单片机技能培训对学习单片机的积极作用

纠智先

（武汉轻工大学电气与电子工程学院，湖北 武汉430023）

0 引言

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机的应用已经渗透到人类生活的各个方面。无论是尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、IT，还是现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等各个领域，都离不开单片机，成为了电子系统智能化的最普遍的应用手段。因此“单片机原理及应用”课程也成为各高校工科专业的一门重要专业基础必修课程。其目的是培养这类学生掌握单片机的结构、原理等硬件特性及汇编语言、指令，并做到两者融会贯通。通过对单片机理论、系统设计方法的学习，增强工程应用实践能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。

目前培养适应新世纪社会发展需要的高素质创新人才，已成为高等教育发展的重要趋势。作为高校工科专业的基础必修课，单片机教学就必须以提高学生的动手能力和创新能力为核心目的。单片机课程是一门理论性、技术性和实践性都很强的课程，对学生提出了比较高的要求，不仅要能够融合电子电路、微型原理及程序设计等相关知识，还要具有实际动手能力。因此，如何通过理论和实验教学使得学生更快的掌握单片机；如何通过改善单片机的理论和实验教学的内容和方法，充分调动学生学习的积极性，进一步发挥他们的主观能动性和创造性，这成为了任课老师思考的重点。

1 单片机教学现状

传统的单片机教法,总是先将单片机的基本内部结构和工作原理讲完，然后学生开始做实验。在学理论知识时没有相应的实践配合,使学生产生枯燥无味感,加上单片机这门课程比较抽象,学生在刚开始接触的时候很难入门。任课老师深感教学难度大，学生普遍觉得此课程难以理解，学完后，印象不深刻，不能举一反三，过后遗忘。学生的学习兴趣随着课程的枯燥也随之递减。出现上述问题的主要原因在于该课程抽象复杂，具有软、硬件相结合的特点，而且实验学时偏少等原因，学生学完后，不具备灵活应用所学知识的能力，学生单片机综合实践技能的能力很难提高。

那么，改变现状的方法仅有改变原有的教学模式和方法，变抽象为形象、化复杂为直观。

2 单片机技能培训的必要性

单片机技能培训是在系统学习单片机课程之前指导学生了解单片机的基本知识和应用，提高学生对该课程的认识，培养学生对该课程的兴趣，并且在有限的一个半星期的集中培训时间里通过老师的讲解、演示和指导，使得学生对单片机有一定的主观、直观认识和实践动手机会，能对单片机的基本指令、编程、调试和应用有一定的掌握，这将为学生今后系统学习单片机课程奠定了基础，也将使得单片机学习不再枯燥无味。

2.1 实验设备

实验室配备的单片机软件开发平台是Keil uVision。Keil uVision开发平台由于支持C语言开发、提供良好的集成环境、支持厂商众多等因素得到了广泛的应用，成为时下开发单片机应用系统的有力工具。在教学内容上，除讲解单片机汇编语言的基本知识，还应该以Keil uVision为开发平台，讲解C51的开发流程。让学生既掌握汇编指令，又熟悉C51的开发方式，今后在面对实际系统时，能够做到发挥两者各自的优势，高效地完成开发过程。这对今后学生学习该课程及其他相关知识打下基础。

另外，老师对单片机实验板的演示让学生对单片机的应用有一定主观和直观认识，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的渴望。例如：实验室里AT89S5x单片机试验开发板设计了LED循环灯、数码管、单脉冲发生器等实验，学生通过自己的动手操作这些实验项目，初学者很快被其吸引，使得学生对单片机的认识从无到有，从好奇到学习，从学习到掌握，在学生的脑子里迅速形成概念，这样学生的积极主动性加强了。一旦学生的学习积极主动性被调动起来，那么在下面的学习中将是带着问题和兴趣积极的投身于此。

2.2 单片机技能培训的教学方法

单片机技能培训对老师而言具有一定的挑战性，这不仅要求老师对单片机的知识和应用了如指掌，对知识融会贯通，而且要求老师在有限的较短时间内达到培训目的。那么在单片机技能培训的教学方法上就应该大做文章，在培训期间不是单一的理论或者实验教学，而是两者合二为一，只有这样才能达到更好效果。

2.2.1 理论和实验教学有机结合

单片机课程本身是一门很有趣的课程,有很多东西都与实际生活相关,很容易激发学生的学习兴趣。那么怎样做才能使得在很短的时间内让学生有所了解并且掌握相关基本知识？这就需要老师在讲一些比较抽象的知识时，能通俗易懂，多举例说明，通过Keil uVision开发平台的功能把知识点串起来，那么学生理解起来会更容易些。比如说，对于片内RAM和片外RAM数据传递，这需要不同指令才能完成，例如：

MOV 34H,#30H

MOV A,34H

MOV@R1,#52H

MOVX@R1，A

指令执行的过程应该是将立即数30H传送到片内RAM的34H地址单元内，通过累加器A和R1的间接寻址将数据30H传送到片外RAM的52H单元中。结果为(A)=30H，(R1)=52H，片内RAM中的(34H)=30H，片外RAM中的(52H)=30H。

上述指令虽然很简单，但是对于初学者来说，这将很容易出错。如果老师仅仅就把指令讲解完毕，举两个例子说明，这将是很枯燥无味的，虽然学生听明白了为什么要这样做，这样做有什么样的结果，但是还是一头雾水，有点懵懵懂懂。但是，如果利用Keil uVision开发平台的程序演示，学生就能有一个很清楚的认识，从片内的数据通过指令运行后传送到了片外的具体的地址单元里，在相应的地址单元里学生会看到结果：(A)=30H,(R1)=52H，片内RAM中的(34H)=30H，片外RAM中的(52H)=30H，这样直观的接触对理解起到很好的帮助，并且可以单步执行每条指令，学生会更清楚每条指令的实际意义和运行结果。而且老师可以在Keil uVision开发平台演示写指令的过程中说明注意事项，写出错误指令后的应对方法等等具体细节，这对提高学生排除故障能力和开发创新能力有重要意义。那么学生有了具体操作和直观认识后，对指令的学习和Keil uVision开发平台的操作有了进一步具体的掌握。

在很短的时间内能对单片机有所了解和领悟，这对学生而言是一个不小的进步，也使得学生很有成就感，这就更加激发了他们的学习积极主动性和创新性，而不是仅仅局限于会分析看懂程序上，而是希望通过自己编程，达到成功。一旦自己编程调试成功，这种喜悦和成就感就不言而喻了，这也促使他们对学习新知识和掌握更多知识的渴望。当然在培训期间，由于时间有限，不可能把所有的知识都面面俱到，那么感兴趣的学生就可以自学相关内容，这不仅提高了学生的自学能力，也为他们接触单片机和进一步了解提供了更长的时间，为今后的学习工作打下坚实的基础。

2.2.2 引入竞争机制，分组比赛

单片机技能培训虽然时间短，但是时间很集中，连续全天的上课对学生而言也是比较枯燥和乏味的。如何让学生充分利用时间，调动学生的学习积极性，在每天的上课时间里有更多的收获？我想引入竞争，把学生分组，通过比赛完成学习内容不失一个好方法。

把学生5-6人分为一组，每组一位组长，这样就可以通过每组完成学习任务的先后顺序给各组打分，结果将直接带入最终成绩，这对激发学生的学习积极性和发扬团队精神起到很好作用。在授课过程中，讲解到一定程度，老师布置给学生任务，在有限的时间内每组上交答案，具体事项由组长负责。由于学生的集体荣誉感很强，谁也不服输，出现你追我赶的现象，整个课堂气氛活跃，学生学习热情高涨。在学生完成任务期间，老师可以诱导学生如何思考问题和解决问题，帮助他们避免不必要的错误，及时解答学生提出的问题，这样学生在此期间既可以学习新知识又可以巩固所学知识，同时，学生之间的交流也会让学习变得生动起来。例如:用多种方法将片内RAM34H单元和36H单元中的内容互换。一般有四种方法：直接地址传送法，间接地址传送法，字节交换传送法和堆栈传送法。这个任务要求学生能正确应用所学指令，并且要灵活应用不同功能的指令。鼓励学生相互之间讨论，引发新的思维碰撞，一题多解，激发学生的创新意识。这在很大程度上对学生掌握知识和应用知识起到帮助，比老师在黑板上一直讲效果要好得多，学生也乐意动脑筋，彼此之间相互讨论研究，就连平时不爱学习的学生都变得积极爱学了。整体效果非常不错。

2.2.3 充分利用多媒体和网络

老师上课使用多媒体教学能让学生更快掌握知识和软件操作，内容更加直观和形象，学生也更容易接受，不会觉得枯燥乏味。在学生完成任务期间，除了利用课本查找知识解决问题及老师的帮助外，当然也可以借助网络的强大功能，有什么问题上网“搜”一下，这样既可以解决问题，也让学生更加开阔眼界，学习他人思考问题和解决问题的方法。通过一系列的学习过程，对学生而言将是受益无穷的。

3 结束语

针对单片机这门课程而言，学生在学习理论课程之前，能进行单片机技能培训将是受益匪浅的。这不仅对学生全面认识单片机这门课程起到很好效果，对学生积极学习这门课程也起到不可或缺的作用。如果学期末对学生进行单片机技能培训，下学期再开始学习这门理论课程将会出现更好效果。学生对单片机有些了解之后，假期可以对此相关知识进行进一步学习，为开学的理论课程学习打下更坚实基础。老师在开学的理论课程的教授过程中对基础知识和实际应用可以联系得更紧密，在有限的理论学时里教授更多和实际应用紧密相关的知识，而学生听课将不再是一头雾水，对学生而言这门实际应用很强的课程是多么的有趣和实用。