《單片機原理及應用》實驗實訓教學改革的研究與探索

【摘要】針對中職單片機實驗實訓教學的現狀及存在的問題，從教學目標、方法、內容、手段、評價體系詳細介紹單片機實驗實訓教學改革，努力探索實驗實訓教學改革提高教學效果，促進學生操作技能的提高。

【關鍵詞】單片機；實驗實訓；Keil；Proteus；教學改革

1.引言

中職院校大多數電子技術應用、數控技術等專業開設了《單片機原理及應用》，該門是一門內容較難、實踐性較強的課程。該課程采用傳統的教學方法和教學手段，往往很難達到理想的教學效果。因此，授課教師應不斷改進教學方法，探索新的教學思路，提高教學質量，取得理想的教學效果。為此，本人結合多年的教學經驗，探索性的研究單片機課程實驗實訓教學，以供各位同仁共同提高單片機實驗實訓教學效果。

2.中職單片機實驗實訓教學的現狀及存在的問題

過去單片機實驗實訓教學通常是先講理論再通過單片機實驗箱或者通過實驗板加硬件仿真器的方式，這樣不僅加大了采購試驗設備的開支；其次沒有充分利用現代計算機技術；單片機實驗箱利用率低且電路改裝教復雜，不利于提高學生學習積極性和自主創新。

3.實驗實訓教學改革研究與探討

3.1 實驗實訓教學目標的改革

教學改革的成功與否，關鍵在于教學思路的轉變與教學目標的定位，而實驗實訓教學是中職院校重要的環節，在定位單片機課程實驗實訓教學的目標是：培養學生的實際動手能力、分析問題和解決問題的能力，提高學生實際操作的主動能動性和創造性。為此課程理論教學主要從實驗驗證性和程序改良性進行教學，即通過教材實例驗證程序和實驗現象，同時改變實驗現象反過來讓學生分析流程圖和源程序的設計，從而達到掌握各種指令的含義、應用；實訓教學主要通過幾個實驗現象綜合一個實訓項目，加強對學生分析問題、解決問題能力的培養。

3.2 實驗實訓教學方法的改革

改變傳統實驗實訓教學方法，建立以教師為主導、學生為主體的實驗實訓教學模式。在單片機指令的學習主要通過流水燈的典型案例在實驗室通過仿真觀察寄存器等變化、驗證指令的含義、簡單程序的設計思路；在中斷、串口等較為復雜的知識點通過項目教學法讓學生在完成實驗項目的同時穿插學習相應理論知識點。綜合實訓方面采取比較、綜合、創新思路讓學生自由學習研究與教師指導相結合的方式完成實訓項目。

3.3 實驗實訓教學內容的改革

在基礎性實驗模塊，突出基礎知識、指令系統的理解應用和技能訓練，所以偏重于讓學生按照事先編寫的實驗項目“依葫蘆畫瓢”的掌握軟件的應用、知識技能為原則進行實驗，但會適當性的加入“問題式”內容，增加學生的學習興趣。

在中斷、定時計數器、串口等復雜知識點實驗教學內容上，主要安排流水燈控制、報警器、定時控制LED、秒表計數器等項目。在綜合實訓項目教學內容選題上，主動參照市賽、省賽、國賽項目內容以及比賽要求，多方面的參照生活電子產品案例，提前做到按照企業產品要求進行設計，從方案設計到項目實施，再到項目報告的形成、產品的最終成型，基本上要達到一個完整產品的要求。

3.4 實驗實訓教學手段的改革

將先進技術引入實驗室，靈活多樣化的進行實驗實訓。課堂理論教學搭接虛擬化的教學實驗平臺，依托計算機資源實現教學資源的信息化；實訓方面綜合考慮學生培養目標，引入純手工化的實訓，提前做到在實訓過程身臨職業環境，把知識教育變為技能教育，真正做到與企業“無縫對接”，提前做到學生適應崗位工作。

3.4.1 課堂理論教學采用Keil與Pro-teus聯動模擬仿真實驗

在實際理論實驗教學過程中，往往需提前花點時間跟學生講解軟件的基本操作，特別是Keil編譯程序代碼錯誤的檢查和調試，Proteus原理圖的搭接方法，以及這兩個軟件聯動仿真。

下面以流水燈控制為例講解Keil與Proteus的聯動仿真實驗應用。

（1）利用Keil軟件編寫源代碼進行調試生成HEX文件

①打開Keil軟件。

②新建項目：點擊Project菜單，選擇彈出的下拉式菜單中的New Project新建項目。在彈出Create new project的對話框中選擇程序保存路徑，項目取名led，點擊“保存”。

③選單片機型號：在彈出的select device for target“target1”對話框中選擇單片機芯片廠家Atmel及型號AT89C51，點擊“確定”。

④新建和保存文件：在File菜單下選擇New選項，新建文件，此時窗口出現一個“Text1”空白文本，點擊文件菜單進行保存，取名led.asm。然后在keil軟件左側窗口，點擊target1前+號展開文件，點中source grocp1右鍵彈出菜單中選擇add files to grocp “source grocp1”，此時彈出Add files to grocp“source grocp1”對話框，選擇*.asm文件類型，點擊“add”，加入該文件，關閉彈出對話框。

⑤源程序文件的編寫：點擊source grocp1前+號展開文件，雙擊加入的led.asm文件。打開該文件進行流水燈控制程序的編輯，程序代碼（略）。

⑥編譯：程序設計完畢后，用工具按鍵Translate Current file進行匯編。再用旁邊的Build Target，按鍵編譯至無錯。

⑦選擇菜單project下的Options for Target選項，在Output選項卡中Great hex.file前打”√”，同時在Select folder for objects選項卡中選擇路徑，點擊“OK”。

⑧生成HEX目標文件：重復步驟6生成led.hex文件。

（2）Proteus搭接流水燈控制硬件電路圖并進行仿真

編寫程序生成HEX目標文件后，運行Proteus軟件搭接流水燈控制硬件電路并進行仿真調試。

①畫硬件電路圖：啟動Proteus軟件，畫出流水燈控制硬件電路圖（具體步驟略），電路圖如圖1所示。

②載入程序：右鍵選擇AT89C51單片機的Edit component控件將HEX文件載入單片機中。

③仿真調試，仿真調試運行結果如圖2所示。

3.4.2 實訓操作配置單片機實驗板

學生實訓操作若只通過keil和Proteus軟件在線仿真學習單片機知識，還僅限于模擬仿真階段，與實際開發實際電路有一定的差距，所以教師應跟學生配置單片機實驗板，這樣實施學生很容易掌握元件的認識、組裝、調試、PCB板設計到程序編制編譯調試、程序固化等系列知識的熟悉，這樣可以大大提高學生的學習興趣和積極性。

3.5 實驗實訓教學評價體系的改革

進行實驗實訓教學改革，提高教學質量和實驗實訓水平，需建立完善的實驗實訓教學評價體系。一是學生自查與教師測評相結合。過去對學生的綜合測評主要通過對學生理論知識閉卷考試和實驗成績評定綜合測評，這種考查方式無法靈活的考查學生分析問題與解決問題的能力，會造成成績評定的偏差。鑒于以上問題，在單片機實驗實訓教學過程中，對學生的考查采取開放式完成項目進行評定，并形成完整科學的設計報告。這樣做更貼近實際產品方案的設計、源程序的實施到方案報告的形成，讓學生在學習過程中體會“做中學”、“學中做”的感覺，提前適應就業崗位。二是不定期的讓學生參賽檢驗教師的“教”與學生的“學”，從中發現問題，找出差距，以促改進與提高。

4.小結

實驗實訓教學是培養和造就實踐技能型人才的最重要的手段和措施，因此實驗實訓教學改革是社會發展和市場機制對實驗實訓教學提出的必然要求。通過對單片機實驗實訓教學改革可以看出所體現的優勢：合理定位了單片機教學目標；合理配置實驗板，減少了實驗室投入成本；拓展了學生知識面，學會更多技能；優化了實驗實訓教學內容，充分利用了現代教育技術和教學手段。

總之，我們只要將單片機實驗實訓教學改革得當、方法正確、思路明確，相信一定能提高教學質量和教學效果，從而提高學生解決問題的能力。

參考文獻

[1]匡忠輝.單片機原理及應用[M].機械工業出版社，2007，8.

[2]張筱云.C51控制技術[M].蘇州工業園區職業技術學院培訓教材，2007.