单片机原理与接口技术实验教学的新方式研究

郑笔耕 王恒

【摘要】实验教学在单片机原理和接口技术中占有核心地位，如何提升试验教学质量是所有科研工作者共同研讨的问题。本文分析了单片机在实验教学中的缺陷，并且提出了针对性的实验教学课程方法改革的措施，针对改革的方式进行了相关的实验分析，通过实验结果和传统教学结果的比对分析，新型的实验教学技术很好的提高了学生的动手能力，完成了实验教学的进步要求。

【关键词】单片机；接口技术；教学实验

单片机实验在单片机理论教学中，具有非常重要的实践作用。我们通过单片机教学实验，可以很好的提升学生动手能力，让学生在动手的过程中认识到其工作的特性和原理，对理论知识有一个非常直观、系统的认识和了解；除此之外，还可以加深学生对理论知识的印象和解读能力，使得学生在实践的过程中掌握单片机的关键理论知识和相关技术。

一、现有实验教学方式的不足

1、内容的系统性存在缺陷。实验课程的学时在课程总学时当中受到非常明显的遏制，假如说在原有的计划上安排了10个学时的实验课程，但是这些实验学时对单片机实验教学的实践需求是远远不够的。为了在有限的时间内把单片机的实验内容最大化讲解，实验课程的环节中穿插了非常多的论证性实验，并且教师会给出一定的程序步骤。在实验的时候，学生都是被动跟着教师进行，对于实验内容的认识依然停留在书本知识方面，缺少新器件和电路应用方面的实际操作训练。虽然说这么做加快了实验的周期时间，但是本着实验课程锻炼学生的实践操作能力和思维能力的目标依然没有实现。虽然说部分学生对于知识是一知半解，但是完全依照书本操作步骤进行，也可以完成相关的实验，但是这样的情况依然无法满足学生训练单片机内容的实践操作要求。

2、时间的灵活性非常古板。因为实验成绩是课程总成绩的少部分，因此当课堂教学内容全部结束的时候，所有的实验教学课程都要结束，要不然会影响到学校安排考试和成绩测评的安排，鉴于这样的原因，实验周期时间短和相对集中就成为了主要问题。在这部分时间内，实验室出现高负荷情况，每个班级的实验时间都安排的很集中，经常会出现下组学生等待上组学生做完实验等实验设备的情况，灵活的时间因此受到非常大的限制，并且影响到学生实验课程的教学质量。

3、综合性实验无法开展。因为单片机的价格非常低廉，体积还很小，相应的功能也在不断的完善，成为现代工业技术中非常理想的一种微控单元核心构件，尤其实在工业过程控制和智能仪器仪表方面应用非常广泛。单片机实例应用是非常容易就可以被利用在实验教学过程中的，因为这样不单单可以让学生建立一个非常系统的单片机知识系统，还能够让学生体验到单片机在实际应用中的价值。但是因为现实教学情况的限制，如此综合性的教学实验并没有被安排实验教学中，只是作为小部分的选修内容。

二、单片机实验教学的有效改革

1、专门开设单片机实验教学课程。真正意义上掌握单片机的理论知识，必要的实践操作是不能缺少的。现在的学生普遍感觉到单片机的理论知识很难把握，最主要的一个原因就是实践操作程度的不深刻，所以在改革单片机原理和接口技术实验课程的时候，必须把理论教育和实践操作一分为二。把传统课本知识中的实验内容全部分离开来，重新进行规划和分类，并且为此专门编纂特定的实验教材，从根本地位方面改变实验教学的存在价值。如此一来，实验课时得到了充分的保证，并且在实验内容的安排方面更加全面和具体，可以让学生在程序编写、通讯方式、存储器结构和系统综合应用方面得到全方位的训练和提升。目的是培养学生正确地思维方法和健康的学习态度。

2、柔和化的实验教学时间。单片机课程被设置为单独的实验课程之后，就不会依附于传统的理论知识教育，所以说在时间的安排方面非常充裕，基本上实现了实验时间的真正开放。实验时间贯穿于整个学期，每个小组之间可以进行不同类别的实验，随后进行对比和交流。实验时间不再依照传统理论课程时间的安排，而是全天都在实验，目的是确保不同层次的学生有充分的消化知识时间。实验课程的时间占据总课时的50%，学生可以自身学习的需要选择实验的类型。对于选修课程，不再要求学生在一个单元课时内完成，一个实验可以分成若干个小实验进行，留给学生充分思考的时间。

3、层次分明的实验内容。单片机实验教学的内容可以大致分为三部分，就是①基础实验部分，②设计实验部分，③系统试验部分。基础实验就是说对单片机基本知识的理解和学习，让学生根据指导书中的步骤设计进行，教师编写非常系统的实验步骤，使得学生在完成基础实验之后，具备一定的总结和编程能力。设计实验就是说对某一个单独的方面进行深入化的研究分析，只是针对一个知识点进行认真讨论，要求学生自己动手设计路线、编写程序、自行调试、发现问题和修改等。系统试验就是对毕业设计内容和专业领域设计内容，采用应用系统设计方式。

4、虚拟仿真技术和实践操作技术的完美结合。Proteus是现在最好的电路仿真实验软件，其中具备非常优秀的数字电路、模拟电路和外围电路系统，支持AVR和51系列等主流单片机系统和不同样的调试环境。比如说Keil C51 uVision2 软件，就是一款很好的单片机仿真实验软件。所以说在单片机实验课程改革过程中，我们将Proteus融入到单片机实验教学当中，要求学生在掌握基础知识之上，对于一些综合性的实验，学会使用Proteus软件进行设计和修正，然后再把自己做实验的内容移植到实验室硬件电路当中。很好的减小了原材料的损耗，也达到了训练学生操作能力的目的。

5、改良实验课程的测评方式。完善测评方式不单单是对学生所掌握知识的一个客观评价、对学生实践操作能力的肯定，更是成为激励学生努力学习的手段。测评的方式要具有一定的公平性和公正性。学生进行的每一项实验记录都占据一定的分值，学校不再需要进行单独的实验测验，而是对学生整个实验过程进行综合评价，尽可能规避偶然性和片面性情况的出现。

总结：单片机原理和接口技术的实验教学，最终目的是锻炼学生的动手解决问题的能力，所以在掌握理论知识的前提下，学习和熟练应用实验方法是非常关键的。因为单片机实验教育是一项漫长久远的任务目标，所有我们在只有单片机实验教学的基础上，融入科学发展观的理念，才可以更好的建立一套实验教学综合体系，顺应时代发展的要求。

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