單片機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)探討

于雷+劉懷愚+宋文

摘要：針對單片機(jī)課程教學(xué)上存在的問題以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，在理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個方面提出了一些見解和方案，建立以興趣為引導(dǎo)，以單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為主線，以理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合為宗旨，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)的單片機(jī)課程教學(xué)體系。教學(xué)結(jié)果表明，改革后的單片機(jī)教學(xué)有效地提高了學(xué)生的專業(yè)能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；Proteus仿真；C51語言；虛擬實(shí)驗(yàn)室；創(chuàng)新培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、電氣控制等專業(yè)所開設(shè)的一門必修課。該課程綜合性、實(shí)踐性以及應(yīng)用性都很強(qiáng)，不僅要求學(xué)生掌握單片機(jī)及其相關(guān)知識，還要求學(xué)生具有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力具有重要的意義。然而，既讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，又讓學(xué)生盡快地掌握設(shè)計(jì)技巧，這無疑是對學(xué)生能力和耐心的一個挑戰(zhàn)，在實(shí)際的教學(xué)過程中，一些學(xué)生反映該課程比較抽象難懂，從而導(dǎo)致部分學(xué)生“遇難而止”，失去了學(xué)習(xí)單片機(jī)的激情和興趣。

針對這個問題，我們從單片機(jī)理論教學(xué)和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個方面進(jìn)行了一些探索，這對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐動手能力有了很大的提高。

1 單片機(jī)理論教學(xué)

理論教學(xué)是獲取專業(yè)知識的基礎(chǔ)和主要途徑，良好的教學(xué)氛圍不僅能使同學(xué)們輕松地掌握理論知識，還能提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

1.1 抓住學(xué)生的好奇心

好奇心往往是興趣培養(yǎng)的動力源泉，抓住學(xué)生的好奇心在提高學(xué)習(xí)興趣方面至關(guān)重要。如我在上第一節(jié)課時，沒有去過分地強(qiáng)調(diào)什么是單片機(jī)，學(xué)好單片機(jī)有什么好處等，而是告訴同學(xué)們今天給他們帶來一個非常有趣的玩具，然后直接拿了我們自己設(shè)計(jì)的一款循跡小車，并讓某位同學(xué)在地上隨意畫出的一條路徑，通過觀察一下小車的運(yùn)行情況，讓同學(xué)們發(fā)揮想象力，猜想一下小車怎么知道行駛路線、怎么進(jìn)行方向控制等，最后告訴他們“這都是由我們將要學(xué)習(xí)的單片機(jī)進(jìn)行控制的”。這樣就一下子吸引了學(xué)生的眼光，也激發(fā)了學(xué)習(xí)和探索單片機(jī)的興趣。

1.2 “虛擬實(shí)驗(yàn)室”式的課堂教學(xué)

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》不僅需要熟悉硬件電路的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，還要掌握軟件編程方法和技巧，一段程序?qū)Σ粚?，到底在控制方面起不起作用，那要結(jié)合軟硬件一起來進(jìn)行調(diào)試，為此，我們將“虛擬實(shí)驗(yàn)室”搬進(jìn)了課堂?！疤摂M實(shí)驗(yàn)室”由Proteus和Keil C51軟件組成，其中，Proteus提供了豐富的模擬和數(shù)字器件模型，可以完整地仿真51系列單片機(jī)及其相連的模擬和數(shù)字電路，充當(dāng)了實(shí)驗(yàn)室里開發(fā)板的角色；而Keil C51軟件是一個51系列單片機(jī)軟件開發(fā)平臺，采用C51語言進(jìn)行編程，在調(diào)試程序和仿真等方面有很強(qiáng)的功能。采用Proteus和Keil C51軟件相結(jié)合，能將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化、具體化，更容易讓人接受。

1.3 “找茬”互動教學(xué)

通過Proteus畫出硬件電路圖，將Keil C51軟件編寫程序?qū)戇M(jìn)去，演示一下正確的結(jié)果，如果僅僅如此，那么久而久之學(xué)生也會感到乏味，因此一定要在教學(xué)的過程中制造一點(diǎn)“麻煩”，讓同學(xué)們來“找茬”。如在講到單片機(jī)P0-P3口時，為了強(qiáng)調(diào)“P0口做I/O時必須外加上拉電阻”這個知識點(diǎn)，在Proteus畫P0控制LED電路圖時，故意不加上拉電阻，結(jié)果發(fā)現(xiàn)P0引腳變灰色，LED不亮，然后再試一試其他端口，LED卻可以點(diǎn)亮，讓學(xué)生找出哪地方出現(xiàn)了問題，怎么去修改，P0口和其他端口有什么區(qū)別等。這樣就會加深學(xué)生的印象，無形中牢牢掌握了該知識點(diǎn)，這要比“強(qiáng)調(diào)-強(qiáng)調(diào)-再強(qiáng)調(diào)”有效地多。同樣的方法也可以用在Keil C51軟件編程中。

2 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是緊密結(jié)合的，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識有著十分重要的作用。

2.1 驗(yàn)證與設(shè)計(jì)相結(jié)合

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)并不是簡簡單單地驗(yàn)證一下結(jié)果正確與否，而是通過實(shí)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)問題并尋求解決問題的方法，從而鞏固和提高所學(xué)的知識。然而，目前的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)以驗(yàn)證為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，實(shí)驗(yàn)本身沒有太大的創(chuàng)造性，對學(xué)生的設(shè)計(jì)能力要求不高，學(xué)生只需在實(shí)驗(yàn)箱上連接幾條線，編寫或修改一段簡單的實(shí)驗(yàn)程序就可以完成，這樣學(xué)生只知道怎么做，根本不知道自己為什么要這么做，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。因此，必須通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)來彌補(bǔ)其中的不足。實(shí)驗(yàn)課上由被動轉(zhuǎn)為主動， 不再是依葫蘆畫瓢。

如在講到“中斷”時，除了讓同學(xué)們驗(yàn)證一下單片機(jī)5個中斷源的設(shè)置和工作原理外，可以讓他們設(shè)計(jì)一款簡單的頻率計(jì)或是數(shù)字鐘，這樣就可以將中斷、數(shù)碼管動態(tài)掃描、按鍵掃描等綜合應(yīng)用到一起，為單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 命題和自命題相結(jié)合

在設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中，也要采用命題和自命題相結(jié)合的方式。先以命題形式出現(xiàn)，由老師出題，這樣題目涵蓋面比較廣，可以全面考查到各個知識點(diǎn)，如上面提到的數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)。自命題型實(shí)驗(yàn)是讓一組學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好，自己出題目，一般只注重開發(fā)的過程，而不重視最終的結(jié)果，因?yàn)橛锌赡懿糠謱W(xué)生出的題目過難而最終無法實(shí)現(xiàn)。對于無法完成的小組，要找出原因，是硬件本身的缺陷，還是軟件設(shè)計(jì)方面的不足，自己在命題時，忽略掉哪些因素等等。自命題型實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵就是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，提高組織協(xié)調(diào)能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

從命題到自命題，從“讓我做什么”到“我要做什么”，讓學(xué)生體味一下兩者的不同之處，在經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)演習(xí)后，熟練掌握工程項(xiàng)目的開發(fā)流程，

3 結(jié)語

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是一門軟硬件綜合、應(yīng)用性比較強(qiáng)的課程，在整個的教學(xué)過程中，建立以興趣為引導(dǎo)，以單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為主線，以理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合為宗旨，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)的單片機(jī)課程教學(xué)體系，運(yùn)用多媒體技術(shù)和“虛擬實(shí)驗(yàn)室”軟件等多種手段，由整體到具體、由簡單到復(fù)雜、由模塊到系統(tǒng)，循序漸進(jìn)，加強(qiáng)學(xué)生動手操作能力和單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)能力的培養(yǎng)。經(jīng)過教學(xué)改革，我校學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽等各項(xiàng)比賽中所取得了良好的成績，對提高學(xué)生的專業(yè)知識水平和創(chuàng)新能力方面具有明顯的優(yōu)勢。

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