單片機實驗教學初探

王慶輝 李佳

摘 要：針對當前單片機教學存在的問題，結合本校學生特點和實驗室硬件條件，對單片機實驗教學進行全面改革，建立較完善的實驗教學體系，構建完善的學科鏈，在實踐中取得了較好的效果。

關鍵詞：單片機;實驗;教學改革

中圖分類號：G424

隨著科學技術和產業的發展，現代工程對應用型人才的工程素質與創新能力的要求不斷提高。而單片機實驗作為電子信息工程、電氣工程、自動化等專業的重要專業必修課，是一門具有很強的實踐性與綜合性的課程，但當前單片機實驗教學對提高學生動手能力和創新能力的幫助非常有限。針對當前單片機教學存在的問題，結合本校學生特點和實驗室硬件條件，對單片機實驗教學進行全面改革，建立較完善的實驗教學體系，構建完善的學科鏈，提高學生的創新能力和實踐能力，使學生具備初步的工程項目實際研發技能。

1 改革措施

1.1 在單片機實驗教學中引入Proteus仿真軟件

Proteus作為電路分析與仿真軟件，能夠實現原理圖設計、電路仿真、軟件仿真等功能。[1]將它應用于單片機實驗教學中，可以讓學生對單片機系統的硬件電路設計有一個全面的了解，熟悉常用的元器件的使用方法。同時通過電路、軟件仿真，可以讓學生觀察各部分的工作狀態以及各個變量的變化情況，這對學生進行自主軟硬件設計、獨立解決實際問題有很大幫助。

同時，引入Proteus仿真軟件，學生在進行系統設計中不受實驗室和硬件限制，首先在Proteus環境下仿真調試通過，之后再進行實際的操作，這樣將大大減少硬件設備采購，降低硬件設備維護工作量，節約了成本。

1.2 采用階梯式實驗教學模式

我校學生有的是一本招生、有的是二本招生，大部分學生來自農村及偏遠落后地區，理論基礎不扎實，動手能力差，但也有少部分同學有一定的基礎，動手能力較強。針對我校的實際情況，在課程設計時根據學生的能力差異提出不同的要求。對同一個實驗安排基本任務和擴展任務，基本任務是所有學生都必須完成的，擴展任務旨在提高部分同學的創新能力，是能力比較強的學生在有余力的情況下完成的。[2]學生可以根據自己的情況自由選擇，通過這種階梯式的教學模式可以保證每位學生最大程度地提高自己的實驗動手能力和工程設計能力。

1.3 軟件編程能力、硬件設計能力同抓

目前，單片機實驗多采用實驗箱進行教學，學生只需要進行簡單的模塊連接，通過編程就能實現，對外圍電路根本不了解，導致學生學完該課程后不知如何下手進行單片機課題的分析和研究。為了提高學生的實踐動手能力，培養學生的創新能力，我們采用學習板散板進行實驗教學，由單純的實驗箱實驗，轉到自制最小系統、安裝成最小應用系統，再根據不同的實驗目的補充外圍電路，這樣不僅訓練學生的軟件編程能力，也訓練學生的硬件設計能力，有利于提高學生解決實際工程問題的能力。

1.4 以學生為中心、課內與課外相結合

針對實驗室的資源有限、課時不足的問題，我們在實驗的過程中，針對各章內容，分階段給學生布置一些開放性的實驗作業，讓學生緊密結合已學內容設計一個小系統，學生可以充分發揮自己的想象力和創造力，從布板、元器件的選擇到焊接、硬件的調試，最終完成設計，全面培養學生的設計能力。這種教學方式實現了以學生為中心，課內與課外相結合，學生可以把實驗室帶回家，擁有了大量的實踐時間，克服了實驗室資源有限的困難。[3]

1.5 優化實驗教學內容、增加實驗趣味性和多樣性

在傳統的單片機實驗教學中，實驗項目內容單一、缺乏吸引力，學生積極性不高，部分同學甚至不自已動手，等其他同學做出來后拷貝一下就可以完成實驗。為此，我們對實驗內容進行了優化，增加實驗的趣味性及多樣性，調動了學生的積極性，避免了抄襲現象。例如在點亮LED燈實驗中，我們從閃爍方式、循環方向等方面進行變化，要求不同學生實現不同現象;在數碼管顯示實驗中，我們讓學生顯示自己的名字等不同信息。[4]通過以上方法，不僅增加了實驗的趣味性，同時還檢測了學生對P口控制及數碼管位碼、段碼原理掌握的情況，避免了只要1個學生做出來所有同學就做出來的現象，增加了學生的參與度。

1.6 完善考核評價標準

教師對學生積極的、正確的評價，有利于學生肯定自我，激發學習的興趣。為此，我們建立了完善的考核評價標準。實驗的總評成績由平時成績和考核成績組成，分別占60%、40%。實驗過程中分步驟打分，給學生壓力，教師在成績評定時，根據學生完成任務難度的不同乘以不同的難度系數。實驗考核分批進行，一人一題，教師根據完成情況給出考核成績。這種考評方法，不僅可以約束學生認真對待每一個實驗，而且有利于培養學生的實踐操作能力、創新能力。

1.7 構建完善的學科鏈

為了增加學生鍛煉動手能力的機會，我們改革單一的課堂教學，使其外延至課外，有效將實驗教學、畢業設計、學科競賽以及創新創業項目等有機融合，構建完善的學科鏈，各環節相互銜接和促進，在促進學生創新能力的同時，培養學生項目統籌能力以及團隊精神。[5]

2 結語

經過一系列的改革，單片機實驗教學在實踐中取得了較好的效果。在2019年1月結項的校級大學生創新創業訓練計劃項目和開放實驗室項目中有7項就與單片機相關，占了全學院項目的三分之一，并且項目的完成情況較好。在2019屆的畢業論文中，推薦的7篇優秀畢業論文就有兩篇是利用單片機技術來開發智能系統的。同時，在全國電子設計大賽、“飛思卡爾”杯全國大學生智能車大賽等各種競賽中也獲得喜人成績。

參考文獻：

[1]常淑俊，黃杰勇.單片機實驗教學的探討[J].實驗科學與技術，2013，1（2）：82-83.

[2]宋詩瑤，詹明.基于分層教學模式的單片機實驗教學[J].內江師范學院學報，2016，32（6）：101-105.

[3]王詠梅，王印松.單片機實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室科學，2012，15（4）：25-27.

[4]林國偉.單片機實驗教學改革初探[J].電腦知識與技術，2017，13（14）：125-126.

[5]婁顏超，郭玲.單片機實驗層次化教學對創新能力培養的探討[J].喀什大學學報，2016，37（3）：76-78.

作者簡介：王慶輝（1978-），女，云南人，講師。