單片機原理與接口技術實驗教學的新方式研究

鄭筆耕 王恒

【摘要】實驗教學在單片機原理和接口技術中占有核心地位，如何提升試驗教學質量是所有科研工作者共同研討的問題。本文分析了單片機在實驗教學中的缺陷，并且提出了針對性的實驗教學課程方法改革的措施，針對改革的方式進行了相關的實驗分析，通過實驗結果和傳統教學結果的比對分析，新型的實驗教學技術很好的提高了學生的動手能力，完成了實驗教學的進步要求。

【關鍵詞】單片機；接口技術；教學實驗

單片機實驗在單片機理論教學中，具有非常重要的實踐作用。我們通過單片機教學實驗，可以很好的提升學生動手能力，讓學生在動手的過程中認識到其工作的特性和原理，對理論知識有一個非常直觀、系統的認識和了解；除此之外，還可以加深學生對理論知識的印象和解讀能力，使得學生在實踐的過程中掌握單片機的關鍵理論知識和相關技術。

一、現有實驗教學方式的不足

1、內容的系統性存在缺陷。實驗課程的學時在課程總學時當中受到非常明顯的遏制，假如說在原有的計劃上安排了10個學時的實驗課程，但是這些實驗學時對單片機實驗教學的實踐需求是遠遠不夠的。為了在有限的時間內把單片機的實驗內容最大化講解，實驗課程的環節中穿插了非常多的論證性實驗，并且教師會給出一定的程序步驟。在實驗的時候，學生都是被動跟著教師進行，對于實驗內容的認識依然停留在書本知識方面，缺少新器件和電路應用方面的實際操作訓練。雖然說這么做加快了實驗的周期時間，但是本著實驗課程鍛煉學生的實踐操作能力和思維能力的目標依然沒有實現。雖然說部分學生對于知識是一知半解，但是完全依照書本操作步驟進行，也可以完成相關的實驗，但是這樣的情況依然無法滿足學生訓練單片機內容的實踐操作要求。

2、時間的靈活性非常古板。因為實驗成績是課程總成績的少部分，因此當課堂教學內容全部結束的時候，所有的實驗教學課程都要結束，要不然會影響到學校安排考試和成績測評的安排，鑒于這樣的原因，實驗周期時間短和相對集中就成為了主要問題。在這部分時間內，實驗室出現高負荷情況，每個班級的實驗時間都安排的很集中，經常會出現下組學生等待上組學生做完實驗等實驗設備的情況，靈活的時間因此受到非常大的限制，并且影響到學生實驗課程的教學質量。

3、綜合性實驗無法開展。因為單片機的價格非常低廉，體積還很小，相應的功能也在不斷的完善，成為現代工業技術中非常理想的一種微控單元核心構件，尤其實在工業過程控制和智能儀器儀表方面應用非常廣泛。單片機實例應用是非常容易就可以被利用在實驗教學過程中的，因為這樣不單單可以讓學生建立一個非常系統的單片機知識系統，還能夠讓學生體驗到單片機在實際應用中的價值。但是因為現實教學情況的限制，如此綜合性的教學實驗并沒有被安排實驗教學中，只是作為小部分的選修內容。

二、單片機實驗教學的有效改革

1、專門開設單片機實驗教學課程。真正意義上掌握單片機的理論知識，必要的實踐操作是不能缺少的?，F在的學生普遍感覺到單片機的理論知識很難把握，最主要的一個原因就是實踐操作程度的不深刻，所以在改革單片機原理和接口技術實驗課程的時候，必須把理論教育和實踐操作一分為二。把傳統課本知識中的實驗內容全部分離開來，重新進行規劃和分類，并且為此專門編纂特定的實驗教材，從根本地位方面改變實驗教學的存在價值。如此一來，實驗課時得到了充分的保證，并且在實驗內容的安排方面更加全面和具體，可以讓學生在程序編寫、通訊方式、存儲器結構和系統綜合應用方面得到全方位的訓練和提升。目的是培養學生正確地思維方法和健康的學習態度。

2、柔和化的實驗教學時間。單片機課程被設置為單獨的實驗課程之后，就不會依附于傳統的理論知識教育，所以說在時間的安排方面非常充裕，基本上實現了實驗時間的真正開放。實驗時間貫穿于整個學期，每個小組之間可以進行不同類別的實驗，隨后進行對比和交流。實驗時間不再依照傳統理論課程時間的安排，而是全天都在實驗，目的是確保不同層次的學生有充分的消化知識時間。實驗課程的時間占據總課時的50%，學生可以自身學習的需要選擇實驗的類型。對于選修課程，不再要求學生在一個單元課時內完成，一個實驗可以分成若干個小實驗進行，留給學生充分思考的時間。

3、層次分明的實驗內容。單片機實驗教學的內容可以大致分為三部分，就是①基礎實驗部分，②設計實驗部分，③系統試驗部分?；A實驗就是說對單片機基本知識的理解和學習，讓學生根據指導書中的步驟設計進行，教師編寫非常系統的實驗步驟，使得學生在完成基礎實驗之后，具備一定的總結和編程能力。設計實驗就是說對某一個單獨的方面進行深入化的研究分析，只是針對一個知識點進行認真討論，要求學生自己動手設計路線、編寫程序、自行調試、發現問題和修改等。系統試驗就是對畢業設計內容和專業領域設計內容，采用應用系統設計方式。

4、虛擬仿真技術和實踐操作技術的完美結合。Proteus是現在最好的電路仿真實驗軟件，其中具備非常優秀的數字電路、模擬電路和外圍電路系統，支持AVR和51系列等主流單片機系統和不同樣的調試環境。比如說Keil C51 uVision2 軟件，就是一款很好的單片機仿真實驗軟件。所以說在單片機實驗課程改革過程中，我們將Proteus融入到單片機實驗教學當中，要求學生在掌握基礎知識之上，對于一些綜合性的實驗，學會使用Proteus軟件進行設計和修正，然后再把自己做實驗的內容移植到實驗室硬件電路當中。很好的減小了原材料的損耗，也達到了訓練學生操作能力的目的。

5、改良實驗課程的測評方式。完善測評方式不單單是對學生所掌握知識的一個客觀評價、對學生實踐操作能力的肯定，更是成為激勵學生努力學習的手段。測評的方式要具有一定的公平性和公正性。學生進行的每一項實驗記錄都占據一定的分值，學校不再需要進行單獨的實驗測驗，而是對學生整個實驗過程進行綜合評價，盡可能規避偶然性和片面性情況的出現。

總結：單片機原理和接口技術的實驗教學，最終目的是鍛煉學生的動手解決問題的能力，所以在掌握理論知識的前提下，學習和熟練應用實驗方法是非常關鍵的。因為單片機實驗教育是一項漫長久遠的任務目標，所有我們在只有單片機實驗教學的基礎上，融入科學發展觀的理念，才可以更好的建立一套實驗教學綜合體系，順應時代發展的要求。

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