單片機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新方式研究

鄭筆耕 王恒

【摘要】實(shí)驗(yàn)教學(xué)在單片機(jī)原理和接口技術(shù)中占有核心地位，如何提升試驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是所有科研工作者共同研討的問題。本文分析了單片機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的缺陷，并且提出了針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程方法改革的措施，針對(duì)改革的方式進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)果的比對(duì)分析，新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)很好的提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)步要求。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；接口技術(shù)；教學(xué)實(shí)驗(yàn)

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)在單片機(jī)理論教學(xué)中，具有非常重要的實(shí)踐作用。我們通過單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以很好的提升學(xué)生動(dòng)手能力，讓學(xué)生在動(dòng)手的過程中認(rèn)識(shí)到其工作的特性和原理，對(duì)理論知識(shí)有一個(gè)非常直觀、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和了解；除此之外，還可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的印象和解讀能力，使得學(xué)生在實(shí)踐的過程中掌握單片機(jī)的關(guān)鍵理論知識(shí)和相關(guān)技術(shù)。

一、現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的不足

1、內(nèi)容的系統(tǒng)性存在缺陷。實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)在課程總學(xué)時(shí)當(dāng)中受到非常明顯的遏制，假如說在原有的計(jì)劃上安排了10個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程，但是這些實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了在有限的時(shí)間內(nèi)把單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容最大化講解，實(shí)驗(yàn)課程的環(huán)節(jié)中穿插了非常多的論證性實(shí)驗(yàn)，并且教師會(huì)給出一定的程序步驟。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，學(xué)生都是被動(dòng)跟著教師進(jìn)行，對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)依然停留在書本知識(shí)方面，缺少新器件和電路應(yīng)用方面的實(shí)際操作訓(xùn)練。雖然說這么做加快了實(shí)驗(yàn)的周期時(shí)間，但是本著實(shí)驗(yàn)課程鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力和思維能力的目標(biāo)依然沒有實(shí)現(xiàn)。雖然說部分學(xué)生對(duì)于知識(shí)是一知半解，但是完全依照書本操作步驟進(jìn)行，也可以完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但是這樣的情況依然無法滿足學(xué)生訓(xùn)練單片機(jī)內(nèi)容的實(shí)踐操作要求。

2、時(shí)間的靈活性非常古板。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)成績(jī)是課程總成績(jī)的少部分，因此當(dāng)課堂教學(xué)內(nèi)容全部結(jié)束的時(shí)候，所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程都要結(jié)束，要不然會(huì)影響到學(xué)校安排考試和成績(jī)測(cè)評(píng)的安排，鑒于這樣的原因，實(shí)驗(yàn)周期時(shí)間短和相對(duì)集中就成為了主要問題。在這部分時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)高負(fù)荷情況，每個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間都安排的很集中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)下組學(xué)生等待上組學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況，靈活的時(shí)間因此受到非常大的限制，并且影響到學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

3、綜合性實(shí)驗(yàn)無法開展。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的價(jià)格非常低廉，體積還很小，相應(yīng)的功能也在不斷的完善，成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中非常理想的一種微控單元核心構(gòu)件，尤其實(shí)在工業(yè)過程控制和智能儀器儀表方面應(yīng)用非常廣泛。單片機(jī)實(shí)例應(yīng)用是非常容易就可以被利用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的，因?yàn)檫@樣不單單可以讓學(xué)生建立一個(gè)非常系統(tǒng)的單片機(jī)知識(shí)系統(tǒng)，還能夠讓學(xué)生體驗(yàn)到單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。但是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)教學(xué)情況的限制，如此綜合性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)并沒有被安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，只是作為小部分的選修內(nèi)容。

二、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效改革

1、專門開設(shè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。真正意義上掌握單片機(jī)的理論知識(shí)，必要的實(shí)踐操作是不能缺少的。現(xiàn)在的學(xué)生普遍感覺到單片機(jī)的理論知識(shí)很難把握，最主要的一個(gè)原因就是實(shí)踐操作程度的不深刻，所以在改革單片機(jī)原理和接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)候，必須把理論教育和實(shí)踐操作一分為二。把傳統(tǒng)課本知識(shí)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全部分離開來，重新進(jìn)行規(guī)劃和分類，并且為此專門編纂特定的實(shí)驗(yàn)教材，從根本地位方面改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)的存在價(jià)值。如此一來，實(shí)驗(yàn)課時(shí)得到了充分的保證，并且在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排方面更加全面和具體，可以讓學(xué)生在程序編寫、通訊方式、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)綜合應(yīng)用方面得到全方位的訓(xùn)練和提升。目的是培養(yǎng)學(xué)生正確地思維方法和健康的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2、柔和化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間。單片機(jī)課程被設(shè)置為單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程之后，就不會(huì)依附于傳統(tǒng)的理論知識(shí)教育，所以說在時(shí)間的安排方面非常充裕，基本上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間的真正開放。實(shí)驗(yàn)時(shí)間貫穿于整個(gè)學(xué)期，每個(gè)小組之間可以進(jìn)行不同類別的實(shí)驗(yàn)，隨后進(jìn)行對(duì)比和交流。實(shí)驗(yàn)時(shí)間不再依照傳統(tǒng)理論課程時(shí)間的安排，而是全天都在實(shí)驗(yàn)，目的是確保不同層次的學(xué)生有充分的消化知識(shí)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)間占據(jù)總課時(shí)的50%，學(xué)生可以自身學(xué)習(xí)的需要選擇實(shí)驗(yàn)的類型。對(duì)于選修課程，不再要求學(xué)生在一個(gè)單元課時(shí)內(nèi)完成，一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以分成若干個(gè)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，留給學(xué)生充分思考的時(shí)間。

3、層次分明的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容可以大致分為三部分，就是①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分，③系統(tǒng)試驗(yàn)部分?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)就是說對(duì)單片機(jī)基本知識(shí)的理解和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書中的步驟設(shè)計(jì)進(jìn)行，教師編寫非常系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)步驟，使得學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后，具備一定的總結(jié)和編程能力。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)就是說對(duì)某一個(gè)單獨(dú)的方面進(jìn)行深入化的研究分析，只是針對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真討論，要求學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)路線、編寫程序、自行調(diào)試、發(fā)現(xiàn)問題和修改等。系統(tǒng)試驗(yàn)就是對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和專業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。

4、虛擬仿真技術(shù)和實(shí)踐操作技術(shù)的完美結(jié)合。Proteus是現(xiàn)在最好的電路仿真實(shí)驗(yàn)軟件，其中具備非常優(yōu)秀的數(shù)字電路、模擬電路和外圍電路系統(tǒng)，支持AVR和51系列等主流單片機(jī)系統(tǒng)和不同樣的調(diào)試環(huán)境。比如說Keil C51 uVision2 軟件，就是一款很好的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)軟件。所以說在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程改革過程中，我們將Proteus融入到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)之上，對(duì)于一些綜合性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)使用Proteus軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和修正，然后再把自己做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容移植到實(shí)驗(yàn)室硬件電路當(dāng)中。很好的減小了原材料的損耗，也達(dá)到了訓(xùn)練學(xué)生操作能力的目的。

5、改良實(shí)驗(yàn)課程的測(cè)評(píng)方式。完善測(cè)評(píng)方式不單單是對(duì)學(xué)生所掌握知識(shí)的一個(gè)客觀評(píng)價(jià)、對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力的肯定，更是成為激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)的手段。測(cè)評(píng)的方式要具有一定的公平性和公正性。學(xué)生進(jìn)行的每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)記錄都占據(jù)一定的分值，學(xué)校不再需要進(jìn)行單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)，而是對(duì)學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，盡可能規(guī)避偶然性和片面性情況的出現(xiàn)。

總結(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理和接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，最終目的是鍛煉學(xué)生的動(dòng)手解決問題的能力，所以在掌握理論知識(shí)的前提下，學(xué)習(xí)和熟練應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法是非常關(guān)鍵的。因?yàn)閱纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)教育是一項(xiàng)漫長(zhǎng)久遠(yuǎn)的任務(wù)目標(biāo)，所有我們?cè)谥挥袉纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，融入科學(xué)發(fā)展觀的理念，才可以更好的建立一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合體系，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求。

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