我校“单片机”课程的教学改革

张兰红，陆广平

(盐城工学院电气工程学院，江苏盐城 224051)

“单片机”课程已成为高校电气类、电子信息类、计算机类和机电一体化类等专业的重要基础课程，该课程的教学应为培养学生的实践和创新能力提供一个良好的载体。探索该课程的教学改革，是一个非常必要且十分有意义的教学研究课题［1-3］。

1 理论教学改革

1)教材建设

为了有一本起良好引导作用的教科书，我们编写了普通高等教育电气工程与自动化(应用型)“十二五”规划教材［4］，该教材特点是加强了实例教学。教材里每学完一个结构单元，均给出一个便于学生实践的应用实例，每个实例都是一个独立完整的单片机控制系统。通过对多个实例的仿真与实践操作，学生就可做出自己的单片机控制系统。

2)授课方法改革

我们在绪论课中通过精心制作图片、录像和实物，介绍单片机的先进技术，介绍教师相关单片机科研成果，特别介绍本校高年级学长利用单片机行的创新创业训练项目及参加各种竞赛的获奖作品，让学生消除对单片机的神秘感，增强自信心。

我们在随后的课堂教学中运用仿真软件(Keil和Proteus等)开发了单片机虚拟实验项目，用于现场演示。我们要求学生将笔记本电脑带进课堂，在课堂上同步观察程序运行时寄存器、存储器和变量的变化，现场调试运行程序，观察电路的工作状况。

我们以中断及其嵌套的讲解为例，设计了图1所示的Proteus仿真电路实现现场教学。图1中要求单片机在主程序中控制P1口流水灯循环显示，当外部中断引脚出现负跳变时，P1口全部发光二极管亮5秒，当外部中断 引脚出现负跳变时，P2口所接的共阴极数码管显示数字“1”，保持时间为5秒。其中为高优先级，为低优先级。课堂上现场指导学生设置中断控制寄存器，编程并下载到单片机，观察形象生动的仿真结果，使学生深刻领会中断与中断优先级嵌套等抽象概念的含义。

图1 单片机中断及其嵌套仿真电路

3)课后练习方式改革

对C51语言、单片机内部的定时/计数器、中断系统、并口、串口及可编程外设的课后练习，我们都布置了对应的小实验型作业，学生须利用电脑完成硬件电路的连接与软件程序的调试。

2 实验教学改革

1)实验设备改革

2012年我校“单片机”课程组教师与启东计算机厂技术人员联合开发了接口开放程度较高的单片机综合实验台。实验台将单片机最小系统、内部功能部件和外部扩展部件等都采用模块化的设计方法，学生通过选择不同类型的模块，便可以进行各种综合性实验。

2)实验内容改革

每次实验均采用验证性、设计性与综合性实验三者相结合的方式。例如用并口实现流水灯的实验，还将生活中常用的时钟、温度测试仪和LED显示屏等产品与实验结合起来，要求学生在实验中实现这些产品的功能。

3)实验组织方式改革

实验前要求学生用Proteus进行仿真，保证程序调试工作基本是在实验前进行预演，学生有充分的时间思考与修改。

实验报告要求书写实验过程中遇到的问题及解决方法，特别强调对实验结果的分析与讨论。

4)课堂实验教学的拓展

我们邀请单片机科技公司的技术人员来校作单片机知识专题讲座，进行现场指导，使学生了解学好单片机实际应用的必要性和重要性。

我们鼓励学生购买市场上高性价比的小型单片机学习板。这些学习板可对单片机的大部分知识点进行实验验证，还可进行综合设计，且不受实验时间、地点与场地的限制。

3 课程设计改革与课程考核

课程设计安排在理论课结束后集中两周时间进行，每班20个以上题目，同时鼓励学生自拟题目。整个课程设计过程具体安排如下:①题目布置后要求学生收集资料，进行方案论证，购买元器件;②每位学生都完成单片机最小应用系统的焊接与调试;③要求学生完成电路设计软件Altium Design、绘图软件Microsoft Visio、办公软件Microsoft office和视频制作软件的自学;④理论课结束时，要求每位学生完成相关课题的Proteus仿真调试，完成硬件电路原理图的设计与PCB图的设计，在多孔电路板上调试出实物作品;⑤集中课程设计时间段内完成PCB板加工、电路焊接与调试等设计全过程，完成设计报告书写。

期末考试采用笔试与机考相结合的方法。笔试部分考核课程知识体系中的核心理论知识。机考则是在实验室现场考试，考核学生的实验动手能力和程序调试能力。

4 结语

通过近几年的教学改革，我校“单片机”课程取得了较好的教学效果。学生的学习态度发生了根本性的转变，许多学生主动与教师共同探讨课程中所学知识的应用。教改措施大大提高了学生的实践和创新能力，有许多学生通过“单片机”课程的学习与实践，在各级各类电子竞赛中取得了优秀的成绩，从2004年至今，在全国大学生电子设计竞赛和“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等高级别赛事中我校学生多次获奖。

［1］ 楼然苗，王世来.单片机实践教学改革与应用型人才培养［J］，北京:中国大学教学，2009(3):80-81

［2］ 曲贵波等.单片机课程实践教学的研究与探索［J］，哈尔滨:黑龙江教育学院学报，2013，32(2):55-56

［3］ 金红，蒋存波.单片机课程教学的探索与实践［J］，南京:电气电子教学学报，2013(4):44-46

［4］ 张兰红，邹华，刘纯利.单片机原理及应用［M］，北京:机械工业出版社，2012.7