应用型本科院校的单片机教学改革探讨

重庆第二师范学院数学与信息工程系 宋 科

单片机从诞生到现在已有40 多年的历史，它从最初开始主要用于工控领域，发展到现在已广泛用于消费电子、机械电子、仪器仪表等诸多领域中。而它现在最热门的应用领域莫过于物联网了，比如智能灯泡、智能插座、WiFi 门禁等智能设备都是由单片机来控制。随着社会的不断向前发展，各种智能设备层出不穷，因此单片机必然有它的用武之地。因此“单片机技术”也就成为我们高校中电子信息类专业的一门非常重要的课程，这也让学科教师有必要努力的改进这门课程地教学，从而使学生更能适应现在社会的需要。

一、单片机教学现状

由于单片机已经发展了很多年，我们在课堂教学和实验教学两方面都已经跟不上单片机本身的发展了。主要存在以下一些问题：①在课堂教学方面，主要体现在讲授基本工作原理时，拘泥于课本，导致有些基本原理讲解不够清楚，讲授的内容脱离实际；②在实验教学方面，主要体现在用软件仿真代替真实的硬件平台，或者是使用现成的开发板，缺少让学生自己动手制作硬件电路的环节，在实验中的软件编程环节只让学生使用现成的实例程序，而没有设计一些小型的题目来让学生自己动手编写程序。

学生在这样的学习过程中感觉收获不大，只是对单片机有一个基本概念，而缺乏更加深刻的认识。为了提高学生的理论素养，更重要的是提高学生的动手能力，我们有必要对单片机的教学进行改革。

二、单片机教学改革

1.课堂教学改革。现在与单片机相关的教材版本很多，有些教材甚至会出现一些错误。所以我们在课堂上讲授教材内容时，一定不能拘泥于教材。可以选择Intel 公司出版的《MCS51用户手册》作为参考对比，看教材上的内容和这个用户手册中的内容是否一致。我们都知道8051 是由Intel 公司率先设计出来，所以它的这本用户手册肯定都是最准确的。我们通过阅读这种标准的文档来增强自己对单片机基本工作原理的理解，这也有助于我们对课堂教学的把握。

课堂教学中的另外一个问题就是某些教学内容与实际脱节。单片机发展到现在已经四十多年了，它已经变得越来越成熟，功能也越来越强大，早就更新了当年只能完成几个基本功能的情况。现在的单片机除了实现基本的单片机的功能外，还提供了丰富的外部接口，以及内部的一些功能，所以我们应该结合现在单片机发展的趋势来给学生讲授一些当前比较常用的功能。比如现在非常流行的I2C 总线协议。该协议是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。现在很多单片机都有I2C 控制器，即使没有控制器的也可以用通用I/O 口来模拟，所以我们很有必要给学生介绍I2C 的相关知识。这样学生在进入工作岗位后，就可以直接开始工作，不用从头开始学习这些知识。在讲授过程中，我们也可以举一些实际项目中的例子，比如给学生看一些工作不正常时的波形图，然后给学生分析产生这些问题的原因，最后说明解决这些问题的办法。这就相当于给学生积累了工作经验。

2.实验教学改革。由于单片机实验需要硬件设备，因此需要给每一个学生都配备一台，有时候考虑到资金原因，可能会采用软件模拟的方式来完成一些实验。虽然用软件可以模拟正常情况下硬件设备的运行，但是它无模拟真实硬件出问题的情况，这就相当于少了一个给学生发现问题，并解决问题的环节。我们都知道，电子元器件的特性决定了它在某些情况下可能会出现一些问题如果我们给学生提供真实的硬件设备，那么在硬件出现问题的时候，学生就可以去尝试解决这些问题。因为硬件设备的特性决定了他们出现问题的情况都有一些相似性，因此在实验中出现的问题，也可能在他们以后工作中出现，那么学生如果在做实验过程中就有了解决问题的经验，在以后的工作中就会更加得心应手。

随着电子技术的不断进步，现在市面上有很多现成的开发板，这种开发板性价比高，因此很多学校选择给学生提供这种开发板来做实验。当前市面上的开发板基本都是已经成型的，所以只需要学生看懂原理图，再按照想要实现的功能把各个器件连接起来，就可以完成。但是，单片机是一门软硬件结合非常紧密的课程，让学生了解一些基本的硬件设计也是很重要的。所以我们可以给学生提供一些基本功能的硬件开发板，让他们自己在板子上设计小型的电路，并且自己来焊接这些器件，这也可以大大提高学生的动手能力。当然，由于焊接设备是高温设备，一定要注意使用安全。

前面都是与单片机实验中硬件相关的内容。但是在单片机系统里，仅是设计好硬件、没有软件也是不能运行的，并且软件是控制整个系统的根本。但是现在的实验过程中，很多时候都是使用现成的例子程序，并没有让学生自己编写代码。所以我们要考虑在这个过程中，给学生设计一些小型的但是又贴近于实际项目的题目，自己在例子程序上进行一些修改，编写自己的代码。学生在自己编码的过程中，会遇到诸如编译错误、运行错误等问题，那么他们就需要去修改这些错误，这个纠错的过程是对系统本身再次加深认识的过程，并且也会积累更多的经验。

三、总结

单片机教学改革是一个漫长而复杂的过程，上面仅仅从几个小的方面探讨了单片机教学改革的问题。我们还需要在实际的教学过程中不断地摸索、试验，才能建立起一套成熟的体系。通过改革激发学生的学习兴趣，培养他们的动手能力，使他们有更好的技术储备而用于以后的工作。

[1]文武松等.单片机原理及应用[M].机械工业出版社，2015

[2]潘言全.单片机教学改革的思考[J].湖北师范学院学报（自然科学版），2007

[3]http://baike.baidu.com/link?url=AMOz2sIIUQ4DfM4kCX3mp 8txjM0SWjRrTnF-jBHRDxsvY9YI9LWOi24bMAKxh5_2hgU 3KnRBaxZ8ELb-5D2TyK