单片机原理与应用教学探讨

于雷+刘怀愚+宋文

摘要：针对单片机课程教学上存在的问题以及创新人才培养的需要，在理论教学、实验教学两个方面提出了一些见解和方案，建立以兴趣为引导，以单片机系统的设计为主线，以理论和实验相结合为宗旨，以培养创新能力和实践能力为目标的单片机课程教学体系。教学结果表明，改革后的单片机教学有效地提高了学生的专业能力和创新能力。

关键词：单片机；Proteus仿真；C51语言；虚拟实验室；创新培养

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）30-0123-02

An Exploration on the Teaching of the SCM Course

YU Lei， LIU Huai-yu

（Huaibei Normal University， Huaibei 235000， China）

Abstract： For the existing problems in teaching of SCM（single chip microcomputer） course and the need for innovative personnel training， some ideas and plans in Theory Teaching and Experiment Teaching are given. To establish teaching system of SCM， it takes the interest as the guide and the design as the main line， with the combination of theory and experiment for the purpose， it also takes the training of innovative ability and practical ability as the target.The result shows that it improves the students' professional ability and innovation ability with the new teaching system.

Key words： SCM； Proteus simulation； C51 language； virtual lab； innovative training

《单片机原理与应用》是高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制等专业所开设的一门必修课。该课程综合性、实践性以及应用性都很强，不仅要求学生掌握单片机及其相关知识，还要求学生具有单片机应用系统设计的能力，对培养学生的实践动手能力和创新能力具有重要的意义。然而，既让学生掌握基础知识，又让学生尽快地掌握设计技巧，这无疑是对学生能力和耐心的一个挑战，在实际的教学过程中，一些学生反映该课程比较抽象难懂，从而导致部分学生“遇难而止”，失去了学习单片机的激情和兴趣。

针对这个问题，我们从单片机理论教学和单片机实验教学两个方面进行了一些探索，这对学生的学习兴趣和实践动手能力有了很大的提高。

1 单片机理论教学

理论教学是获取专业知识的基础和主要途径，良好的教学氛围不仅能使同学们轻松地掌握理论知识，还能提高同学们的学习兴趣。

1.1 抓住学生的好奇心

好奇心往往是兴趣培养的动力源泉，抓住学生的好奇心在提高学习兴趣方面至关重要。如我在上第一节课时，没有去过分地强调什么是单片机，学好单片机有什么好处等，而是告诉同学们今天给他们带来一个非常有趣的玩具，然后直接拿了我们自己设计的一款循迹小车，并让某位同学在地上随意画出的一条路径，通过观察一下小车的运行情况，让同学们发挥想象力，猜想一下小车怎么知道行驶路线、怎么进行方向控制等，最后告诉他们“这都是由我们将要学习的单片机进行控制的”。这样就一下子吸引了学生的眼光，也激发了学习和探索单片机的兴趣。

1.2 “虚拟实验室”式的课堂教学

《单片机原理与应用》不仅需要熟悉硬件电路的设计和结构，还要掌握软件编程方法和技巧，一段程序对不对，到底在控制方面起不起作用，那要结合软硬件一起来进行调试，为此，我们将“虚拟实验室”搬进了课堂。“虚拟实验室”由Proteus和Keil C51软件组成，其中，Proteus提供了丰富的模拟和数字器件模型，可以完整地仿真51系列单片机及其相连的模拟和数字电路，充当了实验室里开发板的角色；而Keil C51软件是一个51系列单片机软件开发平台，采用C51语言进行编程，在调试程序和仿真等方面有很强的功能。采用Proteus和Keil C51软件相结合，能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化、具体化，更容易让人接受。

1.3 “找茬”互动教学

通过Proteus画出硬件电路图，将Keil C51软件编写程序写进去，演示一下正确的结果，如果仅仅如此，那么久而久之学生也会感到乏味，因此一定要在教学的过程中制造一点“麻烦”，让同学们来“找茬”。如在讲到单片机P0-P3口时，为了强调“P0口做I/O时必须外加上拉电阻”这个知识点，在Proteus画P0控制LED电路图时，故意不加上拉电阻，结果发现P0引脚变灰色，LED不亮，然后再试一试其他端口，LED却可以点亮，让学生找出哪地方出现了问题，怎么去修改，P0口和其他端口有什么区别等。这样就会加深学生的印象，无形中牢牢掌握了该知识点，这要比“强调-强调-再强调”有效地多。同样的方法也可以用在Keil C51软件编程中。

2 单片机实验教学

理论教学和实验教学是紧密结合的，单片机实验教学对于培养学生的动手能力和创新意识有着十分重要的作用。

2.1 验证与设计相结合

验证型实验并不是简简单单地验证一下结果正确与否，而是通过实验来发现问题并寻求解决问题的方法，从而巩固和提高所学的知识。然而，目前的单片机实验大多数以验证为主，实验内容比较单一，实验本身没有太大的创造性，对学生的设计能力要求不高，学生只需在实验箱上连接几条线，编写或修改一段简单的实验程序就可以完成，这样学生只知道怎么做，根本不知道自己为什么要这么做，严重束缚了学生的想象力和创造力。因此，必须通过设计型实验来弥补其中的不足。实验课上由被动转为主动， 不再是依葫芦画瓢。

如在讲到“中断”时，除了让同学们验证一下单片机5个中断源的设置和工作原理外，可以让他们设计一款简单的频率计或是数字钟，这样就可以将中断、数码管动态扫描、按键扫描等综合应用到一起，为单片机系统的设计打下了良好的基础。

2.2 命题和自命题相结合

在设计型实验中，也要采用命题和自命题相结合的方式。先以命题形式出现，由老师出题，这样题目涵盖面比较广，可以全面考查到各个知识点，如上面提到的数字钟的设计。自命题型实验是让一组学生根据自己的兴趣和爱好，自己出题目，一般只注重开发的过程，而不重视最终的结果，因为有可能部分学生出的题目过难而最终无法实现。对于无法完成的小组，要找出原因，是硬件本身的缺陷，还是软件设计方面的不足，自己在命题时，忽略掉哪些因素等等。自命题型实验关键就是激发学生的创新思维，培养学生的团队意识，提高组织协调能力、发现问题和解决问题的能力。

从命题到自命题，从“让我做什么”到“我要做什么”，让学生体味一下两者的不同之处，在经过实战演习后，熟练掌握工程项目的开发流程，

3 结语

《单片机原理与应用》是一门软硬件综合、应用性比较强的课程，在整个的教学过程中，建立以兴趣为引导，以单片机系统的设计为主线，以理论和实验相结合为宗旨，以培养创新能力和实践能力为目标的单片机课程教学体系，运用多媒体技术和“虚拟实验室”软件等多种手段，由整体到具体、由简单到复杂、由模块到系统，循序渐进，加强学生动手操作能力和单片机系统开发能力的培养。经过教学改革，我校学生在全国大学生电子设计大赛、全国信息技术应用水平大赛等各项比赛中所取得了良好的成绩，对提高学生的专业知识水平和创新能力方面具有明显的优势。

参考文献：

[1] 胡敬朋， 王聪. 单片机项目教学研究及实践[J]. 电气电子教学学报， 2009， 31（5）： 82-84.

[2] 唐炜. 基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J]. 实验室研究与探索， 2010，29（5） ：130-132.

[3] 程磊，金庆华.基于仿真软件的单片机课程项目式教学的研究[J].电脑知识与技术，2015，11（12）：115-116

[4] 许超， 吴新杰， 张丹. 基于 Proteus 和 Keil 的单片机课程教学改革[J]. 辽宁大学学报： 自然科学版， 2011 （1）： 27-29.