单片机实践教学探索

摘要：随着社会的不断进步和发展，单片机在生活中的应用也越来越广泛，因此，在高校中单片机课程也越来越重要。但从目前的情况来看，学生并没有很好地掌握单片机的实践能力。文章在分析单片机实践教学意义和现状的基础上，提出了单片机实践教学改革的具体途径。

关键词：单片机；实践教学；创新精神

随着科技的不断发展，单片机的应用也越来越广泛，它渗透到了我们生活的各个领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。高校的很多专业，单片机是必修课。单片机是一门应用性很强的课程，为了让学生学好这门课程，教学实践是非常好的手段。单片机实践教学包括单片机基本理论试验、典型功能实验（课程设计）、应用开发实验（毕业设计）以及新技术使用实验等多环节训练。

一、单片机实践教学的意义及现状分析

随着经济和科技的飞速发展，社会需要很多素质高、能力强、有开拓精神的人才。高校单片机教学，不仅要传授给学生单片机理论上的知识，还应该让学生掌握基本实践手段，更为重要的是要让学生拥有运用这些手段从事科学研究的能力。高校单片机教学中的实践教学，就是基于上述原因考虑的。但是，在实践教学中，教师传授学生实践技术还远远不够，尤其是不能培养学生的能力，不能让学生的知识和能力得到全面的发展。因此，在单片机实践教学中，教师必须选择合适的教学方法，培养创新型人才。

在传统的单片机实践教学课程中，单片机实验均是以单片机实验箱或者单片机技术开发装置为实验器材，这些实验都是验证性试验和训练性实验，学生在进行这些实验时，只是被动根据教师的指导和实验讲义一步一步来完成实验的相关内容。在进行这些实验时，学生非常被动，同时，这些实验又与实际应用完全脱轨，因此经常出现学生学完了整个单片机课程但是却不知道单片机的应用场合的现象。这样培养出来的学生，根本就不具备实际开发能力，更别说是创新型人才了。

为了从根本上解决这个问题，我们应该在单片机实践教学中注重对学生能力的培养，这样就要求我们建立单片机实验教学新体系，打破单片机实验教学依附于理论教学、为理论教学服务的传统观念。建立这个新的实验教学体系，首先就得改变传统观念，提高实验教学的地位。新体系中的实验不应再是简单的验证性试验和训练性试验，而应该是各阶段的实践训练。为了把学生培养成为有单片机开发能力的高素质人才，我们必须利用实验室的有利条件，运用现代化的实践教学手段，改革和完善单片机实践教学的内容和方法。

二、单片机实践教学改革的具体途径

（一）改变教育观念，提高单片机实践教学的地位

在以前的单片机教学中，教师普遍重视理论教学而轻视实践教学，实践教学只是附属和服从于理论教学。要培养出高素质的、具有单片机开发能力的人才，教师必须改变传统观念，重视实践教学，把实践教学放在和理论教学同等重要的地位。另外，在以前的单片机教学思想上，注重的是继承，要培养创新型人才，就必须改变这种教育思想，树立创新教育观念，努力培养学生创新的思维方法和敏锐的观察力。

（二）完善实践教学方法，丰富实践教学内容

1.改革实践教学方法

将实验过程在理论教学中体现。教师在进行理论教学时，可以联系实际，联系学生设计的课题，在课堂上进行互动式教学，激发学生的学习积极性，培养学生独立思考的能力。单片机实验是一个内容丰富、灵活机动的设计性、综合性实验，它要求学生自行进行电路设计、程序编写、安装、制作、仿真调试、烧录到脱机运行。学生进行实际操作以及排除各类故障的过程，实际上是一个培养他们动手能力和独立创新意识的过程。这个过程让学生将理论知识和实际操作进行结合，让他们的综合素质得到锻炼和提升。在实验课程中增加新技术实验，让学生在学习新技术的过程中了解该技术的发展空间，会激发学生的学习积极性。采用全开放的实验教学模式，让学生参与单片机实验室和单片机科研基地的建设，参与科研项目的设计开发，这样能够锻炼学生各方面的能力。在各个阶段的实训中，教师要特别注意自己的定位，要把自己定位为一个实验组织者和指导者，让学生发挥主体作用。在实验中，要让学生自始至终都是主角，把传统教育中成功的方面与创新教育有效地结合起来，培养学生的创新精神。

以全开放的实验教学模式为例，全开放式实验教学是指实验内容、实验时间和实验仪器设备的“三开放”实验教学模式。这种实验教学模式是由学生自主完成实验，教师在其中只是起引导作用。实行开放式实验教学能够有效地提高实验教学的效果，对学生自主学习能力的提高有着显著成效，同时，还能够有效地培养学生的实践动手能力和创新精神。开放式实验教学的具体做法是：每个学期开学的前两周，通过学校的网络实验室开放时间以及实验项目类型，其中实验项目类型包括计划内实验项目和可选实验项目。学生提前预约，然后由教师安排时间进行试验。学生在实验时，可以做计划内项目，也可以做可选实验项目，甚至可以自己设定一些实验进行操作，教师可要求学生把实验情况记录下来，做一份实验报告，由教师进行指导和审核。教师应该尽量保证实验在教学时间、教学内容和教学环境上的开放。所谓教学时间上的开放是指实验室一直对学生开放，只要学生愿意，可以随时去实验室做实验，而且实验过程不受计划学时的限制；所谓教学内容上的开放是指教师不必拘泥于教学计划，可以适当地突破限制，根据学生的实际需要进行教学；所谓教学环境上的开放是指教师应该为学生提供自主学习的环境。因此，教师必须改变传统教学观念，改变教学方法，给学生更大的独立思考的空间，为学生提供充分的教学课件和实验手段等，真正做到让学生能够放开手脚、大胆探索。

2.实践教学内容的改革

教师在实践教学中，要增加设计性、研究性的实验，而减少验证性实验。教师在进行实验项目的挑选时，要特别注意区别对待不同层次的学生，对实验项目进行适当修改，让实验既可以变得困难，也可以变得容易，真正让学生得到锻炼和提升。比如，在单片机实践教学中最常用的电子时钟系统设计，用LED数码管或者LCD液晶来显示时、分、秒，教师可以让学生完成正常功能设计，而对有更高能力的学生，则让他们更充分地发挥，将其设计成竞赛记分牌、定时器、秒表等，以激发学生的学习兴趣和创造力。另外，教师还可以先选择一些课题，然后让学生对这些课题进行发挥，设计出一系列的子课题，再引导学生进行电路设计、程序编写，最后完成产品。要真正提高学生的单片机应用和开发能力，就必须进行教学方法和教学内容的改革。

3.加强单片机应用系统毕业设计的实践教学

毕业设计是学生大学生活中一次大型的综合性训练，也是提升学生单片机应用和开发能力的一个平台。学生完成一次毕业设计，电路的设计、程序的编写、产品的制作完成，对学生的单片机应用和开发能力会有很大的提升。教师可以选择一些实际生活中应用到的课题，这样不但可以让学生将所学的知识应用于实际，也能够有利于学生学会站在实际的角度考虑问题。在毕业设计的过程中，要要求学生先进行方案的设计和论证，然后再进行软件系统和硬件系统的设计，再进行调试和安装，最后完成论文编写。毕业设计对学生实践能力的培养有极大的好处，教师应该利用这个平台，提升学生能力。

（三）建立高水平的教师队伍

优秀人才的培养不仅仅需要相应的教学条件和教学环境，更加需要高水平的教师队伍。总理曾在科教领导小组会议上指出：“百年大计，教育为本，教育大计，教师为本。有好的教师才能有好的教育”。教学质量和教学水平是由教师水平的高低决定的。作为单片机实践教学的教师，应该具备产品研发能力和科技研究能力，同时，还要教书育人，对学生进行新技术指导。

三、结语

单片机实践教学应该具备相应的目标和功能。它的目标不应该是传统教学中的进行理论验证，最起码不能是单纯地进行理论验证，而应该是培养学生的单片机实践能力和创新精神。它的功能应该是培养学生在实践中设计电路、编写程序、发现问题、分析问题、最后解决问题的能力，培养学生科学严谨的作风和科学研究的能力。在单片机实践教学中，只有要求学生既要动脑又要动手，才能达到单片机实践教学的目标，实现单片机实践教学的功能。在单片机实践教学中，教师只有有效地培养学生的实践能力和创新精神，加强学生独立思考的能力，丰富教学内容和教学方法，才能推动单片机实践教学水平的发展，提高人才培养的质量，更好地为国家、为社会培养优秀人才。

参考文献：

［1］ 章万静，刘长荣，刑海霞，顾军林.软硬联合仿真在单片机实践教学中的应用［J］.电脑知识与技术，2010，17（21）：256-257.

［2］ 陈淑洁.“开放―自制―开发”一体的单片机实践教学创新研究［J］.中国现代教育装备，2009，12（9）：105-107.

［3］ 张宏伟，阎有运，王新.单片机实践教学改革的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2009，28（4）：215-217.

［4］ 苏宝林，李怀亮.单片机原理及接口技术实践教学改革研究［J］.绥化学院学报，2010，31（1）：197-198.