基于電子競賽的單片機實驗課程探索

摘 要 全國大學生電子設計競賽是面向全日制在校學生的科技制作競賽，它涉及的內容多，難度大。競賽題目的要求對單片機課程的建設以及培養學生實踐能力有很好的引導作用，是國內高等院校教學評估中專家認可度最高的學生競賽。電子競賽與單片機課程體系和課程內容改革密切結合，以推動其課程教學、教學改革和實驗室建設工作。競賽內容既有理論設計，又有實際制作，以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎和實踐創新能力。

關鍵詞 電子競賽;單片機實驗;實踐能力

全國大學生電子設計競賽是很有含金量的競賽之一，競賽的項目有實際意義和應用背景。競賽通過給出設計要求和指標，由學生運用所學的單片機知識設計出一套滿足要求的系統。競賽的目的是為了培養大學生的綜合設計能力，創新意識，團隊協作能力和實踐動手能力。本文以單片機實驗課程為例，結合電子競賽的培訓模式，對單片機實驗課程教學改革進行了探索。

1單片機實驗課程的教學現狀

多數高校單片機實驗教學通常是由教師預先設定好相應的實驗項目，如LED流水燈、數碼管的顯示、中斷和定時器的應用等，硬件則直接選擇商品化的實驗箱，各種元件都已做好選擇，學生只需照本宣科的重復，通過簡單接線，輸入現成的實驗參考程序，就能得到實驗結果，根本不了解電路的結構，更不能自己編寫程序。這使得學生獨立思考的機會變少，不能激發學生的學習興趣和主觀能動性，學生只能初步了解單片機的開發流程，卻無法掌握單片機的設計方法，沒有起到提高學生實踐應用能力的作用。

1.1 驗證性實驗較多

目前的單片機實驗大多都為驗證性實驗，且采用方式較單一：實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗結果等。學生在實驗過程中，按照實驗步驟操作，輸入給定的實驗程序，就能觀察相應的實驗結果，最后寫出實驗報告。學生只會按照所給的電路圖連線后仿真看結果，只能了解單片機的開發流程，對實驗程序一無所知，這樣一來，不能提高學生的實踐能力[1]。

1.2 語言知識儲備較薄弱

眾所周知，在目前單片機課程中所講授的程序語言大多都是匯編語言，因為匯編語言簡單易懂，語法、格式的要求相對較低。但是遇到較為復雜的程序設計時，用匯編語言所寫的程序代碼多，代碼一旦錯誤，檢查起來非常麻煩，且缺乏通用性。而C51語言具有C語言結構清晰的優點，便于學習，同時具有匯編語言的硬件操作能力。有C語言編程基礎的學生，能夠輕松地掌握單片機C51語言的程序設計。但學生學完C語言課程后，應用較少，因此基礎相對薄弱，加上C51語言的語法、格式要求更加嚴格，多數學生對于C51語言望而退之。

1.3 缺乏團隊協作性意識

學生通常都是每人一套實驗設備，各自在有限的時間內進行相同的實驗操作。但當實驗過程中遇到問題，自己無法解決，只能等待老師答疑幫助。一旦有學生完成實驗結果，就會有其他學生抄襲他的實驗電路和程序。這樣使得學生學習沒有積極性和主動性，長時間下去，學生會養成一個不良的學習習慣。

2實驗課程教學改革內容

2.1 根據電子競賽項目，優化內容，注重實踐能力培養

課程教學內容上主講“51”系列經典單片機，介紹其基本原理、硬件結構、指令系統、匯編指令、應用程序設計及外部擴展方法。優化實驗內容，減少部分驗證性實驗的操作，課內舉例介紹相應模塊在電子競賽中的用途，選擇解決實際問題的綜合設計性實驗。將驗證性實驗安排在教學環節的前期，在學完基本原理和硬件結構后，就可以進行相應驗證性實驗的操作，這樣有助于學生盡快熟悉單片機的軟硬件開發環境。將重點放在學生創新能力和實踐能力的培養上，根據電子競賽項目的要求，設計有實際意義的電路，學生以3至4人為一組，實驗以項目為單元，每個項目只提供參數和所要達到的效果，不給任何實驗步驟、實驗程序等相關信息。學生通過各種途徑自己尋找解決方法，將單片機實驗由驗證性向設計性轉變。

2.2 加強計算機高級語言的知識儲備力度

鼓勵學生選用C51高級語言編程，加強計算機高級語言知識的儲備。課程在重點講解匯編語言的基礎上，增加C51語言的講解，學生在大一時期都已學過C語言，有一定的基礎，只需提供相應教材，他們完全可以掌握C51語言。C51語言結構清晰，可讀性好，一條C51語句相當于幾條匯編指令，完成同樣的功能，語句長度大大縮短。電子競賽的項目，內容較復雜，用C51語言將復雜程序簡單化。

2.3 充分利用課余時間，加強團隊協作模式

要完成電子競賽中的項目，僅限于課堂時間是不夠的，學生要充分利用課余時間進行實驗設計，在課余時間開放實驗室，為學生實驗提供條件支持。參考電子競賽的人員配備要求，由3～4名學生構成，每組設有組長，同小組組員分工合作。每組設計內容不同，難度相當，教師課上講解常見問題的解決方法，課后技術支持，積極答疑，幫助學生解決問題。學生短時間內建立了團隊合作意識，形成了良好的學習氛圍[2]。

3結束語

本文針對單片機實驗課程的特點，為更好地解決教學中理論與實踐的脫節，結合電子設計競賽的培訓模式，從教學內容、計算機語言環境、團隊協作等方面深入探討了單片機實驗課程改革的具體實施方法。學生不僅對單片機的開發流程有了完整的認識，還極大地提高了動手實踐能力，更培養了學生自主學習能力，解決問題的能力，團隊協作的意識。這對單片機實驗課程的改革有著積極的意義。

參考文獻

[1] 黃大勇. 單片機技術實踐教學模式的探索與改革，2020，8（22）： 198，199.

[2] 劉莉. 單片機原理與應用實驗教學改革研究，2020，1（8）：195.

作者簡介

唐徐平（1986-），男，江蘇南京人;學歷：本科，職稱：助理研究員，現就職單位：南京工業大學浦江學院，研究方向：電子控制。