高職院校單片機實訓課程教學改革探析

冷雪鋒

單片機課程是高職院校電氣自動化專業的一門必修課程，其理論性和實踐性非常強，但由于該課程比較抽象，學生在學的時候難以入門，難以了解單片機的整體結構，因而，在單片機的教學過程中，應該增加實踐環節來激發學生的學習興趣，增強學生的動手能力。實踐環節包括一體化教學、實驗和實訓。［1］一體化教學就是在一體化教室，采用多媒體等現代化教學手段，充分運用啟發、展示、演示和舉例的方法，以學生為主體，融教、學、做于一體，邊講邊練。［2］在實驗教學中，要求學生獨立實驗，獨立調試，獨立驗證，教師以啟發、引導為主，鼓勵學生相互討論，牢固掌握已學知識。［3］

單片機實訓是在具備了單片機理論教學的基礎上，教師以引導為主，給學生一定的時間，讓學生通過單片機項目的開發，完成實訓，目的是使學生加深對單片機理論的理解，鞏固理論知識，掌握單片機系統開發的完整步驟，從而有一個全面的提高。因此，單片機實訓課程的意義非常重要。為了讓學生學好這門課，在單片機實訓課程的教學中，應不斷進行改革，嘗試引入項目教學法，循序漸進，通過讓學生自己搭建硬件電路，仿真環境中調試程序，軟硬件整機調試，使學生在實踐中鞏固所學的理論知識，鍛煉自己的獨立思考能力和動手能力，從而激發對單片機學習的興趣。

一、單片機實訓課程存在的問題分析

筆者通過硬件和軟件兩方面，分析單片機實訓課程中存在的問題。

(一)采用實驗箱

部分院校用實驗箱作為單片機實訓教學的硬件平臺，按照實驗箱的例程完成部分項目，在實踐過程中，只是接幾根線，然后，通過調試程序完成項目。這種教學方式對于單片機這一實踐性較強的課程，不能使學生完全了解單片機的設計開發過程。

(二)采用印制板

硬件平臺采用印制板，學生只需把元件焊接上去，在這個過程中，可以使學生認識電子元器件，但很難達到練習硬件電路和硬件排故的目的，突出練習的是軟件編程、軟件排故和調試，而學生對硬件的認識和練習的程度不夠。

(三)采用萬能板焊接

硬件平臺采用萬能板，學生認識元器件，進行元件布局，布線，焊接電路，軟件編程，硬件排故，軟硬件調試，可以很好地達到練習硬件和軟件的目的。但這樣，學生的大部分時間都用在了焊接上面，從而造成在一定的時間內，用于練習軟件編程的時間比較倉促。

(四)單一項目實訓內容

一個實訓只完成一個項目，如果項目簡單了，達不到訓練學生的目的;如果項目加大難度，學生又難以獨立完成和掌握。

二、單片機實訓課程教學改革

(一)采用項目教學法

“項目教學法”是指在教學過程中，以學生為中心，以項目為驅動的教學方式，即師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動。項目教學法由教師設置任務項目，項目由淺入深，學生在教師指導下進行實際操作訓練，使“教、學、做”相統一，重在“做中學”，以學生為中心，師生互動，目的在于培養學生的動手能力和創新能力。

如表1所示，以2周單片機實訓為例，共設計了5個項目，項目1又設計了5個任務，項目2和項目3各設計了2個任務。項目和任務按照承上啟下、由淺入深的原則設計，硬件平臺也可以逐步搭建，這樣，使學生在鞏固課堂知識的同時，加深了對單片機的理解，從而能夠快速掌握單片機的開發過程。

表1 實訓內容

(二)引入Proteus仿真

Proteus軟件是一款可以仿真單片機電路的EDA軟件。在實訓中引入Proteus仿真，有以下幾方面意義。

1.從教師角度。在教師講解單片機程序時，其思路和算法等知識相當抽象，學生掌握起來難度很大，如果教師在邊講程序時邊用Proteus軟件仿真演示，將使得理論知識更加生動、直觀和易于理解。

教師在講硬件時，也可以先在Proteus軟件中仿真演示。例如，教師在講解數碼管時，可以在Proteus軟件中把數碼管點亮，講解數碼管的原理，再讓學生用萬用表檢測實物數碼管的引腳，使學生在理解的基礎上增強動手能力。

2.從學生角度。學生在動手前，先使用Proteus軟件對實訓項目進行仿真，然后再動手操作，這樣，既可以調試程序，也可以大幅度降低學生在實訓中因為操作出錯而對元器件造成損壞的可能性。

以2周單片機實訓為例，如圖1所示為系統Proteus仿真平臺。

3.以面包板搭建硬件平臺。單片機實訓課程時間有限，在有限的時間內，如何能提高教師的教學效率和學生的學習效率是非常關鍵的。通過對以往采用的硬件平臺綜合考慮優缺點后，目前，教學中采用面包板搭建硬件平臺。采用面包板，學生認識元件，進行元件布局，用面包線搭建電路，由于省去了撥線、布線、焊接的過程，使完成硬件電路的時間大大加快。硬件電路搭好后，進行軟件編程，排故，調試，可以很好地達到練習硬件和軟件的目的，教學效果顯著。硬件完成時間的縮短，可以增加軟件的練習時間以及增加項目的數量。由于面包板搭建電路非常方便，所以適用于實訓的“項目教學法”，根據項目的由淺入深，硬件電路也可以由項目一部分一部分地搭建。如圖2所示，為電子鐘項目用面包板搭建的系統實物圖。

以2周單片機實訓的電子鐘項目為例，如圖3所示，統計了2個年級共4個班學生用萬能板焊接和用面包板搭建電路的完成時間情況。其中，11自動331和11自動332用萬能板焊接，大部分學生的完成時間是11個小時左右;12自動331和12自動332用面包板搭建電路，大部分學生的完成時間是4個小時，而且，萬能板的排故比較麻煩，一旦焊錯電路，其維修需要很多時間。

圖1 系統Proteus仿真平臺

圖2 系統實物圖

圖3 電子鐘項目學生的完成時間

綜上所述，本文通過分析單片機實訓課程的特點以及在實際教學中遇到的問題，開展教學改革，提出了單片機實訓教學的具體實施方案，并以2周的單片機實訓進行了教學實踐。統計結果表明，采用改革后的方案教學效果良好，學生的實踐動手能力、創新能力均得到極大的提高。

［1］王貴恩，葉翠安.單片機實訓課程體系的改革與實踐［J］.廣東交通職業技術學院學報，2005(4):100－102.

［2］陳立.《單片機原理》教學做一體化教學的探索與實踐［J］.科技信息，2010(17):214，232.

［3］朱月秀，尤佳，許明海.“單片機原理及應用”課程教學改革的研究［J］.計算機教育，2007(9):91－92.

［4］陳麒.Proteus仿真軟件在單片機教學中的應用［J］.長沙鐵道學院學報:社會科學版，2013(3):85－86.

［5］蔣宏艷.單片機實訓課程的創新設計探討［D］.貴陽:貴州大學，2008.