摘要：本文分析了“單片機原理及應用”課程實驗教學改革的必要性，提出了新的實驗教學改革方案。目的在于激發(fā)學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的工程意識、分析問題和解決問題的能力，提高學生的創(chuàng)新能力和綜合素質。

關鍵詞：單片機實驗；實驗教學；教學改革

中圖分類號：TP368.2 文獻標識碼：A

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(nóng)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(jù)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?？紤]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(jù)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(chǎn)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(jù)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?；A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(shù)，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(wǎng)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(chǎn)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?？荚嚦煽儾捎冒俜种疲浩谀┛荚囌?0%、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(jù)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代發(fā)展的需要。

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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。

通信方式：山東煙臺山東工商學院信電學院，264005

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