单片机实验教学初探
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作者:王庆辉 李佳
摘 要：针对当前单片机教学存在的问题，结合本校学生特点和实验室硬件条件，对单片机实验教学进行全面改革，建立较完善的实验教学体系，构建完善的学科链，在实践中取得了较好的效果。
关键词：单片机;实验;教学改革
中图分类号：G424
随着科学技术和产业的发展，现代工程对应用型人才的工程素质与创新能力的要求不断提高。而单片机实验作为电子信息工程、电气工程、自动化等专业的重要专业必修课，是一门具有很强的实践性与综合性的课程，但当前单片机实验教学对提高学生动手能力和创新能力的帮助非常有限。针对当前单片机教学存在的问题，结合本校学生特点和实验室硬件条件，对单片机实验教学进行全面改革，建立较完善的实验教学体系，构建完善的学科链，提高学生的创新能力和实践能力，使学生具备初步的工程项目实际研发技能。
1 改革措施
1.1 在单片机实验教学中引入Proteus仿真软件
Proteus作为电路分析与仿真软件，能够实现原理图设计、电路仿真、软件仿真等功能。[1]将它应用于单片机实验教学中，可以让学生对单片机系统的硬件电路设计有一个全面的了解，熟悉常用的元器件的使用方法。同时通过电路、软件仿真，可以让学生观察各部分的工作状态以及各个变量的变化情况，这对学生进行自主软硬件设计、独立解决实际问题有很大帮助。
同时，引入Proteus仿真软件，学生在进行系统设计中不受实验室和硬件限制，首先在Proteus环境下仿真调试通过，之后再进行实际的操作，这样将大大减少硬件设备采购，降低硬件设备维护工作量，节约了成本。
1.2 采用阶梯式实验教学模式
我校学生有的是一本招生、有的是二本招生，大部分学生来自农村及偏远落后地区，理论基础不扎实，动手能力差，但也有少部分同学有一定的基础，动手能力较强。针对我校的实际情况，在课程设计时根据学生的能力差异提出不同的要求。对同一个实验安排基本任务和扩展任务，基本任务是所有学生都必须完成的，扩展任务旨在提高部分同学的创新能力，是能力比较强的学生在有余力的情况下完成的。[2]学生可以根据自己的情况自由选择，通过这种阶梯式的教学模式可以保证每位学生最大程度地提高自己的实验动手能力和工程设计能力。
1.3 软件编程能力、硬件设计能力同抓
目前，单片机实验多采用实验箱进行教学，学生只需要进行简单的模块连接，通过编程就能实现，对外围电路根本不了解，导致学生学完该课程后不知如何下手进行单片机课题的分析和研究。为了提高学生的实践动手能力，培养学生的创新能力，我们采用学习板散板进行实验教学，由单纯的实验箱实验，转到自制最小系统、安装成最小应用系统，再根据不同的实验目的补充外围电路，这样不仅训练学生的软件编程能力，也训练学生的硬件设计能力，有利于提高学生解决实际工程问题的能力。
1.4 以学生为中心、课内与课外相结合
针对实验室的资源有限、课时不足的问题，我们在实验的过程中，针对各章内容，分阶段给学生布置一些开放性的实验作业，让学生紧密结合已学内容设计一个小系统，学生可以充分发挥自己的想象力和创造力，从布板、元器件的选择到焊接、硬件的调试，最终完成设计，全面培养学生的设计能力。这种教学方式实现了以学生为中心，课内与课外相结合，学生可以把实验室带回家，拥有了大量的实践时间，克服了实验室资源有限的困难。[3]
1.5 优化实验教学内容、增加实验趣味性和多样性
在传统的单片机实验教学中，实验项目内容单一、缺乏吸引力，学生积极性不高，部分同学甚至不自已动手，等其他同学做出來后拷贝一下就可以完成实验。为此，我们对实验内容进行了优化，增加实验的趣味性及多样性，调动了学生的积极性，避免了抄袭现象。例如在点亮LED灯实验中，我们从闪烁方式、循环方向等方面进行变化，要求不同学生实现不同现象;在数码管显示实验中，我们让学生显示自己的名字等不同信息。[4]通过以上方法，不仅增加了实验的趣味性，同时还检测了学生对P口控制及数码管位码、段码原理掌握的情况，避免了只要1个学生做出来所有同学就做出来的现象，增加了学生的参与度。
1.6 完善考核评价标准
教师对学生积极的、正确的评价，有利于学生肯定自我，激发学习的兴趣。为此，我们建立了完善的考核评价标准。实验的总评成绩由平时成绩和考核成绩组成，分别占60%、40%。实验过程中分步骤打分，给学生压力，教师在成绩评定时，根据学生完成任务难度的不同乘以不同的难度系数。实验考核分批进行，一人一题，教师根据完成情况给出考核成绩。这种考评方法，不仅可以约束学生认真对待每一个实验，而且有利于培养学生的实践操作能力、创新能力。
1.7 构建完善的学科链
为了增加学生锻炼动手能力的机会，我们改革单一的课堂教学，使其外延至课外，有效将实验教学、毕业设计、学科竞赛以及创新创业项目等有机融合，构建完善的学科链，各环节相互衔接和促进，在促进学生创新能力的同时，培养学生项目统筹能力以及团队精神。[5]
2 结语
经过一系列的改革，单片机实验教学在实践中取得了较好的效果。在2019年1月结项的校级大学生创新创业训练计划项目和开放实验室项目中有7项就与单片机相关，占了全学院项目的三分之一，并且项目的完成情况较好。在2019届的毕业论文中，推荐的7篇优秀毕业论文就有两篇是利用单片机技术来开发智能系统的。同时，在全国电子设计大赛、“飞思卡尔”杯全国大学生智能车大赛等各种竞赛中也获得喜人成绩。
参考文献：
[1]常淑俊，黄杰勇.单片机实验教学的探讨[J].实验科学与技术，2013，1（2）：82-83.
[2]宋诗瑶，詹明.基于分层教学模式的单片机实验教学[J].内江师范学院学报，2016，32（6）：101-105.
[3]王咏梅，王印松.单片机实验教学改革的探索与实践[J].实验室科学，2012，15（4）：25-27.
[4]林国伟.单片机实验教学改革初探[J].电脑知识与技术，2017，13（14）：125-126.
[5]娄颜超，郭玲.单片机实验层次化教学对创新能力培养的探讨[J].喀什大学学报，2016，37（3）：76-78.
作者简介：王庆辉（1978-），女，云南人，讲师。
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