單片機實踐教學與學生能力培養

張　蓉　陳　忠　項　弢　董水金　甄　虹

[摘要]單片機實驗是一門設計性、綜合性很強的實驗，實踐性教學環節占有很重要的地位，因此，應認真制定實驗教學計劃，精心選擇實驗內容，激發學生的學習興趣，改革實驗教學方法，寓實驗過程于理論教學之中，促進理論知識與實際開發技能相結合，積極發揮學生的主體作用，培養學生的實踐能力和創新精神。

[關鍵詞]實驗教學 單片機 能力培養

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310137－01

單片機從家用電器、工業控制、智能儀器儀表、機電一體化直至火箭導航等尖端技術領域都發揮著十分重要的作用，許多高校工科專業均開設了單片機類的課程，而在當前形勢下，實踐能力和創新精神是對21世紀高素質人才的基本要求。傳統的單片機實驗均以單片機實驗箱或者單片機技術開發裝置為實驗器材，開設的實驗教學內容大多數屬于驗證性實驗、訓練性實驗，學生實驗往往是在教師的指導下根據實驗講義一步一步完成相應的內容，在整個學習過程中，學生往往很被動，而且與實際應用不接軌，學生學完整個單片機課程后不知道單片機的應用場合，更談不上開發一些具有實用價值的東西。而單片機實驗是一種內容廣泛、豐富多樣、靈活機動的設計性、綜合性實驗，教師應在要求學生自主地進行電路設計、制作、安裝、編制程序、仿真調試，排除各種各樣故障的過程中培養其動手實踐能力和獨立創新意識，促使學生將理論基礎知識與實際操作技術相結合，以便在實驗室就能夠開發出一些具有實用價值的東西，從而鍛煉和提高他們的綜合素質。筆者結合單片機實際課題教學經驗與體會，就實踐性教學環節與學生的創新精神和動手能力培養的幾個方面做了有益的實踐和探討。

一、選擇合適的實驗教學內容，激發學生的學習興趣

根據單片機課程的教學大綱認真編制實驗教學計劃，選擇合適的實驗內容，設計好訓練課題，同時應講究訓練方法，循序漸進，由易到難，由簡到繁，逐步加大課題難度。在內容設置上，首先讓學生從一些簡單的單片機控制電路入手，設計一些點亮發光二極管的電路，然后逐漸加大難度設計一些較為復雜的以單片機控制的裝飾燈電路等，使得學生設計的裝飾燈智能化程度更高，以激發學生學習本門課程的學習興趣，讓學生始終感到有新東西可學，產生不斷探索下去的欲望。在時間的安排上，在學習單片機開始由指導教師將設計好的訓練課題交給學生，讓學生對此課題充分進行發揮，從而設計出一系列子課題，然后根據這些子課題讓學生思考如何設計電路、編制程序、制成最后的產品。

二、寓實驗過程于理論教學之中，培養學生完成相應的子課題

傳統的單片機理論教學和學生設計的課題截然分開，學生設計出來的東西只停留在紙上，而實際制作的又是另外的東西，如果將兩者結合起來，在理論課講解時注意聯系實際，聯系學生設計的課題，實施互動式，啟發式教學，就更有利于激發學生聽課的積極性，也有利于培養學生獨立思考問題的能力。具體做法是：如學生利用單片機設計了一個跑馬燈子課題，教師講完單片機內部結構和指令系統后，可以讓學生思考電路該如何連接，程序該如何編制，和更改程序是跑馬等產程不同的閃爍效果等，這樣既加深了學生對單片機的感性認識，又加深了學生對單片機指令的理解。

三、提供良好的實踐條件，保證學生完成課題

目前，有相當多的院校開設的單片機實驗課，均是提供一套單片機實驗系統或者單片機實驗開發裝置，另外再配置一些如步進電機、LED點陣、數碼管之類設備，學生設計的一些課題當然也能在這些系統上實現，但這樣學生在這類實驗設備上完成實驗后往往還是興趣不夠，沒有成就感。對此，筆者在實驗室中給出單片機開發流程圖，然后提供一些必要的條件，同時將一些電動玩具的內芯去掉，讓學生根據它們設計一些智能化的東西，一些學生根據自己設計的子課題首先繪制電路圖，然后根據電路圖制作PCB板，選取元件完成電路的焊接連線，編制程序，仿真調試最后燒制程序，完成自己設計的產品，學生在看到自己親自設計的東西變成現實以后往往有一種成就感，這種成就感不但能極大地激發學生的學習興趣，而且還能充分發揮學生學習的主觀能動性，從而培養他們的創新能力和動手能力。

四、積極發揮學生的主體作用，培養學生的實踐能力和創新精神

學生的聰明才智來自他們的手指尖，在進行單片機實驗教學時，教師只起實驗組織者、指導者的作用，要始終讓學生充當主角，充分發揮他們的積極性、創造性；同時，實驗室要盡量滿足學生設計所需的物質條件，如確實不能滿足，教師應指導學生如何在市場上找到相應的材料，以完成課題。學生只有在親自動手實踐后，才會清楚地知道自己學了什么，學到什么程度，還有什么要學。當學生在實踐中解決了所遇到的問題后，自信心會大大增強。

學生在實際制作時都急于看到自己設計的產品是否成功，可是，多數學生不很順利，甚至多次調試均失敗，從而產生放棄的想法，此時，教師應抓住時機，鼓勵、指導他們完成課題。當制作成功時，學生的心情會很激動，此時教師應立即鼓勵他們利用單片機設計一些較為復雜的系統和一些更實用的產品。這樣可以使學生學習完整個課程后有繼續從事有關單片機設計的興趣。

五、鼓勵學生參與科研，積極參加各種競賽

在學生有一定的理論和實踐動手能力后，鼓勵學生積極參與各種競賽活動，在參與的過程中他們會積極思考，努力探索，有針對性地去學習、討論，對培養學生的應用能力和積極參與競爭的意識有著很重要的意義。今年我市舉辦的2008年遵義市“青春動力杯”青少年科技創新大賽中，我校參與該課題的兩名同學榮獲兩個市級二等獎，這樣更加激發了其他學生學習單片機這次活動使課題興趣小組的學生更加積極動手，動腦，并體會到了科學探究的樂趣！

總之，在單片機實驗教學中，實驗室應努力提供條件，教師應讓學生充分發揮自身的聰明才智，始終充當主角，充分鍛煉和發展的學生的創造性思維，培養他們的實踐能力和創新精神。

參考文獻：

[1]朱月秀、尤佳，單片機實驗教學改革的探索[J].上海：實驗室研究與索，2002(4):17-19.

[2]耿國慶、孟曉景，微機原理與接口技術課程設計的實踐與探索[J].實驗室研究與探索，2001(3).

[3]先鋒工作室，單片機程序設計實例[M].北京：清華大學出版社，2003.

[4]韓莉、章燁、陳虹錦，改革實驗教學，培養學生創新能[J].實驗室研究與探索，2001(6).