單片機課程教學改革探索

衡曉 胡津健

【摘要】“單片機原理與技術”是一門以實踐應用為主的課程，教學內容主要包括單片機內部電路工作原理、外圍接口電路設計和軟件設計，目的是為了培養(yǎng)學生運用所學知識進行工程應用。在教育部提出地方高校向應用型轉型的今天，單片機課程的實驗教學向我們提出了更高的要求。本文以“單片機原理與技術”這門課程的教學改革為主要內容，在分析了教學現(xiàn)狀和問題的基礎上，根據(jù)專業(yè)實際需要，緊緊圍繞培養(yǎng)目標進行實驗教學的新手段、新方法的探索。

【關鍵詞】單片機原理與技術 新方法的探索 教學改革

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）12-0025-02

一、存在的問題

1.教學內容缺少“系統(tǒng)”的概念

“單片機原理與技術”課程的教學側重于理論和實踐，將單片機分成數(shù)個部分進行工作原理的講授和驗證性實驗，這樣做不能將單片機系統(tǒng)級設計的概念完整的提出來，所以大部分學生學完課程之后還是很迷茫，不能做到學以致用。

2. 實驗設備陳舊

單片機技術的發(fā)展日新月異，從這個角度來說，實驗設備不適合購買成套的實驗臺、實驗箱等。一方面這些設備通常比較昂貴，購置后兩三年就會發(fā)現(xiàn)其實驗內容與最新的技術不匹配；另一方面，這些設備通常只能做一些固定的實驗，缺少靈活性，學生按照實驗講義連好線纜，下載編寫好的程序就可以成功的完成實驗，這樣的過程無法讓學生對接口技術和電路的制作產生直觀的理解。由于我校單片機實驗臺購置于2003年，使用的主控芯片是ATMEL公司的AT89系列，這塊單片機內部硬件資源較少，和現(xiàn)在內置AD轉換器、SPI通信端口等硬件資源的單片機相比在性能上具有較大差距，學生學習本課程之后拿到當前主流的單片機進行開發(fā)時會感到無從下手。

二、教學改革探索

針對目前的現(xiàn)狀，“單片機原理與技術實驗”應該從教學內容、方法、考核方式等方面進行改革。

1.教學內容

首先為了強調單片機系統(tǒng)設計的概念，學院在原有36課時理論課，18課時實驗課時的基礎上，增加了為期兩周的單片機系統(tǒng)設計實訓這一實踐環(huán)節(jié)。實訓過程要求學生制作一件完整的基于單片機技術的電子作品。為了更好的讓學生完成實訓這一環(huán)節(jié)，編寫了單片機實訓案例，案例的選題除了依據(jù)學?，F(xiàn)有條件外，還要考慮趣味性和實用性。

其次在理論教學環(huán)節(jié)大量增加Proteus仿真驗證的示例，在講完一部分硬件模塊工作原理后當堂演示相關的Proteus仿真示例。

最后依據(jù)學院現(xiàn)有條件編寫適合本院學生使用的實驗講義，實驗講義的內容與理論課緊密銜接。

2.教學方法

教學方法的優(yōu)劣直接影響到學生參與學習的積極性和主動性。教學中根據(jù)學生的特點不斷的改進教學方法，豐富教學手段，逐步提高學生的設計能力。

由于學院單片機實驗室設備過于陳舊，因此選擇合適的實驗設備開展實踐教學成為當務之急。考慮到我院學生電子計算機配置率已達到50%以上，選擇一款價格低廉、具有良好便攜性的單片機開發(fā)板成為可能。我院在“單片機原理與技術”課程開設之初會給每位上課的學生下發(fā)一塊開發(fā)板，在學期末再進行回收。學生拿到開發(fā)板可以進行預習、驗證、自學等各項工作。

單片機開發(fā)板的優(yōu)勢在于具備完整的硬件電路，學生只需考慮程序的設計方法。為此，在實驗課的教學過程中應該重點凸顯電路設計與制作這部分內容，實驗內容除了要做到和理論課緊密銜接以外，還要做到模塊化，這樣可以更好的支持課程設計的環(huán)節(jié)，我院自編實驗講義內容如下所示。學生在每次實驗課之前需要先按照實驗講義的要求自行制作相關電路，可以采用手工焊接的方法，也可采用印制電路板的方法完成，這個環(huán)節(jié)所需耗材由學院無償提供。

實驗一 單片機最小系統(tǒng)的設計與制作 內容：制作單片機最小系統(tǒng)，含電源、震蕩電路、復位電路、下載電路等。

實驗二 LED擴展板的設計與制作 內容：制作8位LED擴展板，配合實驗一的電路板完成閃爍燈、流水燈等實驗。

實驗三 獨立、矩陣按鍵擴展板的設計與制作 內容：制作4位獨立按鍵、4*4矩陣按鍵的擴展板，配合實驗一、實驗二的電路板完成獨立按鍵識別，矩陣按鍵識別等實驗。

實驗四 數(shù)碼管擴展板的設計與制作 內容：制作4位數(shù)碼管驅動電路，配合實驗一、實驗三的電路板完成數(shù)碼管驅動實驗。

實驗五 定時器實驗 內容：使用實驗一、實驗三、實驗四制作的電路板完成秒表的設計。

實驗六 中斷實驗 內容：使用實驗一、實驗三、實驗四制作的電路板完成定時器中斷、外部中斷實驗

實驗七 AD轉換實驗 內容：制作溫敏電阻、光敏電阻擴展板，配合實驗一、實驗四的電路板完成溫度、光照測量實驗。

實驗八 串行通行實驗 內容：使用實驗一、實驗四制作的電路板配合電腦完成穿行通信實驗

3.考核方式

考核是檢驗學生學習效果的一種方式。采用科學的考核形式，準確而又公正地評價學生，是改進教學工作的重要內容。在實際操作中，可將考核分為平時成績、實驗成績、考試成績和課程設計成績4個部分，需要強調該課程實踐的重要性，適當調整實踐環(huán)節(jié)分值在總成績中所占比重。平時成績占總成績10%；實驗成績占總成績20%，這里主要以實驗報告的質量為評分依據(jù)；考試成績占總成績50%，這里主要是指卷面成績；課程設計成績占總成績20%，這里主要以電子作品質量，撰寫設計報告質量為評分依據(jù)。

三、結語

對教學內容、教學方法和考核方式等幾方面的綜合改革，提高了學生單片機系統(tǒng)設計和應用的能力。單片機課程教學改革是一個長期的過程，必須不斷積累經驗，不斷完善，只有這樣，才能真正達到向應用型轉型這個目標。

參考文獻：

[1] 陳倫瓊，范力昊.“單片機課程設計"教學改革的探索[J].常州工學院學報，2008（1）：94-96.

作者簡介：衡曉，（1989-）女，漢族，新疆，碩士研究生，伊犁職業(yè)技術學院，研究方向：電氣自動化。