【摘要】現(xiàn)今高校工科類課程的教學(xué)，通常是以理論為主，配以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔。學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥、學(xué)生積極性不高。本文以單片機(jī)教學(xué)為例，提出加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。一方面給出單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)具體步驟和實(shí)施的辦法，另一方面提出單片機(jī)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】工科課程；單片機(jī)；實(shí)踐教學(xué)方法

一、工科教學(xué)基本情況

單片機(jī)是典型的工科科目，是電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等本科專業(yè)重要的專業(yè)選修課，內(nèi)容涉及51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及外圍電路的開發(fā)應(yīng)用等。早期的單片機(jī)教學(xué)是以理論教學(xué)和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主，教學(xué)效果不明顯。隨著實(shí)踐教學(xué)及其改革在高校的深入，在單片機(jī)的教學(xué)中，要特別加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。本文主要從單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和單片機(jī)實(shí)訓(xùn)兩個(gè)方面來(lái)探討單片機(jī)的實(shí)踐教學(xué)方法，以期調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生在充分實(shí)踐中理解和掌握課本上的理論知識(shí)并學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用。

二、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1.教師講授實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容并給學(xué)生設(shè)置層進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。每次實(shí)驗(yàn)開始前，要求學(xué)生首先了解實(shí)驗(yàn)的目的，所用到的儀器、器件，實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)效果等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)該事先了解需要用到或者涉及的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理，并在實(shí)驗(yàn)開始之前用引導(dǎo)式的教學(xué)方法給學(xué)生講解。例如，在講授發(fā)光二極管的基本原理、單片機(jī)引腳功能以及簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言編程技巧后，通過(guò)點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解到單片機(jī)的獨(dú)立引腳的作用，同理，通過(guò)流水燈的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生知道如何控制成組的單片機(jī)輸入輸出引腳P0～P3。此外，教師必須事先給學(xué)生設(shè)定合適的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。例如，數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)，教師先要求學(xué)生完成一個(gè)數(shù)碼管的顯示；然后再靜態(tài)顯示多個(gè)數(shù)碼管；接著讓多個(gè)數(shù)碼管分時(shí)顯示不同的字符，使得數(shù)碼管“同時(shí)”顯示多個(gè)不同字符（數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示）。通過(guò)層進(jìn)式的目標(biāo)設(shè)定后，學(xué)生遇到的問(wèn)題被分解，難度降低，學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力加強(qiáng)，創(chuàng)造性思維也會(huì)被開啟。

2.學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生動(dòng)手環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)課的主要部分。實(shí)驗(yàn)設(shè)備建議用開發(fā)板。通常單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)都是從簡(jiǎn)單的點(diǎn)亮發(fā)光二極管和流水燈開始，到數(shù)碼管的顯示、鍵盤的檢測(cè)，再到單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)、串行口實(shí)驗(yàn)以及外圍芯片A/D、D/A、存儲(chǔ)器芯片讀寫及液晶顯示等。在教師介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理和方法以及常用技巧后，學(xué)生可以自行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在驗(yàn)證理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)教師的鼓勵(lì)和提示，提出的新的問(wèn)題并進(jìn)行創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)本身的內(nèi)容。例如，流水燈的編程技巧，可以使用最直接的給每一個(gè)單片機(jī)引腳直接賦值再循環(huán)的方法，也可以直接給整個(gè)P0口賦值，利用自帶頭文件庫(kù)的左移右移庫(kù)函數(shù)即可。

3.教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題給予分析、指導(dǎo)和總結(jié)。學(xué)生在自己動(dòng)手環(huán)節(jié)一定會(huì)遇到很多問(wèn)題，有基本的原理問(wèn)題、連線問(wèn)題、編程問(wèn)題或者調(diào)試問(wèn)題等。遇到問(wèn)題、解決問(wèn)題是實(shí)踐獲取知識(shí)的快捷途徑。教師要有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，能隨時(shí)回答和解決學(xué)生遇到的問(wèn)題。對(duì)于隨意短接或者跳接等接線問(wèn)題，以及不良編程習(xí)慣問(wèn)題一律扼殺在搖籃里。對(duì)于學(xué)識(shí)性的問(wèn)題，則采取反問(wèn)設(shè)問(wèn)等啟發(fā)分析引導(dǎo)方式，將學(xué)生不能解決的大問(wèn)題分解為他們能夠解決的小問(wèn)題，盡力讓學(xué)生自己獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的失誤和錯(cuò)誤等問(wèn)題，則可直接指導(dǎo)其從硬件到軟件逐一查錯(cuò)排錯(cuò)的方法，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己解決問(wèn)題。最后還要重視實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包括知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，查錯(cuò)排錯(cuò)方法等。例如做完鍵盤檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)單鍵盤和矩陣鍵盤的檢測(cè)原理（相同），矩陣鍵盤檢測(cè)的編程技巧，檢測(cè)過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案等。

4.鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散式思維、大膽實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。每一個(gè)人的思維方式都是不同的，教師的方式會(huì)給學(xué)生一個(gè)方向?qū)?，但同時(shí)不能忽略學(xué)生自己的主觀能動(dòng)性。鼓勵(lì)學(xué)生大膽試驗(yàn)創(chuàng)新、百花齊放百家爭(zhēng)鳴，能夠達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。例如，在做電子時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有些同學(xué)選擇用數(shù)碼管作為顯示器，有些同學(xué)選擇液晶顯示器；另外，在時(shí)分秒的編程顯示和中，每個(gè)學(xué)生都可以按照自己的方式來(lái)定義鍵盤和選擇時(shí)分秒的顯示方式。

5.寫好實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)是一個(gè)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)該過(guò)程的總結(jié)、是實(shí)驗(yàn)成果的書面提交。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須要認(rèn)真嚴(yán)肅對(duì)待，它也是良好科研能力的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫，一方面能夠加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，另一方面它也是科研能力、書面表達(dá)能力良好培養(yǎng)和體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容一般包括：實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)原理（硬件和軟件），實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容——包含實(shí)驗(yàn)當(dāng)中遇到的問(wèn)題和解決方案總結(jié)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析論證以及實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)，和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

理論課是以教師為中心的，實(shí)驗(yàn)課則是把學(xué)生推到前臺(tái)，讓學(xué)生去實(shí)踐去碰壁去解決問(wèn)題。教師看似退至幕后卻要對(duì)實(shí)驗(yàn)有預(yù)見(jiàn)性認(rèn)識(shí)，要成為實(shí)驗(yàn)的掌控者，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)才不會(huì)是膚淺的，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生才有啟發(fā)也更有價(jià)值。在學(xué)生的動(dòng)手能力增強(qiáng)、自信提高的時(shí)候、學(xué)習(xí)興趣倍增、后續(xù)的教學(xué)也有更加好的動(dòng)力。

三、開展單片機(jī)實(shí)訓(xùn)

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)主要目的是學(xué)習(xí)和理解單片機(jī)；開展單片機(jī)實(shí)訓(xùn)則是掌握和利用單片機(jī)，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。如實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目“設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)”其基本內(nèi)容包括：（1）設(shè)計(jì)集成電路并完成PCB板及硬件的制作并測(cè)試硬件；

（2）用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度控制功能；（3）將程序下載到硬件中進(jìn)行綜合調(diào)試。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目選題可以是教師較為熟悉的領(lǐng)域或?qū)W生特別感興趣的課題。為方便教師指導(dǎo)和節(jié)約學(xué)生寶貴的學(xué)習(xí)時(shí)間，實(shí)訓(xùn)可與課程實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，充分利用學(xué)生的課余時(shí)間。實(shí)訓(xùn)也可以作為課程設(shè)計(jì)來(lái)做，安排在課程結(jié)束后，具體安排計(jì)劃如下：第1天，教師布置實(shí)訓(xùn)課題。同時(shí)給出并討論實(shí)訓(xùn)的任務(wù)——包括實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)目的要求，設(shè)計(jì)方式方法以及設(shè)計(jì)想要達(dá)到的效果。第2～3天，學(xué)生根據(jù)任務(wù)自行查閱資料，提出2～3個(gè)設(shè)計(jì)方案并對(duì)它們進(jìn)行比較擇優(yōu)；指導(dǎo)老師在此過(guò)程中主要起輔導(dǎo)作用。第4～7天，設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)，主要包括電路圖的繪制，軟件程序的編寫以及軟硬件的調(diào)試。最后得出結(jié)論并撰寫實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)報(bào)告。實(shí)訓(xùn)的過(guò)程，是學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)作開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)自主查找相關(guān)資料；根據(jù)設(shè)計(jì)需要復(fù)習(xí)教材中的知識(shí)點(diǎn)并靈活運(yùn)用；遇到困難時(shí)積極尋找解決方案并和師生討論技術(shù)性可行性；實(shí)施方案過(guò)程中反復(fù)驗(yàn)證調(diào)試，并得出最佳解決方案。整個(gè)過(guò)程使得學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)達(dá)到最好的效果。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，教師更是積極配合輔導(dǎo)，監(jiān)督指導(dǎo)學(xué)生。教師參與的積極性，直接影響學(xué)生的積極性，不容忽視。一方面，教師參與到學(xué)生的設(shè)計(jì)和討論中，及時(shí)解決他們遇到的問(wèn)題以及開拓他們的思路；另一方面，教師鼓勵(lì)學(xué)生多思考多探索，多給他們提供一些有用的實(shí)物及電子資源。實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)方案、硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)無(wú)不凝結(jié)著學(xué)生的辛勞和創(chuàng)造。教師要針對(duì)各種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入淺出的分析，對(duì)其中的優(yōu)選方案給予正面的評(píng)價(jià)和討論，對(duì)不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討和指正。讓學(xué)生從設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)難度，相關(guān)損耗，性價(jià)比等多方面認(rèn)識(shí)自己的設(shè)計(jì)，對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)有更深層次的認(rèn)識(shí)。

實(shí)踐出真知，工科科目的學(xué)習(xí)更是如此。只有經(jīng)過(guò)不斷的“嘗試——失敗——總結(jié)——再嘗試——再總結(jié)”等一系列活動(dòng)，學(xué)生才能不斷的吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并積累屬于自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐越多，電路規(guī)模和復(fù)雜程度越大，學(xué)習(xí)興趣和能力越強(qiáng)，成功的次數(shù)也越多。成功使人發(fā)自內(nèi)心的喜悅，由此能激發(fā)新的創(chuàng)造力。實(shí)踐的過(guò)程是將學(xué)生引入到“自己動(dòng)手——獲得成功——興趣提高”這樣的模式，實(shí)踐教學(xué)除檢驗(yàn)真知也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于單片機(jī)課程，實(shí)踐是很重要的。大學(xué)還有很多工科科目也需要適當(dāng)?shù)亩嚅_展實(shí)踐教學(xué)，以上實(shí)踐教學(xué)方法可供參考使用。

參 考 文 獻(xiàn)

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