華瑩

[摘 要]實(shí)踐教學(xué)是單片機(jī)課程教學(xué)的重要組成部分，能夠提高學(xué)生動(dòng)手能力。隨著電子信息技術(shù)迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式仍停留在理論層面上，在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力方面有一定的局限性，大多教學(xué)生學(xué)完課程后不能靈活應(yīng)用。新的實(shí)踐教學(xué)模式在更改理論授課主講機(jī)型的基礎(chǔ)上，以實(shí)驗(yàn)的形式培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能。以51單片機(jī)為核心控制器，完成增強(qiáng)51單片機(jī)的各種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)等實(shí)踐操作，提高動(dòng)手能力，開展科學(xué)研究，縮小理論授課與工程應(yīng)用間的差距。

[關(guān)鍵詞]高職院校；單片機(jī)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.190

多年來，實(shí)踐教學(xué)是單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)不可缺少的部分，其設(shè)計(jì)立足于教學(xué)大綱，滿足現(xiàn)行教學(xué)中各種實(shí)驗(yàn)的要求，是一門綜合性、實(shí)踐性極強(qiáng)的課程。學(xué)習(xí)提高和綜合應(yīng)用該課程的實(shí)質(zhì)就是讓學(xué)生充分發(fā)揮自主能動(dòng)性。通過靈活應(yīng)用單片機(jī)內(nèi)部功能部件，對(duì)系統(tǒng)的先進(jìn)性、實(shí)用性和可靠性進(jìn)行細(xì)致的分析，在成功搭建最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展外圍電路。培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)能力，探索新的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式。

1 傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，目前的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)方式分為三類。一是表現(xiàn)形式生動(dòng)的，涉及了電子電路并且應(yīng)用越來越廣泛的，以Proteus為實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)的，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)的方式。這種實(shí)踐教學(xué)方式能體現(xiàn)出單片機(jī)技術(shù)的超強(qiáng)實(shí)踐性，將有助于實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，提高學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。但在單片機(jī)的教學(xué)過程中仿真實(shí)驗(yàn)的單一性極易讓學(xué)生感到厭倦。二是以使用非常普遍的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱為硬件平臺(tái)，學(xué)生照本宣科地去完成所謂實(shí)驗(yàn)，通過連接各功能模塊間的跳線搭建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的硬件電路。對(duì)硬件的機(jī)械式操作，致使實(shí)驗(yàn)起不到其應(yīng)有的作用，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生只能在不清楚實(shí)驗(yàn)箱硬件連接的情況下，參照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成實(shí)驗(yàn)，制約了學(xué)生創(chuàng)造性思維及綜合能力的發(fā)揮，使學(xué)生在硬件電路設(shè)計(jì)方面都沒能得到很好的鍛煉。三是提供給學(xué)生單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板或元器件，在有限的課時(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)生需要自己設(shè)計(jì)硬件電路，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，并編寫程序以完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這種方式在單片機(jī)測(cè)控領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)難度又有所提高，有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力。但是，盡管學(xué)生在校期間已經(jīng)過理論，由于興趣、先修課程基礎(chǔ)的差異，加上過多的硬件資源，使得基礎(chǔ)偏差的學(xué)生無法完成實(shí)驗(yàn)，甚至連學(xué)習(xí)成績(jī)很好的學(xué)生也會(huì)感到無從下手。

2 51單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式改革

2.1 課程理論教學(xué)內(nèi)容的改革

上述三類實(shí)驗(yàn)方式多以傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)為核心控制器，采用以C51為主匯編為輔的編程語言為開發(fā)工具，造成課堂教學(xué)與工程應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。新的實(shí)踐教學(xué)模式以理論課教學(xué)內(nèi)容改革為基礎(chǔ)，在更新理論授課內(nèi)容的基礎(chǔ)上更新主講機(jī)型，以及更新編程語言，加速單片機(jī)課程教學(xué)與工程應(yīng)用的相容。目前，市場(chǎng)上存在許多與51兼容的高性能8位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)試與控制功能。近年來以科研項(xiàng)目為依托，開發(fā)中也多次使用該系列單片機(jī)作為主控制器，將上述三種傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式相結(jié)合通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)組織與實(shí)施，替代傳統(tǒng)的51系列。學(xué)習(xí)過程中，傳統(tǒng)的匯編語言不完全拋棄，真正與工程接近。在實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合運(yùn)用傳統(tǒng)的匯編語言的基礎(chǔ)上，增加了學(xué)生理解各部件相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的難度，因此，以C5l語言為主兼顧匯編語言的理論教學(xué)成為理論教學(xué)改革內(nèi)容之一，將會(huì)更高效率提高學(xué)生的“真”動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。

2.2 實(shí)踐教學(xué)改革

高集成度的封裝快速與更新的單片機(jī)產(chǎn)品脫節(jié)，因此需要新的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。C51語言作為該課程的主要編程語言，融合實(shí)驗(yàn)箱基礎(chǔ)性強(qiáng)、匯編語言與操作簡(jiǎn)單，可讀性和可移植性強(qiáng)利于提高學(xué)生動(dòng)手能力。單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)人員大多數(shù)選擇目標(biāo)代碼與運(yùn)行速度都與匯編語言相差不多，挑選部分基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)仍在實(shí)驗(yàn)箱上完成，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較豐富的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則在面包板上完成。結(jié)合課程和學(xué)生的特點(diǎn)，合理安排各實(shí)驗(yàn)，達(dá)到最終構(gòu)建單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的目的。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生和保持對(duì)單片機(jī)的強(qiáng)烈求知欲。

3 實(shí)踐教學(xué)組織與實(shí)施

3.1 教學(xué)準(zhǔn)備

根據(jù)學(xué)生的不同認(rèn)知能力會(huì)影響教學(xué)效果等因素，將學(xué)生進(jìn)行分組，依照學(xué)生的能力對(duì)相關(guān)課程知識(shí)的拓寬，在授課中充分發(fā)揮仿真實(shí)驗(yàn)的形色作用。教師在上課前，需要在教學(xué)中引入具有專業(yè)特色、擴(kuò)展性較好、單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)，以達(dá)到學(xué)生對(duì)該門課程有一定的理論認(rèn)知。同時(shí)了解學(xué)生的多元智能情況，增添設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)時(shí)還可以針對(duì)學(xué)生個(gè)體的興趣，將學(xué)生分成相似度接近的若干組。學(xué)生可選擇不同模塊來完成不同類型和難度不一的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)過程中，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握單片機(jī)課程的基礎(chǔ)，充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的積極性，增加學(xué)生硬件連接的動(dòng)手機(jī)會(huì)。使不同層次的學(xué)生有不同程度的參與，提高綜合設(shè)計(jì)能力和工程應(yīng)用水平。

3.2 教學(xué)內(nèi)容組織

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，根據(jù)單片機(jī)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，擬定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。精簡(jiǎn)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生快速掌握單片機(jī)獨(dú)立知識(shí)點(diǎn)的有效途徑，根據(jù)學(xué)生的掌握程度，設(shè)置基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，教師僅提供學(xué)生元器件，主程序流程圖和部分子程序已在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中給出，學(xué)生動(dòng)手焊接電路，按流程圖填寫完整程序，加強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。并結(jié)合工程應(yīng)用將設(shè)計(jì)設(shè)置成不同的難易等級(jí)，在實(shí)驗(yàn)箱上調(diào)試出結(jié)果。以基礎(chǔ)、單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)為學(xué)習(xí)目標(biāo)，達(dá)到熟悉單片機(jī)指令系統(tǒng)、編寫簡(jiǎn)單程序的目的。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)以學(xué)生為實(shí)驗(yàn)主體，為學(xué)生點(diǎn)明實(shí)驗(yàn)方向，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全面認(rèn)識(shí)，改變其應(yīng)付實(shí)驗(yàn)的思想。使其能參照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書獨(dú)立編制實(shí)現(xiàn)軟件，最大限度地調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的積極性。

3.3 教學(xué)實(shí)施

實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)一樣，需要得到不同層次的提高和收獲。教師發(fā)揮足夠的引導(dǎo)作用，盡量做到采用綜合運(yùn)用單片機(jī)各功能部件知識(shí)點(diǎn)的多樣化的教學(xué)方法讓學(xué)生帶著疑問與興趣去完成各個(gè)實(shí)驗(yàn)。以為學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)，開發(fā)多個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師可采用“問題式教學(xué)”、“案例式學(xué)”、“討論式教學(xué)”等方法，培養(yǎng)學(xué)生積極思考—發(fā)現(xiàn)問題一解決問題—思考問題的良好習(xí)慣。借用實(shí)物、Proteus仿真圖給學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)，通過重復(fù)理解實(shí)際電路與理論知識(shí)的鏈接關(guān)系，更好地掌握實(shí)驗(yàn)原理。并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)應(yīng)知識(shí)的鏈接去剖析每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，及時(shí)總結(jié)思考，排除故障、解決問題。讓學(xué)生不能僅以為學(xué)習(xí)目標(biāo)，在完成實(shí)驗(yàn)時(shí)從理論依據(jù)自己搭建硬件電路，分析實(shí)現(xiàn)方案。引導(dǎo)學(xué)生積極思考實(shí)驗(yàn)中遇到如電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、基本概念錯(cuò)誤、程序結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤及語法錯(cuò)誤等各種問題，分析問題，并找到解決問題的方法，重復(fù)理解調(diào)試過程所用到的理論知識(shí)點(diǎn)。

4 結(jié) 論

實(shí)踐教學(xué)是單片機(jī)課程教學(xué)的重要組成部分，針對(duì)目前常見幾種單片機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐方法的優(yōu)缺點(diǎn)，融合三種實(shí)踐教學(xué)方式，提高學(xué)生動(dòng)手能力。通過整合教學(xué)內(nèi)容，開展科學(xué)研究，縝密布置教學(xué)實(shí)施計(jì)劃，以實(shí)驗(yàn)的形式培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)能力，讓學(xué)生充分發(fā)揮自主能動(dòng)性，提高工程應(yīng)用能力。

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