例外，还把历年学生的设计优秀作品带进教室，介绍它们的功能及操作使用，通过形象生动的演示介绍，让学生真切地感受到单片机系统无所不在，与学习生活很贴近，第1次课就创建一个“单片机系统不仅有用而且有趣”的场景，激发学生的学习兴趣.在培养学生兴趣的同时，对这门课的学习方法和态度提出要求，在课堂，要求学生准时到堂、专注听课、勤做笔记、积极互动、大胆提问；在课外，应广泛阅读、扎实温习、认真练习、多做实践、讨论请教.并且告知学生考核成绩由期末考试，平时学习、作业、测验、实验及实验考核构成及每部分所占比例.这样，在第1次课激发学习兴趣的同时就立下规矩，对学生学习过程的评价有法可依，让学生有一定的敬畏之心，自觉主动的投入到该课程的学习过程中.
2.2 理论课、实验课和课程设计的有机统一
课程的学习是一个循序渐进的过程，我们在教学上是通过实验电路板将各部分有机地串接起来，课程设计也是借助它的电路完成控制程序的设计.该实验板是由本课题组成员自行开发制作的实验设备，特点是：体积小，携带方便，在实验、课程设计等各实践环节中，学生人手一机，可以在课余时间完成扩展的实验与系统设计，效果与开放性实验是相同的.以该实验板作为教学案例，我们编写了实验板测试程序，作为实验板功能检测与程序示例提供给学生阅读使用，对每个模块、每条指令功能都进行了注释，极大的方便了学生的阅读理解.在介绍有关章节的理论知识时，我们就会以实验板相应部分的接口电路作为例子进行硬件电路的分析并介绍测试程序的有关模块，这样学生就会对一个完整应用系统的硬件和软件如何设计有深刻的理解.实验是设计应用系统学习过程中必不可少的重要实践环节，通过实验，使学生掌握单片机开发工具的使用、程序设计与调试的方法；掌握常用接口电路与单片机的连接方法；培养学生的设计能力、操作等能力，从而为两周的课程设计打下坚实的基础.在第1次课我们就会把有关的学习资料，包括单片机开发工具、Keil软件的使用、测试程序、实验板原理图等提供给学生，要求他们逐步的去理解并掌握如何使用.针对该课程，我们共安排了7次实验，实验内容具有设计性、综合性、创新性的“三性”特征，内容由易到难、循序渐进，每一次的实验都包括三部分：首先是与知识点配合的基本实验；其次是使用测试程序，在阅读理解的基础上编程运行以实现规定的功能或者通过修改参数运行程序以观察现象并分析；再有是扩展性实验部分，通过这样的过程使学生在知识和能力等诸方面得到全面提高.要求学生每次实验应做好预习工作，在理解知识点、消化实例的基础上去编写程序，撰写预习报告.实验进行过程中对出现的问题及时有效地帮助学生分析、解决问题，保证了学生实验的顺利完成，并要求学生做详实的记录，在每个实验子项预备内容后预留的空档位置记录实验现象、出现问题、解决办法、实验效果，本项实验结论及分析，撰写实验总结，当堂上交实验报告.两节课实验内容是相当的充实，许多标准化的程序模块就可以被课程设计直接利用或具有重要的参考价值.经过一个学期有效的训练，为应用系统的设计打下了坚实的基础，两周的课程设计就可以轻松应对.
2.3 应用系统的设计贯穿课程的始终
2.3.1 课程设计题目的拟定
课程设计的目标是通过小型微机应用产品的设计与调试过程，运用《微机原理及接口技术》课程所学的基本知识，在设计中加以应用，进而得到理解、巩固和提高，学习掌握分析与解决实际问题的方法与手段，提高设计、编程与调试的实际动手能力，作为工程技术工作的一次基本训练.针对课程设计的目标，在课程开始之初，依据学生认知特点，以能力培养为出发点，充分分析电子信息类专业应用技术能力的具体要求，科学合理地进行设计课题的规划，拟定切实可行的设计课题.课题既要将教学内容与实践结合在一起，又要能够激发学生的学习兴趣，符合学生能力水平及实验室设计条件的课题，典型课题如多路温度巡检仪、简易音乐播放器、可编程控制器、小区楼道开门控制系统、解题闹钟等等，课题在每个学期都会进行更新，课题新颖有趣，融合了微机接口技术的各部分的内容，包括中断系统、定时计数器、键盘接口、显示器接口、A/D接口等等.过往的课题的设计资料可以提供给学生阅读，让他们领悟应用系统设计的思想和方法.两周的设计是对学生掌握这门课程综合知识的考量，更是对他们应用知识驾驭设计系统的能力的检验.在课程学习的早期就告知学生课程设计的题目及内容，让学生学习有个目标，可以提高学生的学习兴趣和积极性.由于学生的水平能力各不相同，我们对所要设计的内容进行分解，分为基本的设计要求和功能选做扩展两部分，那么在两周的设计中我们要求学生应先完成基本要求，对大部分学生而言都能做到，增强了学生的学习热情和信心.在完成基本设计的基础上，有能力的学生再去选做功能扩展部分，给学生较大的发挥空间，激发学生的创新思维、创造力和成就感.这样让各个层次的学生从设计中都能够得到锻炼，学到设计、编程、调试的方法并在原有的基础上都能够得到提高.
2.3.2 设计过程的掌控
设计任务是贯穿了课程学习的始终，学生从学期初就要了解单片机应用系统的研制步骤和方法，从分析系统入手，需经过总体设计－硬件系统－软件系统－仿真调试－固化程序等整个流程，在一个学期的学习过程的同时学生有充足的时间去了解该设计的内容与功能，查阅资料，并在每个学习阶段去思考有关的功能如何实现.如硬件电路的设计在平时就可以逐步进行的，在期初介绍完片内硬件结构就可以让学生先设计最小系统、指示灯电路、报警电路，输入输出外设接口电路讲授后就可以设计显示接口电路和键盘接口接口电路等，最终焊接电路板并调试完成.两周的设计开始时我们会对课题进行更为具体详实的布置，目的是让学生在老师的引导下掌握规范化、标准化、可扩展化的设计思想与方法，尤其是软件系统的设计，让学生再次明确任务并介绍总体方案设计，引入分模块设计和进程码的概念，引导学生对任务进行分解，从易到难，并通过进程码把各个功能模块有机地串接在一起，最后才是程序综合联调和软、硬件的综合调试及功能完善、扩展.同时，在学生设计的过程中，要不断地给予指导.要充分肯定每一位学生的努力和取得的成绩，学生在刚开始设计的时候必然会很茫然，这时，教师一定要做好指导工作，避免学生在一开始工作时受到挫折，不利于项目的顺利进展.在两周的设计中，鼓励学生进行讨论，交换对某个功能实现的想法，以强帮弱，多鼓励基础薄弱的学生，给他们设计的信心，一点一滴让他们了解设计的思想，逐个模块地去理解掌握，最后大多数也都通过了验收和答辩，较好的完成了课程设计的任务.答辩也是课程设计不可或缺的重要环节，答辩时，要求学生能够流畅的叙述系统的功能、操作使用、设计思想等，并对老师提出的问题解释说明，通过答辩可以对学生的能力层次、设计状况了如指掌，同时还能够提高学生的表达能力、锻炼心理素质.
3 设计导向型教学模式的效果
设计导向型教学模式的重要思想就是将单片机理论课、实验课和应用设计有机融合在一起，理论知识与应用系统的开发设计、调试紧密结合起来，以模块化的方式组织课堂教学.这种将理论和实践融合在一起，增强学生的学习兴趣，激发学生的学习潜能，真正实现应用类课程“学以致用”的教学理念.
3.1 提高学习效率
项目导向型教学模式实施时，教师在课程教学之初便告知学生将要完成的设计任务，因而学习的目的性强、效率高.而传统教学中，教师在课堂上讲，学生被动学习，是一种典型的“填鸭式”教学.相比之下，项目导向型教学极大地提高了学生学习的效率，具有无可比拟的优越性.
3.2 培养创新精神
为完成设计，需要从各种途径获得与项目有关的信息和资源，寻找解决问题的方法并最终制定项目实施方案.在这个过程中，学生积极主动学习，不受传统课堂框架的束缚，相互讨论，集思广益，新思想，新观念，新方法不断涌现，学生创新能力不断增强，
3.3 其他优点
设计导向型教学以理论教学为基础，以应用系统设计为依托，这使得学生不仅掌握了系统的课程知识，而且在上学期间就接触应用项目，提高解决实际问题的能力，积累完成系统设计的实战经验，能及早为即将到来的职业生涯做好充分的准备.