单片机课程实践能力培养研究与探索*

杨俊起

河南理工大学 河南焦作 454003

单片机课程实践能力培养研究与探索*

杨俊起

河南理工大学 河南焦作 454003

本文通过分析单片机教学过程中发现的常见问题，包括学生动手能力不强，学习兴趣不浓，对实际问题不求甚解等，发掘出产生这些常见问题的原因，并提出了建议性的解决方法，包括对实验模式、课程实践环节等方面进行改革。通过教学实践，证明了这些解决方法能达到良好的教学效果，较好地提高了学生的单片机实践能力。

单片机；实践能力；教学改革；Proteus

单片机原理及其应用是高等学校电气电子，信息及自动化专业的一门核心课程，其应用范围涉及工业测控、智能仪器仪表、日用家电、个人信息终端及通信产品等领域。已经成为现代电子系统中重要的智能化核心部件之一，在全国大学生电子设计竞赛等一系列电子设计赛事中被广泛应用。因此，单片机课程的教学就显得极为重要。但由于单片机与实际生活联系紧密，使用频率极高，所以要求学生学习单片机课程后，能有较强的动手能力和实践应用能力。

一、单片机教学过程中存在的问题

在长期的单片机课堂教学和实践教学过程中，发现学生在学习的过程中大都存在以下方面的问题：

1.绝大多数学生动手能力不强

动手能力好一点的只是极少一部分，通过对单片机的学习，他们可以构建简单的单片机外围电路，形成具有一定功能的单片机应用系统，而这些学生在课下都倾注了大量的时间和精力才得到现在的效果，大多是在大一、大二时自学过电路、电子和微型计算机原理,并在随后开课时认真学习过的。而大多数学生只是为了考试通过，死记知识或者是对知识有了一定的理解,但是从没有动手实践过,哪怕是最简单的单片机应用系统,没有达到学习单片机的实际应用效果。

2.一部分学生对单片机的学习缺乏兴趣

单片机课程从了解器件内部结构和指令开始，而对器件内部结构和指令的学习过程，需要记忆大量的引脚信息和功能，引脚位置和应用的场合。MCS-51单片机经常使用的指令条数有111条，记住其中常用指令的应用特点，各条指令之间的关系和区别，而这个学习记忆的过程是十分枯燥的。尽管在课堂上教师通过Proteus和Wave等单片机仿真软件，从器件的选择到对一些实际小系统的分析，再到程序的编制与实现，进行了详细的演示，多数学生当时觉得很有趣，也很简单，但这些也只是教师在讲的时候，从他们的大脑中短暂溜过，一旦到了课下，真到了自己动手去做的时候就觉得很难，并且在做的过程中很可能会遇到很多这样那样的意想不到的问题，所以真到做的时候就又不想做了，从而对理论的学习缺乏实践验证，慢慢就丧失了对单片机的学习兴趣。

3.对实际应用方面的问题不求甚解

单片机的实际应用范围很广，牵涉到生活的方方面面，学生在生活中可以很容易遇到与单片机应用相关的实际问题。通过单片机仿真训练等实训环节，给定一个训练题目，学生也知道从参考书、网络等资源查找相应的实现方案和现成的源程序，但大多情况下查到的是不能够直接用的，需要进行修改，由于对理论知识掌握的不好或缺乏单片机学习兴趣，当学生遇到实际问题的时候，很少会自己想办法或与别人讨论后自己解决，一部分同学就交给单片机掌握较好的同学或直接让教师而自己不去思考、动手。这就造成了实际应用方面和学习的理论知识严重脱离，导致学生觉得单片机学习枯燥、无味，对问题不求甚解，所以就只求最后到期终考试的时候能通过就行。

二、产生这些问题的潜在因素

学生在单片机课程和实践环节的学习过程中会出现上述问题，总的来说，其原因有以下几个：

1.单片机课堂教学重在理论学习，对实践能力的提高帮助不大

由于大学课程体系的调整，很多课程的课堂教学学时都被大大压缩了。单片机的课堂教学学时设置在40学时左右，在较短的时间内是很难做到理论学习和实际动手能力兼顾的。除了理论的学习之外，在课堂上提高学生动手能力的机会较少，即使教师花很大的时间和精力精心组织教学内容，但是很多情况下，只靠教师在课堂上讲的一些应用实例不能够彻底解决学生实践动手能力。

2.实验教学中存在的问题

单片机课程有其配套的实验，实验过程是对理论课的合理补充，也是提高学生动手能力的有效方法。实验箱是一整套装置，大多采用总线式结构，不能够直观了解单片机及其他芯片的连接结构，做实验时只需要按照实验指导书的要求在实验装置上按要求连线即可，使得实验过程变成了对硬件的机械式操作，从而使学生失去了对单片机系统外围电路设计的理解。另一方面学生到实验室做实验时,有实验指导书,有具体的实验操作步骤和部分源程序以及思考题,要求学生认真分析程序并完成每个实验后的思考题,对部分学生来说,不能够自己独立完成实验,不能对实验内容进行深入分析、思考和实践,以致使实验收效甚微。

3.课程实践环节的问题

由于单片机课程的应用性很强，每个专业都有单片机课程的实践环节。个别专业由于实践环节学时的要求，不需要做出成品，只需要交设计的论文和仿真效果即可，这就导致一些学生对问题不求甚解，只交论文完成设计任务。

三、问题解决措施

由于上述问题的存在，直接导致了学生动手能力差，实践活动能力也不强的现状。针对上述问题，通过几年的教学实践，在一定程度上可以通过以下几种措施进行改善：

1.在课堂教学过程中，需找典型的教学实例，从实例提出的问题需求、解决方案和实现过程贯穿到整个教学过程中。首先将实例功能进行分解，得到设计中用到的单片机的知识点，把这些知识点带到具体的章节学习中，利用Poteus、Keil C和Wave等单片机仿真软件进行课堂实现。这样，可以让学生明白每个章节的教学意义，使学生对单片机应用系统设计的整体要求比较清楚，提高了学生的学习兴趣。例如，用单片机制作的交通灯系统实例，根据每个章节要讲授的内容确定交通灯系统在本章内容中的设计需求，比如用定时/计数器实现红、黄、绿灯亮灭时间的设定；用中断系统实现正常工作状态和紧急通道时的切换；人机接口设计中解决时间的LED现实和有关按键的设计等。

2.实验教学中，严格要求实验质量，要求学生独立完成实验内容。同时在课程教学一开始就布置设计任务，要求学生在课程结束时，课外独立完成一个较完整单片机应用系统的设计，利用万用板自己设计硬件电路，分析实现方案，独立编制实现软件，在实际完成过程中，出了什么问题，再和老师一起讨论来解决，这样的话，即使做一个小系统的实验要比做几个固定模式的实验效果好得多，并且学生的收获更大，对学生动手能力的提高也更有利。其课外设计成绩作为课程总评成绩的一部分。

3.学校建立一个比较完备的元器件库提供给学生，解决学生不易买到元器件的问题，让有兴趣的同学多做一些小的实例。然后以此为基础，再学习做一些比较复杂的系统，从而有简单到复杂，一步一个脚印的学习，学生掌握起来也比较容易，也更扎实。

4.鼓励学生参加全国电子设计竞赛、“飞思卡尔”全国大学生智能车大赛、“天华杯”全国电子专业人才设计与技能大赛和学校组织的电子设计竞赛以及大学生科研训练计划SRTP等创新设计中去。同时任课教师对学生进行指导，解决设计中的实际问题，提高学生学习单片机的兴趣和科研能力。

5.建立网络交流平台，实现与爱好单片机的学生进行长期交流。刚开始授课时，建立公共信箱，把和课程相关的教学课件、课程学习资料、实验和作业实例等上传，让所有学生可以进行下载，查阅和自学；同时，把自己固定的电子信箱给学生，使他们无论是上课期间，还是以后走上工作岗位，都可以进行交流，为学生参与和自主开展课题研究创造条件。

四、结束语

如何协调好单片机课程的课堂教学和实践动手能力之间的关系，一直是单片机教学工作者长期讨论的课题。如何在学好单片机课堂知识的同时，提高学生的动手能力，需要我们采取不同的教学方法。现有的教学模式对学生实践能力的培养具有一定的局限性，经过以上对单片机教学过程和实验环节的改革实践，可以达到较好的实现提高学生实践能力的目的。

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[4]唐鸿儒,夏扬,等.单片机课程的实践教学探索[J].电气电子教学学报,2009，1

[5]朱向庆.单片机原理及应用教学改革探索[J].高教论坛，2009，5

Abstract: This paper analyses the ordinary problems during the teaching in SCM course, including weak practical ability, losting learning interest,and not seeking to understand things thoroughly to existent problems and so on. This paper founds the causes of those ordinary problems and offers some propositional resolvent, which includes the reformations to experimentation mode and the practical training course.Though teaching practise, it has proved that those resolvents can obtain favorable teaching effects,and improve the students’practical ability of SCM.

Key words: single-chip microcomputer; practice abilities; teaching reform; proteus

The research and exploring of the cultivation about practice ability in Single-chip microcomputer course

Yang Junqi
Henan polytechnic university, Jiaozuo,454000, China

2009-12-21

杨俊起，硕士，讲师。

*本文系河南理工大学2007年教育教学改革项目(2007JG025)。