華瑩

[摘 要]實踐教學(xué)是單片機課程教學(xué)的重要組成部分，能夠提高學(xué)生動手能力。隨著電子信息技術(shù)迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式仍停留在理論層面上，在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新能力方面有一定的局限性，大多教學(xué)生學(xué)完課程后不能靈活應(yīng)用。新的實踐教學(xué)模式在更改理論授課主講機型的基礎(chǔ)上，以實驗的形式培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實驗技能。以51單片機為核心控制器，完成增強51單片機的各種驗證性實驗。通過單片機實踐教學(xué)系統(tǒng)等實踐操作，提高動手能力，開展科學(xué)研究，縮小理論授課與工程應(yīng)用間的差距。

[關(guān)鍵詞]高職院校；單片機；實踐教學(xué)；教學(xué)改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.190

多年來，實踐教學(xué)是單片機原理與應(yīng)用課程教學(xué)不可缺少的部分，其設(shè)計立足于教學(xué)大綱，滿足現(xiàn)行教學(xué)中各種實驗的要求，是一門綜合性、實踐性極強的課程。學(xué)習(xí)提高和綜合應(yīng)用該課程的實質(zhì)就是讓學(xué)生充分發(fā)揮自主能動性。通過靈活應(yīng)用單片機內(nèi)部功能部件，對系統(tǒng)的先進(jìn)性、實用性和可靠性進(jìn)行細(xì)致的分析，在成功搭建最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴展外圍電路。培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)實際應(yīng)用系統(tǒng)能力，探索新的單片機實踐教學(xué)模式。

1 傳統(tǒng)單片機實踐教學(xué)模式

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，目前的單片機實踐教學(xué)方式分為三類。一是表現(xiàn)形式生動的，涉及了電子電路并且應(yīng)用越來越廣泛的，以Proteus為實驗仿真平臺的，在計算機上實現(xiàn)虛擬實驗的方式。這種實踐教學(xué)方式能體現(xiàn)出單片機技術(shù)的超強實踐性，將有助于實驗和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，提高學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力。但在單片機的教學(xué)過程中仿真實驗的單一性極易讓學(xué)生感到厭倦。二是以使用非常普遍的單片機實驗箱為硬件平臺，學(xué)生照本宣科地去完成所謂實驗，通過連接各功能模塊間的跳線搭建實驗項目的硬件電路。對硬件的機械式操作，致使實驗起不到其應(yīng)有的作用，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生只能在不清楚實驗箱硬件連接的情況下，參照實驗指導(dǎo)書完成實驗，制約了學(xué)生創(chuàng)造性思維及綜合能力的發(fā)揮，使學(xué)生在硬件電路設(shè)計方面都沒能得到很好的鍛煉。三是提供給學(xué)生單片機最小系統(tǒng)開發(fā)板或元器件，在有限的課時提高實驗教學(xué)效果。學(xué)生需要自己設(shè)計硬件電路，加深對理論知識的理解，并編寫程序以完成實驗項目。這種方式在單片機測控領(lǐng)域的實驗難度又有所提高，有利于提高學(xué)生的動手能力。但是，盡管學(xué)生在校期間已經(jīng)過理論，由于興趣、先修課程基礎(chǔ)的差異，加上過多的硬件資源，使得基礎(chǔ)偏差的學(xué)生無法完成實驗，甚至連學(xué)習(xí)成績很好的學(xué)生也會感到無從下手。

2 51單片機實踐教學(xué)模式改革

2.1 課程理論教學(xué)內(nèi)容的改革

上述三類實驗方式多以傳統(tǒng)的51系列單片機為核心控制器，采用以C51為主匯編為輔的編程語言為開發(fā)工具，造成課堂教學(xué)與工程應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。新的實踐教學(xué)模式以理論課教學(xué)內(nèi)容改革為基礎(chǔ)，在更新理論授課內(nèi)容的基礎(chǔ)上更新主講機型，以及更新編程語言，加速單片機課程教學(xué)與工程應(yīng)用的相容。目前，市場上存在許多與51兼容的高性能8位單片機實現(xiàn)測試與控制功能。近年來以科研項目為依托，開發(fā)中也多次使用該系列單片機作為主控制器，將上述三種傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式相結(jié)合通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)組織與實施，替代傳統(tǒng)的51系列。學(xué)習(xí)過程中，傳統(tǒng)的匯編語言不完全拋棄，真正與工程接近。在實時性要求高的場合運用傳統(tǒng)的匯編語言的基礎(chǔ)上，增加了學(xué)生理解各部件相關(guān)知識點的難度，因此，以C5l語言為主兼顧匯編語言的理論教學(xué)成為理論教學(xué)改革內(nèi)容之一，將會更高效率提高學(xué)生的“真”動手能力和工程實踐能力。

2.2 實踐教學(xué)改革

高集成度的封裝快速與更新的單片機產(chǎn)品脫節(jié)，因此需要新的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。C51語言作為該課程的主要編程語言，融合實驗箱基礎(chǔ)性強、匯編語言與操作簡單，可讀性和可移植性強利于提高學(xué)生動手能力。單片機應(yīng)用開發(fā)人員大多數(shù)選擇目標(biāo)代碼與運行速度都與匯編語言相差不多，挑選部分基礎(chǔ)性實驗仍在實驗箱上完成，實驗內(nèi)容較豐富的設(shè)計性實驗則在面包板上完成。結(jié)合課程和學(xué)生的特點，合理安排各實驗，達(dá)到最終構(gòu)建單片機應(yīng)用系統(tǒng)的目的。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生和保持對單片機的強烈求知欲。

3 實踐教學(xué)組織與實施

3.1 教學(xué)準(zhǔn)備

根據(jù)學(xué)生的不同認(rèn)知能力會影響教學(xué)效果等因素，將學(xué)生進(jìn)行分組，依照學(xué)生的能力對相關(guān)課程知識的拓寬，在授課中充分發(fā)揮仿真實驗的形色作用。教師在上課前，需要在教學(xué)中引入具有專業(yè)特色、擴展性較好、單片機課程實踐教學(xué)，以達(dá)到學(xué)生對該門課程有一定的理論認(rèn)知。同時了解學(xué)生的多元智能情況，增添設(shè)計性實驗項目。在進(jìn)行課程實驗時還可以針對學(xué)生個體的興趣，將學(xué)生分成相似度接近的若干組。學(xué)生可選擇不同模塊來完成不同類型和難度不一的設(shè)計性、綜合性實驗項目。在實驗過程中，使學(xué)生通過實驗掌握單片機課程的基礎(chǔ)，充分調(diào)動每個學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)的積極性，增加學(xué)生硬件連接的動手機會。使不同層次的學(xué)生有不同程度的參與，提高綜合設(shè)計能力和工程應(yīng)用水平。

3.2 教學(xué)內(nèi)容組織

基礎(chǔ)性實驗多為驗證實驗，根據(jù)單片機的知識結(jié)構(gòu)，擬定實驗項目。精簡基礎(chǔ)性實驗是學(xué)生快速掌握單片機獨立知識點的有效途徑，根據(jù)學(xué)生的掌握程度，設(shè)置基礎(chǔ)實驗內(nèi)容。同時，教師僅提供學(xué)生元器件，主程序流程圖和部分子程序已在實驗指導(dǎo)書中給出，學(xué)生動手焊接電路，按流程圖填寫完整程序，加強設(shè)計實驗。并結(jié)合工程應(yīng)用將設(shè)計設(shè)置成不同的難易等級，在實驗箱上調(diào)試出結(jié)果。以基礎(chǔ)、單獨的知識點為學(xué)習(xí)目標(biāo)，達(dá)到熟悉單片機指令系統(tǒng)、編寫簡單程序的目的。在實驗過程中，教師應(yīng)以學(xué)生為實驗主體，為學(xué)生點明實驗方向，提高學(xué)生對單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全面認(rèn)識，改變其應(yīng)付實驗的思想。使其能參照實驗指導(dǎo)書獨立編制實現(xiàn)軟件，最大限度地調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的積極性。

3.3 教學(xué)實施

實踐教學(xué)和理論教學(xué)一樣，需要得到不同層次的提高和收獲。教師發(fā)揮足夠的引導(dǎo)作用，盡量做到采用綜合運用單片機各功能部件知識點的多樣化的教學(xué)方法讓學(xué)生帶著疑問與興趣去完成各個實驗。以為學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行基礎(chǔ)實驗項目環(huán)節(jié)，開發(fā)多個綜合性實驗項目。在完成基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上，教師可采用“問題式教學(xué)”、“案例式學(xué)”、“討論式教學(xué)”等方法，培養(yǎng)學(xué)生積極思考—發(fā)現(xiàn)問題一解決問題—思考問題的良好習(xí)慣。借用實物、Proteus仿真圖給學(xué)生明確實驗任務(wù)，通過重復(fù)理解實際電路與理論知識的鏈接關(guān)系，更好地掌握實驗原理。并引導(dǎo)學(xué)生對應(yīng)知識的鏈接去剖析每個實驗項目，及時總結(jié)思考，排除故障、解決問題。讓學(xué)生不能僅以為學(xué)習(xí)目標(biāo)，在完成實驗時從理論依據(jù)自己搭建硬件電路，分析實現(xiàn)方案。引導(dǎo)學(xué)生積極思考實驗中遇到如電路設(shè)計錯誤、基本概念錯誤、程序結(jié)構(gòu)錯誤及語法錯誤等各種問題，分析問題，并找到解決問題的方法，重復(fù)理解調(diào)試過程所用到的理論知識點。

4 結(jié) 論

實踐教學(xué)是單片機課程教學(xué)的重要組成部分，針對目前常見幾種單片機課程教學(xué)實踐方法的優(yōu)缺點，融合三種實踐教學(xué)方式，提高學(xué)生動手能力。通過整合教學(xué)內(nèi)容，開展科學(xué)研究，縝密布置教學(xué)實施計劃，以實驗的形式培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)實際應(yīng)用系統(tǒng)能力，讓學(xué)生充分發(fā)揮自主能動性，提高工程應(yīng)用能力。

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