淺談單片機(jī)教學(xué)改革

桂 婧

（廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院電氣工程系 廣東 廣州 510663）

0 引言

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)、電氣自動化專業(yè)的核心課程，能為從事機(jī)電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品生產(chǎn)與開發(fā)的企業(yè)培養(yǎng)具有單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計、分析、調(diào)試和制作能力的實(shí)踐型人才。本文就應(yīng)用型單片機(jī)教學(xué)改革淺談自己的觀點(diǎn)。

1 改變以老師為主體的“填鴨式”理論教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)總是以教師為主體，圍繞傳統(tǒng)教材，講述單片機(jī)的硬件原理、指令系統(tǒng)、軟件編程，再講述系統(tǒng)擴(kuò)展和外圍器件，最后舉例。這樣，課堂教學(xué)成了以教師為主角，對學(xué)生實(shí)施滿堂灌，極大地扼殺了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而單片機(jī)是一種以簡單的硬件結(jié)構(gòu)、復(fù)雜而靈活的軟件系統(tǒng)來完成設(shè)計的通用性產(chǎn)品。因此，教學(xué)中就要求以學(xué)生為主，教師為輔。教學(xué)時，適當(dāng)增加有關(guān)的單片機(jī)硬件設(shè)計是非常必要的。建議采用單片機(jī)常見的外圍接口電路，如：鍵盤電路、LED控制電路、串口通信電路等等。在做板之前，鼓勵學(xué)生多去查閱相關(guān)資料，當(dāng)學(xué)生親手完成了項(xiàng)目的設(shè)計與制作，看到實(shí)際效果時會充滿了成就感，這樣會激發(fā)學(xué)生的興趣。實(shí)踐證明，通過硬件設(shè)計可以有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性。

2 選取基于工作過程導(dǎo)向的優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目來驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)

與企業(yè)共同分析單片機(jī)技術(shù)崗位的工作過程，弄清單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)行動領(lǐng)域的工作任務(wù)，再進(jìn)行序化，明確單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的職業(yè)能力目標(biāo)。通過與企業(yè)的深入交流，確立了面向單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)崗位，剖析單片機(jī)產(chǎn)品開發(fā)工作的過程，推衍出對應(yīng)的職業(yè)崗位能力；同時基于企業(yè)文化分解出崗位應(yīng)具備的基本職業(yè)素養(yǎng)。本著實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)領(lǐng)域的職業(yè)能力目標(biāo)，選取優(yōu)質(zhì)的項(xiàng)目。

2.1 選取優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目

應(yīng)該把握以下原則：（1）實(shí)用性。理論知識應(yīng)具有實(shí)際應(yīng)用價值，并與工作崗位中所需實(shí)際技能緊密結(jié)合，且符合企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)品實(shí)施過程。（2）可行性。選擇學(xué)生易理解、感興趣的項(xiàng)目。根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的基礎(chǔ)，選擇努力就可以完成的項(xiàng)目。

2.2 項(xiàng)目實(shí)施階段

我們以一個項(xiàng)目“基于51單片機(jī)的超聲波清洗器”為例來進(jìn)行討論，以該項(xiàng)目原理為基礎(chǔ)的設(shè)備在有些企業(yè)仍在使用，并且對單片機(jī)涉及知識的覆蓋面比較大，學(xué)生如果完成該項(xiàng)目可以即時得到應(yīng)用，所以對學(xué)生也很有吸引力，能夠引起學(xué)生的興趣。在項(xiàng)目實(shí)施階段，要以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)，項(xiàng)目教學(xué)模式要求學(xué)生全過程參與，每一個環(huán)節(jié)都要獨(dú)立或在合作下完成，在整個學(xué)習(xí)過程中始終都以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力為目標(biāo)。首先讓學(xué)生分組，教師對項(xiàng)目進(jìn)行分解，比如該項(xiàng)目可以分為項(xiàng)目方案設(shè)計、系統(tǒng)硬件設(shè)計與組裝、系統(tǒng)軟件設(shè)計與燒錄三個部分，讓學(xué)生寫出項(xiàng)目實(shí)施計劃，并且每個部分實(shí)施過程如何分工要明確。在整個過程中，教師一定要將項(xiàng)目中的知識點(diǎn)分析明確，讓學(xué)生的項(xiàng)目做得有針對性，對所學(xué)的知識能夠跟實(shí)際相接，真正起到拋磚引玉的作用。

2.3 項(xiàng)目評估階段

評估項(xiàng)目是項(xiàng)目教學(xué)法的一個重要環(huán)節(jié)。應(yīng)根據(jù)能力目標(biāo)設(shè)計評估標(biāo)準(zhǔn)，客觀公正地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程及效果。在評估方法上，主要評價學(xué)生是否達(dá)到項(xiàng)目的目標(biāo)要求，關(guān)注學(xué)生在完成項(xiàng)目中的進(jìn)步程度，這樣有利于學(xué)生職業(yè)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。項(xiàng)目教學(xué)法和傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，除了能顯著提高教學(xué)活動的效率和效果外，還能夠加速對學(xué)生綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)，如信息處理能力、與人溝通能力、自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)工作能力、創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問題能力等，為進(jìn)入企業(yè)打好基礎(chǔ)。

3 充分應(yīng)用Proteus、Keil等虛擬實(shí)驗(yàn)軟件輔助單片機(jī)教學(xué)

Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上,提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計功能,Proteus是目前較好的模擬單片機(jī)外圍器件Proteus軟件支持許多通用的微控制器，如 PCI、AVR、HC11 以及 8051；包含強(qiáng)大的調(diào)試工具，具有對寄存器和存儲器，斷點(diǎn)和單步模式IAR C-SPY、Keil、MALAB等開發(fā)工具的源程序進(jìn)行調(diào)試的功能；能夠觀察代碼在仿真硬件上的實(shí)時運(yùn)行效果、對顯示、按鈕、鍵盤等外設(shè)的交互可視化進(jìn)行仿真；具有單步斷點(diǎn)設(shè)置等調(diào)試功能；能夠與常用的匯編器、編譯器如IAR、Keil、Proton等協(xié)同調(diào)試；有直流電流表/電壓表、交流電壓表/電流表、示波器邏輯分析儀、計數(shù)/按時/頻率計虛擬終端、SPI調(diào)試器等虛擬儀器，以仿真中的測量記錄提供了方便；支持圖形化的分析功能，具有頻率特性、傅立葉、失真、噪聲分析等多種繪圖方式、可將仿真曲線精美地繪制出來。

Keil是德國開發(fā)的一個51單片機(jī)開發(fā)軟件平臺，最初是一個支持C語言和匯編語言的編譯器軟件。隨著開發(fā)人員的不斷努力，版本不斷升級，已經(jīng)成為了一個重要的單片機(jī)開發(fā)平臺。Keil的界面和操作簡單易學(xué),使用比較廣泛。Keil的uVision3可以進(jìn)行純粹的軟件仿真(仿真軟件程序,不接硬件電路);也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機(jī)硬件系統(tǒng)，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時仿真；還可以使用uVision3的內(nèi)嵌模塊Keil Monitor-51,在不需要額外的硬件仿真器的條件下,搭接單片機(jī)硬件系統(tǒng)對項(xiàng)目程序進(jìn)行實(shí)時仿真。

在教學(xué)中使用Proteus、Keil等軟件有以下優(yōu)勢：（1）學(xué)生可以直接觀察仿真的結(jié)果，進(jìn)行程序的更改，學(xué)生可以觀察程序中相關(guān)寄存器的變化、變量值的變化和PC指針的變化情況；在仿真調(diào)試過程中，有時教師還可以設(shè)置一些障礙，讓學(xué)生去觀察這種情況下程序運(yùn)行時發(fā)生的不同現(xiàn)象，以加深對語法現(xiàn)象的理解，提高程序設(shè)計的技術(shù)水平。（2）虛擬儀器可以隨意調(diào)用，不存在使用數(shù)量問題；因?yàn)闆]有元器件損耗，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計零成本；不用擔(dān)心元件采購問題，有大量的器件可供使用;仿真的各種動態(tài)顯示效果、圖形方式，可以更加形象化地幫助學(xué)生理解有關(guān)知識。

4 總結(jié)

單片機(jī)的教學(xué)模式和方法多種多樣，雖然這些教學(xué)方法在實(shí)踐中取得了良好的效果，我們還需要與時俱進(jìn)，進(jìn)一步的探索。

［1］周潤景，張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

［2］湯承江,姜文勝,任會友.項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國西部科技，2010(09):80-81.