簡析單片機實驗課程教學探討

解德鑫

[摘 要]單片機課程是工科類比較重要的一門課程，文章針對單片機實驗教學中的現狀及問題，對單片機課程的實驗教學進行相應調整，篩選實驗教學內容，嘗試新的實驗教學方法，有效地激發學生的興趣，充分調動學生的積極性，讓學生在有限學時內掌握單片機的基本應用，提高了學生的動手能力和綜合素質。同時，單片機課程是一門多理論、實踐性較強的課程，在教學中要把握好理論教學、實踐教學、考核各個環節。為了讓高職高專的學生切實學會并熟練掌握單片機，筆者在實際教學中摸索出一種新型的教學方法。文章是筆者就單片機教學提出的見解和看法。

[關鍵詞]單片機課程；理論環節；實驗教學

1 新型教學法的提出

單片機在工科電類專業教育中占據重要地位，它涉及編程語言、微機接口知識、通信技術知識、硬件電路等。屬于技術性、工程性、實踐性很強的一門學科。

我們往往認為傳統的教育模式都是落后的，其實傳統還是有其可取之處的。有些教育者認為傳統教育模式的教學目標是向學生傳授系統的文化基礎知識和專業基礎知識，忽視了學生的動手能力，這種認識固然是對的，但更關鍵的是我們的教育者解決教育問題的方法是否得當，現在好多教師是調動學生動手了，卻很少有人能調動學生的能力。在實驗課堂中，好多學生進了實驗室不知道從何處入手；有的代碼都看不全；有的不能按照軟件給系統連接硬件；還有好多不會算法……這些明顯是理論與實踐脫節的現象。因此，熟練掌握指令、程序、算法等軟件知識，了解相關硬件知識，加強實踐環節是學會單片機所必需的，也是我們教育者所要達到的教學目標。總之單片機是一本書同時也是一種芯片。

2 新型教學法的教學設計

（1）課本知識是我們學習單片機的理論基礎。我們可以不了解單片機的內部結構，但是它的各方面的用途必須得弄清楚，要讓學生明白它的最小應用系統；要掌握它每一個引腳的用途特點；要會用每一個代碼；要會使用內部定時器；要弄清楚如何使用中斷；要會編寫顯示、延時、鍵盤、模數轉換、數模轉換、通信等一些常用的簡單程序等。這是以后搞單片機實驗以及設計開發的理論基礎。作為教育者，我們務必做到讓每一位學生都能熟練掌握，要對學生的學習情況做到心中有數，這樣既是對學生的負責也有利于教學進程的安排。

（2）在實踐教學中，不難發現，不少學生只是機械地模仿教師的示范操作，而沒有真正做到把操作和書本聯系起來，并且有很多的學生是使用指導書上現成的資料，輸入現成的程序，整個實驗過程中沒有建立整體電氣原理圖的概念，甚至連基本的原理圖都無須讀懂。這樣根本談不上培養學生設計電路的能力。學習理論知識和進行實驗對所學知識有很大幫助，但要使學生具備應用和簡單的開發能力還是很不夠的，教師還必須通過一些課程設計項目，來調動學生學習的積極性、主動性，來提高學生的應用開發能力。有條件的學校可以開放學校的實驗室供學生設計開發單片機實驗項目，也可以由老師組織去工廠定制實驗板，充分利用有效的社會資源達到更好的教學效果。

3 單片機實驗的特點及問題

單片機是一門實踐性很強的學科，教學中需要很多硬件設備，如電腦、實驗電路、編程器等。傳統的單片機實驗教學一般采用驗證性的實驗教學方法。學生按照實驗指導書的實驗步驟進行連線，按照參考的實驗流程進行軟件調試，通過運行程序，最后觀察實驗現象、記錄實驗結果。這種實驗方式對學生的要求不高，實驗也容易完成，而且學生能從中獲得感性認識，比較適合單片機實驗的初級階段。

同時，一般單片機實驗箱由于是成品，學生很難參與細節設計，因此動手能力的訓練也有限。單片機實驗室建立成本高，一般學校很少有學生人手一套實驗開發系統進行單片機實驗及開發。就算有，由于技術的不斷更新、設備的不斷老化，實驗儀器也會很快落后。此外，單片機實驗室由于有時間地點的限制，學生除了上實驗課外平時難得有機會實踐。

這種方式雖然易于操作，但對研究問題、分析問題以及解決問題的要求不高，不能達到培養綜合能力的目的，因此需要引入新的實驗教學模式。

4 實驗教學模式探討

為了改善這種狀況，形成教與學的良性互動，教師首先需要在實驗課堂上多啟發學生的思維，使枯燥的實驗內容變得生動、有趣，有助于學生獲得良好的學習效果；其次需要改進實驗教學方式、更改實驗教學計劃、優化實驗教學內客，比如采用C語言進行程序設計，比使用匯編語言難度低；比如一些實用性不大的內容直接刪掉；此外，還可以建構單片機教學仿真實驗平臺，通過軟件來仿真單片機的功能，節省了硬件投資成本。

一個良好的開始是成功的一半，興趣是最好的老師。作為教師的我們，要善于抓住這一特點，設計好實驗環節的教學，引導學生自主學習，積極思考，把所學的理論知識融會貫通。在實驗課程的開端創設良好的開始，激發學生的興趣。比如，通過生活實例能提高學生的興趣，否則學生會覺得概念太抽象。另外，應將多媒體技術應用在單片機實驗教學中，特別是在介紹操作方法時，多媒體能直觀、形象地幫助學生理解。比如，在焊接實驗中，我們可以通過多媒體把整個焊接過程的圖片展示出來，并注明注意事項，讓學生非常容易把握焊接步驟。當然我們也不需要把所有的實驗教學內容都展示，很簡單的部分就可以直接跳過去。多媒體主要用來提高學生的實驗積極性，提高了實驗教學效果。

5 理論教學方面

單片機課程是一門實踐性很強的課程，它主要體現在硬件和軟件的緊密結合，要編制單片機的應用程序就必須很好地了解單片機的硬件結構，所以在理論教學過程中需要重點給學生介紹硬件方面的知識以及基本的指令系統。

在傳統的教學模式下，教師習慣于以“單片機簡介→硬件結構→編程指令→系統擴展”這種按部就班的方式去進行講解，這種模式符合單片機課程的特點。但是在實際的教學過程中會遇到許多問題，如單片機系統結構抽象、指令功能多、程序編寫困難造成學生難懂的問題，很難提高學生的實踐能力，導致學生失去學習興趣。

為了提高學生的實踐能力，可以把理論教學從傳統模式過渡到一種模塊化教學的模式。單片機這門課程的模塊化教學方式具有很強的靈活性，一個模塊可以是一個單元的知識，可以是幾個單元的組合，甚至可以是一本書的整合。小模塊組合成了大模塊，大模塊可以組成更大的模塊，一環套一環，這樣的教學設計使學生由學期末的反饋變成模塊的反饋，有利于教師對學生進行有效的指導。比如說，我們可以將單片機的基礎知識設置成一個主模塊，在這個主模塊下包括單片機的結構和引腳說明，存儲器結構，指令系統這幾方面內容。通過實物演示及多媒體教學方式讓學生對單片機有一個簡單認識，然后在后續的模塊中選擇一些好的實例作為模塊，使學生更好地掌握單片機的中斷系統、定時/計數器，并學會用指令對接口進行編程。

6 結 論

總的來說，先激發學生的興趣，然后在實驗教學中采用整合方式，把相關知識點聯系起來，引導學生積極思考，達到融會貫通，最后引入仿真實驗平臺，方便快捷，打破了原有傳統模式的單一性。單片機課程作為一門重要的專業課，對于大多數學生來說是有難度的，但是只要我們根據學生的實際情況以及學校的教學資源合理地安排教學計劃，應用更好的教學模式，相信一定會取得較好的教學效果，既可以讓學生很好地掌握課程內容，又可以使單片機課程成為學生最感興趣的專業課。