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摘要：微处理器应用系列课程是高校电子信息类相关专业开设的非常重要的实践应用性很强的专业。本文根据该类课程的内容和特点，针对教学过程中“教得困难，学得枯燥”等问题，从教学设计方法上进行探索和实践，提高学生学习兴趣，促进课程教学质量的提高，从而培养学生的创新能力。
关键词：微处理器；教学现状；设计改革
本文引用格式：邹孝,等.微处理器应用系列课程的特点及教学设计改革[J].教育现代化,2019,6(43):54-55.
电子信息类专业是应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和电子信息处理的一门学科，主要研究信息的获取和处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成，属于工科学科，强调实践能力的培养。我校共有四个相关学院开设有电子信息科学与技术、通信工程、物联网工程三个电子信息类专业[1]。
一 课程特点及教学现状
（一）课程教学安排
以电子信息科学与技术专业为例，微处理器应用系列四门课程中，《微机原理与接口技术》开设在大二第二个学期，侧重于汇编语言的编写训练和基本接口电路的设计，需要数字电路作为基础[2]。《单片机原理及应用》开设在大三第一个学期，侧重于小型系统集成设计和学生的实际动手操作能力。
《DSP技术及应用》开设在大三第二个学期，它需要数字信号处理的理论作为基础，理论起点较高，开发难度也较大。《嵌入式系统及应用》开设在大四第一个学期，它是四门课程中唯一与操作系统相关联的课程，实践动手能力要求较高。
（二）课程特点
从课程教学内容和教材安排上看，微处理器类应用系列课程具有以下相同特点：首先，课程都牵涉到微处理器（CPU），包括微处理器内部结构、寄存器和CPU外围引脚功能。比如，在《微机原理与接口技术》课程中，CPU 8086/8088内部重要寄存器有14个，外部引脚有40个。其次，课程都牵涉到汇编指令及汇编语言编程，指令集复杂，且与寄存器运用密切相关。在《微机原理与接口技术》课程中，汇编指令集指令有108条，而《单片机原理及应用》中，汇编指令集指令有111条。再次，相关教材的后半部分牵涉到CPU接口电路设计及底层驱动程序的编写，都包括存储器的扩展、AD/DA扩展、并行/串行接口扩展、键盘/显示电路等。
（三）教学现状
从教学过程和教学效果上来看，课程教学实施难度比较大。学生学习效果不是很好，课程考核效果也比较差，及格率基本在80%左右，高分段人数很少，特别是树达学院学生，学习积极性很差，考核40分以下的人数很多。课程教学内容包含的三大块（微处理器、汇编语言和接口技术）在某些学校是分为三门单独的课程单独学习，也就是说课程教学内容信息量很大，寄存器和汇编指令都是很抽象的内容，内容复杂、数量繁杂，没有很多规律掌握，很多学生纯粹死记硬背应付考试。接口技术方面的内容牵涉到数字电路和模拟电路方面的知识，基础要求较高，学生基础掌握不好，接口设计内容基本上是寸步难移。
二 教学设计方法改革
（一）引导学生对系列课程的“对比”和“类比”，加强学生对知识点的理解
由于微处理器应用系列课程教学内容和教材编排大同小异，因此，学生在已经学习一门课程的基础上，后面三门课程的教学课程中，在相似和相关问题上，可以引导学生与已经学过课程内容进行“对比”或“类比”。比如，在《单片机原理及应用》课程教学过程中，寄存器A、B、SP、PSW等，可以参照对比已学过课程《微机原理与接口技术》中微处理器8086/8088中的AX、BX、SP、Flags等寄存器，寄存器的命名、作用和用法都有相通的地方。四门课程中都包含有汇编语言内容，汇编指令格式、分类及表示方法，汇编语言程序结构及算法都有相似，可以相互作为课程基础。另外接口电路设计、存储器的扩展等内容在每门课程教材中都有章节安排，都可以进行类比和参考。这样既避免学生学习过程中概念或用法混淆，又复习了原来学过的知识点，加深对新知识点的理解，以及和旧知识点之间的联系，便于专业知识系统化。
（二）增加虚拟仿真在课堂教学和实践教学中的比重，教学设计方式多样化
目前，适用于电子信息类课程的仿真软件有Proteus、SPICE、EWB、Protel、Multism、Keil、Wave、codeview、Matlab、ICC等，其中后面五种属于编程软件。由于微处理器应用系列课程信息量大，内容复杂，纯粹的理论讲解枯燥无味。而虚拟仿真教学可以提升教学效果、将抽象的实验效果形象逼真地演示出来，增加课堂趣味性，丰富课堂形式，不但最大程度地激发学生的兴趣，调动学生的积极性，而且丰富了教学内容，改善了教学手段，能达到意想不到的教学效果。在《单片机原理及应用》教学中，Keil软件用来编写汇编语言或C语言程序，通过编译调试演示程序常见的错误以及怎样修改这些错误，培养学生编写程序的良好习惯。而Proteus软件则用来绘制课程项目的电路原理图，并将Keil软件编译生成的.hex加载到CPU，可以形象地仿真基于单片机的电路系统运行效果。在实践教学中，由于虚拟仿真元器件参数是可以修改的，且不需要焊接、安装等过程，可以快速地得到仿真结果，增强了学生的学习自信心、激发学生分析问题能力和创新意识，同时又节约了实验资源，发挥了虚拟仿真的优势[3]。
（三）加强实践教学，注重理论和实践内容无缝对接
由于课程的实践部分只占学科教学的20%-30%，实验现场管理相对难度大，很多学生对实验课态度不端正，实验草草完事。本人主讲的《单片机原理及应用》课程，原来五个实验内容全部基于汇编语言编程，三个验证性实验，两个设计性实验，实验可扩展性不强。后来将实验内容进行修改，由易到难，前一个实验为后一个实验提供代码基础，关联性较强，每个实验可以扩展很多相关性的问题，便于考察学生对相关知识点和实验操作的掌握程度。对于验证性实验，除了根据实验要求得到实验结果外，另外提出若干个问题，对实验结果和实验附带程序进行分析，每组参与实验的学生随机得到一个或者几个问题，通过研究程序、分析数据、查阅资料、相互讨论等方式最后求得解答。对于设计性实验，针对一组的每个学生，将实验要求作一点点小的变动，这样，避免一旦某个学生程序成功，其他学生坐享其成的现象，迫使每个学生真真正正参与实验过程中去。
（四）突出学生应用能力培养，以项目驱动形式，丰富课程考核内容
在微处理器应用系列课程的教学过程中，以课程涉及的知识点为设计思想，以生产生活实际应用的产品为设计内容，采取由简到难，由单一到复杂逐步递进的立项原则，设置具体的项目内容，以教师为主导，以学生为实施主体，让学生边学边做，在解决问题的过程中主动学习，增加学习兴趣。以《单片机原理及应用》课程为例，将授课班级学生分成若干个小组，三个人为一组，以微处理器为控制核心的小系统设计为内容进行立项，比如信号发生、信号特征检测、电机控制、输入输出控制、信号检测与处理等，并提出详尽的设计功能和指标，组员之间进行合作分工，最终以仿真、实物和设计报告等方式提交结果，结果评分作为课程最终考核成绩的一个重要组成部分。整个项目的实施过程使实践训练与工程实际相接轨,启发学生多向思维和设计思路，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创造灵感和创新欲望，同时培养学生团队合作精神[4,5]。
三 结语
微处理器应用系列课程是电子信息类专业课程的一个重要组成部分，是硬件和软件两方面的有机结合体。虽然通过教学设计方法的改进，课程教学效果有所提高，但同时也发现一些问题。经费短缺、教材编写不到位、实验设备落后制约着课程教学的发展；同时，相关知识内容更新换代较快，对教师教学的知识储备和实践能力更是个严峻的挑战。虽然相关学院有六名教师承担相关课程教学，但交流较少，没有形成一个紧密的教学团队。未来我们还会将提高教学水平作为工作中的一个常态，发现自身强项，弥补不足，不断提高教育教学质量，提高学生专业核心竞争力。
参考文献
[1]邹孝,刘美容,马天雨.从大学生电子设计竞赛探索电子信息类专业实践教学改革研究[J].教育现代化,2017,4(43):46-47.
[2]左冬红,罗杰,张林“.微处理器与接口技术”教学改革实践[J].电气电子教学学报,2013,35(5):39-41.
[3]魏庆涛,徐曌.虚拟技术对微处理器类课程教学的影响[J].价值工程,2013(33):252-253.
[4]李雪霞,刘雪梅,李建勇.基于微处理器系列课程的大学生创新能力培养与研究[J].教育现代化,2018,5(40):54-56.
[5]朱君,宋树祥,秦柳丽,等.新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革[J].实验技术与管理,2017,34(11):171-173.
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