单片机课程教学改革探讨

白小梅 黄江艳

【摘要】本文从单片机课堂教学、实训、考核三方面进行改革探索。以教学一体化为突破口，以培养学生单片机应用技能为目标，课堂采用以面包板加开发板方式实现项目教学法，实训完成开发板制作，建立以能力考核为主的考核模式。

【关键词】单片机;一体化教学;能力考核

一个单片机应用系统是由硬件和软件两部分构成的，缺一不可。过去单片机教学采用现成的实验箱进行，这些实验箱硬件电路已经完全做好，学生操作时只能按给定的硬件，在预留的电路插孔上接几根线，然后编程下载。学生根本无法弄清各实验内容的具体硬件电路，实际上这种实验教学方式把单片机硬件电路设计制作忽略掉了，由于缺少硬件电路设计制作训练，使得学生在构建实际的单片机应用系统时无从下手，简言之，就是单片机学完了并不会应用。面对这种状况，我们不断进行教学改革。经过几个学期的探索改进，取得了良好效果。

一、课堂采用面包板加开发板实现项目教学法

我们首先把单片机课程全部搬到实训室上。课程的理论教学与实践教学融合在一起，采取教学做一体化模式，改变原有实验方式，脱离开实验箱。从硬件电路设计制作入手，起初任课老师之间也有争议，有的老师认为让学生直接在万能电路板上焊接，有的老师则主张在面包板上插接。两种方式我们同时应用到不同的班级，经过一个学期教学验证，使用面包板上插接效果更好，课堂效率更高，搭建电路更快速，并且电路可以反复修改，大多数同学都能完成规定电路。部分学生还能不断实验与探索，改成新的电路。对学生创新能力的培养是一种有效手段。由于不用焊接也十分安全，老师能较好地掌控全局。而使用万能板在规定时间能够焊接出来的同学寥寥无几。这是由于课堂教学时间有限，而万能板焊接通常是一次性的，出错后修改很麻烦，对于初学者是比较困难的。更谈不上电路的更改创新。基于以上情况，同时考虑到学习的灵活性、简便性、可实施性，我们现在统一采用面包板加开发板的学习方式。

每学期开课前，我们为每一个同学准备好电子元件包，每一个元件包配备了STC89C52单片机、STC-ISP单片机下载器，杜邦线、面包板、面包线、1602液晶屏、数码管、蜂鸣器等单片机实验开发常用器件。同时我们也为每个同学配备一块现成的开发板，毕竟面包板插接的电路稳定性差。如果仅使用面包板，一旦出问题，是程序的问题还是硬件问题，是很难判断的。学生每人一定要有一块提前作好的开发板来同时使用。有了这个元件包加开发板，不仅可以在课堂学，而且可以带到课下学习。我们鼓励学生把元件包带回宿舍去插接电路，由于使用STC-ISP单片机下载器，学生随时可以插到自己笔记本USB口上进行程序下载、调试，体会到经过自己努力，项目成功的喜悦。单片机课程的学习气氛发生了变化，学习积极性明显增强。

面包板加开发板这种方式在实际教学使用中应灵活掌握。如果所有项目都用面包板实现，那占用时间较多，课堂效率差，制定项目时要考虑这一层因素，我们通常采用每一种典型电路先用开发板编程控制，让学生熟悉硬件电路和软件程序控制，然后再用面包板插接训练，让学生自己去尝试错误，进而自己探索在面包板上电路的各种变换。这样有的放矢，出现问题学生自己就能排查解决。而且能清楚是硬件问题还是软件问题。这大大增强了学生自主学习的意思。在单片机课堂教学中，我们主要选择了如下项目：单片机最小系统、流水灯、蜂鸣器、波形发生器、计数器、秒表、时钟、1602液晶屏控制、串口收发数据等等。这些项目覆盖了单片机主要知识点，趣味性和实用性相结合。我们力争让每一节课都有一个亮点，让学生感觉每节课都象是很新鲜，能够吸引住学生，让每个学生真正的参与到教学中。

在教学中是用汇编还是用C语言进行单片机程序设计，哪种效果好，我们也不断尝试，早期课堂教学和实训均用汇编语言，考虑到C语言在?单?片?机?开?发?中?的?重?要?性，以后改为课堂教学用汇编，而最后综合实训采用C语言。这是我们比较理想化的模式。从汇编过渡到C语言， 即让学生熟悉底层的存储器结构和与硬件相关的指令系统。然后再用编程效率更高，更符合软件开发主流的C语言。但是由于汇编语言抽象难懂，对硬件结构依赖大，对于高职学生还是很困难的，实际效果还不如使用一种语言。现在我们全部采用C语言教学，在程序编写中，引导学生遵循读程序、修改程序、参照编写3个阶段进行。实践证明学生能较快入门，经过训练能编写相对复杂程序。

二、实训教学完成开发板制作

我们在单片机课程结束后安排2周时间的课程綜合实训。实训内容围绕着设计、制作一个完整的单片机开发板为目标。而这块开发板包括了单片机常用外围器件，有8个按键的矩阵键盘、8个LED、一个4位数码管、时钟芯片、蜂鸣器、串口通信、红外接收头、1602液晶显示、AD转换器、串行EEPROM24C08等。这个系统制作调试好后，即可以作为下一个班同学课堂学习单片机的实验开发板。从开发板的原理图设计分析到电路设计、电路板制作、元器件选择、焊接、硬件故障排查、制作成品、程序编制、下载调试运行。进行完整的项目开发训练。对于这样一个相对复杂的综合系统，由于在前面的教学中一直在使用这块开发板，学生已经比较熟悉了，有了前面教学的铺垫，这2周的实训效果比较好。第1周安排用Protel进行原理图、PCB图设计，每个同学都要独立完成这部分内容。第2周2个同学一组焊接电路，每组要做2块板。这样做比一个同学单独制作一块板效果要好，两个同学互相配合，一人负责元件测量，一人负责焊接。做第二块板时，2人交换。我们提前准备好印制板和元器件。

实践证明若没有这个完整具体的综合实践项目为对象，学生很难从局部的训练内容中建构出与实际应用相对应的整体应用知识体系，也就不能很好地掌握实际应用的技能。通过单片机实训，学生不仅增长了技能，同时也培养了团队合作精神和一丝不苟的工作作风。

三、改革单片机课程考核方式

随着单片机课程教学方法的改革，对该课程的考试方式也不断进行探索，把考核重点放到应用能力上[3]，应用能力考核包括两部分：基础应用能力考核，主要考核学生对单片机应用的硬件知识，常用仪器仪表的应用，单片机应用开发工具和软件的使用以及程序的设计和调试等方面的掌握情况，考核方法为每个学生随机抽题，独立完成一个实际应用项目，根据各个具体项目的评分标准进行成绩评定;以往采取当堂课抽题，当堂测试的方法，经过实践验证，部分同学较难完成，目前采用提前一次课抽题方法，让学生课下充分准备，效果较好。综合应用能力的考核，方法更加灵活，主要体现在实训教学中，学生以2人为一个组，自由组队，在自己制作开发板基础上，根据自己兴趣选择课题，每个课题设定设定基本功能，对于学有余力的同学，鼓励继续钻研，达到某些功能，会得到进一步的奖励，颁发自做的系统开发板一块。考核方式的改革，充分调动了学生学习积极性，真实反映了学生对单片机应用能力的掌握状况，学生的自主学习精神得以全面调动，实施效果较好。

参考文献

[1]张涛等.单片机课程教学改革之我见[J].天津职业院校联合学报，2012（08）：101-102.

[2]彭芬.单片机C语言应用技术[M].西安电子科技大学出版社，2012.

[3]翟红云，等.电子设计竞赛促进下的单片机教学改革初步探索与研究[J].广西大学学报：自然科学版，2008（B06）：365-367.

作者简介：白小梅（1962—），女，辽宁鞍山人，大学本科，首钢工学院机电系副教授，研究方向：电气自动化。