單片機實驗教學高效方法探討

摘 要：本文針對高校電子信息專業學生的單片機實驗教學現狀，總結出目前教學過程中的問題及對策，分析了單片機實驗的可實施性教學方法，可應用于單片機實驗教學、課程設計教學等教學實踐環節中，旨在提高學生的單片機開發設計能力，為挑戰杯競賽、電子設計競賽及以后從事單片機相關工作打下良好基礎。

關鍵詞：單片機實驗；Proteus仿真；開發板；實驗箱

1 實驗教學方法小結

1.1 實驗箱+實驗箱自帶開發環境

某些廠家生產的單片機實驗箱，有其自帶的開發環境，裝在計算機上就可運行，根據實驗原理及實驗內容，進行正確地連線，編寫程序，將程序寫到開發環境中，通過串口連通計算機與實驗箱，便可根據實驗程序運行出正確的結果。這種方法對于簡單驗證性實驗，效果較好，只是通過實驗的現象驗證理論知識，可通過此方式為學生進行理論知識的再強化。

1.2 實驗箱+Keil+仿真器

結合實驗箱和Keil軟件，根據實驗內容及實驗原理，進行連線，編寫程序，將程序寫在Keil中，通過設置Keil的相應選項，程序控制仿真器運行出相應結果。這種方式，可更好地使學生掌握Keil編程方法，練習單片機的匯編語言程序設計或C51程序設計思路，能夠很好地培養學生軟硬件設計思路，適用于綜合性設計性實驗的開展。

1.3 Proteus+Keil

實驗箱上結合了多個獨立元器件，且各個元器件的連接均在實驗箱背面，對于學生學習來講，不需要從元器件庫中挑選，直接連接所需的模塊就可以使用，直觀度不夠，自主動手力度不夠，針對實驗箱的此項缺點，可考慮采用Proteus+Keil結合的方法進行教學，Proteus不僅能將許多單片機功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化，而且不需要硬件投入，實驗耗材較少，學生普遍反映，通過使用Proteus軟件進行單片機系統仿真設計對單片機的學習比單純學習理論知識更容易接受，更容易提高。

教師設定好實驗內容后，學生可從Proteus的庫中比較挑選所需元器件，進行實驗電路的搭建與設計，并編寫實驗程序，進行軟硬件結合設計，實現所做實驗內容。此方法可一定程度上鍛煉學生的自主設計能力，通過實驗元器件的比較與挑選，更好地掌握各個元器件的性能，也可熟練各種電路的功能。

2 實驗教學過程中存在的問題

2.1 教學方法陳舊，缺乏創新性

傳統的電子類課程實驗教學過程中，教師根據教學大綱，設定一些固定的實驗項目，學生必須在課程規定的學時內完成這些實驗，實驗室提供實驗箱以及若干輔助設備，如示波器、萬用表等，對于實驗方法和實驗儀器的使用，實驗前教師進行講解，學生手頭的實驗指導書上也有這些實驗的原理、電路及步驟等。學生在掌握實驗內容的基礎上，根據實驗步驟進行連線，利用輔助設備測量數據，記錄數據并做數據分析及本實驗內容小結，在實驗的過程中，學生沒有參與到實驗的設計細節中，缺乏一定的思考，學生根據手頭實驗指導書或實驗教師演示進行操作，未能很好地體現創新性思考。

2.2 學生自主思考能力不足

多數學生在做每次實驗之前，不認真預習本次實驗內容，導致在整個實驗過程中，沒有真正理解實驗的原理和理論依據，盲目地根據教師的做法照搬實驗操作過程，對于操作過程與理論知識完全脫節。實驗操作完成后，多數學生不認真寫實驗報告，只是死板地抄襲實驗指導書上的實驗目的、實驗設備、實驗原理等內容，不認真整理分析實驗所得數據的合理與否。

2.3 實驗教學與動手能力脫節

實驗教學旨在培養學生的動手能力，但通過傳統的實驗教學手段，只是讓學生動手連了連線、扭了扭示波器，沒有真正起到動手能力培養的目的。

3 實驗教學改進措施

3.1 自制實驗板

電信類專業學生已經掌握了基本的PCB板制作方法，基于此情況，考慮在每次單片機實驗過程中，教師將該次實驗內容設計成實驗任務，學生自主設計實驗電路、編寫程序段，然后先通過Proteus軟件進行仿真實驗，待仿真成功后，選取正確的元器件進行實驗電路的搭建，并最終制作成實驗板，也可在自制實驗板上加入后續開發功能，以備后續實驗內容增加。在我校單片機實驗教學中嘗試用此方法后，單片機開放性實驗做為一門選修課，選修的學生成逐年遞增狀，電子信息、機械設計制造、交通運輸等專業的學生均加入到了單片機開發、設計、制作的隊伍中，學生的學習興趣日益高漲，開發制作出的實物精致、新奇、具有一定的實用性和可推廣性，在一定程度上提高了學生的動手及創新能力。

3.2 競賽帶動、項目帶動、協會帶動

在大學生電子設計競賽、大學生課外學術科技作品競賽等，搜集整理與單片機設計有關的題目，將每次的實驗內容與相關競賽題目聯系，適當轉換實驗任務，將學生分成討論小組，進行硬件設計、軟件編程、產品制作調試等過程，然后以小組形式上交制作實物，通過一定階段試行，實驗效果較好，培養學生動手動腦能力的同時，一定程度上也鍛煉了學生的團隊合作能力和組組之間的競爭意識。

在教師平時的科研項目中，搜集整理簡單項目內容，結合實驗內容，設計新實驗任務，在學生們自發成立的電子愛好者協會中，分發實驗任務，以小組形式討論、研究、制作，使學生參與進來，不僅提高了學生的學習興趣，也培養了學生的責任意識。

[參考文獻]

[1]陸翔，等.單片機實驗教學改革與探索.廣西大學學報.2003.6.