摘要：本文分析了“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性，提出了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案。目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué),教學(xué)改革

　　1引言

　　作為典型代表，單片機(jī)推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中重要的智能化工具。無論是尖端科技，如軍事、通信、能源、機(jī)器人、交通、IT，還是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、家用電器、玩具及個(gè)人信息終端等諸多領(lǐng)域，都離不開單片機(jī)，其使用率和普及率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他類型的計(jì)算機(jī)。因此“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程也在高校的計(jì)算機(jī)類、電子類、電氣類、機(jī)械類等專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中有著特殊的地位。這些專業(yè)除了單獨(dú)設(shè)課程外，在涉及的許多實(shí)踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至研究生論文課題中，單片機(jī)系統(tǒng)都是應(yīng)用最廣泛的手段之一。近年來，在高校中大力推行的各種電子設(shè)計(jì)競賽中，單片機(jī)已成為主要方法。

　　2單片機(jī)實(shí)驗(yàn)改革的必要性

　　“單片機(jī)原理及應(yīng)用”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，在重視理論教學(xué)的同時(shí)，必須重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生通過設(shè)計(jì)硬件電路、編制軟件程序、仿真調(diào)試等實(shí)驗(yàn)過程，才能更好地掌握單片機(jī)的理論知識(shí)和應(yīng)用技能。

　　傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一、方法呆板，實(shí)驗(yàn)課一直以教師為中心，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，用統(tǒng)一的模式，按照指導(dǎo)書上規(guī)定的步驟做相同的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)、手段相對(duì)較落后，效率不高。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，也不能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)單片機(jī)行業(yè)人才的需求，必須對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。

　　3單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索

　　要使學(xué)生真正掌握知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)，必須通過學(xué)生的親身實(shí)踐。如何通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和消化課堂上所學(xué)知識(shí)，掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，同時(shí)又培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，造就綜合型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才，具有重要的意義。

　　3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

　　根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分。

　　基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要有硬件的認(rèn)知、指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)�？紤]到學(xué)生已學(xué)習(xí)了一些相關(guān)的課程，掌握了一定的硬件知識(shí)、軟件知識(shí)以及編程方法，基于學(xué)時(shí)的限制，這部分的內(nèi)容可讓學(xué)生利用課外時(shí)間自行完成。

　　基本接口實(shí)驗(yàn)安排在課堂進(jìn)行，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。它包括硬件接線與軟件編程兩部分。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成硬件設(shè)計(jì)、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調(diào)試。

　　實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常是理論知識(shí)的驗(yàn)證，很少有應(yīng)用理論知識(shí)去解決實(shí)際問題的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)旨在幫助學(xué)生全面掌握所學(xué)內(nèi)容，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。安排的內(nèi)容主要是簡單電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，指導(dǎo)書只給出了任務(wù)、要求和原理性說明，學(xué)生必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和要求，獨(dú)立完成軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。學(xué)生要自己分析解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的理解。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

　　正確處理好三類實(shí)驗(yàn)關(guān)系�；�礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)是綜合型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。必要的基本實(shí)驗(yàn)是不可缺少的，學(xué)生可以通過基本實(shí)驗(yàn)掌握單片機(jī)的基本原理。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

　　基本實(shí)驗(yàn)可安排在教學(xué)環(huán)節(jié)的前期，其目的在于在教學(xué)開始之初幫助學(xué)生熟悉單片機(jī)軟硬件環(huán)境。而綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使學(xué)生受到更為實(shí)際、更加全面的科學(xué)研究訓(xùn)練，沒有現(xiàn)成的模式可循，主要利用實(shí)驗(yàn)后期、開放實(shí)驗(yàn)室結(jié)合課程設(shè)計(jì)、課外興趣小組、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)雖然有一定難度和深度，但對(duì)學(xué)生很有吸引力，能使學(xué)生從被動(dòng)應(yīng)付實(shí)驗(yàn)變成主動(dòng)實(shí)驗(yàn)，不僅提高了基本操作技能，也發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性。

　　3.2精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取要做到典型的芯片都安排有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要適應(yīng)不同層次學(xué)生的需要，將單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐步向綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)類型發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，增加以設(shè)計(jì)性、系統(tǒng)性為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

　　單片機(jī)實(shí)驗(yàn)既要進(jìn)行硬件接線，又要編寫程序，且程序的準(zhǔn)確編寫是實(shí)驗(yàn)成功的前提條件；有些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要在有限的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)是不容易的。因此，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書時(shí)，要精心設(shè)計(jì)，對(duì)程序比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，給出部分的程序，并將其中的關(guān)鍵語句刪去或是用錯(cuò)誤的語句來取代，由學(xué)生去完善。這樣可以縮短學(xué)生編寫程序的時(shí)間，又能使學(xué)生掌握其中的關(guān)鍵。重視思考分析題的設(shè)計(jì)，使學(xué)生通過完成思考分析題，拓寬知識(shí)面、提高分析問題和解決問題的能力。

　　3.3改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

　　3.3.1要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí).

　　實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是提高實(shí)驗(yàn)效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在每次實(shí)驗(yàn)完成后，就布置下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，并在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)通過提問、檢查預(yù)習(xí)報(bào)告等形式進(jìn)行檢查。學(xué)生通過預(yù)習(xí)并聽了教師的講授之后，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)就能做到心中有數(shù)，實(shí)驗(yàn)操作的過程也比較容易實(shí)現(xiàn)，還能提出一些問題與指導(dǎo)教師探討，效果較好。

　　3.3.2啟發(fā)式教學(xué)

　　在實(shí)驗(yàn)過程中，積極對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，最大限度地調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體作用。對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出的問題，不做正面的回答，而是圍繞問題引導(dǎo)學(xué)生積極地對(duì)待實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，并自己動(dòng)手獨(dú)立解決問題。將傳統(tǒng)的以教師和課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式，逐步演變成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以教師為主導(dǎo)，綜合實(shí)驗(yàn)教師與學(xué)生并重，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主的多種形式。鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際自己立項(xiàng)，獨(dú)立完成項(xiàng)目。

　　在實(shí)驗(yàn)過程中啟發(fā)學(xué)生尋找解決方法，就能訓(xùn)練學(xué)生遇到問題（提出問題）─尋找方法（分析問題）─解決問題的方法和技巧，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，使實(shí)驗(yàn)更具有實(shí)踐性和實(shí)用性。

　　3.3.3通過多種渠道實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)

　　教學(xué)過程中要與學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)緊密結(jié)合；通過課堂實(shí)踐教學(xué)、課外科研訓(xùn)練實(shí)踐、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽等多種渠道實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)。利用課程設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)級(jí)綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生將各章學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行綜合歸納，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用水平。以全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、山東省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽為契機(jī)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

　　3.3.4鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間到開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

　　開放實(shí)驗(yàn)室是由教師組織學(xué)生利用課余時(shí)間開展的教學(xué)活動(dòng)，它是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充和完善，是學(xué)生獨(dú)立思考、親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，也是解決學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多這一矛盾的重要手段。指導(dǎo)教師可以結(jié)合課堂上的內(nèi)容，提出一些設(shè)計(jì)性題目或?qū)W生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目與方案，由學(xué)生獨(dú)立操作調(diào)試，最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告及收獲�；�礎(chǔ)好的同學(xué)得到了施展才能的機(jī)會(huì)，可以設(shè)計(jì)出頗有特色的實(shí)驗(yàn)方案，寫出很好的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一般同學(xué)也會(huì)感到有壓力，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的自覺性。

　　3.3.5充分利用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室

　　充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求，將相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器、實(shí)驗(yàn)所用到的芯片工作原理和外形通過多媒體技術(shù)設(shè)計(jì)制作出將文字、圖形、圖像、聲音、視頻、動(dòng)畫等集于一體的多媒體虛擬實(shí)驗(yàn)軟件。形象逼真地將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生面前，產(chǎn)生動(dòng)靜結(jié)合的畫面和智能性啟發(fā)誘導(dǎo)功能，使學(xué)生身臨其境，直接去感受、體驗(yàn)，便于學(xué)生進(jìn)一步鞏固課堂上所學(xué)的基礎(chǔ)理論，同時(shí)了解實(shí)驗(yàn)基本技能，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較多的信息量，為教學(xué)提供高效、交互、實(shí)時(shí)的操作環(huán)境和良好的服務(wù)。大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

　　3.4在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中融入單片機(jī)內(nèi)容

　　為了進(jìn)一步加強(qiáng)單片機(jī)的應(yīng)用，在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中融入單片機(jī)應(yīng)用內(nèi)容，使之成為專業(yè)課程設(shè)計(jì)的重要組成部分，從而使學(xué)生通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)獲得綜合培養(yǎng)和鍛煉，具備單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)能力。

　　3.5規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告，改革考核模式

　　實(shí)驗(yàn)完成后，要求學(xué)生按規(guī)范寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范完成，是實(shí)驗(yàn)效果的綜合反映。

　　改革考核模式，從理論和實(shí)踐兩方面進(jìn)行，重點(diǎn)考核和評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力�？荚嚦煽儾捎冒俜种疲浩谀┛荚囌�60%、平時(shí)成績（作業(yè)、答疑、課堂提問）占10%、實(shí)驗(yàn)占30%，加大實(shí)驗(yàn)成績?cè)谡麄�(gè)課程成績的比重，以促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。若實(shí)驗(yàn)成績不合格，則取消其筆試資格。實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定方法為：預(yù)習(xí)報(bào)告占10%，硬件電路連接占25%，軟件設(shè)計(jì)占25%，系統(tǒng)調(diào)試占25%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占15%。另外，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，根據(jù)解決的情況可獎(jiǎng)勵(lì)0～50分（百分制）。

　　為了充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，全天開放實(shí)驗(yàn)室。保證學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)順利完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)面考核。

　　3.6注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的培養(yǎng)，提高教師素質(zhì)

　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)教師，由于加強(qiáng)了綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得學(xué)生進(jìn)行同一項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)電路有所不同，這就對(duì)實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求。必須加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的培訓(xùn)，造就一支穩(wěn)定的、高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。

　　4結(jié)束語

　　通過對(duì)單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性；使學(xué)生能夠?qū)W到更多的知識(shí)，實(shí)際操作能力也得到了一定程度的提高。同時(shí)也更新了教師知識(shí)，提高了教師的綜合能力。

　　實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是一項(xiàng)長期而復(fù)雜的任務(wù)。我們只有立足單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際，逐步深入，取長補(bǔ)短，推陳出新，才能建立起一套完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，新的教學(xué)方法才能日趨完善，也才能更好地適應(yīng)時(shí)展的需要。

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