獨立學院單片機原理與應用實訓教學探索與實踐

王珊珊 歐藝文

[摘要]本文總結(jié)了獨立學院學生在學習單片機原理與應用這門課程時遇到的困難，提出了用實訓教學方式指導學生學習單片機原理的方法，實踐證明教學效果良好，不僅可以有效地激發(fā)學生的學習熱情，增強學生自主學習的動力，還有助于提高學生的動手能力，以及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，進而全面提升教學質(zhì)量。

[關鍵詞]單片機 實訓教學法 教學模式

[中圖分類號]G642.4 [文獻標識碼]A

一、引言

《單片機原理與應用》是電子信息類工科學生的一門重要的專業(yè)基礎課。單片機是第一代嵌入式控制器件，目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應用到國民經(jīng)濟的各個領域，因此學好入門級的嵌入式控制器，不僅是運用單片機技術來從事各種電子產(chǎn)品的設計開發(fā)，掌握電子產(chǎn)品的檢測和維護技術所必需的，還可以為學習高一級的嵌入式系統(tǒng)奠定了堅實的基礎，對學生的就業(yè)及自身以后的發(fā)展也有著深遠的意義。因此，提升單片機的教學效果顯得十分重要。

二、傳統(tǒng)單片機課程教學模式

（一）教學內(nèi)容

目前，很少有針對獨立學院學生編寫的單片機類教材，獨立學院所選擇教材大多同一本、二本院校是一樣的，而獨立學院學生普遍基礎較差，學生在學習單片機原理這門課程時，會覺得課本枯燥，學習起來十分吃力；同時，單片機是一門軟硬件相結(jié)合的課程，學生除了要學習復雜的硬件電路知識，還需要應用匯編或者C程序完成對單片機外部中斷、串行口、I/O接口和相關外圍設備的控制，內(nèi)容多，關聯(lián)知識點也多。因此，選擇一本好的教材對提高學生的學習興趣是十分有益的。

（二）教學方法

單片機是一門理論性與實踐性都很強的課程，由于受到課時的限制，傳統(tǒng)的教學方式以理論講授為主，實驗為輔。通常從單片機內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)開始講解，而此時學生并未見過或接觸過單片機，有的學生甚至以前連單片機都沒有聽說過，理解單片機40個引腳的功能都顯得十分困難，更弄不清楚存儲器等硬件知識，只能靠死記硬背；因此學生的感覺通常是枯燥無味，十分難懂，加上后面即將學習指令系統(tǒng)，而若學生C語言基礎學得也不是很好，學習單片機程序更是力不從心，漸漸就會失去對單片機學習的興趣。

目前，大多獨立學院都意識到采用單純的理論課講解單片機，教學效果是非常差的，一般都針對單片機課程增加了一些課內(nèi)實驗，學生可以通過邊學習理論課，邊做實驗的方式增加對單片機課程學習的興趣；同時，通過做實驗，學生對理論部分能夠有更深入的理解。通過做實驗的方式雖然有助于學生對單片機課程的學習，但是做單片機實驗還受到很多條件的限制，由于課內(nèi)實驗通常只有一個半小時，大多數(shù)獨立學院都是在實驗箱上完成單片機課程相關實驗，而且僅僅是驗證性的實驗，學生無法直觀的看到單片機各個引腳與外圍設備的連接。例如，很多學生能夠通過電腦將單片機程序下載到實驗箱上的單片機中，卻不知道單片機與PC如何進行通信，知其然而不知其所以然，學生在獨立使用單片機完成相關設計時會顯得困難重重。

三、實訓模式

為了改變單片機教學效果不理想的狀況，筆者對單片機原理課程進行實訓模式的教學改革探索，在完成單片機理論教學和課內(nèi)實驗后進行為期一周的單片機實訓教學，對全部學生分組，3人或者4人一組，要求每組學生在開發(fā)板上首先完成單片機最小系統(tǒng)，并在此基礎上加入彩燈、數(shù)碼管等外圍設備，實現(xiàn)對彩燈的控制或者數(shù)碼管的顯示控制。學生為了完成此次實訓，需要完成很多相關設計，具體步驟如下：

第一步，查找相關資料，完成模塊設計和整體電路設計，通過查找資料，學生能夠更好的理解實訓內(nèi)容要求。

第二步，用Protel或者Proteus軟件完成電路的仿真，這些仿真軟件使用比較簡單，學生能夠快速掌握這些軟件的使用方法，完成整體電路的仿真，這也能夠提高學生自我學習的能力。

第三步，根據(jù)設計電路購買元器件。即使是相同的題目，由于設計的電路可能略有不同，因而每組所需的元器件也會有差異，這樣每組學生就不會互相抄襲，而是按照設計方案購買元器件。

第四步，布線和焊接，學生可以選擇用導線焊接，或者直接做成PCB板，通過這一步，學生還學會了印刷電路板的制作方法。

第五步，軟件設計，軟件編程對學生來說還是比較困難，筆者在教學過程中選用C語言編程替代以前的匯編語言編程，原因是學生大一學習過C語言，有一定的基礎，而且C語言比匯編語言用途更廣泛一些。學生可在電腦上用Keil軟件完成程序的編寫，再下載到單片機上，通過編程，也提升了學生編寫程序的能力。

第六步，調(diào)試，調(diào)試是非常重要的一步，如果沒法調(diào)試出我們期望的結(jié)果，那么前面所做的工作就沒有了價值，因此需要引導學生耐心調(diào)試。

通過以上的實訓學習，學生可以很生動地學到很多課本上原本很抽象的知識點，例如，學生首先完成的單片機最小系統(tǒng)，會學會電源，時鐘電路，復位電路的連接；為了將電腦上編譯之后的程序下載到單片機上，會研究串行通信和并行通信的優(yōu)缺點，選擇合適的引腳連接；為了控制彩燈或者數(shù)碼管的顯示，會研究怎樣控制I/O端口的讀寫。通過這樣的實訓，學生能夠掌握如何使用單片機，能夠?qū)旧系闹R融會貫通，而且實訓完成后會做出實物，學生也會非常有成就感，對他們今后學習更深的單片機相關知識打下了扎實的基礎。

單片機的實訓教學對學生參加全國電子設計大賽也有著非常重要的意義，電子設計大賽中有很多題目均與單片機相關，但是考慮到三本的學生與一本、二本的學生相比，基礎比較薄弱，很多的獨立學院并未讓學生參加像電子設計大賽這類全國性比賽。如果在單片機原理及應用這門課程的教學過程中采用理論加實驗加實訓的教學模式，學生使用單片機完成電子設計的能力將會有很大的提高，再從這些學生中選擇學習和動手能力較強的參加比賽，獲獎的機會將大大增加。電子設計大賽這類全國性賽事的獎項對學生今后找工作或者考研也都會起到積極的推動作用。

四、結(jié)語

單片機原理及應用是一門應用性很強的課程，在教學工作中要以動手實踐為目的，引導學生自己主動學習，解決遇到的難題。通過幾年的實訓教學探索，證明這種方法對培養(yǎng)學生的動手能力，提高單片機原理及應用課程的學習效果還是行之有效的；另外，該方法的推行，還可以有效地促進教師專業(yè)能力的提高，對提升教學水平和教學質(zhì)量都有積極的意義。

[參考文獻]

[1]李德明.單片機應用課程理實合一教學探索實踐[J].電子世界，2012（22）

[2]李逢春，韓麗英，張云琦.獨立學院單片機原理及應用教學探索與實踐[J]. 科技資訊，2011（3）

[3]黃江.任務教學法在《單片機原理及應用》教學中的運用[J].職業(yè)教育研究2007（12）

[4]田靜，李帥，劉義.《單片機原理及應用》教學改革淺析[J].黑龍江科技信息2008（15）

[5]姬文亮.單片機原理及應用課程教學淺談[J].中國教育技術裝備2011（12）

（作者單位：武昌工學院 湖北武漢）