應(yīng)用型本科院校的單片機教學(xué)改革探討

重慶第二師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程系 宋 科

單片機從誕生到現(xiàn)在已有40 多年的歷史，它從最初開始主要用于工控領(lǐng)域，發(fā)展到現(xiàn)在已廣泛用于消費電子、機械電子、儀器儀表等諸多領(lǐng)域中。而它現(xiàn)在最熱門的應(yīng)用領(lǐng)域莫過于物聯(lián)網(wǎng)了，比如智能燈泡、智能插座、WiFi 門禁等智能設(shè)備都是由單片機來控制。隨著社會的不斷向前發(fā)展，各種智能設(shè)備層出不窮，因此單片機必然有它的用武之地。因此“單片機技術(shù)”也就成為我們高校中電子信息類專業(yè)的一門非常重要的課程，這也讓學(xué)科教師有必要努力的改進這門課程地教學(xué)，從而使學(xué)生更能適應(yīng)現(xiàn)在社會的需要。

一、單片機教學(xué)現(xiàn)狀

由于單片機已經(jīng)發(fā)展了很多年，我們在課堂教學(xué)和實驗教學(xué)兩方面都已經(jīng)跟不上單片機本身的發(fā)展了。主要存在以下一些問題：①在課堂教學(xué)方面，主要體現(xiàn)在講授基本工作原理時，拘泥于課本，導(dǎo)致有些基本原理講解不夠清楚，講授的內(nèi)容脫離實際；②在實驗教學(xué)方面，主要體現(xiàn)在用軟件仿真代替真實的硬件平臺，或者是使用現(xiàn)成的開發(fā)板，缺少讓學(xué)生自己動手制作硬件電路的環(huán)節(jié)，在實驗中的軟件編程環(huán)節(jié)只讓學(xué)生使用現(xiàn)成的實例程序，而沒有設(shè)計一些小型的題目來讓學(xué)生自己動手編寫程序。

學(xué)生在這樣的學(xué)習(xí)過程中感覺收獲不大，只是對單片機有一個基本概念，而缺乏更加深刻的認識。為了提高學(xué)生的理論素養(yǎng)，更重要的是提高學(xué)生的動手能力，我們有必要對單片機的教學(xué)進行改革。

二、單片機教學(xué)改革

1.課堂教學(xué)改革。現(xiàn)在與單片機相關(guān)的教材版本很多，有些教材甚至?xí)霈F(xiàn)一些錯誤。所以我們在課堂上講授教材內(nèi)容時，一定不能拘泥于教材?？梢赃x擇Intel 公司出版的《MCS51用戶手冊》作為參考對比，看教材上的內(nèi)容和這個用戶手冊中的內(nèi)容是否一致。我們都知道8051 是由Intel 公司率先設(shè)計出來，所以它的這本用戶手冊肯定都是最準確的。我們通過閱讀這種標準的文檔來增強自己對單片機基本工作原理的理解，這也有助于我們對課堂教學(xué)的把握。

課堂教學(xué)中的另外一個問題就是某些教學(xué)內(nèi)容與實際脫節(jié)。單片機發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)四十多年了，它已經(jīng)變得越來越成熟，功能也越來越強大，早就更新了當年只能完成幾個基本功能的情況?，F(xiàn)在的單片機除了實現(xiàn)基本的單片機的功能外，還提供了豐富的外部接口，以及內(nèi)部的一些功能，所以我們應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)在單片機發(fā)展的趨勢來給學(xué)生講授一些當前比較常用的功能。比如現(xiàn)在非常流行的I2C 總線協(xié)議。該協(xié)議是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點?，F(xiàn)在很多單片機都有I2C 控制器，即使沒有控制器的也可以用通用I/O 口來模擬，所以我們很有必要給學(xué)生介紹I2C 的相關(guān)知識。這樣學(xué)生在進入工作崗位后，就可以直接開始工作，不用從頭開始學(xué)習(xí)這些知識。在講授過程中，我們也可以舉一些實際項目中的例子，比如給學(xué)生看一些工作不正常時的波形圖，然后給學(xué)生分析產(chǎn)生這些問題的原因，最后說明解決這些問題的辦法。這就相當于給學(xué)生積累了工作經(jīng)驗。

2.實驗教學(xué)改革。由于單片機實驗需要硬件設(shè)備，因此需要給每一個學(xué)生都配備一臺，有時候考慮到資金原因，可能會采用軟件模擬的方式來完成一些實驗。雖然用軟件可以模擬正常情況下硬件設(shè)備的運行，但是它無模擬真實硬件出問題的情況，這就相當于少了一個給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題的環(huán)節(jié)。我們都知道，電子元器件的特性決定了它在某些情況下可能會出現(xiàn)一些問題如果我們給學(xué)生提供真實的硬件設(shè)備，那么在硬件出現(xiàn)問題的時候，學(xué)生就可以去嘗試解決這些問題。因為硬件設(shè)備的特性決定了他們出現(xiàn)問題的情況都有一些相似性，因此在實驗中出現(xiàn)的問題，也可能在他們以后工作中出現(xiàn)，那么學(xué)生如果在做實驗過程中就有了解決問題的經(jīng)驗，在以后的工作中就會更加得心應(yīng)手。

隨著電子技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在市面上有很多現(xiàn)成的開發(fā)板，這種開發(fā)板性價比高，因此很多學(xué)校選擇給學(xué)生提供這種開發(fā)板來做實驗。當前市面上的開發(fā)板基本都是已經(jīng)成型的，所以只需要學(xué)生看懂原理圖，再按照想要實現(xiàn)的功能把各個器件連接起來，就可以完成。但是，單片機是一門軟硬件結(jié)合非常緊密的課程，讓學(xué)生了解一些基本的硬件設(shè)計也是很重要的。所以我們可以給學(xué)生提供一些基本功能的硬件開發(fā)板，讓他們自己在板子上設(shè)計小型的電路，并且自己來焊接這些器件，這也可以大大提高學(xué)生的動手能力。當然，由于焊接設(shè)備是高溫設(shè)備，一定要注意使用安全。

前面都是與單片機實驗中硬件相關(guān)的內(nèi)容。但是在單片機系統(tǒng)里，僅是設(shè)計好硬件、沒有軟件也是不能運行的，并且軟件是控制整個系統(tǒng)的根本。但是現(xiàn)在的實驗過程中，很多時候都是使用現(xiàn)成的例子程序，并沒有讓學(xué)生自己編寫代碼。所以我們要考慮在這個過程中，給學(xué)生設(shè)計一些小型的但是又貼近于實際項目的題目，自己在例子程序上進行一些修改，編寫自己的代碼。學(xué)生在自己編碼的過程中，會遇到諸如編譯錯誤、運行錯誤等問題，那么他們就需要去修改這些錯誤，這個糾錯的過程是對系統(tǒng)本身再次加深認識的過程，并且也會積累更多的經(jīng)驗。

三、總結(jié)

單片機教學(xué)改革是一個漫長而復(fù)雜的過程，上面僅僅從幾個小的方面探討了單片機教學(xué)改革的問題。我們還需要在實際的教學(xué)過程中不斷地摸索、試驗，才能建立起一套成熟的體系。通過改革激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的動手能力，使他們有更好的技術(shù)儲備而用于以后的工作。

[1]文武松等.單片機原理及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，2015

[2]潘言全.單片機教學(xué)改革的思考[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007

[3]http://baike.baidu.com/link?url=AMOz2sIIUQ4DfM4kCX3mp 8txjM0SWjRrTnF-jBHRDxsvY9YI9LWOi24bMAKxh5_2hgU 3KnRBaxZ8ELb-5D2TyK