独立学院单片机原理与应用实训教学探索与实践

王珊珊 欧艺文

[摘要]本文总结了独立学院学生在学习单片机原理与应用这门课程时遇到的困难，提出了用实训教学方式指导学生学习单片机原理的方法，实践证明教学效果良好，不仅可以有效地激发学生的学习热情，增强学生自主学习的动力，还有助于提高学生的动手能力，以及培养学生的创新意识，进而全面提升教学质量。

[关键词]单片机 实训教学法 教学模式

[中图分类号]G642.4 [文献标识码]A

一、引言

《单片机原理与应用》是电子信息类工科学生的一门重要的专业基础课。单片机是第一代嵌入式控制器件，目前嵌入式系统已经广泛地应用到国民经济的各个领域，因此学好入门级的嵌入式控制器，不仅是运用单片机技术来从事各种电子产品的设计开发，掌握电子产品的检测和维护技术所必需的，还可以为学习高一级的嵌入式系统奠定了坚实的基础，对学生的就业及自身以后的发展也有着深远的意义。因此，提升单片机的教学效果显得十分重要。

二、传统单片机课程教学模式

（一）教学内容

目前，很少有针对独立学院学生编写的单片机类教材，独立学院所选择教材大多同一本、二本院校是一样的，而独立学院学生普遍基础较差，学生在学习单片机原理这门课程时，会觉得课本枯燥，学习起来十分吃力；同时，单片机是一门软硬件相结合的课程，学生除了要学习复杂的硬件电路知识，还需要应用汇编或者C程序完成对单片机外部中断、串行口、I/O接口和相关外围设备的控制，内容多，关联知识点也多。因此，选择一本好的教材对提高学生的学习兴趣是十分有益的。

（二）教学方法

单片机是一门理论性与实践性都很强的课程，由于受到课时的限制，传统的教学方式以理论讲授为主，实验为辅。通常从单片机内部硬件结构开始讲解，而此时学生并未见过或接触过单片机，有的学生甚至以前连单片机都没有听说过，理解单片机40个引脚的功能都显得十分困难，更弄不清楚存储器等硬件知识，只能靠死记硬背；因此学生的感觉通常是枯燥无味，十分难懂，加上后面即将学习指令系统，而若学生C语言基础学得也不是很好，学习单片机程序更是力不从心，渐渐就会失去对单片机学习的兴趣。

目前，大多独立学院都意识到采用单纯的理论课讲解单片机，教学效果是非常差的，一般都针对单片机课程增加了一些课内实验，学生可以通过边学习理论课，边做实验的方式增加对单片机课程学习的兴趣；同时，通过做实验，学生对理论部分能够有更深入的理解。通过做实验的方式虽然有助于学生对单片机课程的学习，但是做单片机实验还受到很多条件的限制，由于课内实验通常只有一个半小时，大多数独立学院都是在实验箱上完成单片机课程相关实验，而且仅仅是验证性的实验，学生无法直观的看到单片机各个引脚与外围设备的连接。例如，很多学生能够通过电脑将单片机程序下载到实验箱上的单片机中，却不知道单片机与PC如何进行通信，知其然而不知其所以然，学生在独立使用单片机完成相关设计时会显得困难重重。

三、实训模式

为了改变单片机教学效果不理想的状况，笔者对单片机原理课程进行实训模式的教学改革探索，在完成单片机理论教学和课内实验后进行为期一周的单片机实训教学，对全部学生分组，3人或者4人一组，要求每组学生在开发板上首先完成单片机最小系统，并在此基础上加入彩灯、数码管等外围设备，实现对彩灯的控制或者数码管的显示控制。学生为了完成此次实训，需要完成很多相关设计，具体步骤如下：

第一步，查找相关资料，完成模块设计和整体电路设计，通过查找资料，学生能够更好的理解实训内容要求。

第二步，用Protel或者Proteus软件完成电路的仿真，这些仿真软件使用比较简单，学生能够快速掌握这些软件的使用方法，完成整体电路的仿真，这也能够提高学生自我学习的能力。

第三步，根据设计电路购买元器件。即使是相同的题目，由于设计的电路可能略有不同，因而每组所需的元器件也会有差异，这样每组学生就不会互相抄袭，而是按照设计方案购买元器件。

第四步，布线和焊接，学生可以选择用导线焊接，或者直接做成PCB板，通过这一步，学生还学会了印刷电路板的制作方法。

第五步，软件设计，软件编程对学生来说还是比较困难，笔者在教学过程中选用C语言编程替代以前的汇编语言编程，原因是学生大一学习过C语言，有一定的基础，而且C语言比汇编语言用途更广泛一些。学生可在电脑上用Keil软件完成程序的编写，再下载到单片机上，通过编程，也提升了学生编写程序的能力。

第六步，调试，调试是非常重要的一步，如果没法调试出我们期望的结果，那么前面所做的工作就没有了价值，因此需要引导学生耐心调试。

通过以上的实训学习，学生可以很生动地学到很多课本上原本很抽象的知识点，例如，学生首先完成的单片机最小系统，会学会电源，时钟电路，复位电路的连接；为了将电脑上编译之后的程序下载到单片机上，会研究串行通信和并行通信的优缺点，选择合适的引脚连接；为了控制彩灯或者数码管的显示，会研究怎样控制I/O端口的读写。通过这样的实训，学生能够掌握如何使用单片机，能够将书本上的知识融会贯通，而且实训完成后会做出实物，学生也会非常有成就感，对他们今后学习更深的单片机相关知识打下了扎实的基础。

单片机的实训教学对学生参加全国电子设计大赛也有着非常重要的意义，电子设计大赛中有很多题目均与单片机相关，但是考虑到三本的学生与一本、二本的学生相比，基础比较薄弱，很多的独立学院并未让学生参加像电子设计大赛这类全国性比赛。如果在单片机原理及应用这门课程的教学过程中采用理论加实验加实训的教学模式，学生使用单片机完成电子设计的能力将会有很大的提高，再从这些学生中选择学习和动手能力较强的参加比赛，获奖的机会将大大增加。电子设计大赛这类全国性赛事的奖项对学生今后找工作或者考研也都会起到积极的推动作用。

四、结语

单片机原理及应用是一门应用性很强的课程，在教学工作中要以动手实践为目的，引导学生自己主动学习，解决遇到的难题。通过几年的实训教学探索，证明这种方法对培养学生的动手能力，提高单片机原理及应用课程的学习效果还是行之有效的；另外，该方法的推行，还可以有效地促进教师专业能力的提高，对提升教学水平和教学质量都有积极的意义。

[参考文献]

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（作者单位：武昌工学院 湖北武汉）