單片機原理與應用實驗教學改革與探索

姜 晟 孫道宗

華南農(nóng)業(yè)大學 廣東廣州 510642

單片機原理與應用實驗教學改革與探索

姜 晟 孫道宗

華南農(nóng)業(yè)大學 廣東廣州 510642

實驗教學是高校教育的重要組成部分，也是學生將理論知識應用于實踐的主要手段。本文分析了單片機原理與應用傳統(tǒng)實驗教學中存在的弊端，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的應用型人才為出發(fā)點，提出了新的實驗教學改革思路，并總結了實施實驗教學改革的成果。

單片機；實驗教學；改革

單片機原理與應用是一門理論與實踐并重的課程，是各個理工類院校多個專業(yè)的專業(yè)基礎課，也是一個電子工程師所必須掌握的基礎知識。如何保證實踐教學質量、切實提高學生動手能力，是各所高校迫切需要解決的問題。通過對單片機實驗教學的改革，能使學生更快地適應現(xiàn)代電子技術及單片機技術的發(fā)展需要，提高學生的工程意識、分析問題和解決問題的能力，對教師轉變授課觀念，探索更好的教學方法具有重要意義。

一、傳統(tǒng)單片機實驗教學的弊端

傳統(tǒng)單片機實驗教學大多以驗證性實驗為主，實驗項目大多是由實驗箱生產(chǎn)商設計，缺乏新穎性且提供現(xiàn)成的原代碼，學生所要做的只是按照實驗指導書上所提供的實驗步驟進行連線、編譯、下載程序，最后觀察結果。這樣嚴重挫傷了學生的積極性，使學生的動手能力不能得到有效提高。另外，在傳統(tǒng)單片機實驗教學中，實驗角色以教師為主，教師在實驗開始前通常會將實驗步驟進行講解，并且演示實驗，學生做完實驗只要得到與教師相同的實驗結果后就可以離開。這樣的實驗對于學生毫無意義可言，學生們只是機械地去完成實驗，根本沒有得到鍛煉和提高，而且書本上的理論知識也無法應用到實踐當中。這種教育模式培養(yǎng)出的學生通常動手能力差，無法完成單片機項目的設計與開發(fā)，創(chuàng)新思維發(fā)展被抑制。因此，實驗教學改革對于培養(yǎng)動手能力強、具有創(chuàng)新思維的學生是勢在必行的。

二、探索單片機實驗教學改革

單片機實驗教學改革應圍繞實驗角色轉換、設置綜合設計性實驗以及實驗室開放式管理這條主線進行開展，努力達到培養(yǎng)高素質應用型人才的目的。

1.實驗角色轉換

實驗角色的轉換是單片機教學改革的核心。傳統(tǒng)的教學模式當中，教師是主角，學生是配角，教師讓學生做什么學生就做什么，這種落后的教學方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代實驗教學的要求。實驗項目應由學生自行設計，當然這里講的自行設計并不是學生想做什么實驗就做什么實驗，而是圍繞同一個知識點，利用現(xiàn)有的實驗設備資源進行設計。例如在中斷實驗中，大部分實驗采取下降沿脈沖信號作為中斷源，單片機響應中斷后對輸出信號進行取反。這樣的實驗內(nèi)容過于單一，學生也只是了解了單片機其中一種中斷方式，而對單片機的其他中斷源一知半解。學生在實驗中可以加入定時器中斷等中斷源進行設計，實驗程序完全由學生自己編寫。這樣的做法在增加同學實驗興趣的同時，也大大提高了編程能力，使學生對各個知識點得到了更加全面、深入的理解。

2.設置綜合設計性實驗

在掌握了各個知識點后，實驗教學需將各知識點進行融合，開出綜合設計性實驗。綜合設計性實驗是介于基礎實驗與科研之間的實驗形式，由指導教師提出難易適中的題目，學生在充分理解各知識點的基礎上，綜合運用所掌握的基礎理論知識以及基礎實驗技能，3～4人為1組，自行設計方案，獨立完成整個系統(tǒng)的構建與調試以及實驗論文的撰寫。與傳統(tǒng)教學中的實驗相比，綜合設計性實驗能更好地鍛煉學生綜合分析問題與解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科研思維，充分調動了學生學習的主觀性，并且提高了團隊合作意識，對學生的全面發(fā)展具有重要意義。對于單片機原理與應用課程的綜合設計性實驗，我校根據(jù)具體情況給予了專項經(jīng)費支持。

3.實驗室開放式管理

為了讓學生有更多的機會進行單片機系統(tǒng)的設計，我校將實驗室管理改為開放式管理。實驗室在沒有教學任務的情況下實行全天開放，并有專門教師負責，鼓勵學生在課余時間來實驗室進行相關單片機系統(tǒng)的設計、制作、編程與調試。通過采用這樣的管理方式，充分利用了實驗室資源，給學生提供了極為便利的實踐環(huán)境與機會。我校實驗室在傳統(tǒng)的實驗室管理機制的基礎上建立了實驗預約機制、實驗監(jiān)督機制以及實驗室輔助管理機制，完善了實驗室開放管理制度。另外，各實驗室不僅對我校電類和非電類專業(yè)的學生進行開放，也對廣東省尤其是廣州市的高校實行開放，充分提高實驗設備和實驗場所的使用效率，實現(xiàn)資源共享。

三、結束語

通過實行單片機實驗教學改革，學生學習單片機課程以及其他電類專業(yè)課的積極性普遍得到了提高，同時也增強了綜合素質。經(jīng)統(tǒng)計，自實行實驗教學改革以來，單片機考試在提高難度與增加題量的情況下，學生成績不降反升，優(yōu)秀率逐年增加，不及格率維持在1%～3%之間。近年來，我校電類以及非電類學生積極參加全國性的各類電子設計比賽，并且都取得了優(yōu)異的成績，獲獎率在廣東省各高校中名列前茅，表1為我校近幾年參加全國各類電子設計比賽的獲獎情況。充分表明實驗教學改革是提高學生綜合素質和增強創(chuàng)新思維的重要途徑，我們將繼續(xù)探索改革之路，努力培養(yǎng)更多社會需要的高素質應用型人才。

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The experimental teaching reform and eploration of principle and application of single-chip microprocessor

Jiang Sheng, Sun Daozong
South China agricultural university, Guangzhou, 510642, China

Experimental teaching is an important part of college teaching work, and also the main means of students apply the theory to practice. This article analyzed the disadvantages in traditional experimental teaching of principle and application of single-chip microprocessor, puts forward a new thinking of experimental teaching reform based on the aim to cultivate the applied talents with creative thinking.

single-chip microprocessor; experimental teaching; reform

2010-05-11

姜晟，本科，實驗師。