應用型本科院校的單片機教學改革探討

重慶第二師范學院數學與信息工程系 宋 科

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

一、單片機教學現狀

由于單片機已經發展了很多年，我們在課堂教學和實驗教學兩方面都已經跟不上單片機本身的發展了。主要存在以下一些問題：①在課堂教學方面，主要體現在講授基本工作原理時，拘泥于課本，導致有些基本原理講解不夠清楚，講授的內容脫離實際；②在實驗教學方面，主要體現在用軟件仿真代替真實的硬件平臺，或者是使用現成的開發板，缺少讓學生自己動手制作硬件電路的環節，在實驗中的軟件編程環節只讓學生使用現成的實例程序，而沒有設計一些小型的題目來讓學生自己動手編寫程序。

學生在這樣的學習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。為了提高學生的理論素養，更重要的是提高學生的動手能力，我們有必要對單片機的教學進行改革。

二、單片機教學改革

1.課堂教學改革。現在與單片機相關的教材版本很多，有些教材甚至會出現一些錯誤。所以我們在課堂上講授教材內容時，一定不能拘泥于教材。可以選擇Intel 公司出版的《MCS51用戶手冊》作為參考對比，看教材上的內容和這個用戶手冊中的內容是否一致。我們都知道8051 是由Intel 公司率先設計出來，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的把握。

課堂教學中的另外一個問題就是某些教學內容與實際脫節。單片機發展到現在已經四十多年了，它已經變得越來越成熟，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。現在的單片機除了實現基本的單片機的功能外，還提供了豐富的外部接口，以及內部的一些功能，所以我們應該結合現在單片機發展的趨勢來給學生講授一些當前比較常用的功能。比如現在非常流行的I2C 總線協議。該協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，通信速率較高等優點。現在很多單片機都有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生介紹I2C 的相關知識。這樣學生在進入工作崗位后，就可以直接開始工作，不用從頭開始學習這些知識。在講授過程中，我們也可以舉一些實際項目中的例子，比如給學生看一些工作不正常時的波形圖，然后給學生分析產生這些問題的原因，最后說明解決這些問題的辦法。這就相當于給學生積累了工作經驗。

2.實驗教學改革。由于單片機實驗需要硬件設備，因此需要給每一個學生都配備一臺，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生發現問題，并解決問題的環節。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一些問題如果我們給學生提供真實的硬件設備，那么在硬件出現問題的時候，學生就可以去嘗試解決這些問題。因為硬件設備的特性決定了他們出現問題的情況都有一些相似性，因此在實驗中出現的問題，也可能在他們以后工作中出現，那么學生如果在做實驗過程中就有了解決問題的經驗，在以后的工作中就會更加得心應手。

隨著電子技術的不斷進步，現在市面上有很多現成的開發板，這種開發板性價比高，因此很多學校選擇給學生提供這種開發板來做實驗。當前市面上的開發板基本都是已經成型的，所以只需要學生看懂原理圖，再按照想要實現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合非常緊密的課程，讓學生了解一些基本的硬件設計也是很重要的。所以我們可以給學生提供一些基本功能的硬件開發板，讓他們自己在板子上設計小型的電路，并且自己來焊接這些器件，這也可以大大提高學生的動手能力。當然，由于焊接設備是高溫設備，一定要注意使用安全。

前面都是與單片機實驗中硬件相關的內容。但是在單片機系統里，僅是設計好硬件、沒有軟件也是不能運行的，并且軟件是控制整個系統的根本。但是現在的實驗過程中，很多時候都是使用現成的例子程序，并沒有讓學生自己編寫代碼。所以我們要考慮在這個過程中，給學生設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本身再次加深認識的過程，并且也會積累更多的經驗。

三、總結

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

[1]文武松等.單片機原理及應用[M].機械工業出版社，2015

[2]潘言全.單片機教學改革的思考[J].湖北師范學院學報（自然科學版），2007

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