单片机实验教学改革探讨

吕琛

摘 要： 针对传统单片机实验教学的不足，文章从优化实验内容、完善实验条件、改革实验方法、调整考核模式、注重教师培养五个方面探讨单片机实验教学的改革措施，以提高实验教学质量。

关键词： 单片机 实验教学 教学改革

目前各大高校的自动化、电子信息、计算机等专业均开设单片机课程，该课程理论和技术应用性较强，是一门非常重要的专业基础课，其中单片机实验是极为重要的教学环节[1]。然而单片机实验教学普遍存在诸如课时短、内容陈旧、教学设备有限、实验手段单一、理论实践脱节、缺乏有效考评机制等不足[2-4]，导致学生对实验课兴趣不浓厚、主动性不强、动手能力和创新能力差，因此有必要进行单片机实验的教学改革。

1.优化实验内容

传统单片机实验课程通常作为理论课程的延续，课时有限，内容不够丰富；实验结构不合理，大多为验证型实验，而设计、创新和综合型实验较少甚至没有；有些高校常年使用同一本实验教材，内容陈旧，不能适应当前的科学技术发展，这些都造成学生对本就理论枯燥难懂的单片机课程失去兴趣，不利于提高学生的实践能力。

单片机的实验教学内容应遵循先简单后复杂、先基础后综合、最后到独立设计创新应用的学习规律设计。因此，在实验课程前期以认识基本硬件和软件，了解基本指令、熟悉设计语言为主，通过教师在课堂上做示范性讲解，巩固学生理论知识，消化课堂内容。在实验课程中期以综合实验为主，参照实验任务书，让学生自主完成硬件接线、软件编程并进行调试验证，最后通过观察实验结果完成实验报告，最终掌握单片机的基本知识。在实验课程后期则以创新型实践、开放实验为主，学生应在课下自主学习，结合兴趣小组、与企业合作或参与科研课题，通过相关教师的辅导，对自己感兴趣的单片机应用内容进行设计、编程、调试和运行，甚至制作出能够实现功能的电路板，该环节可大大提高学生的实践和创新能力。通过合理设计实验结构，优化实验内容，最终培养学生的学习主动性，提高解决实际问题的能力。

2.完善实验条件

2.1硬件条件

很多高校的单片机实验硬件采用体积较大的实验箱，训练模块固定且需要固定的使用场地，这在一定程度上限制了学生的创新能力培养，也给学生造成了“不能随时验证编程结果”的不便，尤其随着单片机技术日新月异的发展，固定实验箱的实验内容必然无法顺应时代需求，因此购置先进的仪器设备，如便携式的实验箱，或者同指导教师一同改造设计实验平台，不失为改善单片机实验硬件条件的好方法。此外，若条件允许，则可以在实验室配备很多媒体教学设备，专业书籍，设置讨论区，供学生学习与交流。

2.2软件条件

过去单片机实验的软件环境多使用汇编语言，但由于汇编语言不易移植等缺点已逐步被C语言取代，因此对于单片机的开发和应用应采用C语言程序设计。此外，在实验条件有限的情况下，学生通过电脑，利用虚拟仿真软件即可进行实验，例如Proteus、Keil、Protel等常用的电子仿真软件的使用或整合，能使初学者尽快掌握单片机的程序开发，减少耗材的同时不需要考虑电路问题，此后进行实物制作将事半功倍。

3.改革实验方法

3.1以学生为主体

传统的实验教学方法多以老师为主，学生处于被动接受位置，学生的主观能动性很难得到激发，这样既缺乏对学生动手能力的培养，更不利于发展其独立创新能力，最终不能学以致用。改革后应以学生为主体，例如把学生分成若干个实验小组，老师在教授完必要的基础知识和实验引导后，就可以让各小组学生通过学习、实践、交流和讨论完成实验，最后由学生制作PPT进行汇报，这样可以大大提高学生的自学能力并培养他们的团队合作精神。

3.2以项目为载体

以项目为载体，就是在参与项目的过程中实验学习，例如把单片机课程分解成若干个训练项目，每个项目又分为基础知识部分、操作练习部分及思考练习部分。通过这三个部分满足不同学生的学习要求，基础知识和操作训练主要是打牢学生的基础和培养学生的基本操作能力，思考与练习主要是培养学生的创新能力和动手能力。能力较突出的学生，可以通过业余时间参与大学生研究训练计划等活动，申报参加与单片机相关的研究项目，通过专业老师的指导，达到熟练应用单片机的目的，同时进一步提高他们的创新创业能力。

3.3实验室开放

由于单片机实验课程的课时有限，往往不能满足一些对单片机有浓厚兴趣的学生的学习要求，因此在条件允许的情况下，在课外时间适当地开放实验室，提供给学生一个更加开放和便于随时进行动手操作的实验环境，能够使学有余力的学生有更多收获。

3.4校企结合

单片机课程是一门应用性很强的课程，我们培养的学生很多都会进入各企事业单位的一线进行现场工作，因此要适应市场需求，培养才有针对性。校企结合最主要的目的是使学生能够在处理现实问题中，提高技能，适应社会。校企结合的形式是多样的，例如把企业中的成功案例作为单片机实验课程的训练项目，聘请企业中有经验的技术人员作为兼职教师指导学生，建立校企联合实验室，使学生们在接触学习到企业案例的同时能解决企业中面临的问题，等等。学生既能从中得到解决问题的成就感，又能提高对单片机的兴趣。

4.调整考核模式

实验的考核是保证实验质量的重要手段，以往单片机实验多从学生们的动手能力、实验结果和实验报告等方面进行考核，但由于实验课程时间有限，既对实验过程进行考核又对实验结果进行考核的方式往往流于形式，导致在教学中不能从学生实际出发，没有人性化的教学设计，最后应付了事。本文提倡以过程考核为主，弱化理论考试。改革的方向是应该因人而异，充分发挥每个人的主观能动性。教师应更注重实验过程，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，而不是仅盯着实验是否成功，更重要的是从不成功的实验中找出问题，帮助学生解决问题，注重调动学生求知的积极性。科学本来就是在不断的失败中寻找成功的方向，只要有良好的学习和互动过程，那么结果自然就水到渠成了。

5.注重教师培养

实验教学本身对教师的动手能力就有较高要求，结合综上对单片机实验教学改革的探讨，对教师的综合素质提出了更高要求。过去培养教师的途径主要有通过老教师对新教师的传帮带或参与科研项目带动教学成果，增加专业教师企业实践经历与时间，强化创新意识与能力等，本文提出对于理工科教师应注重人文精神的培养，因为我们培养学生的目的并不是完全以就业为导向，更应该以提高学生专业兴趣和科学探究能力为主。

6.结语

单片机实验教学是单片机教学中的一个重要环节，通过以上实验教学改革方法，能够有效提高学生的学习积极性，促进学生创新能力的提高，培养学生的实践能力和团队精神，从而保证教学质量。总之，我们要切实从培养学生的角度出发，跟上单片机技术的迅猛发展，通过多种途径，不断探索研究单片机实验教学改进，推动单片机实验教学发展，使学生的综合素质得到切实提高，为其以后在更高层次的应用打下扎实基础。

参考文献：

[1]胡辉.单片机原理及应用设计[M].北京：中国水利水电出版社，2005：7-10.

[2]唐续，赵芳斌，王嘉.EDA与单片机及SOPC一体化实验教学平台研制[J].实验技术与管理，2013，（1）.

[3]章华幸.单片机实验教学探索[J].中国电力教育，2014，（5）：184-185.

[4]卢倩，王福元，崔治.机电专业微机原理应用课程实验教学改革策略探讨[J].实验室科学，2014，17，（1）：95-97.