摘 要：針對(duì)目前單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，推進(jìn)綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革

由于單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于智能儀器儀表、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、航空航天、電子通信、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等各個(gè)領(lǐng)域。掌握單片機(jī)技術(shù)，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)技能的提高和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，更重要的是能夠使學(xué)生獲得實(shí)用技能，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，所以目前國(guó)內(nèi)外各高校電子信息及機(jī)械工程等專業(yè)都開設(shè)有單片機(jī)相關(guān)課程。

單片機(jī)是一門綜合性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，學(xué)習(xí)單片機(jī)必須理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，而且實(shí)驗(yàn)在整個(gè)課程的教學(xué)中起著非常重要的作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生把理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虒?shí)踐應(yīng)用的能力。但是，傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本上都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生只要根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求進(jìn)行簡(jiǎn)單的連線，把現(xiàn)成的程序代碼輸入計(jì)算機(jī)并編譯下載即可得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算完成了實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，雖然學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)單片機(jī)，但是在需要進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)時(shí)往往對(duì)課題不知所措，不知該如何選擇芯片型號(hào)和如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而這些都是在學(xué)完單片機(jī)課程后應(yīng)該初步掌握的內(nèi)容。針對(duì)目前單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端，本文通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，推進(jìn)綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化

根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容可分為初級(jí)軟件實(shí)驗(yàn)、基本硬件接口實(shí)驗(yàn)和綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分。要正確處理好三部分實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系，合理安排各部分實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)盡快熟練掌握單片機(jī)軟硬件知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取要做到對(duì)典型的芯片都安排有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，增加綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的比重，逐步將單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向綜合應(yīng)用型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

初級(jí)軟件實(shí)驗(yàn)包括：不同進(jìn)制之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、內(nèi)外RAM之間的數(shù)據(jù)傳送等，這部分實(shí)驗(yàn)的主要目的是讓學(xué)生熟悉和掌握單片機(jī)匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法及Keil .Vision2仿真軟件的使用方法。由于軟件仿真實(shí)驗(yàn)只要在電腦上裝上Keil .Vision2仿真軟件就可以進(jìn)行，基于學(xué)時(shí)的限制，這部分內(nèi)容課堂上教師只需簡(jiǎn)單講解一下該軟件的用法和編程時(shí)要注意的要點(diǎn)，讓學(xué)生在課外預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求自行運(yùn)行并修改程序，同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

硬件接口實(shí)驗(yàn)部分包括硬件接線和軟件編程兩部分，其中主要有I/O口輸入/輸出、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、鍵盤接口、串行通信、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、外部中斷及AD/DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，對(duì)于這部分實(shí)驗(yàn)，學(xué)生首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成硬件設(shè)計(jì)，搭建好電路，然后閱讀并運(yùn)行程序，同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生在理解程序的基礎(chǔ)上修改程序，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化，使學(xué)生更加深入地理解和掌握實(shí)驗(yàn)的軟硬件原理。

綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)通常要結(jié)合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等來(lái)完成，該部分實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要有溫度測(cè)量與控制實(shí)驗(yàn)、語(yǔ)音芯片控制實(shí)驗(yàn)及電子時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，自行選取合適的接口模塊和芯片，獨(dú)立完成軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試，分析并解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中要進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)軟硬件系統(tǒng)的理解和認(rèn)識(shí)。通過(guò)綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生全面掌握所學(xué)單片機(jī)知識(shí)，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)他們的綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)能力以及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、教學(xué)方法的改革

學(xué)生在初次接觸單片機(jī)一般是聽教師介紹單片機(jī)在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，了解學(xué)好單片機(jī)的重要性和必要性后會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，但是隨著后面對(duì)單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)以及匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)的、空洞的、枯燥的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生又會(huì)慢慢對(duì)單片機(jī)失去興趣，這就是傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)只重理論而忽略實(shí)踐導(dǎo)致的結(jié)果。所以，為了提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，在整個(gè)單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中，一定要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，打破傳統(tǒng)的先是單片機(jī)硬件知識(shí)，然后是匯編指令系統(tǒng)及編程設(shè)計(jì)，再是單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器及I/O口擴(kuò)展、串行通信的這種循序漸進(jìn)的教學(xué)方法，而是以單片機(jī)的應(yīng)用為目標(biāo)，結(jié)合基本的工業(yè)控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，將課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，先讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)所見即所得的實(shí)驗(yàn)來(lái)講解各種指令的編程方法，順便介紹相關(guān)的基本概念及產(chǎn)生這種現(xiàn)象的硬件原理，從而使學(xué)生掌握單片機(jī)的硬件知識(shí)及軟件編程方法。

目前，我校采用的是浙江天煌教儀研發(fā)的THGQC-1型嵌入式單片機(jī)（80C51）實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。例如，在做其中的8155交通燈控制實(shí)驗(yàn)（用8155并行接口芯片的PC口驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模擬十字路口的交通信號(hào)燈）時(shí)，可以讓學(xué)生先觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到感性認(rèn)識(shí)，然后再引導(dǎo)學(xué)生思考產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，包括控制各信號(hào)燈亮或滅所涉及的硬件資源和軟件編程內(nèi)容以及如何通過(guò)改變單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值來(lái)改變定時(shí)時(shí)間等。最后，在學(xué)生理解基本原理、概念和編程思路的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生活中需求設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈。例如，假設(shè)某個(gè)十字路口，早晚上下班高峰時(shí)間東西方向的車流量遠(yuǎn)大于南北方向的車流量，這時(shí)就可以將東西方向綠燈時(shí)間調(diào)長(zhǎng)一些，而南北方向綠燈時(shí)間調(diào)短一些。根據(jù)不同時(shí)間段車流量的不同，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠根據(jù)每天的時(shí)間段調(diào)整各方向信號(hào)燈的亮/滅持續(xù)時(shí)間，以確保四個(gè)路口的紅黃綠燈能協(xié)調(diào)工作。這樣，通過(guò)由淺入深，舉一反三，從各個(gè)不同的角度考慮實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中涉及的問(wèn)題，不僅使學(xué)生對(duì)單片機(jī)理論知識(shí)有了深入的理解和掌握，而且能夠激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，潛移默化地提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力、獨(dú)立操作能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，這對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力非常有效。

本文根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了研究和改革。教學(xué)內(nèi)容方面，把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為初級(jí)軟件實(shí)驗(yàn)、硬件接口實(shí)驗(yàn)和綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三部分，通過(guò)合理安排三部分的具體教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生在熟練掌握Keil.Vision2仿真軟件和單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，理解和掌握單片機(jī)的各種硬件接口的原理和使用方法，最后通過(guò)綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。教學(xué)方法方面，打破傳統(tǒng)的循序漸進(jìn)的教學(xué)方法，以單片機(jī)的應(yīng)用為目標(biāo)，結(jié)合基本的工業(yè)控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，先讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)所見即所得的實(shí)驗(yàn)來(lái)講解各種指令的編程方法，順便介紹相關(guān)的基本概念及產(chǎn)生相應(yīng)現(xiàn)象的硬件原理，從而使學(xué)生掌握單片機(jī)的硬件知識(shí)及軟件編程方法。發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用，在掌握初級(jí)軟件和硬件接口實(shí)驗(yàn)的前提下，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中控制功能的需求，研發(fā)創(chuàng)新型綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立操作能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

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？誗編輯 薛直艷