單片機(jī)課程教學(xué)改革探索

衡曉 胡津健

【摘要】“單片機(jī)原理與技術(shù)”是一門以實(shí)踐應(yīng)用為主的課程，教學(xué)內(nèi)容主要包括單片機(jī)內(nèi)部電路工作原理、外圍接口電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程應(yīng)用。在教育部提出地方高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的今天，單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)向我們提出了更高的要求。本文以“單片機(jī)原理與技術(shù)”這門課程的教學(xué)改革為主要內(nèi)容，在分析了教學(xué)現(xiàn)狀和問題的基礎(chǔ)上，根據(jù)專業(yè)實(shí)際需要，緊緊圍繞培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新手段、新方法的探索。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)原理與技術(shù) 新方法的探索 教學(xué)改革

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）12-0025-02

一、存在的問題

1.教學(xué)內(nèi)容缺少“系統(tǒng)”的概念

“單片機(jī)原理與技術(shù)”課程的教學(xué)側(cè)重于理論和實(shí)踐，將單片機(jī)分成數(shù)個(gè)部分進(jìn)行工作原理的講授和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這樣做不能將單片機(jī)系統(tǒng)級設(shè)計(jì)的概念完整的提出來，所以大部分學(xué)生學(xué)完課程之后還是很迷茫，不能做到學(xué)以致用。

2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊

單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，從這個(gè)角度來說，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不適合購買成套的實(shí)驗(yàn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)箱等。一方面這些設(shè)備通常比較昂貴，購置后兩三年就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與最新的技術(shù)不匹配；另一方面，這些設(shè)備通常只能做一些固定的實(shí)驗(yàn)，缺少靈活性，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義連好線纜，下載編寫好的程序就可以成功的完成實(shí)驗(yàn)，這樣的過程無法讓學(xué)生對接口技術(shù)和電路的制作產(chǎn)生直觀的理解。由于我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)購置于2003年，使用的主控芯片是ATMEL公司的AT89系列，這塊單片機(jī)內(nèi)部硬件資源較少，和現(xiàn)在內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器、SPI通信端口等硬件資源的單片機(jī)相比在性能上具有較大差距，學(xué)生學(xué)習(xí)本課程之后拿到當(dāng)前主流的單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)時(shí)會(huì)感到無從下手。

二、教學(xué)改革探索

針對目前的現(xiàn)狀，“單片機(jī)原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)”應(yīng)該從教學(xué)內(nèi)容、方法、考核方式等方面進(jìn)行改革。

1.教學(xué)內(nèi)容

首先為了強(qiáng)調(diào)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念，學(xué)院在原有36課時(shí)理論課，18課時(shí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)的基礎(chǔ)上，增加了為期兩周的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)訓(xùn)過程要求學(xué)生制作一件完整的基于單片機(jī)技術(shù)的電子作品。為了更好的讓學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)這一環(huán)節(jié)，編寫了單片機(jī)實(shí)訓(xùn)案例，案例的選題除了依據(jù)學(xué)校現(xiàn)有條件外，還要考慮趣味性和實(shí)用性。

其次在理論教學(xué)環(huán)節(jié)大量增加Proteus仿真驗(yàn)證的示例，在講完一部分硬件模塊工作原理后當(dāng)堂演示相關(guān)的Proteus仿真示例。

最后依據(jù)學(xué)院現(xiàn)有條件編寫適合本院學(xué)生使用的實(shí)驗(yàn)講義，實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容與理論課緊密銜接。

2.教學(xué)方法

教學(xué)方法的優(yōu)劣直接影響到學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。教學(xué)中根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)不斷的改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，逐步提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

由于學(xué)院單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備過于陳舊，因此選擇合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展實(shí)踐教學(xué)成為當(dāng)務(wù)之急。考慮到我院學(xué)生電子計(jì)算機(jī)配置率已達(dá)到50%以上，選擇一款價(jià)格低廉、具有良好便攜性的單片機(jī)開發(fā)板成為可能。我院在“單片機(jī)原理與技術(shù)”課程開設(shè)之初會(huì)給每位上課的學(xué)生下發(fā)一塊開發(fā)板，在學(xué)期末再進(jìn)行回收。學(xué)生拿到開發(fā)板可以進(jìn)行預(yù)習(xí)、驗(yàn)證、自學(xué)等各項(xiàng)工作。

單片機(jī)開發(fā)板的優(yōu)勢在于具備完整的硬件電路，學(xué)生只需考慮程序的設(shè)計(jì)方法。為此，在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中應(yīng)該重點(diǎn)凸顯電路設(shè)計(jì)與制作這部分內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了要做到和理論課緊密銜接以外，還要做到模塊化，這樣可以更好的支持課程設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，我院自編實(shí)驗(yàn)講義內(nèi)容如下所示。學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)課之前需要先按照實(shí)驗(yàn)講義的要求自行制作相關(guān)電路，可以采用手工焊接的方法，也可采用印制電路板的方法完成，這個(gè)環(huán)節(jié)所需耗材由學(xué)院無償提供。

實(shí)驗(yàn)一 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 內(nèi)容：制作單片機(jī)最小系統(tǒng)，含電源、震蕩電路、復(fù)位電路、下載電路等。

實(shí)驗(yàn)二 LED擴(kuò)展板的設(shè)計(jì)與制作 內(nèi)容：制作8位LED擴(kuò)展板，配合實(shí)驗(yàn)一的電路板完成閃爍燈、流水燈等實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)三 獨(dú)立、矩陣按鍵擴(kuò)展板的設(shè)計(jì)與制作 內(nèi)容：制作4位獨(dú)立按鍵、4*4矩陣按鍵的擴(kuò)展板，配合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二的電路板完成獨(dú)立按鍵識(shí)別，矩陣按鍵識(shí)別等實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)四 數(shù)碼管擴(kuò)展板的設(shè)計(jì)與制作 內(nèi)容：制作4位數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，配合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)三的電路板完成數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)五 定時(shí)器實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容：使用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)四制作的電路板完成秒表的設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)六 中斷實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容：使用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)四制作的電路板完成定時(shí)器中斷、外部中斷實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七 AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容：制作溫敏電阻、光敏電阻擴(kuò)展板，配合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)四的電路板完成溫度、光照測量實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)八 串行通行實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容：使用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)四制作的電路板配合電腦完成穿行通信實(shí)驗(yàn)

3.考核方式

考核是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種方式。采用科學(xué)的考核形式，準(zhǔn)確而又公正地評價(jià)學(xué)生，是改進(jìn)教學(xué)工作的重要內(nèi)容。在實(shí)際操作中，可將考核分為平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、考試成績和課程設(shè)計(jì)成績4個(gè)部分，需要強(qiáng)調(diào)該課程實(shí)踐的重要性，適當(dāng)調(diào)整實(shí)踐環(huán)節(jié)分值在總成績中所占比重。平時(shí)成績占總成績10%；實(shí)驗(yàn)成績占總成績20%，這里主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量為評分依據(jù)；考試成績占總成績50%，這里主要是指卷面成績；課程設(shè)計(jì)成績占總成績20%，這里主要以電子作品質(zhì)量，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量為評分依據(jù)。

三、結(jié)語

對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等幾方面的綜合改革，提高了學(xué)生單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的能力。單片機(jī)課程教學(xué)改革是一個(gè)長期的過程，必須不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷完善，只有這樣，才能真正達(dá)到向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型這個(gè)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳倫瓊，范力昊.“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)"教學(xué)改革的探索[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（1）：94-96.

作者簡介：衡曉，（1989-）女，漢族，新疆，碩士研究生，伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電氣自動(dòng)化。