关于单片机实践教学的探讨

2022-09-12

单片机原理与应用课程作为计算机工程方向一门专业技术课, 对于学生的专业技能培养显得越来越重要。单片机课程对于相当一部分学生来说, 感觉无从下手, 一门本身很有作用和趣味的课程, 很多学生却感到厌恶, 甚至学完该门课后, 不知道这门课讲了什么内容, 更不谈有什么学习价值;还有的学生是学完后, 理论考试能通过, 但基本上不会利用单片机设计和开发具体项目。为此, 我和教研室课程小组围绕单片机原理及应用课程的进行教学改革, 在实验环节、课程设计等方面进行了一些探索与实践, 并在上学期课程教学中取得了一些成效。

1 单片机教学过去存在的问题

1.1 重理论教学轻实践教学

学校以往对有实验课程不组织考试, 造成学生认为只用关心课堂教学, 学生把单片机这门实践性很强的课程等同于数学理论课教学或者是政治理论课程学习。老师为了课时, 满足于所谓的原理分析和指令详解, 照本宣科、满堂灌。学习单片机的人都知道, 单片机的基本指令对于51系统来说有111条、五大类。逐条讲解指令时, 学生会感觉非常枯燥, 而且有些指令本身就很少使用, 或者条件限制, 单靠课堂讲解很难记住, 缺乏课程实际练习。

1.2 实验器材和实验课时间不足

以往单片机实践课是在基本指令讲完后才安排, 由于时间限制, 有些学生在两堂课的时间里, 只能完成程序的正确输入, 即使有些学生能按照要求完成实验, 老师再提出一点新的要求时, 学生再动手设计或修改时, 已经下课。尤其到了后面要动手设计硬件结构和程序编写时, 时间明显不够。由于实验设备数量和完好率的限制, 一般来说, 把几个学生分成一组, 经常是一个学生动手操作, 其他学生在旁边观看。这就造成了部分本身动手能力较差的学生更难有动手实验的机会。久而久之, 就会造成这些学生完全失去学习兴趣。没有大量实践操作的过程, 想学好单片机课程基本上是不可能的。

1.3 实验内容验证性项目多、设计性和综合性实验项目少

由于老师课前做了大量准备工作, 学生做实验时, 只是按照实验指导书的内容和指定方法进行相应实验, 缺乏个性化和创造性的内容, 学生在实验过程中往往是被动的, 其积极性和主动西不能充分发挥。这对于培养学生综合能力和解决工程实际问题的能力十分不利, 无法达到对学生创新意识和创新能力培养的目的, 毕业后也难以适应社会的要求。

2 注重能力培养, 改革课程教学模式

2.1 注重课程特点, 循序渐进展开教学

把各章节内容把具体的实际工程实例联系起来, 把单片机设计的整个流程, 贯穿于实验教学中。比如:在学习单片机基本端口时, 可以构建“点亮最简单的单片机系统”的实际例子, 把单片机系统的组成, 功能以及简单的外围电路联系起来, 在PROTEUS系统里搭建一个简单的单片机最小系统;然后通过以前所学的程序设计知识, 在KCEIL 51环境下编写点亮单片机控制的流水灯程序, 再让学生学会使用编程器烧录程序代码, 最后让他们看到自己设计出单片机控制的流水灯, 一定激起浓厚的学习兴趣和学习的主动性、积极性。

2.2 明确实验目的, 总结实验经验

以往单片机实验课, 基本是以验证51的指令系统为主, 学生很难与实际问题或是工程项目联系起来, 真正让他们编写一个完整的项目程序会漏洞百出。究其原因关键在于学生学习过程中没有明确的实验目的。我们课程小组讨论后认为:完全不需要专门讲解指令, 可在实验室里选用一个现成的难度适中的程序, 作为为理论课讲解指令的素材。通过程序来了解指令, 又通过修改程序来体会指令的正确使用和出现问题后的解决方法。使学生在实践中掌握所学知识, 同时体会知识与项目任务的联系, 这样就避免了单一、枯燥的指令学习过程。另外, 把一些标准化及通用性强的程序, 归纳总结后交给学生熟记, 使学生了解编程之道, 掌握编程之法。

2.3 解决设备、空间、时间紧张的问题

要学好单片机, 实践时间要远远多于理论学习时间。由于学生的实践训练受到设备、场地、时间的约束, 不利于培养学生的自学能力和发挥学生主观能动性, 抑制学生对该课程项目的创造设计性。以往学校购置实验板, 这样造成学生不爱惜, 实验设备损坏较为严重, 直接影响实验教学。可以由学生出钱购买实验板为主, 学校补贴为辅, 使学生人手一套单片机学习板。这样可使学校减少有关单片机实验教学场地、人员、设备等大量开支, 同时也降低了学生学习单片机的门槛, 学生可方便自学, 随时进行实验项目, 提高学习效果。

2.4 课程设计要注重创新能力培养

通过课程设计初步培养学生对所学课程进行设计的能力, 另一方面为后续的毕业实际、教学科研工作能力奠定良好基础。具体做法是:在课程结束的前四周时间里, 把课程设计过程分为专题讲座、布置课题、学生选题、查阅相关资料、方案设计、软硬件制作调试、答辩、评分考核等几部分。专题讲座:目的在于扩大学生视野, 激发学生学习兴趣;课题设置时:尽量考虑课题的综合性、实用性和可扩展性、易操作性, 如“电风扇控制系统”、“秒表”等;选题时:规范课题设计过程, 正确引导学生, 培养独立开发与应用能力。从设计到制作、调试, 学生可以按照自己想的去做, 自己设计、实践;评分考核由学生现场演示、答辩和课程设计报告几部分组成, 对学生最终的设计成果进行综合评定, 将“平时成绩*0.2+课程设计综合评定成绩*0.4+课程理论考试成绩*0.4”作为课程结业成绩。

3 实践教学效果

在单片机原理与应用实践教学改革过程中, 学生显示了浓厚的兴趣, 对单片机的原理、设计及应用有了更加全面的理解。实践证明, 这种教学方法有助于学生有效地掌握所学知识, 缩短从理论知识到实际应用的过程, 从而取得良好的教学效果。其次很好的培养了学生的专业兴趣, 学生真正地感受到学习的乐趣, 有利于增强他们的创新意识, 提高实际动手能力。

学生在最后的课程设计体会中写到:通过实际的动手设计制作单片机系统, 让我对单片机的结构、功能有了较深入的了解, 从硬件到软件对单片机都有了非常只管而深刻的认识, 激发了学习和掌握单片机的热情, 充分认识到单片机的强大功能及其在日常工作中的广泛应用。

通过此次对单片机实践教学的探讨, 我们得到了这些启示。我们将进一步探讨和尝试, 希望取得更好的效果。

摘要：以培养创新能力和综合能力为目标, 结合咸宁学院计算机系单片机实验教学模式, 从教学目标, 教学内容和课程设计等几个方面进行了探讨与实践, 将创新能力的培养贯穿单片机实验课程教学的几个环节, 形成一个科学的训练体系, 学生的动手能力大大增强, 取得了良好的教学效果。

关键词：单片机,实践教学,课程设计,创新设计