高职院校单片机实训课程教学改革探析

2014-05-31冷雪锋

职教通讯 2014年15期

冷雪锋

单片机课程是高职院校电气自动化专业的一门必修课程，其理论性和实践性非常强，但由于该课程比较抽象，学生在学的时候难以入门，难以了解单片机的整体结构，因而，在单片机的教学过程中，应该增加实践环节来激发学生的学习兴趣，增强学生的动手能力。实践环节包括一体化教学、实验和实训。［1］一体化教学就是在一体化教室，采用多媒体等现代化教学手段，充分运用启发、展示、演示和举例的方法，以学生为主体，融教、学、做于一体，边讲边练。［2］在实验教学中，要求学生独立实验，独立调试，独立验证，教师以启发、引导为主，鼓励学生相互讨论，牢固掌握已学知识。［3］

单片机实训是在具备了单片机理论教学的基础上，教师以引导为主，给学生一定的时间，让学生通过单片机项目的开发，完成实训，目的是使学生加深对单片机理论的理解，巩固理论知识，掌握单片机系统开发的完整步骤，从而有一个全面的提高。因此，单片机实训课程的意义非常重要。为了让学生学好这门课，在单片机实训课程的教学中，应不断进行改革，尝试引入项目教学法，循序渐进，通过让学生自己搭建硬件电路，仿真环境中调试程序，软硬件整机调试，使学生在实践中巩固所学的理论知识，锻炼自己的独立思考能力和动手能力，从而激发对单片机学习的兴趣。

一、单片机实训课程存在的问题分析

笔者通过硬件和软件两方面，分析单片机实训课程中存在的问题。

(一)采用实验箱

部分院校用实验箱作为单片机实训教学的硬件平台，按照实验箱的例程完成部分项目，在实践过程中，只是接几根线，然后，通过调试程序完成项目。这种教学方式对于单片机这一实践性较强的课程，不能使学生完全了解单片机的设计开发过程。

(二)采用印制板

硬件平台采用印制板，学生只需把元件焊接上去，在这个过程中，可以使学生认识电子元器件，但很难达到练习硬件电路和硬件排故的目的，突出练习的是软件编程、软件排故和调试，而学生对硬件的认识和练习的程度不够。

(三)采用万能板焊接

硬件平台采用万能板，学生认识元器件，进行元件布局，布线，焊接电路，软件编程，硬件排故，软硬件调试，可以很好地达到练习硬件和软件的目的。但这样，学生的大部分时间都用在了焊接上面，从而造成在一定的时间内，用于练习软件编程的时间比较仓促。

(四)单一项目实训内容

一个实训只完成一个项目，如果项目简单了，达不到训练学生的目的;如果项目加大难度，学生又难以独立完成和掌握。

二、单片机实训课程教学改革

(一)采用项目教学法

“项目教学法”是指在教学过程中，以学生为中心，以项目为驱动的教学方式，即师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。项目教学法由教师设置任务项目，项目由浅入深，学生在教师指导下进行实际操作训练，使“教、学、做”相统一，重在“做中学”，以学生为中心，师生互动，目的在于培养学生的动手能力和创新能力。

如表1所示，以2周单片机实训为例，共设计了5个项目，项目1又设计了5个任务，项目2和项目3各设计了2个任务。项目和任务按照承上启下、由浅入深的原则设计，硬件平台也可以逐步搭建，这样，使学生在巩固课堂知识的同时，加深了对单片机的理解，从而能够快速掌握单片机的开发过程。

表1 实训内容

(二)引入Proteus仿真

Proteus软件是一款可以仿真单片机电路的EDA软件。在实训中引入Proteus仿真，有以下几方面意义。

1.从教师角度。在教师讲解单片机程序时，其思路和算法等知识相当抽象，学生掌握起来难度很大，如果教师在边讲程序时边用Proteus软件仿真演示，将使得理论知识更加生动、直观和易于理解。

教师在讲硬件时，也可以先在Proteus软件中仿真演示。例如，教师在讲解数码管时，可以在Proteus软件中把数码管点亮，讲解数码管的原理，再让学生用万用表检测实物数码管的引脚，使学生在理解的基础上增强动手能力。

2.从学生角度。学生在动手前，先使用Proteus软件对实训项目进行仿真，然后再动手操作，这样，既可以调试程序，也可以大幅度降低学生在实训中因为操作出错而对元器件造成损坏的可能性。

以2周单片机实训为例，如图1所示为系统Proteus仿真平台。

3.以面包板搭建硬件平台。单片机实训课程时间有限，在有限的时间内，如何能提高教师的教学效率和学生的学习效率是非常关键的。通过对以往采用的硬件平台综合考虑优缺点后，目前，教学中采用面包板搭建硬件平台。采用面包板，学生认识元件，进行元件布局，用面包线搭建电路，由于省去了拨线、布线、焊接的过程，使完成硬件电路的时间大大加快。硬件电路搭好后，进行软件编程，排故，调试，可以很好地达到练习硬件和软件的目的，教学效果显著。硬件完成时间的缩短，可以增加软件的练习时间以及增加项目的数量。由于面包板搭建电路非常方便，所以适用于实训的“项目教学法”，根据项目的由浅入深，硬件电路也可以由项目一部分一部分地搭建。如图2所示，为电子钟项目用面包板搭建的系统实物图。

以2周单片机实训的电子钟项目为例，如图3所示，统计了2个年级共4个班学生用万能板焊接和用面包板搭建电路的完成时间情况。其中，11自动331和11自动332用万能板焊接，大部分学生的完成时间是11个小时左右;12自动331和12自动332用面包板搭建电路，大部分学生的完成时间是4个小时，而且，万能板的排故比较麻烦，一旦焊错电路，其维修需要很多时间。