單片機實驗教學改革探討

呂琛

摘 要： 針對傳統單片機實驗教學的不足，文章從優化實驗內容、完善實驗條件、改革實驗方法、調整考核模式、注重教師培養五個方面探討單片機實驗教學的改革措施，以提高實驗教學質量。

關鍵詞： 單片機 實驗教學 教學改革

目前各大高校的自動化、電子信息、計算機等專業均開設單片機課程，該課程理論和技術應用性較強，是一門非常重要的專業基礎課，其中單片機實驗是極為重要的教學環節[1]。然而單片機實驗教學普遍存在諸如課時短、內容陳舊、教學設備有限、實驗手段單一、理論實踐脫節、缺乏有效考評機制等不足[2-4]，導致學生對實驗課興趣不濃厚、主動性不強、動手能力和創新能力差，因此有必要進行單片機實驗的教學改革。

1.優化實驗內容

傳統單片機實驗課程通常作為理論課程的延續，課時有限，內容不夠豐富；實驗結構不合理，大多為驗證型實驗，而設計、創新和綜合型實驗較少甚至沒有；有些高校常年使用同一本實驗教材，內容陳舊，不能適應當前的科學技術發展，這些都造成學生對本就理論枯燥難懂的單片機課程失去興趣，不利于提高學生的實踐能力。

單片機的實驗教學內容應遵循先簡單后復雜、先基礎后綜合、最后到獨立設計創新應用的學習規律設計。因此，在實驗課程前期以認識基本硬件和軟件，了解基本指令、熟悉設計語言為主，通過教師在課堂上做示范性講解，鞏固學生理論知識，消化課堂內容。在實驗課程中期以綜合實驗為主，參照實驗任務書，讓學生自主完成硬件接線、軟件編程并進行調試驗證，最后通過觀察實驗結果完成實驗報告，最終掌握單片機的基本知識。在實驗課程后期則以創新型實踐、開放實驗為主，學生應在課下自主學習，結合興趣小組、與企業合作或參與科研課題，通過相關教師的輔導，對自己感興趣的單片機應用內容進行設計、編程、調試和運行，甚至制作出能夠實現功能的電路板，該環節可大大提高學生的實踐和創新能力。通過合理設計實驗結構，優化實驗內容，最終培養學生的學習主動性，提高解決實際問題的能力。

2.完善實驗條件

2.1硬件條件

很多高校的單片機實驗硬件采用體積較大的實驗箱，訓練模塊固定且需要固定的使用場地，這在一定程度上限制了學生的創新能力培養，也給學生造成了“不能隨時驗證編程結果”的不便，尤其隨著單片機技術日新月異的發展，固定實驗箱的實驗內容必然無法順應時代需求，因此購置先進的儀器設備，如便攜式的實驗箱，或者同指導教師一同改造設計實驗平臺，不失為改善單片機實驗硬件條件的好方法。此外，若條件允許，則可以在實驗室配備很多媒體教學設備，專業書籍，設置討論區，供學生學習與交流。

2.2軟件條件

過去單片機實驗的軟件環境多使用匯編語言，但由于匯編語言不易移植等缺點已逐步被C語言取代，因此對于單片機的開發和應用應采用C語言程序設計。此外，在實驗條件有限的情況下，學生通過電腦，利用虛擬仿真軟件即可進行實驗，例如Proteus、Keil、Protel等常用的電子仿真軟件的使用或整合，能使初學者盡快掌握單片機的程序開發，減少耗材的同時不需要考慮電路問題，此后進行實物制作將事半功倍。

3.改革實驗方法

3.1以學生為主體

傳統的實驗教學方法多以老師為主，學生處于被動接受位置，學生的主觀能動性很難得到激發，這樣既缺乏對學生動手能力的培養，更不利于發展其獨立創新能力，最終不能學以致用。改革后應以學生為主體，例如把學生分成若干個實驗小組，老師在教授完必要的基礎知識和實驗引導后，就可以讓各小組學生通過學習、實踐、交流和討論完成實驗，最后由學生制作PPT進行匯報，這樣可以大大提高學生的自學能力并培養他們的團隊合作精神。

3.2以項目為載體

以項目為載體，就是在參與項目的過程中實驗學習，例如把單片機課程分解成若干個訓練項目，每個項目又分為基礎知識部分、操作練習部分及思考練習部分。通過這三個部分滿足不同學生的學習要求，基礎知識和操作訓練主要是打牢學生的基礎和培養學生的基本操作能力，思考與練習主要是培養學生的創新能力和動手能力。能力較突出的學生，可以通過業余時間參與大學生研究訓練計劃等活動，申報參加與單片機相關的研究項目，通過專業老師的指導，達到熟練應用單片機的目的，同時進一步提高他們的創新創業能力。

3.3實驗室開放

由于單片機實驗課程的課時有限，往往不能滿足一些對單片機有濃厚興趣的學生的學習要求，因此在條件允許的情況下，在課外時間適當地開放實驗室，提供給學生一個更加開放和便于隨時進行動手操作的實驗環境，能夠使學有余力的學生有更多收獲。

3.4校企結合

單片機課程是一門應用性很強的課程，我們培養的學生很多都會進入各企事業單位的一線進行現場工作，因此要適應市場需求，培養才有針對性。校企結合最主要的目的是使學生能夠在處理現實問題中，提高技能，適應社會。校企結合的形式是多樣的，例如把企業中的成功案例作為單片機實驗課程的訓練項目，聘請企業中有經驗的技術人員作為兼職教師指導學生，建立校企聯合實驗室，使學生們在接觸學習到企業案例的同時能解決企業中面臨的問題，等等。學生既能從中得到解決問題的成就感，又能提高對單片機的興趣。

4.調整考核模式

實驗的考核是保證實驗質量的重要手段，以往單片機實驗多從學生們的動手能力、實驗結果和實驗報告等方面進行考核，但由于實驗課程時間有限，既對實驗過程進行考核又對實驗結果進行考核的方式往往流于形式，導致在教學中不能從學生實際出發，沒有人性化的教學設計，最后應付了事。本文提倡以過程考核為主，弱化理論考試。改革的方向是應該因人而異，充分發揮每個人的主觀能動性。教師應更注重實驗過程，培養和提高學生分析問題和解決問題的能力，而不是僅盯著實驗是否成功，更重要的是從不成功的實驗中找出問題，幫助學生解決問題，注重調動學生求知的積極性。科學本來就是在不斷的失敗中尋找成功的方向，只要有良好的學習和互動過程，那么結果自然就水到渠成了。

5.注重教師培養

實驗教學本身對教師的動手能力就有較高要求，結合綜上對單片機實驗教學改革的探討，對教師的綜合素質提出了更高要求。過去培養教師的途徑主要有通過老教師對新教師的傳幫帶或參與科研項目帶動教學成果，增加專業教師企業實踐經歷與時間，強化創新意識與能力等，本文提出對于理工科教師應注重人文精神的培養，因為我們培養學生的目的并不是完全以就業為導向，更應該以提高學生專業興趣和科學探究能力為主。

6.結語

單片機實驗教學是單片機教學中的一個重要環節，通過以上實驗教學改革方法，能夠有效提高學生的學習積極性，促進學生創新能力的提高，培養學生的實踐能力和團隊精神，從而保證教學質量。總之，我們要切實從培養學生的角度出發，跟上單片機技術的迅猛發展，通過多種途徑，不斷探索研究單片機實驗教學改進，推動單片機實驗教學發展，使學生的綜合素質得到切實提高，為其以后在更高層次的應用打下扎實基礎。

參考文獻：

[1]胡輝.單片機原理及應用設計[M].北京：中國水利水電出版社，2005：7-10.

[2]唐續，趙芳斌，王嘉.EDA與單片機及SOPC一體化實驗教學平臺研制[J].實驗技術與管理，2013，（1）.

[3]章華幸.單片機實驗教學探索[J].中國電力教育，2014，（5）：184-185.

[4]盧倩，王福元，崔治.機電專業微機原理應用課程實驗教學改革策略探討[J].實驗室科學，2014，17，（1）：95-97.