基于电子竞赛的单片机实验课程探索

摘 要 全国大学生电子设计竞赛是面向全日制在校学生的科技制作竞赛，它涉及的内容多，难度大。竞赛题目的要求对单片机课程的建设以及培养学生实践能力有很好的引导作用，是国内高等院校教学评估中专家认可度最高的学生竞赛。电子竞赛与单片机课程体系和课程内容改革密切结合，以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛内容既有理论设计，又有实际制作，以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。

关键词 电子竞赛;单片机实验;实践能力

全国大学生电子设计竞赛是很有含金量的竞赛之一，竞赛的项目有实际意义和应用背景。竞赛通过给出设计要求和指标，由学生运用所学的单片机知识设计出一套满足要求的系统。竞赛的目的是为了培养大学生的综合设计能力，创新意识，团队协作能力和实践动手能力。本文以单片机实验课程为例，结合电子竞赛的培训模式，对单片机实验课程教学改革进行了探索。

1单片机实验课程的教学现状

多数高校单片机实验教学通常是由教师预先设定好相应的实验项目，如LED流水灯、数码管的显示、中断和定时器的应用等，硬件则直接选择商品化的实验箱，各种元件都已做好选择，学生只需照本宣科的重复，通过简单接线，输入现成的实验参考程序，就能得到实验结果，根本不了解电路的结构，更不能自己编写程序。这使得学生独立思考的机会变少，不能激发学生的学习兴趣和主观能动性，学生只能初步了解单片机的开发流程，却无法掌握单片机的设计方法，没有起到提高学生实践应用能力的作用。

1.1 验证性实验较多

目前的单片机实验大多都为验证性实验，且采用方式较单一：实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果等。学生在实验过程中，按照实验步骤操作，输入给定的实验程序，就能观察相应的实验结果，最后写出实验报告。学生只会按照所给的电路图连线后仿真看结果，只能了解单片机的开发流程，对实验程序一无所知，这样一来，不能提高学生的实践能力[1]。

1.2 语言知识储备较薄弱

众所周知，在目前单片机课程中所讲授的程序语言大多都是汇编语言，因为汇编语言简单易懂，语法、格式的要求相对较低。但是遇到较为复杂的程序设计时，用汇编语言所写的程序代码多，代码一旦错误，检查起来非常麻烦，且缺乏通用性。而C51语言具有C语言结构清晰的优点，便于学习，同时具有汇编语言的硬件操作能力。有C语言编程基础的学生，能够轻松地掌握单片机C51语言的程序设计。但学生学完C语言课程后，应用较少，因此基础相对薄弱，加上C51语言的语法、格式要求更加严格，多数学生对于C51语言望而退之。

1.3 缺乏团队协作性意识

学生通常都是每人一套实验设备，各自在有限的时间内进行相同的实验操作。但当实验过程中遇到问题，自己无法解决，只能等待老师答疑帮助。一旦有学生完成实验结果，就会有其他学生抄袭他的实验电路和程序。这样使得学生学习没有积极性和主动性，长时间下去，学生会养成一个不良的学习习惯。

2实验课程教学改革内容

2.1 根据电子竞赛项目，优化内容，注重实践能力培养

课程教学内容上主讲“51”系列经典单片机，介绍其基本原理、硬件结构、指令系统、汇编指令、应用程序设计及外部扩展方法。优化实验内容，减少部分验证性实验的操作，课内举例介绍相应模块在电子竞赛中的用途，选择解决实际问题的综合设计性实验。将验证性实验安排在教学环节的前期，在学完基本原理和硬件结构后，就可以进行相应验证性实验的操作，这样有助于学生尽快熟悉单片机的软硬件开发环境。将重点放在学生创新能力和实践能力的培养上，根据电子竞赛项目的要求，设计有实际意义的电路，学生以3至4人为一组，实验以项目为单元，每个项目只提供参数和所要达到的效果，不给任何实验步骤、实验程序等相关信息。学生通过各种途径自己寻找解决方法，将单片机实验由验证性向设计性转变。

2.2 加强计算机高级语言的知识储备力度

鼓励学生选用C51高级语言编程，加强计算机高级语言知识的储备。课程在重点讲解汇编语言的基础上，增加C51语言的讲解，学生在大一时期都已学过C语言，有一定的基础，只需提供相应教材，他们完全可以掌握C51语言。C51语言结构清晰，可读性好，一条C51语句相当于几条汇编指令，完成同样的功能，语句长度大大缩短。电子竞赛的项目，内容较复杂，用C51语言将复杂程序简单化。

2.3 充分利用课余时间，加强团队协作模式

要完成电子竞赛中的项目，仅限于课堂时间是不够的，学生要充分利用课余时间进行实验设计，在课余时间开放实验室，为学生实验提供条件支持。参考电子竞赛的人员配备要求，由3～4名学生构成，每组设有组长，同小组组员分工合作。每组设计内容不同，难度相当，教师课上讲解常见问题的解决方法，课后技术支持，积极答疑，帮助学生解决问题。学生短时间内建立了团队合作意识，形成了良好的学习氛围[2]。

3结束语

本文针对单片机实验课程的特点，为更好地解决教学中理论与实践的脱节，结合电子设计竞赛的培训模式，从教学内容、计算机语言环境、团队协作等方面深入探讨了单片机实验课程改革的具体实施方法。学生不仅对单片机的开发流程有了完整的认识，还极大地提高了动手实践能力，更培养了学生自主学习能力，解决问题的能力，团队协作的意识。这对单片机实验课程的改革有着积极的意义。

参考文献

[1] 黄大勇. 单片机技术实践教学模式的探索与改革，2020，8（22）： 198，199.

[2] 劉莉. 单片机原理与应用实验教学改革研究，2020，1（8）：195.

作者简介

唐徐平（1986-），男，江苏南京人;学历：本科，职称：助理研究员，现就职单位：南京工业大学浦江学院，研究方向：电子控制。