單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)高效方法探討

摘 要：本文針對(duì)高校電子信息專業(yè)學(xué)生的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)出目前教學(xué)過程中的問題及對(duì)策，分析了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的可實(shí)施性教學(xué)方法，可應(yīng)用于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)等教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，旨在提高學(xué)生的單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)能力，為挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽及以后從事單片機(jī)相關(guān)工作打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)實(shí)驗(yàn)；Proteus仿真；開發(fā)板；實(shí)驗(yàn)箱

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法小結(jié)

1.1 實(shí)驗(yàn)箱+實(shí)驗(yàn)箱自帶開發(fā)環(huán)境

某些廠家生產(chǎn)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，有其自帶的開發(fā)環(huán)境，裝在計(jì)算機(jī)上就可運(yùn)行，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)行正確地連線，編寫程序，將程序?qū)懙介_發(fā)環(huán)境中，通過串口連通計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱，便可根據(jù)實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行出正確的結(jié)果。這種方法對(duì)于簡單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，效果較好，只是通過實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象驗(yàn)證理論知識(shí)，可通過此方式為學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的再強(qiáng)化。

1.2 實(shí)驗(yàn)箱+Keil+仿真器

結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱和Keil軟件，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)行連線，編寫程序，將程序?qū)懺贙eil中，通過設(shè)置Keil的相應(yīng)選項(xiàng)，程序控制仿真器運(yùn)行出相應(yīng)結(jié)果。這種方式，可更好地使學(xué)生掌握Keil編程方法，練習(xí)單片機(jī)的匯編語言程序設(shè)計(jì)或C51程序設(shè)計(jì)思路，能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生軟硬件設(shè)計(jì)思路，適用于綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開展。

1.3 Proteus+Keil

實(shí)驗(yàn)箱上結(jié)合了多個(gè)獨(dú)立元器件，且各個(gè)元器件的連接均在實(shí)驗(yàn)箱背面，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)來講，不需要從元器件庫中挑選，直接連接所需的模塊就可以使用，直觀度不夠，自主動(dòng)手力度不夠，針對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的此項(xiàng)缺點(diǎn)，可考慮采用Proteus+Keil結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，Proteus不僅能將許多單片機(jī)功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化，而且不需要硬件投入，實(shí)驗(yàn)耗材較少，學(xué)生普遍反映，通過使用Proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)理論知識(shí)更容易接受，更容易提高。

教師設(shè)定好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，學(xué)生可從Proteus的庫中比較挑選所需元器件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路的搭建與設(shè)計(jì)，并編寫實(shí)驗(yàn)程序，進(jìn)行軟硬件結(jié)合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。此方法可一定程度上鍛煉學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力，通過實(shí)驗(yàn)元器件的比較與挑選，更好地掌握各個(gè)元器件的性能，也可熟練各種電路的功能。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題

2.1 教學(xué)方法陳舊，缺乏創(chuàng)新性

傳統(tǒng)的電子類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師根據(jù)教學(xué)大綱，設(shè)定一些固定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生必須在課程規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)完成這些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室提供實(shí)驗(yàn)箱以及若干輔助設(shè)備，如示波器、萬用表等，對(duì)于實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器的使用，實(shí)驗(yàn)前教師進(jìn)行講解，學(xué)生手頭的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上也有這些實(shí)驗(yàn)的原理、電路及步驟等。學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行連線，利用輔助設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)并做數(shù)據(jù)分析及本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容小結(jié)，在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生沒有參與到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中，缺乏一定的思考，學(xué)生根據(jù)手頭實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或?qū)嶒?yàn)教師演示進(jìn)行操作，未能很好地體現(xiàn)創(chuàng)新性思考。

2.2 學(xué)生自主思考能力不足

多數(shù)學(xué)生在做每次實(shí)驗(yàn)之前，不認(rèn)真預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，導(dǎo)致在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，沒有真正理解實(shí)驗(yàn)的原理和理論依據(jù)，盲目地根據(jù)教師的做法照搬實(shí)驗(yàn)操作過程，對(duì)于操作過程與理論知識(shí)完全脫節(jié)。實(shí)驗(yàn)操作完成后，多數(shù)學(xué)生不認(rèn)真寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，只是死板地抄襲實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理等內(nèi)容，不認(rèn)真整理分析實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的合理與否。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與動(dòng)手能力脫節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，但通過傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，只是讓學(xué)生動(dòng)手連了連線、扭了扭示波器，沒有真正起到動(dòng)手能力培養(yǎng)的目的。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)措施

3.1 自制實(shí)驗(yàn)板

電信類專業(yè)學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的PCB板制作方法，基于此情況，考慮在每次單片機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中，教師將該次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、編寫程序段，然后先通過Proteus軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，待仿真成功后，選取正確的元器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路的搭建，并最終制作成實(shí)驗(yàn)板，也可在自制實(shí)驗(yàn)板上加入后續(xù)開發(fā)功能，以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加。在我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試用此方法后，單片機(jī)開放性實(shí)驗(yàn)做為一門選修課，選修的學(xué)生成逐年遞增狀，電子信息、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、交通運(yùn)輸?shù)葘I(yè)的學(xué)生均加入到了單片機(jī)開發(fā)、設(shè)計(jì)、制作的隊(duì)伍中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣日益高漲，開發(fā)制作出的實(shí)物精致、新奇、具有一定的實(shí)用性和可推廣性，在一定程度上提高了學(xué)生的動(dòng)手及創(chuàng)新能力。

3.2 競(jìng)賽帶動(dòng)、項(xiàng)目帶動(dòng)、協(xié)會(huì)帶動(dòng)

在大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等，搜集整理與單片機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)的題目，將每次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與相關(guān)競(jìng)賽題目聯(lián)系，適當(dāng)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)任務(wù)，將學(xué)生分成討論小組，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)、軟件編程、產(chǎn)品制作調(diào)試等過程，然后以小組形式上交制作實(shí)物，通過一定階段試行，實(shí)驗(yàn)效果較好，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的同時(shí)，一定程度上也鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和組組之間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

在教師平時(shí)的科研項(xiàng)目中，搜集整理簡單項(xiàng)目內(nèi)容，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在學(xué)生們自發(fā)成立的電子愛好者協(xié)會(huì)中，分發(fā)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，以小組形式討論、研究、制作，使學(xué)生參與進(jìn)來，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任意識(shí)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陸翔，等.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索.廣西大學(xué)學(xué)報(bào).2003.6.