单片机实践教学与学生能力培养

张　蓉　陈　忠　项　弢　董水金　甄　虹

[摘要]单片机实验是一门设计性、综合性很强的实验，实践性教学环节占有很重要的地位，因此，应认真制定实验教学计划，精心选择实验内容，激发学生的学习兴趣，改革实验教学方法，寓实验过程于理论教学之中，促进理论知识与实际开发技能相结合，积极发挥学生的主体作用，培养学生的实践能力和创新精神。

[关键词]实验教学 单片机 能力培养

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310137－01

单片机从家用电器、工业控制、智能仪器仪表、机电一体化直至火箭导航等尖端技术领域都发挥着十分重要的作用，许多高校工科专业均开设了单片机类的课程，而在当前形势下，实践能力和创新精神是对21世纪高素质人才的基本要求。传统的单片机实验均以单片机实验箱或者单片机技术开发装置为实验器材，开设的实验教学内容大多数属于验证性实验、训练性实验，学生实验往往是在教师的指导下根据实验讲义一步一步完成相应的内容，在整个学习过程中，学生往往很被动，而且与实际应用不接轨，学生学完整个单片机课程后不知道单片机的应用场合，更谈不上开发一些具有实用价值的东西。而单片机实验是一种内容广泛、丰富多样、灵活机动的设计性、综合性实验，教师应在要求学生自主地进行电路设计、制作、安装、编制程序、仿真调试，排除各种各样故障的过程中培养其动手实践能力和独立创新意识，促使学生将理论基础知识与实际操作技术相结合，以便在实验室就能够开发出一些具有实用价值的东西，从而锻炼和提高他们的综合素质。笔者结合单片机实际课题教学经验与体会，就实践性教学环节与学生的创新精神和动手能力培养的几个方面做了有益的实践和探讨。

一、选择合适的实验教学内容，激发学生的学习兴趣

根据单片机课程的教学大纲认真编制实验教学计划，选择合适的实验内容，设计好训练课题，同时应讲究训练方法，循序渐进，由易到难，由简到繁，逐步加大课题难度。在内容设置上，首先让学生从一些简单的单片机控制电路入手，设计一些点亮发光二极管的电路，然后逐渐加大难度设计一些较为复杂的以单片机控制的装饰灯电路等，使得学生设计的装饰灯智能化程度更高，以激发学生学习本门课程的学习兴趣，让学生始终感到有新东西可学，产生不断探索下去的欲望。在时间的安排上，在学习单片机开始由指导教师将设计好的训练课题交给学生，让学生对此课题充分进行发挥，从而设计出一系列子课题，然后根据这些子课题让学生思考如何设计电路、编制程序、制成最后的产品。

二、寓实验过程于理论教学之中，培养学生完成相应的子课题

传统的单片机理论教学和学生设计的课题截然分开，学生设计出来的东西只停留在纸上，而实际制作的又是另外的东西，如果将两者结合起来，在理论课讲解时注意联系实际，联系学生设计的课题，实施互动式，启发式教学，就更有利于激发学生听课的积极性，也有利于培养学生独立思考问题的能力。具体做法是：如学生利用单片机设计了一个跑马灯子课题，教师讲完单片机内部结构和指令系统后，可以让学生思考电路该如何连接，程序该如何编制，和更改程序是跑马等产程不同的闪烁效果等，这样既加深了学生对单片机的感性认识，又加深了学生对单片机指令的理解。

三、提供良好的实践条件，保证学生完成课题

目前，有相当多的院校开设的单片机实验课，均是提供一套单片机实验系统或者单片机实验开发装置，另外再配置一些如步进电机、LED点阵、数码管之类设备，学生设计的一些课题当然也能在这些系统上实现，但这样学生在这类实验设备上完成实验后往往还是兴趣不够，没有成就感。对此，笔者在实验室中给出单片机开发流程图，然后提供一些必要的条件，同时将一些电动玩具的内芯去掉，让学生根据它们设计一些智能化的东西，一些学生根据自己设计的子课题首先绘制电路图，然后根据电路图制作PCB板，选取元件完成电路的焊接连线，编制程序，仿真调试最后烧制程序，完成自己设计的产品，学生在看到自己亲自设计的东西变成现实以后往往有一种成就感，这种成就感不但能极大地激发学生的学习兴趣，而且还能充分发挥学生学习的主观能动性，从而培养他们的创新能力和动手能力。

四、积极发挥学生的主体作用，培养学生的实践能力和创新精神

学生的聪明才智来自他们的手指尖，在进行单片机实验教学时，教师只起实验组织者、指导者的作用，要始终让学生充当主角，充分发挥他们的积极性、创造性；同时，实验室要尽量满足学生设计所需的物质条件，如确实不能满足，教师应指导学生如何在市场上找到相应的材料，以完成课题。学生只有在亲自动手实践后，才会清楚地知道自己学了什么，学到什么程度，还有什么要学。当学生在实践中解决了所遇到的问题后，自信心会大大增强。

学生在实际制作时都急于看到自己设计的产品是否成功，可是，多数学生不很顺利，甚至多次调试均失败，从而产生放弃的想法，此时，教师应抓住时机，鼓励、指导他们完成课题。当制作成功时，学生的心情会很激动，此时教师应立即鼓励他们利用单片机设计一些较为复杂的系统和一些更实用的产品。这样可以使学生学习完整个课程后有继续从事有关单片机设计的兴趣。

五、鼓励学生参与科研，积极参加各种竞赛

在学生有一定的理论和实践动手能力后，鼓励学生积极参与各种竞赛活动，在参与的过程中他们会积极思考，努力探索，有针对性地去学习、讨论，对培养学生的应用能力和积极参与竞争的意识有着很重要的意义。今年我市举办的2008年遵义市“青春动力杯”青少年科技创新大赛中，我校参与该课题的两名同学荣获两个市级二等奖，这样更加激发了其他学生学习单片机这次活动使课题兴趣小组的学生更加积极动手，动脑，并体会到了科学探究的乐趣！

总之，在单片机实验教学中，实验室应努力提供条件，教师应让学生充分发挥自身的聪明才智，始终充当主角，充分锻炼和发展的学生的创造性思维，培养他们的实践能力和创新精神。

参考文献：

[1]朱月秀、尤佳，单片机实验教学改革的探索[J].上海：实验室研究与索，2002(4):17-19.

[2]耿国庆、孟晓景，微机原理与接口技术课程设计的实践与探索[J].实验室研究与探索，2001(3).

[3]先锋工作室，单片机程序设计实例[M].北京：清华大学出版社，2003.

[4]韩莉、章烨、陈虹锦，改革实验教学，培养学生创新能[J].实验室研究与探索，2001(6).