序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇單片機實驗教學范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

論文關鍵詞：單片機；教學；仿真實驗

“單片機原理”是一門理論性、邏輯性、實踐性很強的學科，是電類專業一門非常重要的專業基礎課，把微機接口部分、匯編語言部分、通信技術部分的知識點等綜合在一起，屬于邏輯性、工程性、技術性、實踐性很強的一門專業基礎課。該課程作為電類專業最重要的核心課程之一，它是電類專業高素質技能型人才所需全部自動控制類知識結構的載體，占據著非常重要的位置。

然而，傳統的單片機教學一般注重課程本身的體系結構和前后的邏輯聯系，均以學科體系為出發點，忽略了“可學性”，致使學生學得吃力，老師教得辛苦，教學效果卻沒有顯現出來。

一、研究背景及意義

目前，全國將單片機列入單獨的比賽項目，在考查中注重學生的能力培養，學生的技能素養教育成為重中之重，加之社會需求高技能人才，許多學校為了適應社會的發展和市場需求在不同的專業開設了單片機課程，然而單片機課程是一門實踐性很強的課程，要想在教學過程中取得很好的效果，就必須要求學生在學習過程中多動手實踐，但有的學校教學設備有限，怎樣解決這個問題。仿真實驗課可以讓學生在單片機工作室里做中學，真正玩轉單片機，也同時解決了學生學起來枯燥，老師教起來吃力的尷尬局面。

目前單片機教學中存在諸多問題。如單片機課程理論為主，實驗教學多是進行驗證性實驗。單片機實驗室存在場地和時間限制，學生除了課上，很難有機會接觸到所需要的設備，如仿真器、實驗板等，個人配備成本太高，個體無法承擔。而且實驗箱只能驗證試驗的基本作用和意義，就無從談起學生動手能力的訓練和提升。單片機在當今社會中的應用速度發展迅速，然而單片機教材陳舊，實驗設備很容易落后、老化等問題，必然會帶來耗資等問題。由此可見，構建成本低廉的單片機仿真實驗系統對于單片機教學意義重大。它不僅可以降低實驗設備投資，而且能培提高學生的工程素質，養學生的創新精神。在單片機控制系統的設計開發過程中，我們不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性，否則就無法體現控制系統的優越性。

由于單片機控制系統應用系統的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統應用必須長期穩定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機控制系統應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因素對控制系統造成的干擾后果主要表現在下述幾個方面。（1）數據采集誤差加大。（2）控制狀態失靈。（3）數據受干擾發生變化。（4）程序運行失常。

由于受到干擾后計數器的值是隨機的，因而導致程序混亂。通常的情況是程序將執行一系列毫無意義的指令，最后進入“死循環”，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈。

隨著單片機及其接口技術的飛速發展，目前面對職業教育存在的突出問題：質量能力與規模能力不相適應，教學信息化程度低，古老的填鴨式課堂教學模式仍應用普遍，“雙師型”教師隊伍建設機制缺乏完善性，科學管理水平和改革創新能力就提到了日程，管理制度不健全，學校基本辦學規范不健全，科學的職業教育評價標準和評價機制達不到標準，學生成長的“通道”不暢通。

從新的教學要求來看，這類課程僅在課堂上講授基本原理是不夠的，必須在教學中加強實踐環節，開出一定數量的高質量的配套實驗課活獨立的實驗課程，讓學生有足夠的實驗機會。那么對于單片機實驗教學環境建設就相應提出了高要求。怎樣解決這個問題，單片機仿真實驗應運而生。

二、“單片機仿真實驗”初探

伴隨著計算機技術的飛速發展，在各個領域都出現了各種仿真系統，為各種實際系統的開發提供了準確可靠的保證，同時為很多學校、企業等節約了大量的人力和物力。在電子信息技術領域也同樣出現了大量的仿真工具，如課堂上用到的各種EDA工具；模數混合仿真的Protel、Multisim等常見的電子應用仿真軟件，數字系統設計的Fundation、Maxplus II、Expert等。

所謂“仿真”，就是通過開發工具真實地模擬用戶系統的運行環境，使用戶能夠在透明和可控的條件下觀察系統運行過程中的狀態和結果，仿真實際上也是一種軟件和硬件的綜合調試手段，它能提高應用系統開發的效率。

用通俗的話來描述“單片機仿真實驗”就是在一塊虛擬電路板上按照真實電路的設計構想放置一些虛擬的元器件，并模擬實際燒ROM的過程鏈接上程序代碼，“接通”電路觀察效果，如果不理想的話可以反復修改電路或程序代碼，直至符合設計要求為止。

仿真實驗的好處是顯而易見的。在沒有仿真實驗的年代，每架構一個真實的電路都需要費時費力費錢，稍有不慎還有可能前功盡棄，再加上單片機中的ROM芯片是有擦寫次數的，而一段程序可能需要修改擦寫多次，無形中減少了ROM芯片的使用壽命。仿真實驗是在計算機上進行的（可能會費點兒電），以上問題都不存在，而且就現在的仿真軟件來說，仿真出來的電路效果與真實電路一模一樣，毫不夸張地說，只要仿真是成功的，就可以直接下工廠的流水線生產了。

三、單片機仿真實驗效果

新課程的核心理念是：“關注每位學生的進步與發展，使每位學生在課堂上都能積極主動地參與交流、參與探索、參與匯報，都能動起來，使每位學生都能進入最近發展區，都能有所收獲，具有成功感。”為使這一核心理念能得到有效落實，經過近一段時間的教學實踐，逐漸發現單片機仿真實驗是一種較為有效的教學手段。不僅解決了學生的只學不練的矛盾，也緩解了部分學校的設備建設壓力。

首先，學生有濃厚的興趣。職業學校專業不一樣，男女比例天差地別，在上課過程中的反應也不盡相同，但是，由于在仿真實驗里所見即所得，同學們學習的熱情高漲。仿真實驗中減少了實驗中實驗板，實驗內容不能更改的局限性，可以擴展學生的思路和為不同層次的學生提供良好的實驗虛擬基地。在教學中，要努力創造適合學生發展的情境，讓學生主動發展，關注學生的獨特感受，以此培養學生的發散思維。其次，學生可以自行設計實驗，鍛煉了解決實際工程問題的能力，提高了學生的動手能力。實驗能力和設計能力的培養，也是職業學校學生解決實際問題的能力中較為重要的。傳統的實驗中往往忽略學生的設計能力，只是一個驗證的過程，學生學習的理論無法真正應用到實際的工作實踐中，有一些學生有些許的遺憾。采用仿真后，采用建設工程的形式將設計理念融合到軟件中，投入少，實際問題卻能得到驗證和推敲，節省了硬件的損耗。再次，硬件投入少，經濟優勢明顯。單片機的課程除了開設8051系列單片機課程之外，還開設AVR系列與MCS51等系列的課程，三菱、西門子等不同系列和型號的單片機。要想保證相應實驗的開設，必須要有配套的實驗系統而且要保證一定的實驗硬件設備套數，那么這將是一筆非常大的經濟支出。所以這將使單位和企業面臨著很大的經濟壓力，硬件設備的更新和硬件設備的維護等工作。考慮經濟和其他方面的種種因素，引入單片機軟件仿真系統，就可以大大降低經濟的支出，減少硬件設備的購置，同時也大大降低了對硬件設備維護的工作量。為單位和企業減少了不必要的麻煩和經費，緩解了很大的壓力。

先通過軟件模擬成功后再投入硬件，經濟優勢明顯改善，在傳統的實驗教學中實驗板的投入，接口的投入，系列的不同，儀器的投入等，僅儀器的維護也是非常繁瑣的，更何況資金的投入了。因此采用軟件仿真，其經濟優勢很明顯。

單片機仿真實驗的瓶頸之痛。長時間的課程教學之余，總覺得留下了許多遺憾。雖然單片機仿真實驗讓筆者和學生們獲得了一些成功的體驗，但久而久之，也產生了一絲厭倦，畢竟假的成不了真的，整天面對著這些毫無生氣的電路圖，無法接觸電路實物的痛苦與日俱增。

有鑒于此，兼顧教學設備的投資現實，儀器老化問題及國家對職業教育的投入，在下面兩個方面學校可以參考改革。

一是改革辦學形式。通過“聯合辦學、合并小的機構、多校共建”等方式推動規模化辦學，加強建設，建成規模大、實力強、聲譽好的示范學校；組建職教集團，發揮對農村和民族地區薄弱學校及西部的幫扶作用。

改革教學形式，積極采取場景教學、案例教學、項目教學、模擬教學等多種教育教學方式，增強教育教學的實效性和教學形式的針對性。

改革培養形式，深入推行校企一體、頂崗實習、工學結合；改變單一，強調連續學習，為連續學習和分階段培養相結合，探索以就業為導向的職業人繼續學習模式。

創新專業設置。建立專業設置動態調整機制，重點建設面向先進制造業特別是裝備制造業、現代服務業、新興產業的精品專業；加強貼近區域產業、民族藝術、民間工藝等領域的特色專業。

二是創新教學環境。重點建設現代化的專業技能性教室，創設功能齊全、校園文化和企業文化都并存的，緊密結合的教學環境，使學生感受到課堂和企業的文化和專業的融合。改革教學形式，建立導向性的學校評價模式和能力性的學生評價模式；努力探索職業教育質量評價的新措施、新途徑，引導學生向更高的目標全面發展。

創新教學方法，強化實踐教學的導向性；更新教學手段，構建自己的網絡學習平臺，能夠支撐隨時學習；創設生產實習的模擬現場設置，特別是通過模擬流程、虛擬現實、數字仿真等方式生動直觀地展示知識性、技術性和生產服務崗位的可行性。

創新教材的應用能力，開發延伸性、補充性的教輔資料；依托企業研發適應新興產業、新職業和崗位的校本教材；實現多種教材的立體化融合，使學生用發散的思維去思考問題。

改革隊伍建設，聘用企業工程技術人員、有實踐經驗的行業專家和社會中的能工巧匠等擔任兼職教師；落實教師在職進修和企業實踐制度的可行性和有效性，加強專業帶頭人和骨干教師的培養方向和多元化。

改革管理制度，建立多方參與的決策機制和教育教學質量監測機構；創新人事分配制度；完善招生、教學、資助、免費、就業、財務和資產等學校業務管理辦法。

虛擬仿真實驗系統是單片機教學的優秀實驗平臺，很好地彌補了傳統單片機教學的不足，激發了學生的學習積極性與主動性，提高了教學效果，降低了實驗成本，是現代計算機技術與先進的教學理論在單片機教學中的應用，有著廣泛的應用前景。

篇(2)

【關鍵詞】單片機實驗平臺;改進設計;實現

1.現有實驗教學平臺存在的不足及改進設計方案

現有實驗教學平臺中，單片機芯片各引腳在印制電路板上已經和對應的模塊固定好了，在這種固定模式下，學生設計邏輯電路的空間很小，不利于學生深入思考和創新。學生做實驗時，只要按照商家定義好的電路連接，在實驗指導書的指導下，正確輸入和操作，便能得到正確的結果。這樣的實驗過程很難激發學生參與實驗的熱情和興趣，往往會出現應付實驗的現象，達不到開設實驗的目的。會做實驗和會設計系統之間的差距很大。為了提高學生的實踐動手能力和創新能力，針對實驗室現有單片機實驗平臺的不足之處，本實驗教學平臺在以下兩個方面做了相應的改進：

（1）本實驗教學平臺采用開放式系統結構設計，各個模塊在平臺上是相互獨立的。在改進的實驗平臺上，每個模塊都有獨立的輸入和輸出接口，學生需要哪個模塊就可以通過連接線和轉換板搭接起來，暫時用不上的模塊可以斷開。這樣既可以避免模塊之間的相互干擾，也方便學生根據自己的實際需求來搭建電路，為學生提供了自主設計的空間。

（2）考慮到單片機實驗系統內容的完整性和趣味性，本章在原有實驗平臺的基礎上進行了模塊的添加與改進，主要包括步進電機和繼電器驅動模塊、16*16點陣模塊等。下面將詳細闡述各模塊的改進設計與實現。

圖1 單片機端口連接圖

2.改進的實驗教學平臺各模塊設計

本實驗教學平臺要求系統具有開放性，單片機的I/O資源要得到充分的利用。因此，AT89C51單片機芯片的各端口沒有固定在印制電路板上，而是與相應的輸入和輸出接口相連。做實驗時，學生可通過連接線和轉換板靈活的選擇單片機端口搭建電路，實現了資源的充分利用。單片機端口的連接如圖1所示。

2.1 步進電機和繼電器驅動模塊設計

單片機各引腳提供的電平是無法驅動步進電機和繼電器的，故本課題增設了步進電機和繼電器的驅動電路模塊，該模塊選用了ULN2003芯片驅動。ULN2003由一組達林頓管組成，有16個腳共7路驅動。引腳功能是：1～7腳為單片機脈沖輸入端;8腳為接地端;9腳為內部7個續流二極管負極的公共端;16～10腳為脈沖信號輸出端，與1～7腳的輸入端一一對應。該模塊用P0.0驅動一個繼電器，P0.0接ULN2003的1腳，ULN2003的16腳接繼電器線圈的一端， 繼電器線圈的另一端接+5V電源。當P0.0為高電平時，繼電器吸合;當P0.0為低電平時， 繼電器釋放。電路原理圖如圖2所示。

圖2 步進電機和繼電器驅動模塊電路

2.2 16*16點陣模塊設計

LED顯示屏是一種新型的顯示媒體，是當今大屏幕顯示的主流產品，它具有亮度高、使用壽命長、顯示內容多樣、色彩豐富、對室內外環境適應能力強等優點，在各行業得到了廣泛的應用。因此，為了讓學生能夠很好的掌握用單片機控制LED顯示屏的能力，本實驗教學平臺增加了16*16點陣電路模塊。該模塊采用RS232接口的第3腳（TXD）由計算機向控制電路發送字符或漢字內碼;該內碼被存儲在控制電路中，控制電路找出對應該內碼的點陣，然后向驅動電路發送行列選通信號;根據行列選通信號，顯示驅動電路負責向指定LED提供驅動電流。采用串行的方法，控制電路可以是一根信號線，將列數據一位一位地傳到列驅動器，在硬件方面是十分經濟的。解決串行傳輸中數據準備和列數據顯示的時間問題，可以采用重疊處理的方法。這種方法需要列數據的顯示具有鎖存的功能。因此，該模塊選用帶鎖存輸出的8位移位寄存器74HC595作為LED顯示屏的列線驅動輸入。它是由各自獨立控制的一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器構成，可以實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據。

圖3 16*16點陣模塊電路

該模塊使用了4塊74HC595和4塊8*8點陣構成一個16*16點陣，可以完整的顯示一個漢字。P1.0與74HC595的DS端相連，輸入串行數據;P1.1與SH_CP端相連，提供移位時鐘信號;P1.2與ST _CP端相連，提供鎖存時鐘信號。上一級74HC595芯片的Q7’端與下一級74HC595芯片的DS端相連，實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據（即達到重疊處理的目的）。U16、U17、U18、U19芯片的Q0～Q7端用來驅動16*16點陣對應的行和列。電路如圖3所示。

參考文獻

[1]李學禮，林海峰.基于Proteus軟件的單片機實驗室建設[J].單片機與嵌入式系統應用，2005（9）：5-6.

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關鍵詞：單片機；實驗教學；改革；機械

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）43-0246-02

單片機已經在工業控制、數據采集、智能儀表、機電一體化等領域得到了廣泛應用，極大地提高了這些領域的技術水平，各大高校都將單片機原理與應用課程作為工科類重要的專業基礎課。隨著學科的交叉融合，機械類本科專業不僅要求具備一般的機械設計與制造的能力，還必須具備電子、控制的基本知識，因為目前的機械裝備已不再是單純的機械集合體，而是集機構、驅動、檢測、控制等為一體的機電一體化裝置。機械裝備的設計也不再僅專注于機構與簡單驅動的應用，而是集伺服驅動、高精度檢測、PLC/單片機等控制為一體的復雜閉環系統設計。單片機課程綜合了硬件電路設計和軟件編程等技術。單片機原理也是應用型人才培養的需要，現工科院校和高職院校都開設了相關課程。但是，單片機技術日新月異，而大部分高校的單片機課程教學模式卻一直延續至今，沒有針對技術發展、社會需求做出相應調整，使學生處于被動接受而不是主動求知；傳統教學過程中未引入工程實踐設計，導致學生缺乏整體設計能力，動手能力普遍較差。因此，單片機課程改革勢在必行。

一、單片機實驗教學案例研究

單片機實驗教學中，課堂教學主要以案例為主，通過案例來分析與講解單片機原理、應用特點與方法。下面通過單元案例與綜合案例來詳細說明。

1.單元案例。單元案例就是結合單片機的應用特點，對單片機中常用的功能單元進行案例研究及講解，目的是使得學生盡快認識和掌握單片機的各個功能單元。（1）最小系統，最小系統是單片機運行工作起來，所必需的最基本電路組成。在接觸單片機之前，需反復強調最小系統的各部分組成，對于8051單片機來說，即電源、晶振、復位、片內片外存儲器選擇的EA引腳。首先在Proteus里搭建最小系統電路，這有利于學生接觸Proteus仿真環境，熟悉基本元器件的選取和參數定義。然后在最小電路的基礎上，進行單片機控制一盞燈的簡單實驗，這部分內容可結合51單片機的IO口同時講解。再次，在51單片機開發板上，讓學生認識單片機及最小系統，對一些元器件有基本認識。（2）流水燈，在做流水燈實例時，要考慮LED點亮的時間，亮的時間太長會影響整個過程的速度，亮的時間過短，我們無法觀測到。因此，讓學生認識到點亮LED的時間是關鍵，逐步引申到延時的概念，詳細講解程序延時及定時中斷延時這兩種延時方法及各自的優缺點。程序延時的概念學生較容易接受，定時中斷的學習要結合定時/計數器及中斷的知識點，重點講解定時器工作原理、定時中斷方法以及程序等。（3）按鍵和LED數碼管顯示，按鍵和LED數碼管顯示是51單片機常見的輸入輸出設備。首先，Proteus仿真環境里構建的是獨立式按鍵，利用按鍵來控制發光二極管的點亮或熄滅；然后，構建4*4的矩陣式鍵盤，并分析比較獨立式按鍵和矩陣式按鍵；再次，介紹七段式LED的組成原理，分為共陰和共陽兩種，讓學生來分析顯示不同字符時的代碼指令；最后，將4*4矩陣鍵盤和LED顯示結合起來，實現按下鍵盤中的某個按鍵時，LED上將顯示該鍵的鍵值（0-F）。（4）LCD顯示，無論是單個LED（發光二極管）還是LED數碼管，都不能顯示字符及更為復雜的圖形信息，這是因為它們沒有足夠的信息顯示單元。很自然地引申出LCD來，轉而介紹常見的字符型LCD 1602。首先，在Proteus里構建1602固定顯示的實例，可以顯示學校名稱、課程名稱等等；然后，演示動態顯示效果，讓字符自右向左滾動顯示；在演示的基礎上，講解1602顯示的原理，固定顯示和滾動顯示的方法，然后讓學生自己實踐。（5）AD和DA，在單片機應用系統中，只要涉及到測試與控制，都離不開傳感器的檢測。而大部分傳感器是模擬傳感器，檢測信號為模擬信號，在送入單片機處理之前需要利用AD轉換器將模擬信號轉換為數字信號。此時，如果傳感器輸出的信號為大信號的模擬電壓，直接滿足轉換要求，則可直接送入AD轉換器，否則要將信號進行處理，一般是將信號進行放大。讓學生回顧理想集成電路的放大原理，構建檢測信號的放大電路。可以采用溫度檢測的實例，在Proteus里構建模擬溫度傳感器檢測溫度的模型，利用51單片機常用的ADC0809進行模數轉換。DA轉換與AD剛好相反，是將數字量轉換成相應的模擬量，單片機輸出的數字信號必須經過DA轉換器轉換為模擬信號后，才能對一些控制對象進行控制。對于DA轉換器的實驗案例，采用基于DA方式的波形發生器，通過按鍵控制，可輸出方波、鋸齒波、三角波、正弦波等波形，并在Proteus里利用模擬示波器進行觀測。（6）串口通信，在數據處理和過程控制領域，通常需要一臺PC機，由它來管理一臺或多臺以單片機為核心的智能測量控制儀表。這時要使每個單片機應用系統實時的檢測數據能在PC機上顯示出來，或者通過PC機來調整這些測量儀表的工作狀態，就必須實現PC機與單片機之間的通信。串口通信是單片機中常見的通信方式，以串口通信為例向學生講解通信的基本概念，包括并行通信、串行通信以及常見的串行通信方式。在Proteus里構建PC機與單片機之間串口通信的實例，進行數據的發送與回傳接收。

2.綜合案例。在學生基本掌握單片機的上述單元案例后，結合機械類專業的特點，設計兩個綜合案例，分別為：（1）溫濕度監測系統。利用溫濕度傳感器定時檢測環境的溫度和濕度，將檢測信號AD轉換后輸入到單片機，一方面進行1602 LCD的實時顯示，另一方面將檢測溫濕度數據通過串口發送至上位PC機。這個綜合案例考察到了定時器、AD轉換、LCD顯示、串口通信等知識點。（2）PWM控制電機調速。要求產生脈沖頻率為1Hz，占空比0-100%可調。這個綜合案例考察到了PWM波形生成方法、步進電機調速等。

二、單片機實驗教學的考核方式

由于單片機課程的教學方式基本以案例和實踐為主，也須對原有的考核主要以考試為主進行改革。采取的考核方式主要為綜合實踐，即2-3名同學組成一組的形式，自定一個綜合實踐題目，就題目展開分析和討論，并展開單片機硬件系統設計和程序設計，然后確定并繪制單片機綜合實踐系統的硬件圖（在Proteus中完成），并編寫單片機綜合實踐系統的軟件。最后每個項目組指派一位同學，在課堂上通過ppt方式闡述設計理念及具體的設計流程，并接受老師及臺下同學的提問。本次綜合實踐占單片機原理課程總成績的50%，對于設計選題及設計、答辯完成得較好的項目組，給予期末成績加分的獎勵。

三、實驗教學效果

通過單元案例和綜合案例相結合的實驗教學方法，以模塊化、系統化的結構進行單片機原理課程的授課，能夠讓理工科學生特別是機械類學生在認識到單片機應用特點時，能夠綜合運用所學知識，實際開發一些單片機應用系統。以上具體方案，經過三年的教學實踐及效果反饋，效果良好。

參考文獻：

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[2]張毅剛，胡瑞強.基于Proteus的單片機課程的教學改革與實踐能力培養[J].教育教學論壇，2012，（5）：149-150.

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[4]趙冬梅.工學結合教學法在單片機課程中的應用[J].教育教學論壇，2011，（24）：34-35.

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論文摘要：介紹了單片機實驗教學改革的必要性和實驗教學改革的多個措施，探討了如何通過強化單片機實驗教學，培養學生面向工程的應用能力和創新實踐能力。

單片機技術是現代電子工程領域一門迅速發展的技術，應用于各種嵌入式系統中。單片機技術的發展極大地推動了電子工業的發展，無論在教育界還是在產業界，單片機技術的推廣仍然是一個熱點。目前，各個高校都建立了單片機實驗室，但是很多學校的實驗教學現狀卻不容樂觀。就我院而言，主要存在以下問題：（1）實驗場地和時間不足。學生除了上實驗課外，平時難得有機會實踐。（2）以驗證性實驗為主。實驗室所配備的實驗箱只能滿足驗證性實驗的要求。由于實驗箱是成品，學生很難參與到其中的細節設計中去，學生的實踐能力很難得到鍛煉和提高，學生也很難建立起單片機系統開發的整體概念。并且，這種實驗設備的配置方式局限了實驗項目數量，還存在設備維護工作量大的現實問題。（3）由于實驗設備僅適用于某一系列的單片機，若開設新的單片機課程，則需要重新配置實驗設備，增加了學校的投入。

為此，筆者進行了長時間的探索，提出了一些解決辦法。

建立開放式的實驗室管理模式單片機實驗室應實行開放式管理，在不影響正常實驗教學任務的前提下，面向全校學生，在課余時間向學生提供實驗所需要的場所、儀器設備等。開放范圍除了實驗開放項目、課程設計外，也包括學生興趣愛好、第二課堂活動、創新活動等。開放性實驗管理模式是在注重知識、能力和素質協調發展的同時，貫徹因材施教、注重個性培養的教學原則，目的是激發學生的學習興趣和熱情。在實施過程中，要注意實驗內容不應與教學計劃及教學大綱所規定的實驗教學內容相重復，應屬于課程教學內容的拓展性實驗；還要注意綜合性和針對性，強化基礎，拓寬知識覆蓋面，注重培養知識的綜合運用能力。此外，還要根據科技的發展及其實際應用，結合實際工作，加強對學生科學研究思維和建立工程概念的訓練，培養學生的創新能力和動手能力。開放性實驗的組織中要突出學生的自主性，要全方位體現以學生為主體的自主式學習方式。在實驗方案設計、操作、實驗結果的分析處理等方面最大限度地發揮學生的主體作用，教師布置任務、講解及指導等要點到為止，留有余地，給學生獨立思考、獨立操作、獨立分析、獨立解決問題的空間，充分調動學生的積極性和主動性。

利用Proteus與Keil整合構建單片機虛擬實驗室Proteus是Labcenter公司推出的一款基于標準仿真引擎SPICE3F5的電路分析、實驗仿真系統。該軟件有交互式動畫仿真、基于圖形的仿真和基于微控制器的仿真等三種模式，其最大的特點就在于它能夠仿真單片機及其外圍芯片。Proteus軟件支持MCS-51及其派生系列、Motorola68HC11系列，以及AVR系列和PIC12、PIC16、PIC18系列的單片機。Proteus軟件支持的外圍器件有74LS373、8255、矩陣式鍵盤、LCD及多種A/D、D/A轉換器等。另外，用戶還可以建立新的元器件模型。對于MCS-51系列單片機而言，Proteus還能夠與Keilc51集成環境實現聯機同步調試。而Keil是德國開發的一個51單片機開發軟件平臺，是目前應用最廣泛的、最重要的單片機開發平臺。它的界面簡單，操作容易。Keil的uVision2可以進行純粹的軟件仿真，也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機硬件電路，在仿真器中載入項目程序后進行實時仿真。此外，還可以使用Keil Monitor-51在不需要額外硬件仿真器的條件下，搭接單片機硬件系統對項目程序進行實時仿真。uVision調試器的調試功能也很豐富，具有常規源極調試、符號特性調試、歷史跟蹤，代碼覆蓋，復雜斷點等功能。構建虛擬實驗室主要是利用Proteus進行硬件電路的設計，用Keil進行軟件設計。硬件電路的設計主要有兩個方面：系統擴展（包括ROM、RAM、I/O口、定時器等功能單元的擴展）和系統的配置（即根據系統的要求進行外圍設備的配置，如鍵盤、顯示器、A/D轉換器、D/A轉換器、打印機等的接口電路的設計），通過該軟件的使用，可以使學生掌握硬件電路的設計方法。軟件設計主要是應用程序的編制、調試，使學生掌握軟件開發的步驟、方法和技巧。而軟硬件的設計完成之后，還需要進行系統的總調，將這兩大執行環境組合起來構成聯合的仿真系統，其中，KEIL作為軟件的調試界面，而Proteus作為硬件的仿真和調試界面。這樣，就可以像仿真器一樣調試程序了。

開設大型綜合設計實驗，培養學生的創新能力大型綜合的設計實驗需要在學生完成基礎實驗之后視學生掌握程度而開設，這個環節在整個單片機教學中非常重要，只有經過完整的項目訓練，學生才會建立起完整的系統的概念。學生需要根據設計任務書上的要求（包括軟硬件的資源配置、實驗要求達到的效果）進行設計實驗。這樣的訓練可以將科技方法的訓練、機電綜合設計、創新設計及畢業設計等實踐內容融合到大型綜合設計實驗項目中，使原來分散的小規模設計和訓練集成為一個大型的系統設計項目，從而培養學生的創新能力。此外，在單片機實驗開發的基礎上，在學生參與下開發一些應用板，組成機電一體化的實驗平臺，如我院已經開發出的步進電機的單片機控制實驗平臺。這些訓練可以使學生更加熟悉單片機的組成、工作原理、程序開發、系統的擴展。更重要的是，學生可以積累自己實踐的經驗，增強工程意識，為將來順利進入實際的工程環境打下堅實的基礎。

建立單片機網絡互動實驗系統，作為傳統實驗教學的補充傳統的實驗教學是近距離的，由于實驗設備緊缺，設備普遍比較昂貴，加之時間和空間上的限制，已成為制約教學質量的一個重要因素。為滿足培養具有高素質創新人才的要求，實驗教學要不斷地進行改革，實驗要向綜合型、設計型轉變，但這種新型教學模式的實現必須有高技術化的手段和條件支持，因而網絡虛擬實驗教學成為現代教育技術應用的大趨勢。單片機網絡互動實驗室系統是針對單片機實驗而開發的內容全面、結構完整的單片機網絡實驗室系統。單片機網絡互動實驗室的構建基于Internet遠程智能化虛擬系統，充分發揮了網絡教學的特有優勢，使學生的學習與交流不受時間、地點和實驗儀器設備的限制，甚至可以聯機協作完成實驗。實驗內容以圖形、文字、動畫等方式呈現在客戶端的瀏覽器上，具有較強的交互性和真實性。同時，也提高了實驗教學的伸縮性和適應性，有助于提高分散教學資源的利用率，形成科學的實驗管理體系。單片機網絡互動實驗室可作為傳統理論與實驗教學的補充模式。我院在設計中采用服務器和客戶端模式，可以實現客戶端與服務器的交互通訊。我院自主開發了網絡系統，學生只需到我院的網站注冊一個用戶名并下載客戶端，便可以在自己的計算機上進行單片機實驗。

以電子技術競賽為契機，深化單片機實驗教學改革課程與教學改革一直是高職院校所關注的熱門話題，實驗教學改革的效果直接影響著應用型人才培養的質量。目前，以單片機控制技術為核心的電子信息技術的飛速發展和應用領域之廣是其他技術無法比擬的。但是學校教學內容卻滯后于科技的高速發展。在高職院校開展電子技術競賽正是解決這一問題的有效途徑。競賽有力地促進了專業課程內容的整合和實驗教學內容的更新。一方面，所有參加競賽的學生都要經過嚴格的賽前培訓和賽中訓練，學生普遍反映受益匪淺。實踐證明，這樣的學生在就業時也普遍受到企業青睞。此外，為了能夠使沒有參賽的學生也得到同樣的訓練，我院還開設了電子專業課程的設計訓練課程，作為傳統單片機實驗教學的補充。課程完全按照電子競賽的要求進行。這樣的訓練有效地提高了學生的工程設計能力和綜合素質。另一方面，以競賽為契機，改革單片機實驗課程內容和實驗方法。由于競賽中涉及的單片機內容能夠跟隨科技發展的步伐，競賽的題目具有實際意義，所以對目前的單片機理論教學改革和實驗教學改革起了一定的引導作用。

參考文獻：

[1]劉映群. Proteus與Keil整合構建單片機虛擬實驗室[J].中國現代教育裝備，2005，（8）:26-28.

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關鍵詞：任務驅動教學法；單片機；實驗教學

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2012）012-0205-02

0引言

《單片機原理及應用》是高校工科計算機專業的一門重要專業基礎課。在實際教學中發現，由于單片機教學知識點多，既要學習硬件組成和功能，又要學習指令系統、匯編語言、內部資源、接口技術和應用系統設計，加之匯編語言和硬件的配置情況有關，不同的機種有不同的指令系統，可移植性較差。因此，單片機的學習難度比一般課程要大，所花的學習時間也較多，很多學生感到非常吃力 。計算機專業的學生對各種軟件編程類課程感興趣，而對于單片機原理及應用等硬件相關課程的學習積極性不高，導致該課程學習效果差。

通過單片機理論的學習和實踐過程，旨在使學生真正掌握單片機軟、硬件的開發過程和技能，培養學生的實際動手能力、創新能力、綜合思維能力。單片機課程是學習后續專業課程如嵌入式系統原理及應用、嵌入式操作系統的必修基礎課，從往屆畢業生反饋的就業信息看，硬件知識扎實對學生畢業后不論是從事硬件方面或者軟件方面的工作都有很大幫助。因此，在總結自己教學經驗的基礎上，采用任務驅動的實驗教學法，從引導學生的學習興趣為突破口，突出實踐能力培養在教學中的地位，建立以學生為中心的實踐性教學模式，激發了學生對該課程的學習積極性，有效地提高了教學效果。

1任務驅動教學法

任務驅動教學法的一個顯著特征是：教師的教與學生的學都是圍繞著同一個目標、基于幾項任務來完成的。基本思路是：把課程學習的目標和內容轉化為學生探究學習的任務，然后把一個大的任務再分解成一個或多個更小的任務，在教學過程中，教師根據具體任務讓學生提出問題，并通過教師的點撥由學生自己去解決問題。這樣在學生完成任務的同時既培養了學生的創新能力和自主學習能力，又使學生掌握了獨立解決問題的能力。因此，這種教學方法適合于培養學生解決具體問題和獨立分析問題的能力，適用于設計應用性很強的單片機課程教學。

2實驗任務設計

任務驅動實驗教學中的實驗任務設計與編排非常關鍵，直接影響教學效果。在分析教學大綱和培養目標的基礎上，針對計算機專業課程的特點及要求，共編排了8個實驗任務（如表1）。每個設計的任務包含了學生要掌握的基本理論知識和操作技能，例如把指令和匯編語言3種程序結構（順序程序、分支程序和循環程序）分解到流水燈控制（2）實驗任務中，通過使用不同的指令和程序結構控制流水燈按照不同規律變化，掌握單片機指令系統和匯編語言程序設計方法。通過控制數碼管動態及靜態顯示的實驗任務，學習單片機定時器、中斷的使用方法。實驗任務遵循由簡單到復雜、由基礎到綜合的循序漸進的規律，并且具有可操作性和層次性等特點。

2.1可操作性

單片機的第一個實驗任務是流水燈亮滅，直接運行不同的控制程序。看到流水燈在不同控制程序下變化閃爍亮滅的效果，學生表現出很大的興趣，就會帶著興趣和問題進行后續理論課程的學習，設計不同結構的控制程序，控制流水燈按照自己的設計而變化。后續的實驗任務也都跟流水燈或數碼管相關，程序運行后在實驗板上都可以立即看到結果，學生學習非常主動積極，也很有成就感。由于許多理論知識都是學生帶著問題自己主動學到的，程序也是自己編寫和反復調試才成功的，因此，知識點記得牢、用得活。

2.2層次性

8個實驗任務屬于驗證、設計、綜合等不同的層次，學生通過設計性實驗加深對理論知識的理解和掌握，通過綜合性實驗引導他們學會發現、思考尋找解決問題的方法。

根據學生的基礎與接受能力的不同，每一個實驗任務精心設計分層制定。對于優秀學生，要求能順利達到教學要求，完成難度較大的綜合性程序設計，且能夠運用所學知識創造性地解決一些實際問題；對于中等學生，能獨立完成中等難度的設計性實驗，能運用所學知識解決程度相當的實際問題，能保持對程序設計學習的興趣；對于較差學生，首先完成驗證性實驗，然后能在教師和其他學生的幫助下，完成一些較為簡單的設計性實驗。

比如實驗任務4和5中，輸出顯示可采用流水燈、八段數碼管和LCD 3種方式來進行，學生可根據自身的實際情況選擇最適合自己的設計難度。基礎較好的學生可以選擇用數碼管和LCD顯示輸出；基礎一般的學生則可以用流水燈和數碼管顯示輸出；基礎較差的學生可以編寫簡單的流水燈控制程序，這樣讓每一個學生每一次實驗都能有所收獲，也體現了因材施教的教學原則。

3實驗任務實施

3.1充分發揮教師引導作用和學生主體作用

基于任務驅動的實驗教學模式中，教師不再是演講者、知識灌輸者，而是整個實驗活動的引導者、組織者和監督者。在創設情境形成任務之后，教師要引導學生分析任務、討論任務的方案、明確任務的方向，為學生搭起支架，并提供指導和幫助。

編寫實驗指導書是幫助學生順利完成實驗任務的一個重要環節，是指導學生如何進行實驗的一個指導性文件。實驗指導書包括兩方面的內容： 單片機實驗硬件、軟件使用說明和實驗任務指導，學生在實驗指導書的幫助下準備實驗，遇到問題時，不急于給出答案，而是和學生一起分析找出原因，這樣學生在任務驅動下探索運用理論知識創造性地解決任務，通過完成“任務”培養他們的動手能力，提高他們解決實際困難的能力和素質。

3.2使用Proteus虛擬平臺

為了讓學生隨時可以自己進行單片機實驗，同時還能不增加實驗成本，在教學中引入Proteus虛擬硬件技術，單片機仿真工具Proteus軟件可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其電路，可以像使用仿真器一樣調試程序。學生只要在自己的電腦上裝上Proteus仿真軟件，就能在課余時間直接對實驗任務進行預先準備，并自己設計仿真電路圖，再調試程序，利用課余時間自己動手做流水燈、數碼顯示、定時中斷等設計性的實驗任務。

4任務考核評價

實驗的成功與否不是以能否正確得出實驗結果為依據，而是要看通過實驗是否真正使學生掌握了整個設計流程，按逐級達標要求，建立多元實驗考核方法，統籌考核實驗過程與實驗結果，對學生的實驗理論、基本技能、設計能力及創新能力進行更為客觀的評價。學生每獨立完成一項任務，都會獲得一定的成就感，這時教師的及時表揚與鼓勵，可以刺激學生的學習熱情與學習興趣，增強學生自信，并依據學生的實驗情況和實驗成果進行總結和反思，使其在不斷地建構與完善自己知識結構的同時，提高自我認識與對自身的評價，讓學生在一種良好的心理狀態下不斷學習、進步。

5結語

在實驗教學中采用任務驅動教學模式，將理論教學與工程應用緊密地聯系起來，達到了應用型人才培養的目標。實踐證明，這種教學方法有利于提高計算機專業學生的學習積極性和主動性，有利于培養學生的動手操作能力、綜合應用能力及創新能力。

參考文獻：

[1]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索，2010（5）.

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關鍵詞:單片機 軟件仿真 中斷

中圖分類號:TP38 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0182-03

單片機,又稱單片微控制器,是將計算機系統集成到一個芯片上的電子系統,應用范圍十分廣泛。目前,各高校電子信息和自動化等專業均開設了單片機課程,注重對學生進行單片機知識的普及和單片機使用技能的培養[1]。

單片機是一門實踐性很強的課程,從某種意義上講,學生上機體驗豐富與否,將直接影響教學效果。然而,受到實驗課時和實驗資源的限制,僅憑課堂有限的學時是無法大幅度提升學生的單片機應用能力的,他們不得不在課下缺少單片機資源的條件下進行學習。因此,使用單片機的軟件仿真環境,也成為了他們的必備技能之一。除了滿足脫機環境下的學習需求之外,軟件仿真在控制程序的精確耗時方面有著獨特的優勢。所以,注意在單片機實驗教學中培養學生應用軟件仿真分析問題的能力是十分必要的[2]。

1 單片機軟件仿真在高校教學中的應用

1.1 單片機軟件仿真環境

單片機軟件仿真是指在沒有或尚未連接單片機的情況下,采用上位PC機軟件模擬單片機運行狀態的輔助開發手段。本文以天津科技大學PIC單片機授課所使用的microchip公司18F4520單片機為研究對象,具體介紹軟件仿真在高校單片機教學中的應用。

1.2 定時器中斷程序設計的代表性

眾所周知,中斷是單片機教學的重點和難點,這是因為它要涉及程序的暫停、中斷的開啟、數據的暫存、中斷的終止、數據的恢復和主程序的執行等內容,涉及知識點多,學生理解起來較為抽象,所以一般的短時實驗教學效果并不理想,需要學生在課下通過軟件仿真來慢慢消化理解。教學中常用的中斷有兩種:一種是如由諸如按鍵按下等外部事件引發的中斷;另一種則是由定時器所產生的中斷。對于前者,由于有外部行為的發生作為標志,理解起來相對容易;對于后者,由于單片機的指令周期很短,通常都在微秒級別,人的生理器官無法體察如此短的時間變化,而中斷的一系列過程又恰恰在這期間漸次發生。所以,如果能讓這些微秒級別的程序流程變得直觀可測,無疑將有助于提高教學效果[3]。

軟件仿真的應用,可以使上述要求得到滿足,這也是本文選擇定時器中斷程序進行軟件仿真的原因。

1.3 應用軟件仿真進行定時器中斷程序的教學

(1)教學要求。

要求學生完成如下設計:使用外接10MHz時鐘的18F4520的TMR0定時器,每隔100μs發出中斷指令并進行往復取反操作,以產生一個5kHz的方波并驅動蜂鳴器發聲。程序較為簡單,其原理見圖1。可以看出,程序的關鍵在于如何精確發出中斷指令。

學生的困惑集中在下面兩個方面:(1)如何發出中斷,中斷的流程如何;(2)如何精確確定定時器的觸發時間。這兩點,均可通過軟件仿真解決。

(2)使用軟件仿真幫助學生完成設計。

18F4520單片機集成開發環境Mplab自帶了Mplab SIM軟件仿真器,可以用設置斷點的方法,跟蹤軟件的流程和各數據項的數值變化。由于外部時鐘的周期為0.1μs,因此18F4520的指令周期為0.4μs,要滿足100μs的間隔,TMR0這個8位計時器應該每計時250個指令周期發出一條中斷指令。

大多數學生的編程思路如下:首先,為中斷程序進行必要的環境標志位設置;之后,將TMR0計時器的初始值設為6。這是因為TMR0是8位計數器,每個指令周期,即0.4s計數一次,增加到255后的下一個指令會使TMR0溢出,產生中斷指令。學生認為應給計數器賦初值6,使其在溢出時計數250并產生100μs延時。這種方法乍看起來沒有紕漏,但卻無法得到正確結果。這是因為學生沒有明白中斷的具體流程,不清楚除了計數的時間消耗之外,還有諸如中斷跳轉語句之類的其他隱性消耗,如不加以考慮,是不可能得出理想結果的。

為了幫助學生熟悉程序流程,提示學生使用軟件仿真器跟蹤程序的主要步驟并觀察TMR0中斷計時器的低字節TMR0L(用來存放計數初值)的數值變化。在設置定時器初值的語句TMR0L=6處設置斷點,讓程序調試運行到此處,然后開始單步運行,很容易發現在語句執行到T0CONbits.TMR0ON=1處初值開始增加,說明計數器已經開始計數,當計數器增加到255(二進制11111111)時,TMR0L計數溢出,程序跳轉并開始執行新的中斷程序,說明中斷指令是在溢出之后自動發出的,如圖2所示,此過程不斷往返重復。

通過軟件仿真,程序的流程、中斷從哪里發出、計時從哪里開始等關鍵問題一目了然。而中斷計時是否符合要求,也可以得到驗證。在執行中斷的語句部分設定斷點,然后應用Mplab軟件仿真器的stopwatch功能觀察每個中斷周期的具體耗時,可以發現結果是105.6ms,與設計要求的100ms存在較大差距,如圖3所示。造成這一狀況的原因是程序在跳轉至中斷語句的過程中還要產生額外延時5.6ms,即14個計數周期,若不使用軟件仿真,這樣的癥結所在很難被察覺。排除此干擾的方法是在TMR0計時器的理論初始值6的基礎上加14,將計數初值設為20。具體情形如圖3所示。

可以看到,使用軟件仿真后,迅速執行的程序內部流程變得清晰可見,各步驟的耗時情況也變得量化可查,學習過程由抽象變得具體,理解難度也隨之大大降低,因而學生在課上和課下的學習效率得到了很大的提升。

2 結語

單片機軟件仿真技術特別適合初學單片機的本科生,結合課堂的講授,他們可以在課下沒有單片機的大量時間中利用該技術熟悉環境、編制和調試程序,鞏固所學知識,無形中大大提高了課堂的教學效果和上機操作水平。

當然,軟件仿真只能作為一種輔助教學手段,無法代替實際操作環節。只有將軟件仿真和課堂上機實踐有機結合起來,才能最大限度地利用好現有的教學資源,達到最佳的實驗教學效果[4]。

參考文獻

[1] 姜寧,樊延虎.單片機教學改革與實踐[J].延安大學學報(自然科學版),2011,30(1).

[2] 喬吉新.淺談單片機的教學方法與教學手段[J].中國校外教育,2011,4.

篇(7)

關鍵詞:單片機實驗;實驗教學;技能培養

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6830-02

Exploring the Ability Training of Students bySingle-chip Experiments

XU De-yong

(Jiandong College, Changzhou 213022, China)

Abstract: This paper analyzes the importance of experimental teaching in the course of"Principle and Application of single-chip", it puts forward a new experimental teaching program,which is aimed to stimulate students to active learning, train students the skills of analyzing problems and solving problems, improve their innovation capability and overall quality.

Key words: single-chip experiments; experimental teaching; skills training

高職院校主要培養的目標是具有一定技能的專門人才,其能力主要體現在實踐技能的把握和運用上,這方面也往往是學校和學生關注的重點,各類高職院校也通過各個方面的改革以培養學生的分析問題和解決問題的能力。從學生的就業前景看。高職院校應以培養應用型的專門人才為主,而我們在教學目標設置上,還是采用了傳統的模式,理論課程占據比重過太,而動手能力和創新意識的培養相對缺乏,許多課程的設置與市場的實際需要之間存在嚴重脫節現象,這直接的后果就是畢業生在就業時競爭力普遍不足,不能適應用人單位的需求,這一現象如不盡快加以改變,將更為嚴重地影響學生的就業形勢。

單片機推動了嵌入式系統的發展,成為現代電子系統中重要的智能化工具。單片機系統都是應用最廣泛的手段之一,應用于幾乎所有的領域。因此“單片機原理及應用”課程也在高校的計算機類、電子類、電氣類、機電類等專業的教學計劃中不可缺少的課程。這些專業除了單獨設課程外,在涉及的許多實踐環節,如課程設計、畢業設計課題中。近年來,在高校中大力推行的各種電子設計競賽中,單片機已成為主要競賽手段。

1 單片機實驗的現狀

單片機課程傳統的實驗教學形式單一、方法呆板,實驗課一般都是教師將理論課上的知識重新講解一遍,然后學生在統一的實驗箱上,按照指導書上規定的步驟做相同的實驗。實驗技術、手段相對較落后。這種實驗教學方法不能夠培養學生的動手能力和綜合運用知識的能力,雖然花費了大量的實驗時間,但是大部分學生根本無法從實驗中獲取知識,更加不能激發學生的學習興趣和主觀能動性,學生在枯燥的學習中對單片機失去了興趣。

2 新的單片機實驗教學的探索

要使學生真正掌握知識,學會運用知識,必須通過學生的親身實踐。如何通過實驗教學使學生進一步鞏固和消化課堂上所學知識,掌握單片機應用技術,同時又培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力,造就綜合型、創新型、復合型人才,具有重要的意義。

2.1 實驗教學內容的變化

實踐環節應充分發揮學生的自主性。傳統的單片機教學中,實驗內容通常是理論知識的驗證,很少有應用理論知識去解決實際問題的綜合設計性實驗。因此在新的實驗內容安排時,只做一個活著兩個驗證性實驗,而這種實驗主要是為了使學生能夠較好地掌握單片機編程軟件的使用和熟練編程語言。余下的實驗要與實際工作中能夠用到的實例相結合,旨在幫助學生全面掌握所學內容,提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。安排的內容從簡單電子產品的設計開始,學生根據實驗的目的和要求,完成硬件設計,然后通過自己制作的電路板進行軟件的調試。學生要自己分析解決實驗中出現的問題,在解決問題的過程中進一步加深對單片機系統軟硬件設計的理解。觀察實驗現象,分析實驗結果。

2.2 實驗時間的變化

傳統的單片機教學中通常實驗時間都是以2課時為一個單位,一般十二個實驗需要二十四課時,根據新的實驗教學內容,一次實驗2課時顯然無法滿足要求,因此在安排實驗課的時候就需要4課時甚至6課時連上,才能給學生充分的時間來分析問題,解決問題。

2.3 改進實驗的教學方法

2.3.1 教師要提前將實驗內容進行初步分析,學生要進行實驗預習

根據新的實驗內容,如果學生什么都不做就進入實驗室,那么大量的時間都會花費在理論知識的復習中,因此實驗預習是提高實驗效果的一個重要環節。在每次實驗前,教師就需要布置實驗的內容,并在上理論課時結合課堂上講解的內容對實驗的課題進行初步的分析,學生通過教師的講授之后,在對實驗進行預習,就能夠能做到心中有數,實驗操作的過程也比較容易實現,還能提出一些問題與指導教師探討,實驗的效果能夠更好地體現。

2.3.2 培養獨立工作能力的教學方法

在實驗過程中,教師對學生應該是進行引導,最大限度地調動和發揮學生在實驗中的主體作用。對學生在實驗過程中提出的問題,盡量不做正面的回答,而是在實驗過程中引導和啟發學生尋找解決方法,并讓學生自己動手獨立解決問題。這樣就能培養出學生獨立的提出問題、分析問題、解決問題的工作能力,使實驗更具有實踐性和實用性。通過新的實驗方法將傳統的以教師和課堂教學為主的教學模式,逐步演變成驗證性實驗以教師為主導,其他實驗以學生為主,教師引導學生分析解決問題,

2.3.3 更廣泛的實驗教學

我們不能夠將實驗教學局限在課堂之上,在單片機的理論教學過程中要與學生的實驗緊密結合,并通過課堂實驗教學和課外科研訓練、大學生電子設計競賽等多種實踐方式相結合。利用課程設計進行系統設計級綜合實驗,使學生將各章學到的知識進行綜合歸納,提高學生對單片機應用系統的認識和應用水平。

2.3.4 鼓勵學生利用課外時間到實驗室進行實驗

課外時間實驗室可以由教師組織學生開展學生有興趣的教學活動,它是對課堂教學的補充和完善,是學生獨立思考、親自動手的實驗環節,也是解決學時少與內容多這一矛盾的重要手段。指導教師可以結合課堂上的內容,提出一些設計性題目或學生自行設計實驗題目與方案,由學生獨立操作調試,最后寫出實驗報告及收獲。基礎好的同學得到了施展才能的機會,可以設計出頗有特色的實驗方案。

2.4 改革考核模式

改革考核模式,從理論和實踐兩方面進行,重點考核和評價學生的實際應用和創新能力。考試成績采用百分制:取消試卷式考試,改為答辯式考核(通過提問學生在實驗中遇到的問題的解決方法,視問題的回答情況給出成績)占60%、平時成績(作業、答疑、課堂提問)占10%、實驗占30%,若實驗成績不合格,則取消其筆試資格。實驗成績的評定方法為:預習報告占10%,硬件電路設計占15%,軟件設計占15%,實驗中的表現(獨立解決問題的能力、實驗時的態度)占30%、實驗報告占30%、。另外,對實驗中出現的問題,根據解決的情況可獎勵0～50分(百分制)。

為了充分發揮學生的主動性、創造性,全天開放實驗室。保證學生能順利完成相關實驗,并對實驗結果當面考核。

2.5 注重實驗教學隊伍的培養,提高教師素質

實驗教學離不開實驗教師,由于加強了實際應用型的實驗項目,使得學生進行同一項目的實驗時,可能實驗程序和實驗電路會有所不同,這就對實驗教師提出了更高的要求。因此,教師要對實驗的題目理解更加深入,每一輪教學結束后要不斷的總結,這樣才能造就一支穩定的、高素質的實驗教師隊伍。

3 結束語

通過對單片機課程的實驗教學進行改革,歸根結底是為了培養學生技能,提高了學生的創新能力和綜合素質,激發學生的學習積極性、主動性,使學生能夠學到更多的知識。

實驗教學的改革是一項長期而復雜的任務。我們只有立足單片機實驗教學的實際,逐步深入,取長補短,推陳出新,才能建立起一套完整的實驗教學體系,新的教學方法才能日趨完善,也才能更好地適應時展的需要。

參考文獻:

[1] 胡漢才.單片機原理及其接口技術學習輔導與實踐教程[M].北京:清華大學出版社,2004.

[2] 李全利. 單片機原理及應用技術[M].高等教育出版社, 2006.

[3] 唐煒.《單片機原理與應用》課程教學改革探討[J].電氣電子教學學報,2002,24(3):21-23.