单片机教学改革探索与实践

单片机教学改革探索与实践

针对目前单片机课程教学中存在的弊端，提出了改进教学方法与形式、调整教学大纲与学时数、参与工程项目实践等多方面对单片机教学改革的方案和措施，以实践激发与培养学生的学习单片机课程兴趣，增强学生的创新意识，取得了良好教学效果。

标签：单片机教学；教学改革；创新思维

随着科技的迅速发展，单片机对于促进各行各业实现信息化、数字化、智能化和产品化具有重要的作用，小到家用智能电器，大到工业仪表、汽车等领域，均有单片机的身影。单片机原理与接口技术作为机械电子工程专业的必修课，其培养目标是使学生掌握单片机的原理，并能够进行程序设计，达到具有独立分析、解决问题的能力。但单片机教学是一门涉及模拟、数字电子技术、信息采集、控制技术与程序设计等知识的综合性课程，由于机械专业学生前期的电子方面基础课程的薄弱，加上单片机课程抽象、枯燥，因此，通过单片机实验与实践课程激发学生的单片机学习兴趣，就显得尤为重要。本文着重讨论现行的单片机教学环节存在的弊端，提出更加满足学生需求的实践性教学环节的新思路、新方法。

1.单片机教学环节存在的弊端

单片机功能越来越大，但单片机课程教学的效果不是十分理想。目前主要表现在以下几个方面。

（1）目前，单片机教材或参考书仅从原理上引导学生对单片机的理解，此内容抽象难理解，同时汇编语言程序也会给学生理解带来困难，给学生带来一种单片机很难学的错觉。因此，大多数学生不能深入地进行学习。

（2）单片机课程是一门针对硬件进行编程的综合性课程，除掌握基本理论外，进行实践锻炼必不可少，且不容忽视。但目前理论课时和实验课时少，不能满足其教学计划的需要。理论课时少致使授课过程中仅实现单片机原理与接口技术的讲解，不能进行过深、过多地拓展；实验课时少，只能选做一些验证性实验，而对于设计性或者综合性的实验则很难进行，这将缺乏对学生综合运用知识的能力的培养和提高。

（3）课程设计要求学生能够独立完成查资料、定方案、软硬件设计调试、撰写设计说明书等工作，进一步提高学生综合分析、设计和创造能力，增强学生工程设计意识。但目前，课程设计无法对系统设计各环节进行实战练习。

（4）实验箱数量有限，硬件资源不足，致使一组多人，多人一机，部分学生对实验的意识不强，甚至存在偷懒、不动手的现象。此外，学生利用实验箱简单插线，往往忽略实验电路原理的重要性，而且，实验箱硬件设计内容不能改变，难以进行新实验设计，在一定程度上制约了学生创造力的培养。

2.单片机教学改革与实践

（1）改进教学方法与形式。在单片机教学中，着重突出单片机技术的典型性，注重单片机系统应用设计。在单片机多媒体教学教学过程中，引入Proteus 仿真工具，利用软件模拟直观地演示激发学生的学习主动性。学习主动性是学生探求知识的巨大动力，是激发创造的精神源泉，是培养应用创新型人才的关键。同时，在仿真设计过程中，也可以促进学生硬件电路设计能力的培养与提高，有利于改善教学效果。

（2）培养学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师。”学生一旦对单片机有了浓厚的兴趣，便会主动去求知、去探索、去实践。因此，在教学中，利用具体案例，通过启发式教学方式，引导和培养学生的实际动手操作能力、设计兴趣和创新思维。在完成理论授课后，给学生留一些实际的设计项目，使学生在实际应用中学会自己思考。

（3）以增强创新意识为目标，实施实验教学环境改善。单片机技术属于综合技术学科，学生除能自己独立编写程序、完成验证性实验外，还需能自行搭建实验电路进行创新性设计实验。通过一系列单片机实验了解其实际应用，培养学生合作能力和独创精神，以达到培养学生综合能力的目的。

（4）调整教学大纲。单片机课程学时较紧，实践教学单纯依靠本课程的实验课时，远远不能使学生熟悉单片机知识的应用和全面掌握单片机系统开发方法。因此，长春工业大学机电工程学院在制订2014版教学大纲时，对教学大纲进行了调整。自2014级入学的新生开始，将单片机原理与接口技术的总学时数调整为50学时，其中包括10学时实验，另外，课程设计为2周。同时，在考核方式上，调整各部分所占比例，以实验成绩为主要参考，实验成绩不达标，则取消期末考试成绩。

针对目前课程设计存在的弊端，可使得选题更加多样化、趣味化、实用化。题目多样化以后可以让学生有自由选择与发挥的空间，在完整地进行完单片机系统设计后，培养学生自主实践能力，为将来走向工作岗位奠定坚实基础。

（5）参与工程项目实践。在实验中，筛选一些动手能力强的学生，将他们选入实验室，并依托现有的装备条件，让学生积极参与教师科研项目的研发。例如，在如图所示的人体含水量测量控制系统开发中，首先向学生讲解了该装置进行人体水含量测定的基本原理、单片机与触摸屏的接口原理，再对重量传感器的使用、触摸屏程序的编写进行了分析、引导，很快实现了基于单片机的人体含水量测量装置的开发，目前已交付科技展馆使用，同时，控制软件也登记了软件著作权。

（6）以电子大赛、大学生创新训练计划项目为契机建立开放式实验室，推进单片机课外教学。在学校、省、全国大学生电子设计竞赛以及大学生创新训练计划项目的推动下，建立开放式实验室，让学生自主地走进实验室，在单片机应

用中进行科学创新，推进单片机课外教学。开放性实验以学生为主体，充分发挥团队以及个人的发散思维，自主设计实验方案、自主完成实验过程、自主处理实验数据，为电子大赛的设计以及大学生创新项目的确立提供思路与参考。

3.总结

单片机原理是一门不断更新的课程，新型芯片层出不穷，一方面，教学过程中要选用新型芯片为例进行讲解与引导，另一方面，要通过实践教学改革，提高学生创新能力和增强学生的综合素质，培养实际动手能力。在实践中，不能单纯地验证单片机基本理论，更应该通过对单片机课程教学改革的实践，培养学生创新能力。教师应在实践中加快教学方法的更新，促进创新实践教学平台的搭建，鼓励学生积极开展课外实践活动，并通过参加系列科技竞赛或教师科研课题的研究，日益提高教学效果，为实现机械工程应用型本科生的培养的探索提供重要参考。

参考文献：

[1]张灵，武兴华，胡挽芝.浅谈高校单片机课程实践教学创新模式[J].西南师范大学学报（自然科学版），2012（11）：138—140.

[2]庞前娟，魏丽娜，李精华.基于Proteus的单片机实践教学改革探讨[J].桂林航天工业高等专科学校学报，2009（04）.