高职院校51单片机实践教学的改革探索

[摘 要]实践教学是单片机课程教学的重要组成部分，能够提高学生动手能力。随着电子信息技术迅速发展，传统的实践教学模式仍停留在理论层面上，在培养学生的动手能力与创新能力方面有一定的局限性，大多教学生学完课程后不能灵活应用。新的实践教学模式在更改理论授课主讲机型的基础上，以实验的形式培养学生的动手能力和实验技能。以51单片机为核心控制器，完成增强51单片机的各种验证性实验。通过单片机实践教学系统等实践操作，提高动手能力，开展科学研究，缩小理论授课与工程应用间的差距。

[关键词]高职院校；单片机；实践教学；教学改革

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.41.190

多年来，实践教学是单片机原理与应用课程教学不可缺少的部分，其设计立足于教学大纲，满足现行教学中各种实验的要求，是一门综合性、实践性极强的课程。学习提高和综合应用该课程的实质就是让学生充分发挥自主能动性。通过灵活应用单片机内部功能部件，对系统的先进性、实用性和可靠性进行细致的分析，在成功搭建最小系统的基础上扩展电路。培养学生开发实际应用系统能力，探索新的单片机实践教学模式。

1 传统单片机实践教学模式

随着电子技术的飞速发展，目前的单片机实践教学方式分为三类。一是表现形式生动的，涉及了电子电路并且应用越来越广泛的，以Proteus为实验仿真平台的，在计算机上实现虚拟实验的方式。这种实践教学方式能体现出单片机技术的超强实践性，将有助于实验和课程设计等环节的学习和训练，提高学生的兴趣，培养学生实践能力。但在单片机的教学过程中仿真实验的单一性极易让学生感到厌倦。二是以使用非常普遍的单片机实验箱为硬件平台，学生照本宣科地去完成所谓实验，通过连接各功能模块间的跳线搭建实验项目的硬件电路。对硬件的机械式操作，致使实验起不到其应有的作用，降低了学生的学习兴趣。学生只能在不清楚实验箱硬件连接的情况下，参照实验指导书完成实验，制约了学生创造性思维及综合能力的发挥，使学生在硬件电路设计方面都没能得到很好的锻炼。三是提供给学生单片机最小系统开发板或元器件，在有限的课时提高实验教学效果。学生需要自己设计硬件电路，加深对理论知识的理解，并编写程序以完成实验项目。这种方式在单片机测控领域的实验难度又有所提高，有利于提高学生的动手能力。但是，尽管学生在校期间已经过理论，由于兴趣、先修课程基础的差异，加上过多的硬件资源，使得基础偏差的学生无法完成实验，甚至连学习成绩很好的学生也会感到无从下手。

2 51单片机实践教学模式改革

2.1 课程理论教学内容的改革

上述三类实验方式多以传统的51系列单片机为核心控制器，采用以C51为主汇编为辅的编程语言为开发工具，造成课堂教学与工程应用严重脱节。新的实践教学模式以理论课教学内容改革为基础，在更新理论授课内容的基础上更新主讲机型，以及更新编程语言，加速单片机课程教学与工程应用的相容。目前，市场上存在许多与51兼容的高性能8位单片机实现测试与控制功能。近年来以科研项目为依托，开发中也多次使用该系列单片机作为主控制器，将上述三种传统实践教学模式相结合通过适当的教学组织与实施，替代传统的51系列。学习过程中，传统的汇编语言不完全抛弃，真正与工程接近。在实时性要求高的场合运用传统的汇编语言的基础上，增加了学生理解各部件相关知识点的难度，因此，以C5l语言为主兼顾汇编语言的理论教学成为理论教学改革内容之一，将会更高效率提高学生的“真”动手能力和工程实践能力。

2.2 实践教学改革

高集成度的封装快速与更新的单片机产品脱节，因此需要新的实践教学环节。C51语言作为该课程的主要编程语言，融合实验箱基础性强、汇编语言与操作简单，可读性和可移植性强利于提高学生动手能力。单片机应用开发人员大多数选择目标代码与运行速度都与汇编语言相差不多，挑选部分基础性实验仍在实验箱上完成，实验内容较丰富的设计性实验则在面包板上完成。结合课程和学生的特点，合理安排各实验，达到最终构建单片机应用系统的目的。激发学生的学习兴趣，使学生产生和保持对单片机的强烈求知欲。

3 实践教学组织与实施

3.1 教学准备

根据学生的不同认知能力会影响教学效果等因素，将学生进行分组，依照学生的能力对相关课程知识的拓宽，在授课中充分发挥仿真实验的形色作用。教师在上课前，需要在教学中引入具有专业特色、扩展性较好、单片机课程实践教学，以达到学生对该门课程有一定的理论认知。同时了解学生的多元智能情况，增添设计性实验项目。在进行课程实验时还可以针对学生个体的兴趣，将学生分成相似度接近的若干组。学生可选择不同模块来完成不同类型和难度不一的设计性、综合性实验项目。在实验过程中，使学生通过实验掌握单片机课程的基础，充分调动每个学生主动参与学习的积极性，增加学生硬件连接的动手机会。使不同层次的学生有不同程度的参与，提高综合设计能力和工程应用水平。

3.2 教学内容组织

基础性实验多为验证实验，根据单片机的知识结构，拟定实验项目。精简基础性实验是学生快速掌握单片机独立知识点的有效途径，根据学生的掌握程度，设置基础实验内容。同时，教师仅提供学生元器件，主程序流程图和部分子程序已在实验指导书中给出，学生动手焊接电路，按流程图填写完整程序，加强设计实验。并结合工程应用将设计设置成不同的难易等级，在实验箱上调试出结果。以基础、单独的知识点为学习目标，达到熟悉单片机指令系统、编写简单程序的目的。在实验过程中，教师应以学生为实验主体，为学生点明实验方向，提高学生对单片机应用系统的全面认识，改变其应付实验的思想。使其能参照实验指导书独立编制实现软件，最大限度地调动和发挥学生的积极性。

3.3 教学实施

实践教学和理论教学一样，需要得到不同层次的提高和收获。教师发挥足够的引导作用，尽量做到采用综合运用单片机各功能部件知识点的多样化的教学方法让学生带着疑问与兴趣去完成各个实验。以为学习目标进行基础实验项目环节，开发多个综合性实验项目。在完成基础性实验、设计性实验的基础上，教师可采用“问题式教学”、“案例式学”、“讨论式教学”等方法，培养学生积极思考―发现问题一解决问题―思考问题的良好习惯。借用实物、Proteus仿真图给学生明确实验任务，通过重复理解实际电路与理论知识的链接关系，更好地掌握实验原理。并引导学生对应知识的链接去剖析每个实验项目，及时总结思考，排除故障、解决问题。让学生不能仅以为学习目标，在完成实验时从理论依据自己搭建硬件电路，分析实现方案。引导学生积极思考实验中遇到如电路设计错误、基本概念错误、程序结构错误及语法错误等各种问题，分析问题，并找到解决问题的方法，重复理解调试过程所用到的理论知识点。

4 结 论

实践教学是单片机课程教学的重要组成部分，针对目前常见几种单片机课程教学实践方法的优缺点，融合三种实践教学方式，提高学生动手能力。通过整合教学内容，开展科学研究，缜密布置教学实施计划，以实验的形式培养学生开发实际应用系统能力，让学生充分发挥自主能动性，提高工程应用能力。

参考文献：

[1]张松灿.“单片机原理及应用”课程教学改革的探索[J].中国电力教育，2014（27）.7203.

[2]杨俊起.单片机课程实践能力培养研究与探索[J].中国现代教育装备，2014（13）：142-144.

[3]徐春秀，武穆消。谢文苗.让实践教学成为学生刨新思想的展示平台[J].计算机教育，2014.