引論：我們?yōu)槟砹?3篇單片機實驗教學范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

基金項目：本文系浙江農林大學校發(fā)展基金資助項目（項目編號：2006FK24）、基于STR710的USB驅動程序研究的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0184-02

“單片機原理及接口技術”是電子信息類的一門主要專業(yè)基礎課，與生產生活結合密切，實踐性很強。其以數電、模電為先修課程，以嵌入式等為后續(xù)課程，在課程體系中起到了承上啟下的作用。而單片機實驗教學是其中一個很重要的環(huán)節(jié)，但不被傳統(tǒng)教學所重視。近年來，教學管理人員和從教人員開始意識到這個問題，也提出了一些改進的辦法，[1-3]但效果并不明顯，基于此，提出了單片機實驗教學的改進思路。

一、單片機實驗教學現(xiàn)狀

1.實驗手段單一

高校里傳統(tǒng)的單片機實驗課教學通常采用實驗箱或實驗臺等設備，[4]硬件部分僅需簡單的連線即可，實驗手段非常簡單。學生只是簡單地模仿，簡單的編程驗證即可，有的學生甚至要求教師提供參考程序，僅需簡單的修改就可運行，導致創(chuàng)新能力被嚴重傷害。這種教學方法只使學生懂得了一些程序。

2.內容陳舊

傳統(tǒng)的教學內容陳舊，教科書內容與實際脫節(jié)嚴重，而根據教材內容設計的實驗箱或實驗臺內容一樣落后。另外，與教材相比，依賴于硬件設備的實驗內容更加難以更新，導致很多屆學生做的實驗完全一樣。整個班級的學生做同樣的實驗，且實驗以驗證性為主，編寫簡單的程序或簡單地修改現(xiàn)成的例程就能完成，缺少深度和廣度，與實際應用相去甚遠。單片機技術日新月異，而陳舊的教學內容會極大地限制學生的視野。

3.學生被動接受

在實驗教學中，傳統(tǒng)的方法以教師為主體，學生處于被動地接受地位，發(fā)揮不了其積極性和創(chuàng)新能力，甚至培養(yǎng)不了興趣。由于被動接受，缺少深入的鉆研，學生做完實驗之后還不明白是怎么一回事，導致教學效果很差。

二、單片機實驗教學改進

1.實現(xiàn)實驗設備多樣化

針對實驗箱或實驗臺模式固定，硬件電路不能改動，實驗內容老舊，難以適應技術的發(fā)展等問題，自制實驗板以作為重要的補充。文獻[5]和文獻[6]提出了自制實驗板。實驗板小巧、靈活，攜帶、使用都很方便，可以在實驗室、教室、寢室等地方使用，成本低。文獻[7]提出將Protues和Keil結合的仿真軟件用于實驗教學，可以脫離實驗箱限制等。但這些設備、手段單獨使用均有不足之處，僅有實驗板功能還不夠完善。仿真工具不能完全代替實物，但可以在預習階段或者課后總結時使用。

如圖1所示，各種實驗設備或軟件可以取長補短，結合實際情況合理選用。把實驗箱或實驗臺當做基礎平臺，結合仿真手段，根據需要自制實驗板和實驗模塊，將新型芯片及其相關電路做成實驗模塊，作為實驗設備的重要補充，以保證實驗內容跟上單片機技術的發(fā)展，實現(xiàn)實驗設備的多樣化。

2.重視課外時間

任何一門課程，都需要大量的課外時間作補充。單片機的實驗課需要重視課外時間，實驗前的預習環(huán)節(jié)是重點。學生的實驗過程如圖2所示。

實驗前教師布置任務，列出預習的具體要求，要求學生做好預習工作、寫好預習報告。沒有完成預習工作的學生，不允許做實驗。在預習階段，允許學生自由發(fā)揮，教師參照指導書里的實驗內容給出實驗方向和準則，讓學生查閱資料，設計實驗方案，進行論證，畫出電路圖，詳細說明實驗原理和步驟，列出預期結果并做仿真調試。由學生自行決定使用何種實驗設備，符合實驗的方向和準則即可。這種實驗方法，學生必須在課外時間查閱大量的資料，獲取很多的信息，變被動為主動，充分調動自身積極性。當然，該過程也需要適當的考核方式來保證。為從源頭上杜絕抄襲的情況，同班級的學生在同一次實驗里所做內容應各不相同。

3.更新實驗內容

實驗內容的設計關系到知識點，是關鍵。傳統(tǒng)的實驗內容是依據實驗箱或實驗臺的硬件電路編制的，而這些內容往往是生產廠家提供的，與實際脫節(jié)嚴重。可以在此基礎上拓寬選材途徑，例如從理論教學、學生競賽、教師科研、企業(yè)案例中選擇，精心設計，貫穿知識點，特別要結合新發(fā)展的技術。例如D/A轉換實驗，實驗箱提供的往往是DAC0832電路模塊，但實際應用很少，在設計D/A轉換實驗時可以增加較常用的串行多通道10位以上的D/A轉換實驗，通過兩種轉換器的比較，加深學生的理解，提高學生在應用場合選擇芯片和設計電路的能力。或者指定實驗的內容為D/A轉換、電壓輸出，具體的方案由學生自行設計、自由發(fā)揮。

4.注意課程知識的聯(lián)系

單片機是一門綜合性很強的課程，需要用到電子、計算機、數學等學科的知識。模電、數電和C語言程序設計是其先修課程，先修課程的基礎對單片機課程的學習影響很大，容易拉大學生的學習差距。由于實驗學時的限制，先修課程的知識點無法在課堂上重新講解，需要學生平時自行完成相關學習。針對這種情況，為加強各門課程之間的聯(lián)系，編寫了一本實驗指導書補充手冊，將實驗中用到的單片機課程以外的知識要點和原理列出來，以供學生查閱參考。例如實驗中用到了運算放大器，這是模電課程的知識，但在單片機應用里卻不可缺少，學生若是不能理解，極有可能影響到整個實驗的完成。這種情況要在手冊中注明，以供學生預習時查閱。

5.建立合理的考核評價體系

考核評價體系需要公平合理的體現(xiàn)學生在整個實驗中的工作量、發(fā)揮和創(chuàng)新，杜絕抄襲現(xiàn)象，因此設計考核方式需要科學、合理。實驗的考核可以分成預習報告、實驗操作、實驗報告、發(fā)揮創(chuàng)新幾部分。預習報告主要在于實驗原理的描述，包括電路連接原理、芯片工作原理、程序設計原理、實驗效果原理等部分。預習報告要求學生自行查閱資料、自學實驗中用到的其他課程知識、清楚實驗的原理和步驟以及要得到的數據與結果等。整個實驗的情況為：實驗操作部分的考核著重在規(guī)定的時間內實驗完成的結果和質量；實驗報告體現(xiàn)學生的實驗結果，在實驗過程中遇到的問題和解決方法，以及對本實驗的心得體會及改進意見等，這部分可以考查學生分析問題、解決問題的能力，改進和創(chuàng)新的能力；發(fā)揮和創(chuàng)新部分著重激勵學生不拘泥于所做的實驗、突破慣性思維的限制、大膽創(chuàng)新，鼓勵學生深入并廣泛的探索，或者自行設計類似的實驗、設定要驗證的內容等。實驗的成績構成及比例如下所示：

總分=預習報告（占20%）+實驗操作（占20%）+實驗總結報告（占20%）+實驗答辯（占20%）+發(fā)揮（占20%）。每一項還可以細分成幾個小項。

三、結束語

總之，單片機實驗教學是單片機教學中的一個重要環(huán)節(jié)，需要切實從培養(yǎng)學生動手和創(chuàng)新能力的角度出發(fā)，跟上單片機技術的發(fā)展，從實驗內容設計、實驗設備多樣化、重視課程知識體系間的聯(lián)系、充分利用學生課外時間、完善考核評價體系等方面著手，進行實驗教學改進，推動單片機實驗教學的發(fā)展。

參考文獻：

[1]孟建，劉瑞祥，劉永啟.“單片機原理及應用”實驗教學改革研究[J].中國電力教育，2013，（11）.

[2]周家婕，安長俊.淺談優(yōu)化單片機實驗教學提高實驗教學質量[J].計算機光盤軟件與應用，2012，（13）.

[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，（4）.

[4]唐續(xù)，趙芳斌，王嘉.EDA與單片機及SOPC一體化實驗教學平臺研制[J].實驗技術與管理，2013，（1）.

篇2

文獻標識碼：A

文章編號：1007-3973（2012）005-185-02

1 引言

嵌入式系統(tǒng)正在蓬勃發(fā)展，應用越來越廣，從最初的MP3、PDA、智能手機到投入工業(yè)生產，再到工業(yè)機器人、娛樂產品無不是嵌入式的產品。由于單片機的體積小、集成度高、功耗低、抗干擾能力強、控制功能強并且性價比高特點被廣泛用于智能儀器、家用電器、醫(yī)療設備、汽車電子、航空領域，儀器儀表和工業(yè)控制等嵌入式系統(tǒng)產品。從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的人才也越來越多，而單片機設計是嵌入式系統(tǒng)的基礎部分和核心部分。

2 傳統(tǒng)單片機實驗教學的問題

2.1 理論教學與實踐教學脫節(jié)

從單片機課程開設以來，高等院校也遇到了發(fā)現(xiàn)學生的實踐能力很差，為了解決這個問題也開設實踐教學，但是由于單片機的理論內容較多并且復雜不易理解，理論教學學時占了很大部分的學時時間，實踐教學時間較短，學生無法通過較短的時間消化理論的學習。另外由于學校實驗室的客觀條件，實驗設備不能滿足一人一臺的標準，使得有些學生只能看不能做，達不到實踐教學的效果。由于大部分單片機課程教學的內容與實踐的內容很難同步配套，使得學生很難很好把理論知識和實踐聯(lián)系在一起，學生做完了實驗也沒有達到消化理論知識的效果，這樣使得理論教學與實踐教學脫節(jié)。

2.2 匯編語言不適合初學者

目前大部分高校采用的單片機教材是匯編語言編寫的，匯編語言雖然直接控制底層硬件，能夠很好地理解單片機的工作原理。但是其與硬件細節(jié)關系密切，編寫代碼需要對硬件有很好的理解；指令復雜較多，程序編寫繁瑣，調試、維護、交流、移植困難，這些對初學者來說增加了很大的難度，使得學生學習興趣越來越低。

2.3 實驗設備的弊端

由于大部分高校實踐所采用的是一些公司設計的實驗箱，這些實驗箱的硬件一般都是固定的，無需學生額外的設計，只需連線而已。這無疑存在一個很大的弊端，學生實踐課的主要任務是機械的連接線路，無法施展自己的創(chuàng)造性思維，使得學生產生認知上的誤區(qū)，認為單片機的系統(tǒng)開發(fā)就是在一個實驗箱上連線。而事實上單片機與硬件有密切的關系，是需要系統(tǒng)的開發(fā)與設計，這樣使得學生在實踐當中無法理解單片機硬件設計的方法和工作原理，對于單片機系統(tǒng)設計無法理解其要領。另外，實驗箱很難擴展其硬件部分，使得學生很難根據自己的想法設計，這樣很難培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和系統(tǒng)調試能力，使得實踐教學達不到預期的效果。

3 Protues仿真軟件在單片機實驗教學中的探索

3.1 Protues仿真軟件

基于以上目前單片機實踐教學現(xiàn)狀的分析，目前用于單片機仿真的軟件較多，但是大部分側重于軟件仿真和算法的驗證，使得學生無法進行單片機硬件開發(fā)；而一些軟件則側重于硬件的仿真，但是僅對CPU進行仿真，對于電路無法仿真，這使得學生無法系統(tǒng)的學習單片機的軟件和硬件。對于單片機這樣實踐性很強的課程，提出了基于Protues仿真軟件的實踐教學。Protues仿真軟件不僅可以對CPU而且對CPU電路的仿真能力很強，使得Protues仿真軟件成為目前業(yè)界公認最好的仿真軟件之一。Protues仿真軟件是英國Labcenter electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，它不僅具有EDA工具的仿真軟件功能，還能仿真單片機及器件。它是目前最好的仿真單片機及器件的工具。Protues具有顯著的優(yōu)點：

(1)支持當前的主流單片機，如8051系列、AVR系列、PIC系列等，提供豐富的接口器件。

(2)支持各種虛擬儀器，如示波器、信號發(fā)生器、邏輯分析儀等。

(3)支持模擬電路、數字電路及其單片機電路的仿真，如串口，I2C，SPI，鍵盤顯示板，LCD顯示等。

(4)強大的原理圖繪制功能，可以在該軟件中繪制電路的硬件電路原理圖，具有較強的電路仿真能力。

(5)支持調試手段，在硬件仿真系統(tǒng)中可以設置斷點、單步、全速調試，在軟件調試中可以觀察各個變量、寄存器的當前狀態(tài)。

(6)支持第三方軟件編譯和調試環(huán)境。如Keil等。

3.2 Protues在單片機實踐教學中的應用

基于Protues仿真軟件是單片機實踐教學的得力助手，其不僅把單片機具體功能形象化，達到了實物演示的效果，也可以將單片機的一些運行過程形象化，這是實物無法達到的效果。利用Protues提供的大量的元器件，可以解決學生在實驗室有限的時間下和條件下無法完成的問題。學生可以課外根據自己的想法設計自己的作品，這樣對單片機的硬件和軟件可以有一個很好的理解。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，仿真技術已經越來越為重要，尤其是對許多前期產品的設計。它具有很強的設計靈活性，結果、過程的統(tǒng)一性。這樣對實驗室有限的硬件資源無疑提供了極大幫助，并且使得設計時間大大縮短，減少元器件的浪費。這樣讓學生大膽學習，創(chuàng)造性思考和設計，隨之學生的興趣也提高了，形成了一個良性循環(huán)，從根本上解決了單片機實踐教學的弊端。

4 構造一個真實的單片機實踐環(huán)境

4.1 單片機實踐環(huán)境C語言的選擇

單片機的C是在標準C語言的基礎上擴展而來的，對于初學者無疑是最佳的編程語言選擇，其不僅具備了匯編語言的一些特點，支持直接對物理地址的訪問和硬件設備的操作，而且還具備了標準C語言的優(yōu)點：

(1)簡潔緊湊、靈活方便。這使得其可以像匯編語言一樣的對位，字節(jié)，寄存器進行操作。C語言的語法限制不太嚴格，程序設計自由，語法比較靈活。

(2)運算符、數據結構豐富。C語言的運算符類型豐富，表達式類型多樣化，可以靈活的使用各種運算符，數據類型豐富，能夠實現(xiàn)各種復雜的數據結構的運算，這樣對學習單片機的初學者很容易掌握。

(3)C語言是結構式語言。這種結構化編程使得程序層次清晰，便于使用，維護和調試。它是以函數形式提供給用戶的，這些函數可以方便的調用，實現(xiàn)了模塊化編程。

(4)生成的目標代碼質量高，程序執(zhí)行效率高。C語言不依賴于具體的硬件系統(tǒng)，其對于不同硬件而言，移植起來極為方便。C語言支持多種操作系統(tǒng)，隨著單片機的深入學習，學習嵌入式操作系統(tǒng)的時候，需要移植操作系統(tǒng)，這就是其他語言不可比擬的優(yōu)點。

4.2 構造一個真實的實踐環(huán)境

雖然Protues仿真軟件可以提供很好的仿真實驗平臺，但是與真實的實驗環(huán)境還是有差距，首先應用Protues仿真軟件仿真好單片機系統(tǒng)，然后動手實踐設計制作出該系統(tǒng)。所需要的芯片可以通過網站申請獲得或者利用實驗室現(xiàn)有的芯片。現(xiàn)在，隨著制作開發(fā)板的公司越來越多，開發(fā)板的價格也比較便宜，在100元左右，而且單片機的種類也很多、資源豐富，支持在線下載程序和仿真。利用其開發(fā)板的資源如A/D、D/A、PWM、溫度傳感器、串口、紅外傳感器、液晶等制作自己的作品。這樣構造出一個真實的應用環(huán)境，在制作過程中可以增強分析問題、解決問題的能力。每年學校都會組織學生參加省電子大賽或者全國電子設計大賽，并且學校會安排老師進行比賽方面的培訓并給予很大的支持。參加電子設計競賽會增強自己調試能力，分析問題，解決問題的能力。經過比賽會學到很多平時學不到的東西，自己的動手實踐能力和實際應用能力會有較大的提高。

5 結束語

單片機實驗教學和實踐是單片機課程非常重要的組成部分，重在培養(yǎng)學生的對單片機乃至嵌入式的濃厚興趣，使得他們在以后的學習過程中，能夠自發(fā)的學習各種電子技術。該課程也旨在鍛煉學生的動手實踐能力，分析問題解決問題的能力。作者結合自己在教學的實踐心得，提出了通過Protues仿真軟件來培養(yǎng)學生的軟件設計，接口電路等硬件設計能力并且鼓勵學生自己親手實踐自己制作單片機系統(tǒng)于達到理論與實踐緊密結合的效果。

參考文獻：

[1]　周航慈.單片機應用程序設計技術(修訂版)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2002.

[3]　宗慧.以能力培養(yǎng)為核心的單片機教學與探索[J].中國科技信息,2010,(11).

篇3

本文對傳統(tǒng)的實驗教學平臺進行總結分類,闡述其優(yōu)缺點,提出新型的實驗教學平臺,即前期采用英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA工具軟件Proteus作為單片機實驗教學的入門學習環(huán)境,后期則以對一些典型的實驗有選擇地進行硬件搭建實驗平臺的方式,對過去的實驗教學平臺進行改革,以適應我國目前對現(xiàn)代化、創(chuàng)新性人才的需求。

1現(xiàn)狀分析

“單片機原理與應用”課程傳統(tǒng)的實驗教學平臺大致分為兩大類,一是直接采用現(xiàn)成的單片機實驗箱;二是完全進行硬件搭建實驗平臺。

1.1直接采用現(xiàn)成的單片機實驗箱

在這種方式中,實驗教學的硬件平臺是采用已成品的單片機實驗箱,在實驗箱上集成單片機課程中要驗證的絕大部分基礎實驗與接口功能,實驗的硬件設計過程簡單,可靠性高,學生在實驗中能夠將注意力集中在系統(tǒng)的架構和軟件開發(fā)上,而不會造成硬件線路搭建不當的問題,從而加深學生對實驗目的的掌握。

目前,我國大多數院校采用這種方式,它在我國的單片機系統(tǒng)的研發(fā)與教學中發(fā)揮了重要的作用。這種教學實驗平臺是以驗證性實驗為主,其優(yōu)點是采用可靠的成品硬件,減少實驗中硬件的錯誤及硬件損耗,有助于學生對系統(tǒng)整體的把握。但是其缺點也是明顯的。實驗裝置有限的功能,實驗裝置上各器件固定的搭配限制了學生的思維,使其無法發(fā)揮主觀能動性及創(chuàng)造思維,也不能滿足千變萬化的系統(tǒng)設計需要,因此,與這類開發(fā)系統(tǒng)配套的實驗裝置在綜合性、創(chuàng)新性設計實驗中幾乎無用武之地。

1.2完全進行硬件搭建實驗平臺

圖1顯示的是進行硬件搭建實驗平臺時所需的儀器設備及相應的實驗步驟。很顯然,完全進行硬件搭建是一個相當麻煩的事情,它要求學生有相當豐富的軟硬件知識,這對大多數初學學生來說是不現(xiàn)實的;同時,實驗還要有相對多的配套設備儀器及元器件,這對大多數學校的實驗室來說也是不現(xiàn)實的。然而,它提供了相當大的自由度,方便學生根據設計的需要進行相關的硬件設計和軟件開發(fā),直至最后的軟硬件測試,能夠有效地提高學生的動手能力,開拓學生的創(chuàng)新性思維。

基金項目:“單片機原理與應用”實驗教學模式改革(20090427)。

作者簡介:馮剛,男,副教授,博士,研究方向為單片機與嵌入式。

圖1硬件搭建實驗平臺的步驟與設備需求

完全硬件搭建進行實驗需要很多儀器設備,這種方式在早期的單片機實驗中采用得很多,它的優(yōu)點是能夠讓學生對整個單片機系統(tǒng)的設計過程有一個認識,幫助學生從硬件設計到軟件設計,以及軟硬件集成測試的開發(fā)過程有一個清晰的認識,提高學生的軟硬件開發(fā)能力。但在實際的實驗教學中,由于大多數學生在前期并未接觸過軟硬件集成開發(fā)的方式,結果事與愿違,還不僅不能培養(yǎng)學生自己動手的能力,還因購置的設備比較多,增加學生學習和研究的投入,造成實驗過程中儀器設備的巨大損耗。另外,在這個方式下,單片機實驗室的教學資源比較緊張,即使是全方位開放,也很難滿足所有學生的需求。很多學生為了做某一實驗,在初期花費了大量的時間與精力,但是,因受元器件、實驗儀器與設備的限制卻半途而廢,這挫傷了學生對實驗和科研的積極性。

由此可見,傳統(tǒng)的實驗教學平臺雖然能夠滿足一定的實驗教學要求,但存在著很大的缺陷,它不能滿足單片機技術日新月異的發(fā)展要求,無法達到培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新實驗的要求,我們必須結合傳統(tǒng)教學實驗中兩種不同實驗平臺的優(yōu)點,如采用虛擬實驗平臺Proteus為主并有選擇地進行硬件搭建實驗平臺相結合的方式,從而滿足學生對實驗教學平臺不斷提高的要求。

2實驗教學平臺的改革

由于傳統(tǒng)的實驗教學平臺存在著各自無法克服的問題,因此,選擇一個合適的開發(fā)平臺,結合前面所提到的兩種實驗平臺的優(yōu)點,克服各自的缺點就具有十分重要的意義。在此我們提出前期采用Proteus虛擬實驗平臺作為入口學習環(huán)境,后期則對一些典型實驗有選擇地進行完全硬件搭建的方法來對傳統(tǒng)實驗教學平臺進行改革。

2.1采用虛擬實驗平臺Proteus的意義

Proteus軟件具有以下優(yōu)點[6-7]:

Proteus軟件提供可仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件和多達30多個元件庫。

Proteus軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。如示波器、邏輯筆、邏輯分析儀、SPI調試器等。

支持單片機匯編源碼級、C源碼級仿真與調試。

無需硬件電路就可對單片機電路進行軟硬件的開發(fā)、測試與調試。

一套系統(tǒng)就可實現(xiàn)數字電路設計、模擬電路設計和單片機仿真設計的全部實驗。

支持的單片機類型非常多:8051、ACR、PIC10/12、PIC16、PIC18、HC11、ARM7。

鑒于Proteus軟件的優(yōu)點,以Proteus軟件為核心構建虛擬實驗平臺就具有以下意義:

構建實驗室的硬件投入少,只需提供計算機即可。

Proteus虛擬實驗平臺無需提供大量的實驗用儀器儀表,只需使用Proteus軟件中提供的多種虛擬儀器儀表就能完成對硬件電路的探測。

實驗室運行成本降低,整個使用過程中損耗很小,基本沒有元器件的損耗問題。

實驗平臺更新速度提高,只需更新仿真軟件即可。

支持學生自行實驗。Proteus軟件支持單片機及其設備仿真,克服了傳統(tǒng)實驗教學時,學生自行實驗時需購置較多外設備的缺點。同時采用仿真軟件后,也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過,再進行硬件的投入,這樣出來,不僅省時省力,也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費。

支持學生的創(chuàng)新性培養(yǎng)。Proteus虛擬實驗平臺可充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新性,克服了單片機實驗箱由于是成品,學生很難參與到其中的細節(jié)設計中去的缺點,提供了訓練與提高學生動手能力的平臺。

通過對實驗平臺的改革,用較少的實驗費用就能達到過去采用完全硬件搭建平臺才能做到的提供給學生自主的、創(chuàng)新的實驗環(huán)境,學生在實驗過程中不用擔心儀器件及儀表儀器設備的損壞,這極大地調動了學生實踐動手的興趣,提高了學生學習的主動性和積極性。

篇4

文章編號：1672-5913（2007）08-0028-03

The Teaching Reform and Exploration of Single Chip Computer Experiment

ZHANG Xin, ZHANG Yan, YANG Li, GAO Qun

(School of Information and Electronics Engineering, Shandong Institute of Business and Technology, Shandong, Yantai, 264005, China)

Abstract: The necessity of experiment teaching reform of " Single chip computer Principle and Application" curriculum has been analyzed in the paper. the new experiment educational reform plan has be proposed, which’s goal lies in to stimulate the enthusiasm which the student studies, to train the project consciousness and the ability to analysis question and solves question and to enhance student's innovation ability and comprehensive quality.

Keywords: single chip computer experiment; experimental teaching;teaching reform

1 引言

作為典型代表，單片機推動了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中重要的智能化工具。無論是尖端科技，如軍事、通信、能源、機器人、交通、IT，還是現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、家用電器、玩具及個人信息終端等諸多領域，都離不開單片機，其使用率和普及率遠遠超過了其他類型的計算機。因此“單片機原理及應用”課程也在高校的計算機類、電子類、電氣類、機械類等專業(yè)的教學計劃中有著特殊的地位。這些專業(yè)除了單獨設課程外，在涉及的許多實踐環(huán)節(jié)，如課程設計、畢業(yè)設計乃至研究生論文課題中，單片機系統(tǒng)都是應用最廣泛的手段之一。近年來，在高校中大力推行的各種電子設計競賽中，單片機已成為主要方法。

2 單片機實驗改革的必要性

“單片機原理及應用”是一門理論性和實踐性都很強的課程，在重視理論教學的同時，必須重視實驗教學。學生通過設計硬件電路、編制軟件程序、仿真調試等實驗過程，才能更好地掌握單片機的理論知識和應用技能。

傳統(tǒng)的實驗教學形式單一、方法呆板，實驗課一直以教師為中心，學生在規(guī)定的時間內，用統(tǒng)一的模式，按照指導書上規(guī)定的步驟做相同的實驗。實驗技術、手段相對較落后，效率不高。這種實驗教學方法不利于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力，也不能進一步激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性，為了適應當今社會對單片機行業(yè)人才的需求，必須對單片機實驗教學進行改革。

3 單片機實驗教學的改革與探索

要使學生真正掌握知識，學會運用知識，必須通過學生的親身實踐。如何通過實驗教學使學生進一步鞏固和消化課堂上所學知識，掌握單片機應用技術，同時又培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力，造就綜合型、創(chuàng)新型、復合型人才，具有重要的意義。

3.1 實驗教學內容的改革

根據單片機課程的特點，將實驗教學內容分為基礎實驗、基本接口實驗、綜合設計實驗三個部分。

基礎實驗主要有硬件的認知、指令系統(tǒng)實驗、匯編語言程序設計實驗。考慮到學生已學習了一些相關的課程，掌握了一定的硬件知識、軟件知識以及編程方法，基于學時的限制，這部分的內容可讓學生利用課外時間自行完成。

基本接口實驗安排在課堂進行，是實驗教學的重點。它包括硬件接線與軟件編程兩部分。學生在進行實驗時，首先要根據實驗任務完成硬件設計、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調試。

實踐環(huán)節(jié)應充分發(fā)揮學生的自主性。傳統(tǒng)的單片機教學中，實驗內容通常是理論知識的驗證，很少有應用理論知識去解決實際問題的綜合設計性實驗。綜合設計實驗旨在幫助學生全面掌握所學內容，提高綜合運用所學知識解決實際問題的能力。安排的內容主要是簡單電子產品的設計。在進行綜合設計實驗時，指導書只給出了任務、要求和原理性說明，學生必須根據實驗的目的和要求，獨立完成軟硬件設計和調試。學生要自己分析解決實驗中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進一步加深對單片機系統(tǒng)軟硬件設計的理解。觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結果，寫出實驗報告。

正確處理好三類實驗關系。基礎實驗、基本接口實驗是綜合型實驗的基礎。必要的基本實驗是不可缺少的，學生可以通過基本實驗掌握單片機的基本原理。綜合設計型實驗可以培養(yǎng)學生的動手能力和綜合應用知識的能力，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)學生的學習興趣。基本實驗可安排在教學環(huán)節(jié)的前期，其目的在于在教學開始之初幫助學生熟悉單片機軟硬件環(huán)境。而綜合設計實驗是為了培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的能力，使學生受到更為實際、更加全面的科學研究訓練，沒有現(xiàn)成的模式可循，主要利用實驗后期、開放實驗室結合課程設計、課外興趣小組、大學生電子設計大賽、畢業(yè)設計進行。綜合設計實驗和課程設計雖然有一定難度和深度，但對學生很有吸引力，能使學生從被動應付實驗變成主動實驗，不僅提高了基本操作技能，也發(fā)揮了學生的學習自主性和創(chuàng)造性。

3.2 精選實驗內容

實驗內容的選取要做到典型的芯片都安排有相關的實驗內容，要適應不同層次學生的需要，將單純的驗證性實驗逐步向綜合應用實驗和創(chuàng)新實驗類型發(fā)展，增強學生的參與意識，提高學生的動手能力，增加以設計性、系統(tǒng)性為主的實驗內容。

單片機實驗既要進行硬件接線，又要編寫程序，且程序的準確編寫是實驗成功的前提條件；有些實驗，學生要在有限的時間內完成任務是不容易的。因此，編寫實驗指導書時，要精心設計，對程序比較復雜的實驗，給出部分的程序，并將其中的關鍵語句刪去或是用錯誤的語句來取代，由學生去完善。這樣可以縮短學生編寫程序的時間，又能使學生掌握其中的關鍵。重視思考分析題的設計，使學生通過完成思考分析題，拓寬知識面、提高分析問題和解決問題的能力。

3.3 改進實驗教學方法

3.3.1 要求學生進行實驗預習.

實驗預習是提高實驗效果的一個重要環(huán)節(jié)。在每次實驗完成后，就布置下一個實驗的內容，并在上實驗課時通過提問、檢查預習報告等形式進行檢查。學生通過預習并聽了教師的講授之后，在做實驗時就能做到心中有數，實驗操作的過程也比較容易實現(xiàn)，還能提出一些問題與指導教師探討，效果較好。

3.3.2 啟發(fā)式教學

在實驗過程中，積極對學生進行引導，最大限度地調動和發(fā)揮學生在實驗中的主體作用。對學生在實驗過程中提出的問題，不做正面的回答，而是圍繞問題引導學生積極地對待實驗中出現(xiàn)的問題，并自己動手獨立解決問題。將傳統(tǒng)的以教師和課堂教學為主的教學模式，逐步演變成基礎實驗以教師為主導，綜合實驗教師與學生并重，創(chuàng)新實驗以學生為主的多種形式。鼓勵學生結合實際自己立項，獨立完成項目。

在實驗過程中啟發(fā)學生尋找解決方法，就能訓練學生遇到問題（提出問題）─尋找方法（分析問題）─解決問題的方法和技巧，培養(yǎng)獨立工作能力，使實驗更具有實踐性和實用性。

3.3.3 通過多種渠道實現(xiàn)實踐教學

教學過程中要與學生的實踐活動緊密結合；通過課堂實踐教學、課外科研訓練實踐、大學生電子設計競賽等多種渠道實現(xiàn)真正的創(chuàng)新型實踐教學。利用課程設計進行系統(tǒng)設計級綜合實驗，使學生將各章學到的知識進行綜合歸納，提高學生對單片機應用系統(tǒng)的認識和應用水平。以全國大學生電子設計競賽、山東省大學生電子設計競賽為契機，充分調動學生學習的積極性。

3.3.4 鼓勵學生利用課外時間到開放實驗室進行實驗

開放實驗室是由教師組織學生利用課余時間開展的教學活動，它是對課堂教學的補充和完善，是學生獨立思考、親自動手的實驗環(huán)節(jié)，也是解決學時少與內容多這一矛盾的重要手段。指導教師可以結合課堂上的內容，提出一些設計性題目或學生自行設計實驗題目與方案，由學生獨立操作調試，最后寫出實驗報告及收獲。基礎好的同學得到了施展才能的機會，可以設計出頗有特色的實驗方案，寫出很好的實驗報告，一般同學也會感到有壓力，增強了實驗的自覺性。

3.3.5 充分利用多媒體進行實驗教學，建立網上虛擬實驗室

充分運用現(xiàn)代信息技術手段輔助實驗教學，結合實驗項目的內容和教學大綱的要求，將相應的實驗原理、實驗步驟、實驗設備和儀器、實驗所用到的芯片工作原理和外形通過多媒體技術設計制作出將文字、圖形、圖像、聲音、視頻、動畫等集于一體的多媒體虛擬實驗軟件。形象逼真地將相關的實驗內容展現(xiàn)在學生面前，產生動靜結合的畫面和智能性啟發(fā)誘導功能，使學生身臨其境，直接去感受、體驗，便于學生進一步鞏固課堂上所學的基礎理論，同時了解實驗基本技能，使學生在較短的時間內獲得較多的信息量，為教學提供高效、交互、實時的操作環(huán)境和良好的服務。大大提高了實驗教學效率，保證了實驗教學效果。

3.4 在專業(yè)課程設計中融入單片機內容

為了進一步加強單片機的應用，在專業(yè)課程設計中融入單片機應用內容，使之成為專業(yè)課程設計的重要組成部分，從而使學生通過專業(yè)課程設計獲得綜合培養(yǎng)和鍛煉，具備單片機應用系統(tǒng)的設計、開發(fā)能力。

3.5 規(guī)范實驗報告，改革考核模式

實驗完成后，要求學生按規(guī)范寫出實驗報告。實驗報告的規(guī)范完成，是實驗效果的綜合反映。

改革考核模式，從理論和實踐兩方面進行，重點考核和評價學生的實際應用和創(chuàng)新能力。考試成績采用百分制：期末考試占60%、平時成績（作業(yè)、答疑、課堂提問）占10%、實驗占30%，加大實驗成績在整個課程成績的比重，以促進學生應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。若實驗成績不合格，則取消其筆試資格。實驗成績的評定方法為：預習報告占10%，硬件電路連接占25%，軟件設計占25%，系統(tǒng)調試占25%，實驗報告占15%。另外，對實驗中出現(xiàn)的問題，根據解決的情況可獎勵0～50分（百分制）。

為了充分發(fā)揮學生的主動性、創(chuàng)造性，全天開放實驗室。保證學生在規(guī)定的學時內順利完成相關實驗，并對實驗結果當面考核。

3.6 注重實驗教學隊伍的培養(yǎng)，提高教師素質

實驗教學離不開實驗教師，由于加強了綜合設計型實驗項目，使得學生進行同一項目的實驗時，實驗程序和實驗電路有所不同，這就對實驗教師提出了更高的要求。必須加強對實驗人員的培訓，造就一支穩(wěn)定的、高素質的實驗教師隊伍。

4 結束語

通過對單片機課程的實驗教學進行改革，提高了學生的創(chuàng)新能力和綜合素質，激發(fā)學生的學習積極性、主動性；使學生能夠學到更多的知識，實際操作能力也得到了一定程度的提高。同時也更新了教師知識，提高了教師的綜合能力。

實驗教學的改革是一項長期而復雜的任務。我們只有立足單片機實驗教學的實際，逐步深入，取長補短，推陳出新，才能建立起一套完整的實驗教學體系，新的教學方法才能日趨完善，也才能更好地適應時展的需要。

參考文獻：

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作者簡介：

張鑫（1965.5-），女，黑龍江省慶安縣人，山東工商學院信電學院教師，副教授，系副主任。主要從事單片機原理及應用、微機原理及應用教學，單片機應用技術和智能控制系統(tǒng)的開發(fā)工作。

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單片機技術是現(xiàn)代電子工程領域一門迅速發(fā)展的技術，是高職高專院校電子、電氣、自動化、計算機、機電一體化等專業(yè)掌握的一項基本技能，而學生在該課程學習過程中卻感到難學，單片機課程教師也感到難教[1]。

傳統(tǒng)的搭建實驗對硬件的要求很高，為了節(jié)省實驗的投入成本，我院在2009年使用單片機實驗箱進行單片機實驗，這種教學實驗平臺主要是以驗證性實驗為主，實驗箱上面各種實驗裝置的固定搭配，不利于學生拓展思維，使學生們無法進行設計性實驗。從2010年開始，我院采用Proteus仿真軟件和Keil編譯軟件進行的虛擬單片機實驗有明顯的優(yōu)勢，如實驗內容不受局限性、減少了硬件成本的投入、學生可進行自主性實驗、減少了實驗過程中的損耗、較接近工程實踐等特點。采用虛擬實驗，不但能豐富了實踐教學手段，還有利于更新實驗教學的觀念。

二、采用虛擬實驗平臺的優(yōu)點

（一） Proteus仿真軟件

Proteus軟件的系統(tǒng)資源豐富，支持單片機匯編源碼級和C源碼級仿真與調試，無需硬件電路就可對單片機電路進行軟硬件的開發(fā)與調試[2]。采用Proteus軟件仿真進行實驗，基本沒有元器件的損耗問題，不但在實驗的過程中是比較安全的，還降低了實驗室運行成本。

（二）Keil編譯軟件

Keil軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。該軟件生成的目標代碼效率非常高，多數語句生成匯編代碼很緊湊，容易理解。通過虛擬實驗平臺，學生可以在計算機上自行設計所需的實驗，畫原理圖、編寫源代碼、反復調試、觀察結果，直到達到滿意的結果。這極大地調動了學生實踐動手的興趣，提高了學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新性。

三、虛擬實驗平臺應用實例

下面以簡單計算器設計為例，闡述利用Proteus軟件和Keil軟件進行設計及仿真的過程。

（一）使用Keil 軟件編寫和編譯程序

進入Keil μVision2開發(fā)集成環(huán)境，新建文件，輸入可實現(xiàn)所設計計算器電路計算功能的源程序。輸入源程序后，將文件保存，文件名加后綴.asm。建立一個新項目，為該項目選擇適合的單片機型號，將載有源程序的文件添加到項目中去。

（二）Keil軟件設置

單擊Project菜單，選擇Options for Target選項，選擇選項卡Output，使其生成HEX文件。點擊Debug選項卡，選擇窗口右側的Use，如圖1所示。在后面的下拉菜單中選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver，設置完畢。最后將工程編譯，進入調試狀態(tài)，并運行。

圖1 設置Debug選項卡

（三）使用Proteus軟件繪制仿真電路圖

啟動Proteus ISIS，點擊窗口左側P按鈕進行元器件的選擇，會彈出Pick Devices窗口，輸入關鍵詞80C51，在結果欄里找到80C51后雙擊，80C51就被添加到當前左側窗口的元器件列表區(qū)。使用同樣的方法，可以依次把電路中所需其他器件添加到器件列表區(qū)里。進行合理的布局后，使用列表中的器件，在繪圖區(qū)將設計的電路繪制出來，可對器件的屬性進行編輯。

（四）查看仿真效果

在Proteus ISIS中，點擊菜單Debug選項，選中“use romote debug monitor”。雙擊單片機80C51，出現(xiàn)對話框，在Program File中添入在Keill軟件中編譯好的HEX文件，然后點擊“OK”。在ISIS窗口左下角有運行、步進、暫停和停止按鈕，我們點擊運行按鈕，可以進行仿真。

四、使用虛擬實驗平臺的教學效果

在2011、2012、2013三年的單片機教學中，我校采用虛擬實驗平臺進行單片機實驗教學。學生在上實驗課時，可以利用所學知識設計實現(xiàn)指定功能的電路，并使用Proteus繪制出相應電路圖。運用Keil軟件可編寫程序，運行程序。在程序和電路都正確的情況下，會看到仿真效果。我們的學生可以利用此平臺跟蹤、調試并觀察實驗的效果，增強了學生自主學習的能動性。從培養(yǎng)學生運用基礎理論知識和提高實際操作能力出發(fā)，Proteus仿真軟件可實現(xiàn)設計的開發(fā)和測試，這在單片機實驗教學中發(fā)揮著重要的作用。這種新的實驗方式是單片機實驗教學的一種很好的輔助手段，并且為學生進行綜合性、創(chuàng)新性實驗提供了一個很好的平臺，在全面提高教學質量、培養(yǎng)學生思維能力、創(chuàng)新能力和動手能力等方面發(fā)揮著重要的作用。

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基金項目：本文系中國石油大學（北京）2012年度“研究生教育質量與創(chuàng)新工程”項目的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0136-01

電類專業(yè)的學生在本科階段已經學過類似于“單片機原理及應用”的課程，對單片機結構和工作原理以及利用匯編語言或C語言進行程序開發(fā)都具備了一定基礎。然而，通過以往對學生的調研發(fā)現(xiàn)，好多學校在本科開設單片機課程時，采用proteus仿真軟件來代替實際硬件電路進行課堂實驗，這對初學者而言有一定好處，可以將學生的主要精力放在單片機程序開發(fā)上，而不必過多考慮電路相關問題。但另一方面，這也造成了學生不能從電路層面真正了解單片機接口電路的開發(fā)，甚至影響了學生對某些編程細節(jié)的理解。此外，本科階段的單片機課程基本處于培養(yǎng)計劃中有關MCU、MPU及EDA課程體系的最開始階段，學這門課的學生首先需要經歷一個從電子技術基礎、C語言編程等基礎知識向以微處理器為核心、通過軟件編程實現(xiàn)系統(tǒng)功能的思想跨越，這一思想轉變對初學者來講有一定難度，再加上當時課時又比較緊張，因此除了在課外競賽或本科畢設中用到過單片機的同學外，多數同學對單片機掌握的情況其實并不理想。而到了研究生階段，基于微處理器的C語言編程幾乎是每個學生應該具備的一項基本技能。為了讓學生能更快提高自己這方面的能力，更好地融入到科研項目當中，筆者所在學校面向碩士研究生開設了單片機接口實驗課程。盡管學生已經有了相關知識基礎，但課堂面臨著學生基礎參差不齊、課時少、實驗內容多等問題，為了解決好以上矛盾，筆者在教學方法上進行了改革嘗試，取得了明顯效果。

一、轉變指導思想，優(yōu)化教學內容

在以往的教學過程中發(fā)現(xiàn)，選課學生的單片機基礎不盡相同，多數學生對學過的內容遺忘了很多，甚至有極少數學生以前沒有接觸過單片機，為了更好地幫助學生回憶知識，讓所有學生都能跟上課堂進度，往往要花6～8個學時給學生講解單片機的結構、片上資源及其工作原理以及單片機C語言等相關知識，即便這樣教學效果還不是很理想，在后續(xù)的實驗課上仍然發(fā)現(xiàn)不少同學沒能真正消化課堂上所講的內容。6～8個學時相對課程總的32學時來講已經算是占用了不少課時，但要想讓學生用這么短時間就把之前學的知識完全撿起來，客觀來講確實有一定難度。而且在教學過程中還發(fā)現(xiàn)，有些學生盡管單片機知識掌握了，但到編程的時候還是不知道該如何下手，反映出學生對編程的生疏。

針對以上問題，筆者經過認真思考，認為解決問題的辦法應該是設法提高學生的主觀能動性，讓學生利用課外時間通過自學去彌補單片機知識上的不足，而老師在課堂上應更多地以簡單實例進行示范性講解，使學生對編程有足夠的認知，對編程別再那么生疏，比如：通過GPIO口控制LED燈亮滅的跑馬燈實驗，控制七段數碼管的靜態(tài)、動態(tài)顯示實驗，輸出固定頻率的PWM信號等等。盡管實驗內容很簡單，但結合完整的程序，通過逐字逐句的解釋，學生可以從這些示例中學到很多編程的細節(jié)或應該注意的問題。課程初期學生一旦能夠順利融入課程，隨著課堂的進行、編程能力的提高，后面較為復雜的實驗自然水到渠成。反觀以前的教學中，讓學生自學單片機的內容，學生覺得很枯燥，而且自學以后還是存在無法解決編程的問題，教學效果受到了影響。

通過調整課程初期的教學內容，幫助學生解決真正棘手的問題，實現(xiàn)從以往以教師為中心的知識講解向以學生自學為主、教師示范指導為輔的教學模式的轉變，不僅節(jié)省了課時，同時還提高了學生學習主動性，收到了好的教學效果。

二、更換實驗設備，改變教學形式

對于實驗課程，實驗設備是課堂開展的平臺和載體，設備的選取至關重要。以往教學中實驗設備采用體積較大的實驗箱，實驗內容豐富，從簡單的有關并行IO口控制的按鍵、LED燈實驗到中等難度的A/D、D/A接口實驗，一直到復雜的液晶顯示、USB接口等實驗，可以循序漸進地培養(yǎng)學生的編程能力，但同時也存在一個弊端，那就是由于實驗箱體積較大，只能將其固定放在專業(yè)實驗室，這在一定程度上給學生帶來不便。盡管該實驗室是開放的，但難免實驗室安排有課或者其他活動，學生對實驗箱很難做到“長時間零距離”接觸，而這一點在課程初期很重要。上面已經提及，一方面學生已經有了相關知識基礎，另一方面課程學時又很緊張，因此從教師角度而言，當然是希望學生能越早下手編程越好，課程的目的是通過大量從簡到繁的實驗直接培養(yǎng)學生對微處理器常見接口的開發(fā)能力，而不希望學生由于接觸實驗箱的時間得不到保障而影響了學習的進度。

為了能讓學生更方便地使用實驗設備，我們購買了體積小的實驗箱，長、寬、高尺寸僅為200（mm）×150（mm）×60（mm），而且做到人手一個，在整個開課期間由學生自己保管。由于攜帶方便，所以無論在實驗室還是宿舍，學生只要編好一段程序便可很方便地在實驗箱上進行調試和驗證，這在某種程度上也提高了學生學習的積極性。盡管實驗箱體積小，但是支持的實驗內容同樣很豐富，這主要歸功于實驗箱上的元器件均采用貼片的小體積封裝，大大節(jié)省了電路板面積；此外，很多模塊并沒有直接出現(xiàn)在實驗箱上，而是以接線口的形式預留出來，實驗箱中再配以一個個獨立的功能模塊，從而有效減小了實驗箱的尺寸。

通過更換實驗設備使學生更能方便地驗證所編寫的程序，提高了學習的連貫性。以往課程的進度基本以課堂為主線，比如一次課或兩次課做一個實驗，未完成的同學再利用課后時間將實驗做完，但由于這種可調節(jié)的時間彈性范圍較小，再加上學生之間在單片機基礎和編程能力上存在較明顯的差別，老師有時難以把握課程進度。更新實驗箱以后，學生可調配的用來做實驗的時間更加充足，學有余力的學生可以走在課堂前面做一些較綜合的實驗，而基礎相對薄弱的學生，可以課外多花一些時間練習編程并隨時通過實驗箱進行功能驗證。整個學習過程中，學生具有更大的獨立性、自主性、探索性，[1]這對培養(yǎng)研究生的專業(yè)技能和整體素質都是非常有益的。

三、豐富試題內容，調整考核方式

為了能夠對學生整個學習過程和學習效果作出合理評價，學生成績的評定主要源于平時課堂實驗的表現(xiàn)和期末大作業(yè)的完成情況，兩者各占50%的比例。課堂實驗涉及的內容較多，其完成情況可以直接反映出學生對知識和編程的熟悉程度以及思考問題、解決問題的能力。為了圓滿完成課堂實驗，學生的積極性也會相應提高，學生之間經常就編程思路、調試中遇到的問題展開討論，課堂氣氛活躍。[2]老師在和學生討論的過程中，有時也能被激發(fā)出靈感，甚至從學生那里學到一些巧妙的解決問題的方法。總之，課堂氛圍好了，大家對課程的興趣就更加濃厚，能力提高也就更快。

期末大作業(yè)都是綜合性的實驗，通過一個完整的題目，將平時實驗中的至少三四個實驗內容聯(lián)系到一起，培養(yǎng)學生工程化、系統(tǒng)化思維，并且在作品提交時要進行簡單答辯，這樣可以敦促學生更深入地思考問題。大作業(yè)的題目要做到動態(tài)更新，參考各類競賽以及教師科研中遇到的實際問題，經提煉形成合適題目后隨時加入到試題庫中。這些題目不僅可以培養(yǎng)學生分析問題的能力，還可以讓學生了解教師的科研內容和目前科學研究的現(xiàn)狀與發(fā)展。[3]如果有的實驗模塊實驗箱上不具備，可以讓學生自行研制或者采用別的資源更豐富的實驗箱。

通過加大對學生平時表現(xiàn)的考核比重，豐富期末大作業(yè)題目內容，在一定程度上減少了以往少數學生散漫、學習不積極的現(xiàn)象，使得討論成為了課堂的主旋律，學生的創(chuàng)新思維和綜合能力在討論中得到培養(yǎng)與提高。

四、結論

實驗類課程不同于理論課，需要在熟悉理論知識的前提下進行，然而對于我校面向碩士研究生開設的單片機接口實驗課程而言，相關理論知識的學習已經過去一兩年，而且每個人的基礎也不盡相同，因此在以往的教學中面臨著諸多困難。通過在教學內容、教學形式、考核方式等多方面的改革，課堂氣氛得以改善，學生學習的積極性得以提高，教學質量得到了保證。

參考文獻：

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我校的校訓是“動手動腦，全面發(fā)展”，說的就是在教學中我們要講究“知行合一”，即在“做中學、學中做”，用理論促進實踐，通過實踐提高理論水平。《單片機原理及應用》這門課程除了要讓學生掌握較系統(tǒng)的理論知識之外，更重要的是培養(yǎng)他們對知識的理解和實際應用能力，而這種應用能力的培養(yǎng)，主要是通過單片機實驗課和其他一些實踐類課程如專業(yè)綜合設計、電子課程設計、畢業(yè)設計等來完成的，所以，單片機實驗課程的教學效果對掌握單片機的理論知識和應用技能起著關鍵作用。要使學生學好這門課，必須調動起學生的學習興趣，安排合適的教學內容，給予學生充分實踐的機會，改進該門課程的考核方式等。

一、目前單片機實驗課教學中存在的問題

（一）學生重理論課、輕實驗課，實驗課程沒有很好地激發(fā)學生的學習興趣

要學好單片機的相關知識，除了熟練掌握單片機的理論基礎，還要靠大量的實踐來理解和深化相關的理論知識，熟悉單片機應用系統(tǒng)設計，積累編程經驗。而部分學生在思想中，往往重視理論課程的學習，對實驗課重視程度不夠。在上課過程中，通常有這樣的三類同學：（1）一部分同學能夠按照實驗要求，認真完成實驗，對實驗內容理解較深入。（2）一部分同學能夠完成實驗，但一般是依賴老師提供的例程，對實驗內容仍一知半解。（3）還有一部分同學上課時對實驗內容不認真鉆研，不愿意自己動手練習，甚至有抄襲實驗結果的現(xiàn)象，課堂利用率不高。在這三類同學中，第一類和第三類同學為數都不多，人數最多的應該是第二類。

反思以上的課堂現(xiàn)象，雖然有學生自身的問題，但也說明實驗課程沒有很好地調動學生的主觀能動性，還沒能有效激發(fā)起學生的學習興趣。

（二）教學內容和方法需要改進

單片機是一門實應用性很強的專業(yè)課，單片機課程的實驗應使每位學生在應用系統(tǒng)的設計、軟件開發(fā)以及接口等方面都得到訓練，實驗課內容的安排也應該緊緊圍繞理論授課的重點難點開展，內容的設置從簡單到復雜，還可增加一些綜合設計實驗。但限于實驗室條件，一般的單片機實驗課都是使用現(xiàn)成的實驗模塊，實驗課是簡單的硬件連線和軟件編程，很多時候學生還有實驗例程可以參考，學生在單片機的應用系統(tǒng)開發(fā)設計方面鍛煉機會有限，另一方面，教學內容過多注重驗證性，而忽視學生的能動性，通常是在實驗箱看一下結果，對現(xiàn)象背后的原因不去深入研究，實驗以演示、驗證項目為主，實驗內容也好幾年都沒有變化，不能根據學生的情況靈活設置實驗內容。課程結束后，學生雖然對單片機的基本原理及相關概念有所了解，但對這門課程至關重要的單片機應用系統(tǒng)的設計與調試技術，很多學生并沒有掌握。

（三）考核方式有待改進

實驗課程的成績通常是依據學生的實驗報告情況而定，對學生的實際實踐能力衡量得不夠。實驗課成績在整個“單片機原理及應用”課程中所占比例也不算多，這也是導致學生不重視實驗課程的原因之一。

二、單片機實驗課教學的改革舉措

（一）實驗課要能夠激發(fā)學生學習熱情，進而引起學生學習單片機的興趣

首先，要使學生在思想上重視單片機課程的學習。由于單片機具備較高的性價比、良好的穩(wěn)定性、體積小、功耗低等優(yōu)點，其應用范圍已涉及儀器儀表、過程控制、數據采集、信號處理、家用電器等各個領域。特別是在自動控制領域，正逐漸成為現(xiàn)場測量及控制的首選器件之一。正是由于單片機在現(xiàn)代社會中應用如此廣泛，所以我們必須要學好單片機，而要學好單片機，不經過大量的實踐是不行的，在思想上要讓學生重視起單片機實驗課。

其次，在實驗課的過程中，要增強學生的參與度。對于一些系統(tǒng)不是很復雜的實驗，我們鼓勵學生自己設計實驗系統(tǒng)。比如：對于單片機的并口實驗，實驗系統(tǒng)比較簡單，就是一個單片機的最小系統(tǒng)外加一些電阻、發(fā)光二極管和按鈕即可，成本不是很高，學習過電子基礎的學生大多能完成這樣的系統(tǒng)設計，而拿著自己開發(fā)的實驗板做單片機的實驗，學生會更有興趣，學習的熱情也明顯提高。在教學過程中，不再給學生參考例程，鼓勵每個學生在上課之前查閱資料，設計程序流程圖，并編寫程序完成實驗，如果遇到問題就多和老師和同學交流，共同解決問題。通過自己開發(fā)單片機應用系統(tǒng)，學生對單片機的硬件系統(tǒng)和接口關系有了更深層次的了解，通過自己編程，使學生的程序設計能力也有了很大提高，更重要的是，學生對學習單片機有了濃厚的興趣，以前課堂上的第一和第二類同學學習的效果都有明顯提高，第三類學生的人數也明顯減少。

（二）改進教學內容

1.結合本校學生特點和實驗室條件的實際來編寫單片機實驗課教材，教材的內容配合理論教學重點難點內容，實驗內容本身也可以前后關聯(lián)。單片機實驗課教材直接關乎教學質量的好壞。教材不應該是一成不變的，而是要根據學生的特點和對基礎知識的掌握情況靈活而定。對于基礎好一些的學生，可以讓他們在完成基本實驗后再增加一些內容，以加深對知識的理解，因此在教材中，要多設置一些思考問題。內容上也要緊緊圍繞理論教學重點難點內容，比如單片機的并口、定時器、中斷、接口擴展電路等展開，實驗內容上循序漸進，注重各個實驗內容間的前后聯(lián)系。比如在并口實驗中做了單片機通過并口控制流水燈的實驗，那么在定時器實驗中可以在并口實驗的基礎上增加對流水燈時間的控制，在中斷實驗中可以在定時器實驗的基礎上增加按鈕中斷的控制，這樣學生在做后一個實驗的同時復習了前一個實驗的知識點，使學生能夠對所學知識有一個比較系統(tǒng)的掌握。

2.減少驗證性實驗，增加綜合設計性實驗的比重，鼓勵自選實驗項目。我校是在大學三年級的第一學期開設“單片機原理及應用”這門課程，以前所開設的實驗內容基本上都是驗證性實驗，而作為自動化專業(yè)的大學高年級學生，他們已經有了一定的專業(yè)基礎和實驗能力，喜歡做一些有創(chuàng)造性的工作，對驗證性實驗已無多大興趣，所以才會出現(xiàn)對實驗課不感興趣，盲目應付的問題。而通過增加一些綜合設計性實驗，特別是一些自選實驗項目，學生可以尋找自己的興趣點，通過查閱大量文獻資料，對單片機發(fā)展的現(xiàn)狀、相關技術有一個更深的理解，可以更好地掌握單片機的知識。還可以在電子課程設計、專業(yè)綜合設計、畢業(yè)設計中加入單片機設計的內容，充分調動學生的積極性和主動性

3.實驗內容的不斷更新。單片機技術發(fā)展很快，并且很多時候都和其他熱門技術相結合，如：智能控制技術、人機接口技術、傳感器技術等，為此我們的實驗內容也要適時地介紹這些技術，這樣培養(yǎng)的學生才能適應現(xiàn)代社會的需要，在開闊學生知識面的同時，調動學習的積極性，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。

（三）考核方式的改進

為了調動學生的主觀能動性，提高學生的實踐能力，實驗課程的考核方式也要做一些調整。實驗課程的最終成績要根據學生的平時上課表現(xiàn)、實驗報告和實際動手操作能力按一定比例綜合評定，并且最后一項要占主要比例。實際操作能力可以通過給定題目的上機考核來完成，同時加大實驗課成績在整個《單片機原理及應用》課程中所占比例，使最終成績盡量反映出學生的實際能力。

（四）完善實驗室的管理

根據學校實際，可以設立開放實驗室，增加課后對學生開放的時間，給予學生更多動手實踐的機會。另一方面，學校也應當加大對實驗室的資金投入，購買先進的儀器設備，滿足實驗課教學基本需要和教學內容的不斷更新。

三、結語

以上是作者對單片機實驗課程教學改革的幾點思考，可能并不全面，對于單片機實驗課的教學改革，我們還要繼續(xù)努力，在教學過程中繼續(xù)堅持“知行合一”的教學理念，使學生的理論水平和實踐能力得到全面發(fā)展。

參考文獻：

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[4]趙水英，等.基于應用型人才培養(yǎng)的單片機實踐教學之思考[J].宿州學院學報，2012，27（9）.

篇8

Teaching Reform and Practice of Scene Teaching Mode for Microcontroller Course//Fan Jian, Li Jun, Xia Ruting

Abstract The paper discusses the reform and practice of the scene teaching mode in microcontroller course. Three of the main problem in the current microcontroller course teaching was presented at first, some efforts was put forward such as teaching experimental installation, teaching process planning and teaching conception reforming etc. It can be spread and exploitation in teaching other technical curriculum.

Key words microcontroller; scene teaching; practical teaching

Author’s address School of Mechanical Engineering, Taizhou University, Taizhou, Zhejiang, China 310018

單片機課程是實踐性很強的專業(yè)技術課，對于臺州學院機械專業(yè)的學生而言，他們相關知識學得淺，且先修電控類基礎課程的實踐也相對較少，單從課堂教學來看，其理論概念抽象，教學內容枯燥乏味，學生學習該課程的主動性和積極性不夠，該課程的教學效果不甚理想。通過對單片機課程教學改革，把單片機課程理論教學及時有機地融入實驗教學中，將理論和實踐教學“捆綁”在一起，讓學生邊學邊練，圍繞單片機課程的現(xiàn)場實驗教學模式進行有益的探索和實踐。

1 單片機課程教學中存在的幾個問題

分析臺州學院機械專業(yè)單片機課程的理論和實踐教學過程，以下2個問題比較突出。

1.1 單片機課程理論和實驗教學在時空上脫節(jié)，實驗教學效果不理想

單片機課程教學安排一般是將某個單元的理論知識系統(tǒng)講完之后再安排實驗教學，這種安排表現(xiàn)為理論和實踐的教學在時間和空間上是分開進行的。由于課程的理論知識內容比較抽象，學生學完理論知識后不容易及時理解和掌握，在規(guī)定時間內學生能夠完成實驗的比例不到一半，實驗效果很不理想，甚至出現(xiàn)隨著課程往后推進，學生對課程學習興趣的程度逐漸下降的不良現(xiàn)象。

1.2 單片機應用技術更新速度快，學校不可能同步更新昂貴的教學實驗設備

目前比較主流的實驗設備結構復雜，且廠家一般不提供完整電路設計原理圖，學生難以完整地理解和掌握實驗原理；另一方面，當今時代電子科技發(fā)展迅猛，芯片和功能模塊器件更新速度很快，雖然廠家每年都會適時推出新產品，但對于高校而言，不可能每年花費巨資去更新價格昂貴的單片機實驗設備。

2 單片機課程現(xiàn)場實驗教學改革的實踐

針對上述單片機課程教學過程出現(xiàn)的問題，對該課程進行現(xiàn)場實驗教學改革的實踐，把單片機課程理論教學及時、有機地融入實驗教學過程當中，以學生實踐為主體，將單片機課程理論和實踐教學“捆綁”在一起，進行一系列有益的探索和實踐。

2.1 購置單片機學習開發(fā)板，用于現(xiàn)場實驗教學，將課程實驗向課外延伸

為有效開展現(xiàn)場實驗教學，課程組在學科的支持下為課程教學改革試點班級的每位學生購置單片機實驗開發(fā)板套件。單片機課程的現(xiàn)場教學實踐都是基于該開發(fā)板進行的。此外，學生還可以在宿舍利用課余時間自行學習和調試。學生在課程學習期間，每人擁有一套單片機開發(fā)板，有利于學生將單片機的學習和實踐從課堂向課外延伸，便于他們進行自主的學習和實踐。

2.2 應用現(xiàn)場實驗教學，更新教學內容，重構教學過程，強化平時訓練

在單片機課程教學計劃的安排上，打破以往理論教學的章節(jié)結構，對教學內容更新和整合，根據現(xiàn)場教學的特點，重構教學過程，形成“單片機簡介及其設計開發(fā)流程”“單片機內部硬件結構及編程初步調試”“C51初級編程技術及接口技術初步應用”“C51高級編程技術”“單片機中斷控制技術及其應用”等12個專題。以現(xiàn)場理論講解、現(xiàn)場理論實驗驗證、基本應用和綜合設計應用的形式進行現(xiàn)場實驗教學，邊學邊練。應用現(xiàn)場實驗教學進行一系列有目標的實例引導和實踐練習，強化平時訓練，使學生在每堂現(xiàn)場實驗課都有新的收獲和提高。

2.3 改革教學理念，強化學生動手實踐的主體

在以往“灌輸式”教學模式下，學生普遍感覺課堂上學習的理論知識抽象晦澀，他們在實驗時也只能依葫蘆畫瓢，學習的積極性和主動性不高。現(xiàn)場實驗教學徹底打破傳統(tǒng)學習模式，將學生推向教學的前臺，學生實踐成為課堂教學的主體，進一步激發(fā)學生學習熱情，提高學生舉一反三、自主創(chuàng)新的能力，使教學過程更加融洽、和諧。

2.4 關注行業(yè)最新動態(tài)，及時引進和應用最新技術

通過現(xiàn)場實驗教學，及時引入最新的功能模塊，讓學生及時把握行業(yè)發(fā)展動態(tài)，提高自身的競爭力。而且，在當今產業(yè)激烈競爭、企業(yè)轉型升級的關鍵時期，越來越多的用人單位更加注重于學生掌握并運用最新技術的能力。

3 取得的教學效果

通過臺州學院單片機課程組教師的共同努力，學生對單片機課程的學習取得明顯的成效。

3.1 學生對課程的學習興趣濃厚，教學效率、實驗效果明顯提升

隨著課程教學的推進，學生從開始學習時表現(xiàn)得很依賴教師指導，逐步過渡到基本能夠獨立完成實驗，到課程學習的后期，大部分學生已經能夠根據教師分配的課題獨立進行設計和實驗。學生逐漸養(yǎng)成主動思考分析的習慣，學習能力有很大提高，課堂學習常常出現(xiàn)“你追我趕”的好現(xiàn)象，減輕了指導教師的壓力，培養(yǎng)了學生的合作精神和創(chuàng)新意識。

3.2 學生參與科研實踐的積極性和動手能力顯著提高

單片機課程教學為學生進行機電一體化設計打下良好的基礎，學生參與科研實踐的積極性和動手能力顯著提高。自2009年以來，該教改試點班級有近90%的學生申請并完成實驗室開出的電控類開放性實驗，有近80%的學生參與了學校舉辦的浙江省大學生機械設計競賽選拔賽，學生申請并獲批浙江省新苗計劃項目有3項，由學生申請并已受理的實用新型專利有5項。

4 結語

單片機課程應用性很強，針對這個特點，通過對單片機課程進行現(xiàn)場實驗教學改革的實踐，教學質量顯著提高，進一步提升了學生學習專業(yè)課程的興趣，為后續(xù)專業(yè)課程的學習與實踐提供了很好的學習基礎和學習方法。現(xiàn)場實驗教學模式經過近2年的教學實踐檢驗，顯示出良好的實踐效果，對其他專業(yè)課程的教學也有較大推廣價值。

參考文獻

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篇9

1.《單片機原理與應用》課程實驗教學現(xiàn)狀分析

1.1課程自身特點

1.1.1跨越性。《單片機原理與應用》課程是一門軟硬件相結合、強調實踐性和應用性的課程。學習這門課程的學生需要經歷從電子技術基礎、電路原理、C語言編程等基礎知識向以微處理器為核心、通過軟件編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能的思想轉變過程，這種思想跨越轉變過程對初次接觸該課程的學生來講具有一定難度。

1.1.2橋梁性。《單片機原理與應用》課程是后續(xù)嵌入式系統(tǒng)課程、DSP課程、EDA課程及畢業(yè)設計等的基礎，具有課程橋梁的重要作用。

1.1.3綜合性及抽象性。《單片機原理與應用》課程涉及的內容較廣泛，包括單片機的硬件組成和功能、軟件編程思想、匯編語言的語句及結構等。并且軟件編程涉及的匯編語言需要和硬件的配置情況有關，內容抽象，不易理解。

由于該課程具有自身特性，因此需要教師在實驗教學中進行改革嘗試，幫助學生更好地適應學習這一類課程的方法，增強學生對該課程的理解性，從而提高他們的實際操作及應用能力。

1.2學生對課程的切身感受及認識

通過調研得知，相當一部分學生渴望將這門課程更好地融于自己的專業(yè)發(fā)展中，牢固掌握課程基本理論和實踐知識。調研結果表明，問題主要集中在兩個方面：（1）在學習該課程之初，學生在沒有大量實驗操作機會的情況下，表現(xiàn)出的是對程序的編寫問題及對整個課程的困惑，大部分學生對該課程主要應用在哪里沒有概念。（2）對于給予大量實驗操作機會的學生，他們表現(xiàn)出對單片機的極大興趣，他們的問題主要集中為：如何設計具有較好功能的源程序，源程序結構的優(yōu)化，硬件搭建的合理性等。

因此，良好的實驗教學可以幫助學生理解課程內容，掌握核心知識，從而提高學生的學習積極性和學習效率。

1.3實驗教學中出現(xiàn)的待解決問題

1.3.1實驗項目內容設置不夠完善，不利于調動學生的實驗積極性。各個實驗項目獨立性強，幾乎沒有考慮知識的前后貫穿和最后應用系統(tǒng)的設計，這容易使學生學了后面的忘了前面的，自己設計簡單的應用系統(tǒng)更是無從下手，非常不利于培養(yǎng)學生的實驗積極性。

1.3.2教學模式單一，傳統(tǒng)的實驗教學偏重于驗證性與演示性實驗[4-6]。學生在實驗過程中按實驗講義逐步進行，分析思考問題的機會比較少，只是機械化地驗證實驗內容。學生的注意力主要集中在編程及調試上，忽略了實驗電路原理的重要性。不清楚系統(tǒng)設計流程，當需要自行設計系統(tǒng)時，學生就會感覺困難無從下手。實驗教學沒能起到真正推動學生對單片機原理、模擬電路、數字電路等理論知識理解的作用。單一的實驗教學模式制約對學生創(chuàng)新能力及分析解決實際問題能力的培養(yǎng)，降低學生的學習興趣，影響教學效果。

1.3.3學生實驗中實際發(fā)揮空間有限。在實踐教學中，教師經常把主要的實驗步驟、程序代碼都提供給學生，造成實驗教學中學生動手機會少、思考不全面、發(fā)揮空間有限的缺點。

2.《單片機原理與應用》課程實驗教學改革研究

針對《單片機原理與應用》課程實驗教學現(xiàn)狀，對該課程實驗教學方法進行探討，在實驗項目、實驗教學模式、實驗教學環(huán)境及實驗考核方式上進行改革研究，以提高該課程的實驗教學質量，為學生的課程實驗、課程實訓、畢業(yè)設計及相關實踐提供優(yōu)質的基礎。該課程實驗教學改革方法的研究對提高實驗課堂教學質量、促進人才培養(yǎng)和就業(yè)都有著深遠的影響。

2.1實驗項目改革研究

《單片機原理與應用》課程比較側重于學生動手能力的培養(yǎng)，所以針對該課程的實驗項目很多，那么如何根據本學校的學生層次及特點進行實驗項目的分類是改革中需要研究和分析的問題。筆者以溫州醫(yī)科大學實際授課實例為例進行闡述。溫州醫(yī)科大學針對生物醫(yī)學工程專業(yè)和電子信息工程專業(yè)學生開設該課程。針對學生的專業(yè)特點及實驗學時的安排，將實驗項目教學內容分成四部分，可以根據各專業(yè)學生層次特點選擇合適的實驗項目。具體實施方法為：

第一部分為軟件模擬實驗，主要目的是熟悉Keil軟件、Proteus軟件等的操作及匯編語言指令的熟練應用，讓學生對整個操作軟件的使用及匯編語言的使用有一個全面了解，為以后的實驗打下堅實的基礎。針對軟件模擬實驗，主要開設的實驗項目包括兩類：基礎類實驗及綜合應用類實驗。基礎類實驗主要包括數據傳送實驗、拆字和拼字實驗、數據加法實驗、查表實驗等；綜合應用類實驗主要包括模擬交通燈、投籃計分及病房呼叫模擬實驗等。

第二部分為基本端口實驗，主要目的是讓學生認識紋機系統(tǒng)的基本硬件。實驗項目主要有端口輸出實驗、定時計數器實驗、按鍵中斷實驗、A/D轉換實驗、多位數碼管顯示實驗、串口通信實驗等。

第三部分為綜合設計性實驗，目的是幫助學生全面掌握所學內容，提高學生綜合運用知識的能力。主要有用定時器設計時鐘實驗、鍵盤結合LCD液晶顯示實驗、利用外部中斷設計流水燈實驗、溫度檢測實驗等。

第四部分為創(chuàng)新性實驗，主要針對那些對單片機有興趣的學生，鍛煉學生的創(chuàng)新能力、動手能力和解決實際問題的能力等，該部分實驗在課下進行，可結合教師的科研項目和各類大學生電子設計大賽，如教師科研課題中的控制系統(tǒng)及大學生電子設計競賽、智能車設計大賽、機電產品創(chuàng)新設計大賽等。

2.2實驗教學模式改革研究

《單片機原理與應用》課程實驗教學模式改革中將PBL教學法與TBL教學法相結合，針對該門課程授課學生專業(yè)不同，將實驗分成三個層次：基本實驗、綜合實驗和自選實驗。針對不同層次實驗各自特點和難易程度進行教學方法的選擇和綜合應用。

2.2.1基本實驗主要考核學生基礎知識的掌握，內容較為簡單，可以只采用PBL教學法。教師只需要給出實驗設計的問題，由學生獨立完成，不需要進行分組，培養(yǎng)學生的自主動手能力。

2.2.2綜合實驗不再是單一的知識點、單一的學科，考核的知識可能是跨學科多個知識點，教師只需給出實驗的要求和技術指標，學生自主選擇決定學習哪些知識解決問題，體現(xiàn)典型的PBL教學法的應用優(yōu)勢。具體實驗過程中主要采用分組討論，單人完成或按組匯報兩種方式。

2.2.3自選實驗在三個實驗層次是難度最高的，學生幾乎不可能單獨完成，同時教師要給予一定的指導，給出明確的學習目標及知識點，適合采用TBL教學法分組討論，按組匯報。設計性實驗往往都是給出一個需要解決的實際問題，實施方法不是唯一的，這是PBL教學法應用最適合的情況。因此，對于設計性實驗最好采用兩種方法綜合應用。

2.3實驗教學環(huán)境的改革研究

根據學生的實際情況和要求，為學生創(chuàng)造寬松的實驗環(huán)境。

2.3.1對學生實驗中用到的硬件實驗仿真平臺可以根據學生的特點及基礎進行針對性選擇及操作。對于大多數學生，可以選用基礎開發(fā)板與仿真器的硬件仿真平臺在實驗課堂中完成相應的實驗項目設計，對于能力較強的學生，可以鼓勵學生自己做單片機最小系統(tǒng)板或者選用高級開發(fā)板與仿真器結合的硬件仿真平臺，對于積極性較高的學生，可以建議大家在實驗課業(yè)余時間選用開發(fā)板自己燒寫程序在實驗課堂之外對實驗感興趣的內容進行仿真學習，為學生創(chuàng)造寬松的實驗環(huán)境，使學生可以不拘束于課上時間進行實驗。

2.3.2對于軟件仿真平臺，學生可以用匯編語言完成簡單程序的設計，能夠用C51語言完成簡單和復雜程序的設計，學生的前序課程中學過C語言，這樣大大降低學生學習的難度，同時學生從對比中加深對匯編語言和C51語言的理解。

2.4實驗考核方式改革研究

傳統(tǒng)的單片機實驗課程不單獨考核，評價方式主要以實驗報告為依據。這種評價方式使學生對實驗教學環(huán)節(jié)不重視，很難調動起學生在實驗教學環(huán)節(jié)中的積極性。本次改革項目將實驗考核方式分為四個部分：把學生每次實驗課堂的態(tài)度及積極操作的自我關注程度作為實驗平時成績的考核依據，占實驗成績的20%；平時實驗報告占實驗成績的20%；綜合實驗項目考核占實驗成績的50%；自選實驗項目占實驗成績的10%。

3.結語

為了提高《單片機原理與應用》課程的實驗教學質量，給學生的課程實驗、課程實訓、畢業(yè)設計及相關實踐提供優(yōu)質的基礎，提高學生的實際應用和創(chuàng)新能力，本課題結合學校各專業(yè)學生實驗教學的實際情況，對該課程實驗教學方面的教學方法進行探討與改革。經在實際實驗教學中的改革實踐表明，通過對實驗項目的合理設計，可以培養(yǎng)學生的實驗積極性和主觀能動性。通過對實驗教學模式的改革，激發(fā)學生的實驗興趣。通過對實驗教學環(huán)境的改造及考核方式的改變，可以引導學生重視自身實驗技能的培養(yǎng)。從本校學生畢業(yè)設計過程及實習過程中可以看出，學生在實際工程應用項目的開發(fā)數量和質量都有較大程度的提高。隨著實驗教學改革的不斷深入和完善，該課程會取得更良好的實驗教學效果，使學生的綜合設計能力及創(chuàng)新能力有明顯的提高。

參考文獻：

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篇10

人才培養(yǎng)是學校的根本任務，質量是學校的生命線，教學是學校的中心工作，而實踐是教學的重要環(huán)節(jié)，要提高學生實踐動手能力，需要推進實驗內容和實驗模式的改革和創(chuàng)新。“單片機與接口技術”課程除了理論基礎外，還具有很強的工程實踐性。因此，需要對該課程提出更具針對性的實驗教學模式，以便使學生能夠在掌握理論基礎的同時，工程實踐能力也得到培養(yǎng)與提升。本文即是在此背景下，主要對“單片機與接口技術”的實驗教學進行了分析研究，結合本課程的實際情況提出了改革措施。

一、課程實驗教學現(xiàn)狀

“單片機與接口技術”課程目前仍沿襲以前純理論課程的教學模式，雖然設置了實驗課程的教學，但實驗僅作為理論教學的次要輔助，未對實驗教學加以足夠的重視。

（一）實驗教學內容設置不合理

目前，對單片機實驗教學不夠重視，內容安排上主要以理論課內容為主線，多是作為理論教學的驗證，所以對于學生而言，各個實驗是相互獨立的，沒有相互聯(lián)系起來形成一個知識網絡。加之實驗指導書內容編寫的面面俱到，學生在做實驗時僅僅是參照設計好的實驗內容，簡單地將程序輸入到計算機上，如此重復地完成規(guī)定的實驗內容，課程實驗實際上演變成了程序功能的驗證，并沒有到達對單片機程序設計、編寫、調試等過程訓練的目的。由于過于實驗指導書的作用，學生不愿獨立分析思考，解決實驗大綱中提出的問題，甚至不對實驗進行預習，急于得到實驗結果，照抄實驗報告，忽視了實驗過程的重要性。這難以調動學生學習的興趣性和積極性，也不利于在解決單片機實際工程應用問題時，對學生動手與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進而失去了實驗教學應有的作用。

（二）過度依賴功能集成的實驗箱

隨著單片機實驗課程的發(fā)展，許多高校對實驗設備進行了更新，配備了將實驗所需功能集成于一體的綜合實驗箱，這在一定程度上方便了實驗教學的開展，但單一依賴于實驗箱進行實驗教學具有局限性，并且從學生反饋的來看并沒有達到應有的實驗效果。這種綜合實驗箱將全部實驗內容都集中在一起，學生在做實驗時只需按照實驗接線圖完成所需實驗內容必要的線路連接，將實驗參考程序直接燒錄到實驗箱，再查看實驗結果。整個實驗過程得到了簡化，減少了硬件連接上的錯誤，加快了實驗教學的進度。然而，由于其集成度過高，實驗內容都已經固定，不易改變和擴展，降低了實驗的靈活性，限制了學生的創(chuàng)新思維；不用從原理圖開始對硬件進行設計，簡化了硬件的連接，弱化了對學生電路設計能力的需求；實驗程序也隨著硬件連接的固定而固化，學生對單片機程序的編寫與調試能力沒有得到鍛煉。

二、課程實驗教學改革

為改善上述課程教學的不足，本文將EDA仿真軟件Proteus引入到單片機實驗教學中來，同時提出了Proteus與實驗箱軟硬結合的實驗教學方法，使得虛擬仿真與真實硬件互補互足。

（一）基于Proteus單片機仿真的特點

Proteus是一款由英國Labcenter Electronic公司開發(fā)的EDA軟件，它支持對微控制器和元器件組成的嵌入式系統(tǒng)仿真，并且能夠與Keil等軟件實現(xiàn)聯(lián)合仿真調試，這樣不僅可以查看程序執(zhí)行時微控制器內部寄存器、存儲器內容的變化，而且可以觀察元器件的工作情況。利用Proteus可以快速靈活地完成嵌入式系統(tǒng)原理圖的繪制，便于在課堂上進行講解。

例如，我們利用Proteu進行定時器控制LED燈亮滅的實驗。學生按照硬件原理圖（如圖1所示）用Proteus軟件繪制實驗仿真電路圖（如圖2所示），使得在P1.0腳輸出周期為1s的方波，即實現(xiàn)LED燈循環(huán)亮0.5s，滅0.5s，同時，在P1.0引腳用虛擬示波器觀察輸出信號，最終實現(xiàn)LED燈控制器的仿真（如圖3所示）。通過本Proteus實驗，學生學會硬件原理圖的繪制、掌握定時器/計數器的原理及編程方法，學會使用虛擬示波器觀察波形變化，為后續(xù)的實驗打下基礎。

當然，軟件虛擬仿真無法達到與硬件完全一致，有時仿真結果存在一定差異。因此，Proteus仿真只能作為實驗教學的其中一環(huán)。

（二）軟硬結合的單片機實驗教學

通過Proteus對單片機實驗教學內容進行仿真，可以讓學生在做實驗時，不僅軟件編程能力得到了提升，并且也對單片機硬件設計有所了解。由此對單片機系統(tǒng)有了全面的認識，而不是在實驗箱上按部就班地參照實驗指導書進行實驗操作。

在實驗課前，學生不再是通過閱讀實驗指導書進行枯燥預習，而可以根據教師布置實驗任務，利用Proteus提前設計實驗硬件電路、編寫程序、仿真調試。在課堂上，教師可以根據學生課前仿真的完成情況，有針對性地講解實驗。然后學生可以在實驗箱上認識真實的元器件，連接線路完成實驗。在實驗課上，結合Proteus與實驗箱完成基礎性實驗，鞏固理論課上學習的知識。實驗課后，教師可以再布置一些擴展性實驗，以便有興趣、有能力的學生進一步利用Proteus及單片機開發(fā)系統(tǒng)進行仿真和實物驗證，以更加深入地學習、掌握單片機及接口技術。

例如我們布置一個擴展性大作業(yè)：通過PWM信號驅動直流電機轉速，運用AD轉換模塊，將電位計輸入的電壓轉換成AD值，該AD值通過換算得到占空比，即只需要調節(jié)電位計就可以改變直流電機的轉速。AD值換算成占空比后可通過動態(tài)數碼管顯示出來。另外，增加一個獨立鍵盤按鈕，來作為控制直流電機運轉的總開關。知識點的考核含有定時計數器、中斷、動態(tài)數碼顯示、AD轉換、獨立鍵盤的使用等內容。總之，完成該大作業(yè)需要學生對51單片機的上述每個知識點進行詳細的了解與掌握，并對獨立的知識點進行整合，通過合理的邏輯梳理，完成整個程序的編寫。學生可以對51單片機有更加深刻的了解，加強了對邏輯思維能力的培養(yǎng)，為學生今后的學習打下深厚的基礎。

這樣的教學方法，打破了傳統(tǒng)實驗教學在課堂時間上和空間上的限制，使學生愿意主動預習實驗內容并能帶著問題進入課堂，有針對性的教學也提升了實驗教學的學習效率。實驗內容設置上也更加靈活多變，易于擴展。這種軟硬結合的單片機實驗教學方法不僅可以增強學生對單片機實驗教學的興趣，而且還可以提升學生的單片機系統(tǒng)綜合設計能力，將所學理論應用到實際工程中。

三、結束語

本文從實驗教學內容、實驗設備兩個方面分析了當前單片機實驗教學現(xiàn)狀，分析了其中存在的問題。在此基礎上，將虛擬仿真引入到實驗教學中來，并且結合Proteus軟件的特點，提出了Proteus與實驗箱軟硬結合的單片機實驗教學方法，以此提升單片機實驗教學質量，激發(fā)學生對單片機的學習興趣，提升學生對理論知識的應用能力。希望此文的教學探討，能對同行起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

篇11

1當前單片機實踐教學存在的問題

單片機系統(tǒng)是一門軟硬件相結合強調實踐性和應用的課程，很多應用型高校在單片機實踐教學中都存在一些問題，主要表現(xiàn)在下面一些方面。

1.1現(xiàn)行的單片機實驗教學存在脫離實踐的傾向

很多高校，單片機實驗教學平臺是單片機實驗教學的主要設備，采用這種設備進行教學教師和學生操作使用方便。然而試驗箱的總體結構往往已經固定，學生很難自主地進行創(chuàng)新性的實驗設計，導致學生對單片機的硬件教學內容無法深入細致的學習，使學生應用單片機進行系統(tǒng)設計時，對單片機的內部結構和電路不能直觀的認識，實驗箱基本上透明了單片機的內部結構和工作原理，學生只能參照廠家提供的實驗指導書，一步一步進行操作，最終得到一個事先預知的結果。這最終導致學生失去對單片機學習的興趣，更無法提高學生的設計動手能力。

1.2重理論輕實踐現(xiàn)象嚴重

單片機課程的開設，很多教師按照課程教學大綱要求，有計劃的對單片機原理、內部結構、時序電路和設備等知識點認真教授，理論知識成了單片機教學的主體，實踐教學只作為理論知識的一個驗證，形成了以教師為主體的知識傳授型的教學模式，在實踐教學中，教師把主要的實驗步驟、程序代碼都提供給了學生，造成實驗教學中學生動手機會很少，思考看、發(fā)揮的空間更是有限。甚至一些教師認為學單片機就是學習基于單片機的編程，再加上相對硬件教學，只需要一臺微機加上仿真軟件和編程環(huán)境就好了，學生學習的熱情要高，也比較容易上手，完全忽略了單片機系統(tǒng)開發(fā)的整機思想，教師課程考核依然是以試卷筆試為主，必然導致學生對硬件實驗課程的學習缺乏興趣，并最終失去了對該課程硬件學習和硬件實驗的興趣，也就失去了對實驗學習的主動性。

1.3教師本身的實踐能力和工程開發(fā)能力有限

很多教師，教學效果的確很好，他們有著自己的教學方法和手段，有的甚至是教學名師，然而單片機開發(fā)技術是一門多學科相結合的實踐性、應用性很強的課程，要想上好這門課程，必須要求教師有單片機系統(tǒng)開發(fā)和工程實踐的經驗。照本宣科只做課內的實驗，不能將實際單片機系統(tǒng)開發(fā)方面的知識和方法傳授給學生，不能引入單片機發(fā)展的主流技術和單片機開發(fā)的新型工具軟件，遠遠達不到單片機這門課程對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的要求。

1.4實驗內容缺乏創(chuàng)新性

從很多高校的單片機實驗教學大綱來看，存在實驗內容單一、陳舊，缺乏綜合型和設計型項目的情況，實驗教學中，學生依據實驗指導手冊，按部就班進行實驗，整個實驗過程不求甚解，最后給實驗教師提交一份實驗報告，就算完成了本次實驗，這就導致很多單片機的知識在實踐教學中不能涉及到。學生也根本沒有理解和掌握單片機開發(fā)和設計的這些知識。學生的創(chuàng)新能力和實踐能力根本得不到很好的培養(yǎng)和提高。更有甚者，學校的教學實驗設備和實驗內容安排多年未更新，很多新技術和主流元器件沒有引入教學，使得培養(yǎng)出來的學生無法得到用人單位的認可。

2單片機實驗教學的改進

2.1創(chuàng)新單片機課程教學方案

以就業(yè)為導向，完善教學體系和內容，根據應用型本科院校的人才培養(yǎng)定位，制定了切合實際的單片機人才培養(yǎng)方案，修訂專業(yè)教學計劃。以提高應用能力為出發(fā)點，制定出切實可行的單片機課程教學方案，突出應用型人才培養(yǎng)模式，強化單片機實踐教學。著重體現(xiàn)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和單片機系統(tǒng)開發(fā)能力，逐步改善實踐教學條件，盡量擺脫傳統(tǒng)實驗教學對實驗平臺的依賴，采用多種實驗教學方式，突出學生動手和創(chuàng)新能力，同時加強教師能力培養(yǎng)，盡量讓“雙師型”教師上課，增強課程的工程實踐性。

2.2調動學生學習主動性

學校要根據人才培養(yǎng)定位和單片機課程教學的要求，合理安排單片機實驗教學的內容，優(yōu)化實驗教學大綱，在實驗項目設計時，給學生預留可發(fā)揮的空間，促使學生變被動實驗為主動參與、思考，這樣便能在實驗中體會到樂趣，實驗中的思考以及實驗成功后的成就感，能提高學生學習單片機的信心和興趣，達到更好的教學效果。同時引入現(xiàn)代化的教學手段和主流的單片機開發(fā)技術，讓學生能夠貼近單片機開發(fā)的實際，不但能夠讓學生模擬仿真實驗，而且可以讓學生有單片機系統(tǒng)設計的思想，提高學生單片機實際開發(fā)和應用能力。

2.3構建多級實驗體系和能力培養(yǎng)體系

根據單片機教學的實際和課程對人才能力培養(yǎng)的要求，可以把單片機實驗教學劃分為基本模塊實驗、設計型實驗、和綜合型實驗，基本模塊實驗以驗證型實驗為主，包括單片機匯編語言程序開發(fā)、并行口、中斷、串行口、、定時/計數器各種幾口等，主要是讓學生學習單片機基本單元模塊的組成、理解單元模塊的工作原理和內部結構，同時掌握基本實驗儀器的使用和基本的實驗方法。綜合性實驗階段是綜合型實驗為主，主要建立單片機系統(tǒng)開發(fā)設計的整體思想，是能力培養(yǎng)的提升階段，也是培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力的關鍵階段。通過這一階段的實驗，使學生能對實際應用問題提出解決方案。并利用基礎性試驗階段的積累，完成自主設計實驗所用的單元模塊以及實驗步驟，并通過多次的優(yōu)化，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力，為以后單片機開發(fā)積累經驗。

2.4軟硬件學習相結合

單片機課程涉及到的知識面非常的廣，如果透明掉硬件的原理和學習，學生的實際動手能力和單片機產品設計開發(fā)能力就不能得到很好的提高，因此在單片機實踐教學中，不能忽略硬件學的學習，在做單片機實驗過程中，要盡量不完全依賴已有的實驗箱，而是要求學生盡量自己設計開發(fā)單片機的最小系統(tǒng)，這樣學生對單片機的設計和學習能夠更加直觀，也能夠把元器件選型與應用、線路板設計、電子產品的焊機與調試等硬件的知識引入到單片機的實驗教學中，雖然過程難度較大，也比較繁瑣，但對學生的自制力、學習意志能夠很好的鍛煉，也是培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和強化他們的動手能力重要階段，能夠更加有效地提高學生單片機的實際開發(fā)能力，也符合用人單位對他們能力的要求。同時，單片機軟件開發(fā)時仿真實驗軟件的使用也十分重要，軟件的使用也十分的方便，在實踐教學中引入偉福、KEIL、PROTEUS等仿真軟件，使學生在課外也能隨時隨地模擬實驗過程。學生既可以模擬再現(xiàn)實驗室硬件電路實驗的過程，也可以模擬未做的實驗達到預習目的。還可以模擬實驗室條件不具備的實驗達到補充擴展目的。

2.5通過競賽，提高學生工程開發(fā)能力

對于工科學生，全國有很多很有影響力的比賽，比如全國大學生挑戰(zhàn)杯比賽，全國大學生電子設計大賽等，各地高校也會結合本地域或本校的情況，舉辦各類的創(chuàng)新大賽，任課教師在給學生授課過程中，積極把這些信息通報給學生，鼓勵學生早做準備，積極參與，通過這些比賽，刺激學生利用單片機做出各類實用性作品，讓學生能夠通過比賽掌握單片機設計過程，讓他們親自做一回工程師，這種課外形式的學習，更能使學生充分掌握單片機各種基礎知識和實際開發(fā)技能，能夠提高學生創(chuàng)新能力和動手能力。事實表明，有過參賽經歷的學生，他們的分析解決問題的能力，單片機的實際開發(fā)能力，都得到了很好的提高和鍛煉，也更受用人單位的歡迎。

3總結

單片機的學習與社會人才需求和主流技術的發(fā)展要嚴密結合起來，只有抓好單片機實踐教學環(huán)節(jié)，才能培養(yǎng)出滿足社會需求的合格人才。應用型本科院校一定要合理安排課程內容，努力提高教師教學水平，協(xié)調單片機軟硬件教學比重，積極引導學生參與各類競賽。這樣才能培養(yǎng)出具有工程設計能力、創(chuàng)新能力及較強動手實踐能力的合格的應用型人才。

參考文獻

[1]曹建樹.單片機創(chuàng)新實踐教學改革與實驗室建設[J].實驗室研究與探索，2005，（9）.

篇12

隨著社會信息化程度的不斷提高，嵌入式技術越來越廣泛地應用于我們的生活，成為當今最熱門的行業(yè)技術。作為典型代表的單片機技術在各高校也成了一門熱門的、重要的就業(yè)方向性課程，然而，單片機技術課程是一門與工程實踐結合緊密的課程，要想讓學生掌握好這門技術，需要加強實驗實踐環(huán)節(jié)的教學，提高學生的動手能力，培養(yǎng)學生對工程對象的設計能力和應用性編程能力。

2傳統(tǒng)實驗教學存在的問題

筆者從事于單片機實驗教學工作多年，2007年開始就積極地進行單片機實驗教學研究，從專業(yè)的角度來看：目前，大部分的高校都是采用實驗箱進行教學，而實驗箱是儀器開發(fā)公司的成品，設計時具有整體規(guī)劃性，例如實驗模塊整體地址的設計，學生很難了解到其中的細節(jié)設計內涵。對于初學者，局部實驗難以吃透，很難有良好的實驗效果。這樣，一般的單片機實驗箱也只能起到驗證實驗的作用，學生只是看看實驗現(xiàn)象而已，達不到實驗教學的目的。

3.解決的辦法

英國Labcenter　Electronics公司開發(fā)Proteus軟件是一種混合電路仿真工具，Proteus不僅能仿真單片機CPU的工作情況，而且能仿真單片機電路或沒有單片機參與的其他電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，解決了實驗和工程應用脫節(jié)的矛盾，有利于學生實踐能力的培養(yǎng)。

2009年筆者立足我院實際教學需要，主持成立了《基于Proteus仿真單片機實驗實踐課程教學改革》課題研究小組，研究課題獲得了學院的大力支持與省級教改立項。我們主要從以下幾個方面的內容展開了研究：

（1）以Proteus虛擬仿真軟件為核心構建單片機虛擬仿真實驗室。

（2）結合仿真軟件構建新的實驗教學體制和方法。

（3）在傳統(tǒng)硬件實驗箱教學中引入電子仿真教學實現(xiàn)跨越性、自由性、創(chuàng)新性實驗實踐教學。

2010年該課題成果在電子信息工程專業(yè)和應用電子技術專業(yè)三個班的學生中進行了改革試點，取得了良好的效果，院級教研順利結題。

4.單片機實驗教學改革上的幾點應用

4.1單片機實驗教學

通過上述教學研究，我們形成了單片機實驗實踐教材，教材分為三章：第一章為實驗部分，主要是針對理論授課內容的重難點設計開發(fā)的基于Proteus仿真平臺的單片機基礎實驗，共為10個實驗，主要是對單片機內部資源編程應用的簡單實驗，例如P1口的使用—流水燈實驗、定時器實驗、外部中斷實驗和串口通信等基礎實驗，學生可以自由使用Proteus元件庫提供元器件按實驗內容自己畫原理圖，嘗試改寫或編寫簡單的應用程序，通過Proteus提供的虛擬儀表進行檢測，讓學生觀察實驗現(xiàn)象，了解實驗內涵。這樣既可以讓學生掌握單片機的內部硬件資源結構，又可以鍛煉學生的編程能力，還可以對常見的儀器儀表進行學習；第二章為開放性實驗部分，這部分主要是設計性實驗，對課內實驗起著補充作用，可以由老師在課堂上提出問題與拓展思路，學生自主基于Proteus仿真平成課外實驗。第三章為綜合性實驗部分，由老師給出10個由易到難的設計性課題，讓學生自主完成設計，可以給出參考設計思路、原理圖、模塊程序。由學生自己根據設計要求完成整個電路的設計，并在Proteus虛擬仿真系統(tǒng)上進行驗證，目的是培養(yǎng)學生的主動思維能力與單片機系統(tǒng)綜合設計能力。

在單片機實驗課堂硬件實驗的基礎上引入Proteus虛擬仿真教學的優(yōu)點就在于：相互輔助、相互補充配合。Proteus虛擬仿真實驗的優(yōu)點在于可以不需要實驗硬件設備投入就可以完成大量的實驗，對于學生而言，計算機平臺容易普及利用，而不可能每個人都擁有一臺實驗箱。這樣，不受實驗室條件的限制，學生可以很容易開展自主實驗，在老師的指導下完成課外拓展性實驗。

4.2實驗考核方式改革

當然，新的實驗教學方法還必須配套新的考核方式。傳統(tǒng)的考核方式一般采用實驗箱操作抽簽實驗完成，但是學生往往對線路虛焊、導線接觸不良、仿真器燒壞了等問題苦惱，就算是平時都做出來的實驗，因為選定的設備問題導致焦慮情緒影響了實驗過程，這個情況在教學過程中經常遇到。新的考核方式主要是基于Proteus虛擬仿真平成，不存在設備器材問題，學生具有最大的自主發(fā)揮的自由度，老師給出課堂實驗相近的設計性實驗課題，學生設計電路圖、編寫或改寫程序完成，以最終運行的實驗效果評定實驗成績。實驗報告必須有詳細的電路設計過程、源程序設計和實際運行效果圖片（Proteus截圖）。

成績算法為：實驗報告占20分，仿真實驗考核占60分，平時出勤10分，課外拓展實驗10分。

4.3開放性實驗

由于Proteus虛擬仿真平臺沒有局限性，實驗內容無限，可以開設的實驗課題與設計課題無限，可以擴展學生的思路和提高學生的學習興趣。軟件平臺的易搭建性，也可以有效地促進學生課外學習活動的開展。在我院，以Proteus軟件為核心建立的虛擬仿真實驗室N501作為長期對學生開放的重點實驗室，是我院電子、電氣等專業(yè)學生的課外創(chuàng)新實驗室，是具有電子興趣愛好的學生自主學習進行課外實驗的場所，主要是為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，提供給學生一個自由開發(fā)的良好學習平臺。

4.4課外電子競賽培訓活動

同時，我們也將Proteus軟件平臺引入到電子競賽培訓活動當中，為各年度大學生電子設計競賽等科技活動提供一個良好的培訓學習平臺。

篇13

【Key words】PBL teaching method; Single chip technology; Experiment teaching

0 引言

《單片機技術》課程具有較強的理論性和實踐性，為了盡快讓學生掌握單片機應用技術，為他們在單片機軟件、硬件的開發(fā)與應用方面打下堅實的基礎，為今后的就業(yè)創(chuàng)造良好的條件，在開設理論課程的同時，還安排了相應的實驗課程。

傳統(tǒng)的實驗教學往往是預先由實驗教師設計好相應的實驗項目，如程序設計、I/O口使用、中斷與定時器使用、顯示與鍵盤、串行口通信、A/D等。然后由學生照本宣科地重復，完成所謂教學大綱所規(guī)定的實驗，這種實驗教學方法不利于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力，也不能進一步激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性，甚至出現(xiàn)了學生不作實驗前的準備、抄襲他人程序和實驗報告的不良現(xiàn)象，學生普遍反映這種驗證式的實驗教學收獲不大。為了適應當今社會對電子類專業(yè)的人才需求，必須對單片機實驗教學進行改革。

PBL英文全稱為Problem Based Learning，即以問題為導向的教學方法，PBL最早起源于20世紀50年代的醫(yī)學教育中，目前已成為國際上較流行的一種教學方法。

PBL是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式，它把學習設置到復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學習者合作解決真實性問題，來學習隱含于問題背后的科學知識，形成解決問題的技能，并形成自主學習的能力。PBL強調以問題解決為中心、多種學習途徑相整合，而不只是純粹的探索和發(fā)現(xiàn)，同時它強調學習者之間的交流合作，強調外部支持與引導在探索學習中的作用等。PBL教學法的精髓在于發(fā)揮問題對學習過程的指導作用，調動學生的主動性和積極性。

1 PBL教學法在單片機技術實驗教學中的實施

筆者在多年單片機技術課程的實驗教學中，應用PBL教學法通不斷地嘗試和實踐，對相應的實驗教學進行了一系列改革，積累了一些經驗，收到較好的效果。下面以廣告燈實驗為例介紹一些做法與心得體會。

1.1 PBL教學法中對教師的要求

PBL作為一種開放式的教學模式，對教師自身的素質和教學技巧都有很高的要求，要求教師不但對本專業(yè)、本課程內容熟練掌握，應該熟悉教學大綱和學生的能力情況，還應當扎實掌握相關學科知識，并要具備提出問題解決問題的能力、靈活運用知識的能力、嚴密的邏輯思維能力。和良好的組織管理能力，要善于調動學生積極性、寓教于樂、控制課堂節(jié)奏等技巧。在單片機技術的實驗教學中，教師要適時的提出問題，且對于學生經過討論沒找到思路或者無法解決的問題要給予指導。同時需要記錄學生在實驗中的表現(xiàn)結合實驗報告給出相應的成績。

1.2 問題的提出要密切聯(lián)系實際并能引起學生的興趣

問題的產生可以是學生自己在生活中發(fā)現(xiàn)的有意義、需要解決的實際問題，也可以是在教師的幫助指導下發(fā)現(xiàn)的問題，還可以是教師根據實際生活問題、學生認知水平、學習內容等相關方面提出的問題。如原廣告燈實驗（見程序）中只有簡單的查表程序和軟件延時這兩個知識點，并不能滿足現(xiàn)實生活中的各種廣告燈設計的實際需要。因此問題自然而然的要提出來了，需要設計設么樣的廣告燈、需要哪些功能、通過哪些手段可以實現(xiàn)等等。

ORG 0

MAIN： MOV DPTR，#TAB

MOV R5，#10H

MOV A，#00H

LOOP： MOVC A，@A+DPTR

MOV P1，A

ACALL DELAY

ACALL DELAY

INC DPTR

DJNZ R5，LOOP

LJMP MAIN

DELAY： MOV R7，#00H

MOV R6，#00H

DE：DJNZ R7，$

DJNZ R6，DE

RET

TAB： DB 0FEH，0FDH，0FBH，0F7H，0EFH，0DFH，0BFH，7FH

DB 0FFH，7FH，0BFH，0DFH，0EFH，0F7H，0FBH，0FDH

END

1.3 問題的提出要圍繞課程大綱

實驗的目的最主要的還是讓同學們熟練掌握單片機的基本編程和調試方法，熟練掌握課程大綱所要求的知識能力、動手能力。如在廣告燈實驗中，可以提出如果要設計流水燈除了用查表的方法外還可以有什么方法？必要時可以告知用環(huán)移指令的方法。廣告燈中的閃爍時間如何控制？除了軟件延時還可以用定時器定時。這樣在廣告燈實驗中就能把定時器試驗結合在一起來完成。

1.4 問題的提出要循序漸進

一個宏大的工程是由若干個小的工程構成，同樣一個綜合性的設計實驗也可以由多個問題組成。問題的提出應該循序漸進，從最基本、最簡單的問題開始，逐步拓展，最終能解決一個大問題。這樣的過程，學生不僅在其中鍛煉了能力，還找到了逐步解決問題的的樂趣。如廣告燈實驗中可以依次提出如下問題：1）流水燈如何實現(xiàn)？2）延時時間控制在1S用軟件延時怎么實現(xiàn)？3）用定時器來實現(xiàn)1S定時。4）加入開關控制，實現(xiàn)不同廣告燈效果。5）用鍵盤控制實現(xiàn)不同廣告燈效果。6）廣告燈閃爍的同時播放音樂。在這個廣告燈實驗的過程中，學生不僅練習了查表程序、環(huán)移指令、軟件延時、定時器定時、開關量輸入、鍵盤輸入、分支程序等知識點，更在這個過程中實現(xiàn)了有特色、有個性的使用廣告燈的設計，體會到了成功的喜悅，增強了自信心。

1.5 改變實驗評價方式，增加學生積極性

實驗教學同理論教學一樣，是整個教學的重要組成部分。以往在成績考核中，筆試成績占主要部分，而實驗成績只是與平時成績一起考核，且占整個成績的很小比例，這樣，學生對相關實驗不會引起足夠的重視，從而帶來很大的負面影響。例如，有相當一部分同學在后期的專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計中，不能獨立地完成相應的實驗。為此，須對當前的考核模式也進行改革。

首先，隨著課程改革實驗課時的增加，必須加大實驗成績在整個課程成績的比重，占總成績的50%。同時，實驗成績合格與否，作為學生具備筆試資格的必要條件，若實驗成績不合格，則取消其筆試資格。

其次，由于學生的水平不一致，導致對實驗中所提出的問題不是都能解決，這就要求調整考核方式，不能給一個絕對的標準，對于解決了基本問題的學生可以給出實驗成績的80%，而對哪些動手能力強，解決問題能力突出的同學酌情加分，最高能給滿分。

2 結語

在多年單片機技術實驗教學中，學生普遍反映PBL教學法提高了了學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習積極性、主動性，增強了創(chuàng)新能力和綜合素質，并在實驗過程中提高了對自己的自信心和對所學專業(yè)的認可度。

【參考文獻】

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