單片機課程教學改革探索

衡曉 胡津健

【摘要】“單片機原理與技術(shù)”是一門以實踐應用為主的課程，教學內(nèi)容主要包括單片機內(nèi)部電路工作原理、外圍接口電路設計和軟件設計，目的是為了培養(yǎng)學生運用所學知識進行工程應用。在教育部提出地方高校向應用型轉(zhuǎn)型的今天，單片機課程的實驗教學向我們提出了更高的要求。本文以“單片機原理與技術(shù)”這門課程的教學改革為主要內(nèi)容，在分析了教學現(xiàn)狀和問題的基礎上，根據(jù)專業(yè)實際需要，緊緊圍繞培養(yǎng)目標進行實驗教學的新手段、新方法的探索。

【關(guān)鍵詞】單片機原理與技術(shù) 新方法的探索 教學改革

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）12-0025-02

一、存在的問題

1.教學內(nèi)容缺少“系統(tǒng)”的概念

“單片機原理與技術(shù)”課程的教學側(cè)重于理論和實踐，將單片機分成數(shù)個部分進行工作原理的講授和驗證性實驗，這樣做不能將單片機系統(tǒng)級設計的概念完整的提出來，所以大部分學生學完課程之后還是很迷茫，不能做到學以致用。

2. 實驗設備陳舊

單片機技術(shù)的發(fā)展日新月異，從這個角度來說，實驗設備不適合購買成套的實驗臺、實驗箱等。一方面這些設備通常比較昂貴，購置后兩三年就會發(fā)現(xiàn)其實驗內(nèi)容與最新的技術(shù)不匹配；另一方面，這些設備通常只能做一些固定的實驗，缺少靈活性，學生按照實驗講義連好線纜，下載編寫好的程序就可以成功的完成實驗，這樣的過程無法讓學生對接口技術(shù)和電路的制作產(chǎn)生直觀的理解。由于我校單片機實驗臺購置于2003年，使用的主控芯片是ATMEL公司的AT89系列，這塊單片機內(nèi)部硬件資源較少，和現(xiàn)在內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器、SPI通信端口等硬件資源的單片機相比在性能上具有較大差距，學生學習本課程之后拿到當前主流的單片機進行開發(fā)時會感到無從下手。

二、教學改革探索

針對目前的現(xiàn)狀，“單片機原理與技術(shù)實驗”應該從教學內(nèi)容、方法、考核方式等方面進行改革。

1.教學內(nèi)容

首先為了強調(diào)單片機系統(tǒng)設計的概念，學院在原有36課時理論課，18課時實驗課時的基礎上，增加了為期兩周的單片機系統(tǒng)設計實訓這一實踐環(huán)節(jié)。實訓過程要求學生制作一件完整的基于單片機技術(shù)的電子作品。為了更好的讓學生完成實訓這一環(huán)節(jié)，編寫了單片機實訓案例，案例的選題除了依據(jù)學校現(xiàn)有條件外，還要考慮趣味性和實用性。

其次在理論教學環(huán)節(jié)大量增加Proteus仿真驗證的示例，在講完一部分硬件模塊工作原理后當堂演示相關(guān)的Proteus仿真示例。

最后依據(jù)學院現(xiàn)有條件編寫適合本院學生使用的實驗講義，實驗講義的內(nèi)容與理論課緊密銜接。

2.教學方法

教學方法的優(yōu)劣直接影響到學生參與學習的積極性和主動性。教學中根據(jù)學生的特點不斷的改進教學方法，豐富教學手段，逐步提高學生的設計能力。

由于學院單片機實驗室設備過于陳舊，因此選擇合適的實驗設備開展實踐教學成為當務之急。考慮到我院學生電子計算機配置率已達到50%以上，選擇一款價格低廉、具有良好便攜性的單片機開發(fā)板成為可能。我院在“單片機原理與技術(shù)”課程開設之初會給每位上課的學生下發(fā)一塊開發(fā)板，在學期末再進行回收。學生拿到開發(fā)板可以進行預習、驗證、自學等各項工作。

單片機開發(fā)板的優(yōu)勢在于具備完整的硬件電路，學生只需考慮程序的設計方法。為此，在實驗課的教學過程中應該重點凸顯電路設計與制作這部分內(nèi)容，實驗內(nèi)容除了要做到和理論課緊密銜接以外，還要做到模塊化，這樣可以更好的支持課程設計的環(huán)節(jié)，我院自編實驗講義內(nèi)容如下所示。學生在每次實驗課之前需要先按照實驗講義的要求自行制作相關(guān)電路，可以采用手工焊接的方法，也可采用印制電路板的方法完成，這個環(huán)節(jié)所需耗材由學院無償提供。

實驗一 單片機最小系統(tǒng)的設計與制作 內(nèi)容：制作單片機最小系統(tǒng)，含電源、震蕩電路、復位電路、下載電路等。

實驗二 LED擴展板的設計與制作 內(nèi)容：制作8位LED擴展板，配合實驗一的電路板完成閃爍燈、流水燈等實驗。

實驗三 獨立、矩陣按鍵擴展板的設計與制作 內(nèi)容：制作4位獨立按鍵、4*4矩陣按鍵的擴展板，配合實驗一、實驗二的電路板完成獨立按鍵識別，矩陣按鍵識別等實驗。

實驗四 數(shù)碼管擴展板的設計與制作 內(nèi)容：制作4位數(shù)碼管驅(qū)動電路，配合實驗一、實驗三的電路板完成數(shù)碼管驅(qū)動實驗。

實驗五 定時器實驗 內(nèi)容：使用實驗一、實驗三、實驗四制作的電路板完成秒表的設計。

實驗六 中斷實驗 內(nèi)容：使用實驗一、實驗三、實驗四制作的電路板完成定時器中斷、外部中斷實驗

實驗七 AD轉(zhuǎn)換實驗 內(nèi)容：制作溫敏電阻、光敏電阻擴展板，配合實驗一、實驗四的電路板完成溫度、光照測量實驗。

實驗八 串行通行實驗 內(nèi)容：使用實驗一、實驗四制作的電路板配合電腦完成穿行通信實驗

3.考核方式

考核是檢驗學生學習效果的一種方式。采用科學的考核形式，準確而又公正地評價學生，是改進教學工作的重要內(nèi)容。在實際操作中，可將考核分為平時成績、實驗成績、考試成績和課程設計成績4個部分，需要強調(diào)該課程實踐的重要性，適當調(diào)整實踐環(huán)節(jié)分值在總成績中所占比重。平時成績占總成績10%；實驗成績占總成績20%，這里主要以實驗報告的質(zhì)量為評分依據(jù)；考試成績占總成績50%，這里主要是指卷面成績；課程設計成績占總成績20%，這里主要以電子作品質(zhì)量，撰寫設計報告質(zhì)量為評分依據(jù)。

三、結(jié)語

對教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等幾方面的綜合改革，提高了學生單片機系統(tǒng)設計和應用的能力。單片機課程教學改革是一個長期的過程，必須不斷積累經(jīng)驗，不斷完善，只有這樣，才能真正達到向應用型轉(zhuǎn)型這個目標。

參考文獻：

[1] 陳倫瓊，范力昊.“單片機課程設計"教學改革的探索[J].常州工學院學報，2008（1）：94-96.

作者簡介：衡曉，（1989-）女，漢族，新疆，碩士研究生，伊犁職業(yè)技術(shù)學院，研究方向：電氣自動化。