单片机实践教学改革与应用型人才培养

楼然苗　王世来

摘要：从培养应用型人才的教学目的出发，结合“单片机原理与应用”课程教学实验及课程设计环节中的实际情况，讨论了如何开展教学内容、配套实验和课程设计环节的改革，激发学生的学习兴趣，培养实际设计动手能力，从而促进理论与实践的贯通，为学生较好掌握单片机设计应用方法提供教学改革经验。

关键词：单片机：实践教学；改革；应用型人才；培养

“单片机原理与应用”是一门工科电类大学生重要的专业基础必修课，其特点是应用性强。在日常生活中我们到处可以接触到采用单片机进行自动化控制的家用电器，如空调、冰箱、电饭煲、洗衣机等。在每年举行的国家或省大学生电子设计竞赛中，几乎所有的作品都要使用单片机才能完成系统设计。单片机实际上已成为小电子产品自动化功能实现的首选设计，因此，对电类学生来说，掌握了单片机的应用技术，就相当于踏进了就业的大门。我校曾获电子竞赛奖的同学在企业招聘中供不应求就说明了这点。因此在大学里，怎样上好单片机这门课程，使学生产生学习单片机设计的兴趣，学会单片机设计应用技术，是非常值得研究的教学课题。

一、教材建设与实践研究密切结合

教学与科研有机结合是高校教学的特点之一，今天的课本知识是昨天的研究成果，现在的研究是明天的课本教材。只有不断地掌握新知识，实践新技术，才能及时更新教学内容，将当前最新的应用器件介绍给学生，将自己最新的技术知识传授给学生。一个连自己都不会进行单片机设计的老师来从事单片机的课堂教学，其效果是可想而知的。因此，一方面教师要注重单片机的实际应用研究实践；另一方面要将最新知识融入教材，及时更新教材内容，最好是自行出版教材。

二、课堂教学与考试方式的改革

1课堂教学方法

课堂教学要注重以下几个要点：

(1)理论教学和实践教学要交叉进行。在课堂教学中，利用单片机实际应用系统的实物来直观演示单片机的功能，并进行程序及硬件设计原理分析；或利用MEDWIN或WAVE等集成单片机调试环境进行编程及程序调试的课堂教学。使学生既学习单片机原理知识，又了解实际设计工具，逐步熟悉掌握编程调试工具，这会使学生对单片机原理的学习产生一种从感性到理性的认识。再通过自己在实验中的亲身实践，迅速培养学习的兴趣，进而用理论指导实践，以实践巩固理论。

(2)在课堂上要多让学生上参与一些具体实例的演示程序的编程思考，改变以教师为中心的满堂灌。多提问，多启发，多采用讨论式的教学。

(3)课堂教学使用多媒体课件并适当结合板书。把程序和指令的执行过程以多媒体课件形式表现出来不仅形象化，而且大大地增加了教师讲解的知识容量，有更多的时间讲解重点和难点。

(4)作业布置与小实验相结合。如编程定时，计数器、中断等小程序作业，学生都可以在寝室的计算机上实验，自己独立编程与调试，并加以验证，为进行设计性正式实验准备基础。

(5)单片机课程所有的教学及辅导资料均可在精品课程网站上下载，学生课外可以在网上进行自主学习、资料下载、在线网上模拟考试、教师在线解答问题等。对于一些理解能力较差或特别感兴趣的学生，可进行个别辅导。

2理论考试

单片机是注重实际设计应用能力掌握的课程，应采用灵活的考试手段。理论考试可采用开卷形式，考核内容应强调对知识的理解和应用，避免死记硬背。另外还可结合计算机理论机考，我校有单片机课程的网上考试系统，考试时每位同学随机抽题，全班同学的试卷均会不同，减小了学生作弊的可能性。

三、实验教学与实际设计结合

我校从2001年开始自主开发单片机实验电路板，并实行由学生从焊接元件开始到编程实现控制功能，既培养了学生学习兴趣，又掌握了单片机产品设计的方法与全过程，教学效果明显。单片机实验内容我们安排了设计性实验项目“LED时钟电路的设计”。这是一个学生较感兴趣并且程序设计复杂度可随学生能力的不同而改变的编程实验。对于基础差一点的学生，可编制出能按24小时制运行的计时器；对基础掌握较好的学生，可编制出许多的时钟功能，如：开机滚屏显示班级学号、时间调整、按键音、定时提醒、秒表功能、倒计时定时器、整点报时等。实验板成本在30元内，成本低廉，而效果远比实验箱或电脑上模拟调试要好得多。

四、课程设计注意设计的难度，为毕业设计作准备

课程设计是单片机设计应用能力的再次巩固提高，应在课堂实验的基础上有所提高。我校在2003年设计了一款多功能小型LCD液晶显示单片机实验板，用于学生课程设计，实验板可进行7个以上的综合性编程实验。

1实时时钟编程实验。可在液晶屏上显示年、月、日、星期、时、分、秒等信息，可进行实时时间的调整，24小时内可设定多次定时功能，能在E2pROM中存储定时数据。

2数显温度计编程实验。能在液晶屏上显示当前的气温、水温或其他被测物的温度，能设定低温或高温报警，能模拟空调等温控器的作用，能在EZPROM中存储设定的报警温度。

3超声波测距编程实验。能显示障碍物的距离，能设定远距离或近距离的报警，能模拟运动物体的自动测距报警功能，能在E2PROM中存储距离报警数据。

4遥控发射与接收编程实验。能用一块实验板作为遥控器，另一块作为接收器进行红外线遥控编程实验。遥控器有6个按键，接收器的功能演示可用LED小灯、蜂鸣器、液晶背光灯等。

5正弦波信号源编程实验。可输出0.01 HZ～83HZ的正弦波(或三角波)，还可输出1.3HZ～10.6KHZ的方波信号。

6串行通讯编程实验。能与PC机进行串行通讯，在PC机的超级终端上显示中文字符或其他字符。能用PC机发命令控制单片机的功能操作。

7音乐编程实验。能用蜂鸣器演奏自编歌曲。

8将以上编程实验进行组合并结合鼠标、旋转编码开关等，成为多功能的应用设计实验项目。

单片机课程设计一般安排在学期末或次学期，在做实验之前，必须提前将实验项目的设计原理及编程思想在课堂教学中进行介绍，结合学生平时进行的上机小实验，在学生有一定编程基础的条件下才能进行课程设计。课程设计时间为1.5周，设计前学生应认真查阅《单片机课程设计实例指导》教材(或课程网站)中有关12232F液晶显示器、DS1302实时时钟、24C16存储器、RS2通讯串口芯片MAX232、DA0832数模转换芯片、CX20106红外线接收芯片、74LS04(六反相器)芯片、DS18820数字测温芯片等的资料，了解其使用特性，阅读实验基本功能程序，然后根据自己的兴趣及能力从中选一个项目进行课程设计。

五、教学效果

通过我校单片机课程组教师的共同努力，学生单片机学习取得了明显的成效。

1大部分学生对“单片机原理与应用”课程的学习产生了较浓厚的兴趣，出现了课外学生自选单片机应用系统课题进行自行设计研究的好现象，推动了学生的课外电子设计。

2“单片机原理与应用”课程教学为学生的电子自动化设计打下了良好的基础，为我校学生参加全国或全省科技竞赛取得好成绩发挥了重要的作用。2001年以来，学校共获全国一等奖2组，二等奖1组；浙江省一等奖6组，二等奖7组，三等奖4组。

3单片机设计应用能力的提高，为学生进行毕业设计打下了良好的基础，毕业前选择单片机作为设计题目的比例大大提高。部分毕业生在毕业后进入专业电子开发公司，成为单片机应用开发技术人才。

“单片机原理与应用”是一门应用性极强的课程，随着单片机新技术的飞速发展，给单片机课程内容本身增加了很多新的元素。这就要求教师不断更新课程内容，改革教学及实验方法，在课程教学中紧紧抓住“应用”这个纲领，以培养应用型人才为目标，注重学生实际设计能力培养，为社会培养更多的电子自动化设计应用型人才而作出自己的一份贡献。

[责任编辑：余大品]