時間：2023-03-14 15:20:41
序論：速發表網結合其深厚的文秘經驗，特別為您篩選了11篇單片機原理與應用范文。如果您需要更多原創資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯系，希望您能從中汲取靈感和知識！
【中國分類法】：G420
0引言
傳統的單片機教學采取先基礎后應用的模式，即先講授單片機的硬件結構，再講指令、編程、系統擴展和各種器件的應用，最后講一些實例，按照這種教學結構，往往使學員感覺枯燥無味，學習興趣不濃，有的學員甚者認為單片機用處不大，體會不到單片機在實際應用中的重要作用。怎樣才能激發學員對單片機課程的興趣和積極性呢？我認為單片機理論知識教學中應緊密聯系實際，使抽象知識形象化，同時在教學手段上也要進行改革，如在實踐教學中采用在實驗室上課的方式，通過課程設計和畢業設計的教學實施來提高學員對單片機的應用能力。
1 教學方法的改進
在課堂教學中，利用多媒體作為教學的輔助手段，與傳統的教學手段相結合。對于需了解的內容，采用多媒體教學可以提供更多的教學內容，對于需要理解和掌握的內容，則采用傳統教學和多媒體教學相結合的方式。因多媒體教學只能在形象上方便學員的認識與理解，不能代替課堂上理論和概念上的訓練過程，所以教學中采用兩種方法相結合的教學方式，通過發揮其各自的優勢，是提高教學質量的好方法。
在理論知識教學中緊密聯系實際，使抽象知識形象化。如可以這樣介紹單片機中的“堆?！保喝缭趥}庫里存放貨物時，最先存放進去的貨物總是最后才能取出，反之最后存進去的貨物總是最先取出，這種存取貨物的規則就是“先進后出，后進先出”，在單片機中把這種存放數據的操作為“堆?！?。為什么要這樣存放數據呢？當存放一批數據時，通過堆棧定義可知用戶只需知道第一個數據的地址單元即可，簡化了數據存放操作。那么堆棧位于單片中的哪個區域？在單片機中采取用戶根據需要自己確定堆棧區域，即通過設定堆棧指針sp的值來實現，如sp的值等于66H，即堆棧指針指向66H單元？在51單片機中，sp所指位置并非就是數據存放位置，而是數據存放的前一個位置，如指針指向66H單元，那么第一數據的位置是67H單元，而不是66H單元，為什么會這樣？教員可在講堆棧命令時再詳細的將其原因。介紹單片機理論知識時引入生活中的實例，可使學員把難想象、難理解的內容變得易于理解。
2 在實驗室現場教學
實驗課是強化鍛煉學員實際動手能力的重要手段，可鞏固對理論知識的理解，讓學員在實驗中體會到單片機應用的重要性。如在講解單片機的結構和應用時，可選擇在實驗室講課，通過單片機實物和各種實際單片機系統，加深學員對單片機的內部結構、外部結構及其應用的感性認識；講解繁多的指令時，可以利用多媒體講述指令及相關的編程技巧，讓學員熟悉指令的功能與基本用法；指令的執行情況和執行結果不好理解，到實驗室可以熟悉編程軟件，另一方面可以初步了解指令的運行方式且能夠對自己編寫的程序進行初步驗證；可以激發學員的興趣、增強感性認識、開闊學員的想象力，有利于對知識的理解。在實驗教學中，教員的指導作用主要體現在工作方法和思維方法的引導上，通過實驗使學員對單片機有較為深入的認識，讓學員充分體會到單片機應用領域是十分廣闊的，拓寬學員視野。
實驗室現場教學法可以彌補多媒體教學的不足，兩種方法相互結合，發揮各自的優勢，能最大的提高教學效果。
3 增大實踐教學環節
學員在教員的指導下進行課程設計，通過學員獨立完成課題達到對學員的綜合性訓練。在設計中既涉及到許多設計原理與方法，還涉及到許多實際知識與技能，在設計中可以使學員對所學的內容的掌握逐層遞進、逐漸深入，最終達到融會貫通，有利于培養學員運用課程中所學的理論知識獨立分析、解決實際問題的能力。
在課程設計中，教員的指導作用也是主要體現在工作方法和思維方法的引導上，應以學員為主體，充分發揮其自主性和創造性，達到培養學員創新能力的目的。
4 結語
在教學中把一些典型的例子引入課堂，使學員更容易理解所學的知識，增強學員的學習興趣，促進學員學習的自覺性和主動性，使學員能夠感受到主體地位，就能更好的發揮學員的主觀能動性并激發他們強烈的求知欲；此外加強實踐環節的教學，比如實驗、課程設計和畢業設計，這種將靈活的授課方式融于教學之中，有利于培養學員發現問題、分析問題和解決問題的能力和獨立思考能力。
一、引言
《單片機原理及應用》課程是一門實用性強、應用面廣，將計算機技術與電子技術緊密結合、硬件與軟件相聯系的計算機應用專業核心課程，是一門理論與實踐并重的計算機技術應用課程?！秵纹瑱C原理及應用》課程以C語言、數電、模電課程為基礎，融合了計算機控制技術、軟件編程等知識與技能，在培養學生的邏輯思維、編程思想、軟硬件結合、模塊化設計思想以及任務分析、方案確定、任務分解、綜合技術應用能力方面起著重要的作用。
為適應高職教育培養“高素質技能型專門人才”的宗旨，本課程的體系、內容、方法等均面向實踐、面向應用、面向就業。課程定位在“以培養生產第一線的高技能人才為主，盡可能多的培養出具有一定開發能力的設計人才”上，強調突出實踐、突出實用和能力培養。
二、課程改革思路
《單片機原理及應用》課程改革的基本思路是：“以職業和就業為導向，構建新的工程實踐化課程體系，確保教學內容的合理性、實用性和先進性?！痹撜n程比傳統課程的主要特點是：教材結構體系嚴謹，教學內容全面，工程應用實例豐富。
通過到企業的調研，與企業工程師一起討論研究，收集和分析計算機應用職業崗位（群）的工作任務以及完成這些工作需要的知識與技能，進行了單片機課程開發，開發過程如圖1所示。構建新的工程實踐化課程體系，確保教學內容的合理性、實用性和先進性。課程開發改革后比傳統課程的主要特點是：增加技能項目減少理論知識。技能項目內容是“校―企”合作共同完成確定的，教學體系按照“理實一體化”的教學方式安排，在課程內容安排上，采用“項目―知識點”的形式，可采用邊解講、邊思考、邊訓練的教學模式，便于激發學生的學習興趣，使課程做到“教、做、學、思”的統一協調，刪除了部分理論知識。
圖1：《單片機原理及應用》課程開發過程
三、教材的建設
在課程建設過程中，我們與企業工程師們一起編寫了《單片機原理及應用（基于C語言）》項目教程，2014年2月清華大學出版社出版。本書重點放在“基礎+項目（任務）實訓+項目開發過程”上（基礎指的是課程的基礎知識和重點知識，以及在項目（任務）中會應用到的知識，基礎為項目（任務）服務，項目（任務）是基礎的綜合應用，項目（任務）開發過程指的是從接受到項目，如何去組織、如何去讀項目要求、如何去分工、如何去開發、如何去管理、如何去考核、如何去配合等等，基于工作過程的全新的教學模式）。根據高職院校單片機課程標準和教學大綱要求。教學內容分為7模塊，著重講授了解單片微型計算機、認識80C51單片機的結構、認識C51程序設計、認識單片機定時器/計數器、認識單片機中斷系統、認識80C51單片機串行通信技術和認識80C51單片機接口技術等知識。
課程內容是“校―企”合作共同完成的，教學中的45個項目提供了PROTEUS ISIS軟件仿真，有助于學生動手能力的培養和鍛煉。課程體系按照“理論實踐一體化”的教學方式編寫，可將班級分組教學，采用邊解講、邊思考、邊小組討論、角色扮演、邊訓練、邊考核的基于工作過程的全新教學模式，便于激發學生的學習興趣和素質提高，使教材做到“教、做、學、思”的統一協調。單片機原理及應用課程總體架構如圖2所以。
四、教學方法改革
（1）靈活運用啟發式教學方法，引導學生自覺學習的主動性和積極性，保證教學過程良好有序地進行。針對單片機原理及應用課程的授課對象具有量大面廣的特點，首先給學生介紹本課程與相關專業的關系和與學生專業知識整體性的關系，強調理論學習的重要性和實際動手操作的必要性。鼓勵學生自主學習，培養主動學習的積極性，保證了整個教學過程在自覺學習中進行。
（2）樹立以學生為中心的教育思想，在課堂教學中，以教師為主導，學生為主體，互動和諧。教師主導，體現為“引”和“導”，教師變“主宰”為“循循善誘”。同時，靈活應用多種教學方法，在講授課程中，采用回憶提問、理解提問和應用提問等多種提問方式，引導、激發學生的學習興趣、動機和思路，進而深化理解、正確應用，變教師中心角色為引導性，完全改變了原來“填鴨式”的教學方法。
（3）推廣邊學邊做的教學模式，單片機原理及應用技術是一門實戰性很強的學科，結合理論和實踐，一邊學一邊做是最好和最快捷的學習方法。將理論學習、實踐應用、產品制作有機地結合為一體，以理論教學為基礎，以實踐訓練為重點，以掌握知識和技能為教學。課程的理論教學與實踐教學融合在一起，在實訓教室借助于單片機自身軟、硬件環境來仿真其工作過程，教學形式獨特，貼近技術應用實際，激發學生學習積極性，讓學生真正感覺到在“學中做、做中學、邊學邊做、邊做邊學”。
五、因材施教做法及效果
結合高職院校學生的特點，本著“能力為主、理論夠用”的原則，重新組織教學內容，因材施教取得了良好的教學效果。
（1）根據崗位要求調整教學內容
及時跟蹤產業發展趨勢和行業動態，制定科學的專業發展規劃和實施方案；分析職業崗位（群）任職要求和變化，根據自己多年從事企業工作的經驗，結合IT行業企業的特點，刪減部分理論內容，減少相關模塊的課時，增加技能訓練的授課學時。
（2）根據學生特點調整教學方法
針對高職學生“怕理論，愛動手”的特點，在課堂上注重學生動手能力的培訓，增加學生課堂實訓的時間，采用多種教學手段來調動學生的學習興趣，如小組競賽問答、上黑板做題、設置錯誤答案讓學生解決、角色扮演、實訓競賽、學生作品演示講解等，這些做法的使用，極大的提高了學生的學習積極性，課堂氣氛空前活躍。針對部分學生動手能力差的特點，在利用課余時間組織學生到網上查資料，同時邀請幾名成績好的同學和老師一起輔導，這種做法能達到兩個效果：一是動手能力差學生增加了被輔導的機會，二是成績好學生鞏固了所學知識，一舉兩得。
（3）針對不同群體，提出不同要求
對于基礎好的同學，在布置作業和實訓時，對他們提出更高的要求，選擇難度較大的實訓供他們練習；對基礎較差的同學，注重基本知識和基本技能的培訓；對于技能較差的女同學，采用課后輔導或網上輔導的方式，樹立她們的自信心。這種分層次的教學要求，滿足了不同層次學生的學習要求，達到了很好的教學效果。
（4）根據課程特點，鍛煉創新能力
“單片機原理及應用”課程，由于是一門實踐性很強的課程，需要借鑒的資源豐富，完全是自主開發。在授課過程中，特別注重學生創新能力和創新意識的培養。每當分析完一個項目，都會讓學生進行項目分析，提出改進和完善方案，并在此基礎上，創新設計。經過多次訓練，學生的創新意識和創新能力都有所提高，很受學生歡迎。
（5）改革作業形式，提高學習興趣
在課程講授過程中注重改革傳統的作業模式，以生活當中的單片機應用實例為題材，提高學生的學習興趣。如當學完“定時器、中斷”等教學單元時，就要求學生尋找生活當中的定時器、中斷實例，完成定時器、中斷實例分析作業，并分析設計的合理性。同時還舉行定時器、中斷設計比賽，大大提高了學生的學習積極性。鼓勵并輔導學生利用自己所學知識參加科技創新比賽。如計應122諸杰成、趙扎玉同學在四川省軟件大賽獲得一、二等獎。
六、小結
通過全方位、多角度組織教學，取得了很好的教學效果，表現為：
①學習積極性高：課堂上下學生的學習積極性空前高漲，改變了以往被動學習的局面，每學期學生評價為優秀；
②學習效果好：學生的專業能力、專業知識的應用能力、創新能力都明顯提高，動手能力明顯加強。如計應122諸杰成、趙扎玉同學在四川省軟件大賽獲得一、二等獎。
③就業評價優：近幾年計算機應用專業畢業生就業率都達到98%，用人單位對畢業生的滿意度逐年提升，學生還沒有畢業，就有許多IT企業前來“定購”學生，多數畢業生已經成為企業的技術骨干，部分學生已經擔任企業領導職位。
基金項目：四川省教育廳2013年度研究課題（項目編號：13SB0476）
[參考文獻]
[1]楊居義編著.單片機原理及應用（基于C語言）項目教程[M]. 北京：清華大學出版社，2014.2
單片機自問世以來，以其極高的性能價格比，以及抗干擾能力強、控制功能強的顯著特點，廣泛應用于實時工業控制、機電一體化產品、智能化儀表、通信產品、家用電器及軍事裝備等領域。因此，即使為選修課，該課程也越來越受到學生的追捧。“麻雀雖小，五臟俱全”，單片機雖只是一個芯片，但其內涵非常豐富，知識點多，內容抽象，要在短時間內使學生既熟練掌握單片機原理又能夠嫻熟應用于實踐的難度很大。那么，怎樣才能大幅提升課程教學質量呢？在對單片機教學實踐過程中，筆者在以下幾方面進行了有益的探索。
1 合理設計教學內容，提高授課質量
教學內容的設計包含兩個層面：
1.1 內容的優化整合
在很短的學時（僅20學時）內，如何使學生最大限度地掌握單片機知識，是一個急需解決的問題。針對這一問題，筆者在以下兩方面進行了嘗試。
1.1.1 內容的取舍
我院學生在學習單片機原理與應用課程之前已經學過很多前序課程，如計算機組成原理、C語言程序設計、操作系統、模擬電子電路、數字電路、計算機硬件技術基礎等。并且，在計算機硬件技術基礎課程中，學生已系統地學過尋址方式、指令系統、程序設計方法、存儲器、并行接口（以8255為例）以及模擬I/O接口等內容。因此對數制與碼制、數字電路、程序設計的基本方法等基礎知識不須重復講授；將8086指令系統與單片機指令系統采取對比的方式進行講授；減少了8255芯片的內容，增加了8155芯片，且更注重這些芯片與單片機之間的電路連接及編程使用；減少了A/D，D/A轉換芯片介紹，注重其與單片機之間的連接方式及編程應用。
1.1.2 內容的重組
通常，本課程教材的編排順序是微型計算機基礎MCS51單片機結構和時序單片機指令系統匯編語言程序設計中斷系統定時器/計數器并行I/O接口A/D及D/A接口技術串行通信等內容。如果完全按照教材的編排順序授課，各知識點之間相對獨立，不能使學生建立起整體的概念。因此，整合教學內容，合理安排教學順序，顯得至關重要。
在教學過程中，主要以單片機最小系統組成及原理、單片機指令系統、程序設計、單片機系統的擴展及I/O擴展技術四大模塊為設計主線，以如何組建單片機應用系統并實現其功能為設計思路，將各部分內容有機聯系成一個整體。首先將教學內容分成兩大部分（如圖1所示）―單片機原理與單片機應用。
單片機原理主要包括硬件和軟件兩部分，其中硬件部分重點講授單片機最小系統的組成原理（以51系列單片機為核心的單片機硬件結構與原理、存儲器配置、單片機工作電路、4個并行I/O端口電路結構、中斷系統、定時/計數器）；對于軟件部分，將指令系統和程序設計融合在一起，不再講授教材的簡單與分支程序設計、子程序設計和運算程序設計的相關內容，不再逐條介紹MCS51單片機的111條指令，而是重在梳理歸納總結，特別指出51匯編與X86匯編的相同和不同之處；對于一些關鍵指令，結合具體的程序進行講解，加深學生的理解和掌握，如利用DJNZ指令設計循環程序，利用MOVC A，@A+PC和MOVC A，@A+DPTR兩條指令設計查表程序，分別用相應的程序舉例進行講解。在軟件部分，還引入了C51內容，指出C51與普通C的區別。同時針對單片機的I/O端口、定時/計數器、中斷系統也給出具體的編程實例。
在單片機應用部分重點講授單片機的擴展技術，主要包括：單片機應用系統的擴展（程序存儲器的擴展、數據存儲器的擴展、并行I/O端口的擴展）、單片機對鍵盤和顯示器件的擴展技術、單片機對A/D和D/A轉換器的擴展技術以及單片機與單片機、單片機與PC機之間的串行通信技術。針對這些內容的特點（應用性非常強）主要以一些典型器件為例進行講授。例如，程序存儲器和數據存儲器的擴展電路連接有相似之處，教學過程中以新型的EEPROM芯片2817（既可作為程序存儲器也可作為數據存儲器）為例來講授其與單片機之間的電路連接。對于顯示器件的擴展，除了介紹單片機對LED數碼管的擴展技術外，還增加了單片機對LCD顯示器的擴展內容。
單片機原理和應用兩大部分的內容并不是孤立的，同時在教學過程中也不是獨立講解的，單純的講原理，內容很抽象，學生也不易理解和掌握，而在單片機原理的基礎上，穿插各種典型設計案例的講解，將原理教學融入生活或工程實際中的相應案例，既加深了學生對相關內容的理解和掌握，又對學生以后進行單片機系統設計有一定的啟發。
1.2 不斷更新
單片機的發展日新月異，為了避免教學內容陳舊跟不上時代的發展，就必須把握單片機發展趨勢，將最新的技術引入教學中，及時更新課程內容。開闊學生的知識面，激發學習興趣，調動學習積極性，進一步培養學生的創新能力。
如對單片機編程語言的選擇，以C51為主，匯編為輔。由于C語言的突出優點（它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能），針對8051的C語言日趨成熟，成為了專業化的實用高級語言，國內最通用的是Keil C51。但匯編語言也不能被完全舍棄，它在某些情況下具有一定的優勢，如與硬件有關的程序用匯編語言編寫，用C51編寫主程序和運算子程序。所以除了引入C51的相關內容外，還引入了針對匯編和C51的混合編程舉例。除此之外，LCD顯示器接口技術也是新增內容。
2 融入多種教學手段，提升教學效果
在有限的學時內，不僅要使學生學到更多的知識，讓學生在短時間內將所學知識融會貫通并牢固掌握，也是值得每個教師深思的問題。筆者認為，采取多樣化的教學手段是提升教學效果的有效途徑。
目前主要以課堂授課為主，大多采用多媒體和黑板相結合的方式進行。多媒體教學雖然減少了教師在黑板上的書寫時間，但是課堂上單純的程序和電路講解，內容枯燥，學生學習也沒有積極性，不利于學生對知識的掌握。并且，單片機課程既不像一些理論課那樣具有大量的公式需要推導，也不像機械結構課可以采用動畫形式進行內部結構及工作原理的演示。它本身所固有的特點就是實踐性和應用性很強，針對這一點，在教學過程中，一方面采用多媒體教學，節省學時，以便在有限的時間內能教授更多的內容；另一方面將程序和電路仿真軟件――Keil μVision和Proteus引入教學，針對所有引用的程序和電路在課堂上進行仿真，這一做法不僅吸引了學生的眼球，激發了他們的學習興趣，更加深了學生對所學知識的掌握，同時也掌握了這兩個軟件的應用。這里僅舉兩個例子。
例1：對MOVC A，@A+DPTR和MOVC A，@A+PC兩條查表指令的使用，分別如圖2和圖3所示。圖中兩段程序均使用查表指令進行平方值的查詢，程序雖然短小，卻足以說明這兩個查表指令的具體用法，非常有利于學生的理解和掌握，尤其是MOVC A，@A+PC，在使用之前需要加一個偏移量。從圖中左側寄存器A中的值可以讀出具體結果。利用Keil μVision除了可以驗證程序的正確與否之外，還可以使學生更好地了解單片機內部存儲器的配置，如這兩段程序中，具體的平方值都是以常數形式存放于程序存儲器中，從圖右下側可以看出，它們存放在以2000H單元開始的ROM中。
例2：單片機對ADC0808芯片的擴展技術（如圖4所示）。圖中以一分壓電阻作為輸入的模擬信號，輸入ADC0808的IN3通道，單片機通過P0口擴展了4位LED數碼管來顯示模擬電壓對應的數字量。滿量程顯示255（FFH），改變分壓值（圖中分壓比為65%），對應的數字量輸出也會相應改變。AD轉換需要通過程序來實現，這就用到了Proteus和Keil μVision軟件的聯合仿真，以Keil μVision軟件對程序進行編譯生成HEX文件供Proteus電路調用，然后在Proteus軟件中運行電路和程序，即可得到仿真結果（如圖4所示）。
3 以案例推動教學，培養學生動手能力
雖然將程序和電路仿真軟件引入教學，確實提高了課堂的授課效果，但畢竟沒有給學生親自動手實踐的機會。所以，為了培養學生的動手能力和創新能力，達到學以致用的目的，在教學方法上，我們引入了案例教學。不僅在課堂上引入大量生活中或工程中的實例，如加入單片機在軍事、通信、能源、機器人、交通、IT以及現代工業、農業、儀器儀表、汽車電子系統、家用電器、玩具及個人信息終端等諸多領域的應用案例，增加學生的感性認識；更重要的是通過讓學生選擇不同的設計題目，親自動手設計硬件電路和軟件編程實現相應的功能，大大提高了學生的動手能力和創新能力。
由于是大班教學（50～60人），而且課時又少，不便于開展實驗教學，同時，原有的單片機實驗箱，課程實驗固定，不利于培養學生的創新能力。通過設立不同的設計任務，有效調動學生的學習積極性，使學生積極開動腦筋完成任務，以任務推動教學，突出學生在學習中的主體地位，進一步鍛煉學生的動手能力，達到熟練掌握本課程的目的。
在教學過程中，設立10個題目供學生選擇，平均每題4～6人。由于時間有限，題目不宜選得太大太難，以能鍛煉學生動手能力，并按時完成任務為原則，題目如下。
（1）定時鬧鈴LCD，（2）密碼鎖控制，（3）8051八音盒，（4）基于單片機的數字鐘，（5）機箱活動門（如光驅門）的控制，（6）8通道自動溫度檢測系統，（7）多功能信號發生器設計，（8）用單片機來設計計算器，（9）單片機與微機之間的無線數據傳輸，（10）紅外遙控器的設計。這些設計題目可充分鍛煉學生對8051定時器、按鍵掃描、LCD顯示器、密碼比較處理、歌曲旋律設計、A/D、D/A轉換器的接口設計、串行通信及單片機對電機驅動的設計方法。在學生完成項目過程中，給予適度的指導，關鍵是讓學生自己獨立自主、保質保量地完成設計任務，把上課時的被動學習變為課外實踐中的積極主動思考。一方面提高了學生的動手能力、解決問題的能力和創新能力；另一方面讓學生帶著問題學習，激發了其學習興趣和熱情，增強了學生的自信心，在課程教學實踐中收到了很好的效果。
4 結束語
這些做法在教學過程中收到了非常好的效果。通過合理設計教學內容，提高了課堂授課信息量及授課效率，解決了學時少與授課內容多之間的矛盾；課堂引入Keil和Proteus仿真教學手段，大大提高了課堂的授課質量；案例教學法的實施，激發了學生的學習熱情和學習興趣，提高了學生分析問題、解決問題的能力，培養了學生的動手能力和創新能力。
參考文獻
[1] 靳達.單片機應用系統開發實例導航[M].北京：人民郵電出版社，2003.
關鍵詞： proteus；keil；單片機；教學改革
Key words： proteus；keil；single-chip microcomputer；teaching reform
中圖分類號：G40 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）07-0219-02
0 引言
《單片機原理與應用》這門課程是一門實用性很強的課程，目前是講課28學時、實驗12學時，一共40學時。以前的教學都是主要講述單片機的硬件結構以及相關的組成部分的工作原理，對編程的要求不高，而且用的教材一直是以匯編語言為基礎的，這樣學生學習起來，單片機的匯編語言指令系統容易與另一門課程《微型計算機原理與應用》的指令混淆。而且匯編語言編程對于有些學生而言有些難度，不太容易記住。在《單片機原理與應用》這門課的12個學時的實驗中，大部分學生剛對編程環境有些熟悉，剛進入狀態，實驗就已經完了。很多學生學完《單片機原理與應用》這門課后，讓他編寫一個簡單跑馬燈的程序都無法完成。這樣對學生后期要參加的一些競賽活動都會有一些影響，如全國大學生電子競賽、飛思卡爾電子競賽等競賽活動中，都會用到單片機，而且對學生的編程能力有一定的要求。以前參加競賽的學生都是利用暑假時間來重新學習單片機的編程知識，這樣學生就會花一部分時間去補習學過的知識。而且在畢業設計中，很多學生對于課題中用到的單片機的相關的編程也不太會。鑒于目前《單片機原理與應用》這么課程教學與實踐中存在著的以上問題，所以《單片機原理與應用》這門課有必要進行課堂教學的改革。我們將通過改變教學觀念和模式，注重實驗動手能力培養和分析解決能力培養，在考試考核等方面也相應的改革嘗試。
1 改革的理念及思路
《單片機原理與應用》這門課程教學改革主要是對教學方式的改革，本次改革的側重點是學生的動手能力和編程能力的鍛煉，選擇C51教材。教學方式有兩種主要形式：一是以教師為中心的傳授知識型教學偏重于原理的論述和編程方法的介紹；二是以學生為中心的探究與體驗型教學，重視應用和編程，解決具體問題。探究與體驗型教學的特點是：把問題交給學生，在老師引導下收集資料、擬定方案、動手編程實驗最終解決問題，實現相關的功能，并進行歸納總結。
基本的思路是：是讓學生在探究對象解決“問題”的過程中掌握本課程的知識點和原理。教師在探究式學習中的主要任務是“引導”。讓學生圍繞問題去琢磨，真正進入到探究的狀態。因此實施本項課改探究體驗學習的關鍵：
①是根據教學要求和課程內容，使學生充分了解當前該領域技術發展的現狀，以及《單片機原理與應用》相關的知識。
②提供條件動手實驗解決具體問題，實現相關功能。
③課堂上引入Proteus和keil軟件，使學生在課堂上可以對相關的軟硬件有一個直觀的了解，并激發學生對該門課程的興趣。
1.1 具體的實施方案與路徑 本課程的教學實施分兩步：①課堂教學提出問題，講授原理要能引起學生思考和探究興趣。要用調研、查資料的方式讓學生獲取學科知識體系，引起學生探究熱情。在課堂上引入Proteus和keil兩種軟件，讓學生在課堂上對單片機相關的硬件和軟件有一個直觀的接觸和了解。②綜合運用計算機技術進行設計方案、電路原理圖的繪制、軟件的編寫和調試、完成任務達到掌握知識的目的。
1.2 考核方式的改革 考核我們從以下幾個方面全面綜合評價學生成績：
①采用階段評價、目標評價、項目評價，理論與實踐—體化評價模式。
②結合設計方案答辯、現場解決問題、提交作品、測驗、考試等情況，綜合評價學生成績。
③既注重學生在實踐中獨立分析問題和解決問題能力的考核，又注重學生協同作業的溝通、協作能力和團隊精神。
2 預期的成果
《單片機原理與應用》新教學方法的研究和推廣，能真正把教師的一言堂變為引導學生積極思考、思想交流的大講堂，使學生在實踐中學會分析思考，掌握科學研究基本方法，在學習實踐中喚醒自己的潛能，激發自己最大的創造力。學生自主提出的問題更能引起學生的興趣和解決問題的欲望。獲得深刻的體驗。
《單片機原理與應用》這門課是我院自動化、測控、電子信息和通信工程、物理學的重要專業基礎課程，每年約有400學生要學習該課程。也可以為相關工科專業的學生開設。
采用與開放性實驗、課程設計和畢業設計以及大學生電子競賽相結合的方式，充分利用現代媒體、實驗室和圖書館資源，不僅為學生提供了鍛煉動手能力環境，還為不同年級、不同專業的學生提供了交流、探討和相互學習的機會。使我們的課堂得到延伸。培養學生的協調能力和團隊精神。為學生的就業和將來工作奠定堅實的基礎。
3 實際效果和存在的問題
從目前的教學效果來看，比以前取得比較好的教學效果。由于在講課過程中，當講到具體實例時，都會用Proteus給出仿真的電路圖和實際運行的效果圖，這樣學生可以很直觀的看到單片機具體的控制過程，而且讓學生參與互動，充分調動了學生的積極性，學生通過在課堂上自己動手編寫和修改程序來控制一個具體的例程，這樣大家可以把學的知識馬上進行應用，可以看到實際的控制效果，學生都愿意參與。而且，我們每4人為一個學習小組，有一個開發板，大家學完相關的知識點后可以在宿舍自己互相討論，這樣可以把相關的知識點學得更加的牢靠，而且動手能力差的學生可以通過其他同學的指導也可以很快上手。這樣學完這門課后整個班級沒有一個不會編程的學生。如果大家有問題不清楚的可以通過電話或者QQ的方式與老師聯系，可以及時的解決學習中遇到的問題。學生學完后，都不再懼怕編寫程序了。
當然也存在一些問題，如剛開始的時候大家互動不是很積極，但是通過幾次鼓勵以后大家逐漸的積極參與到互動環節中來，還有就是我們的開發板是用串口線進行下載的，但是現在很多學生都是用的筆記本電腦，沒有附帶串行口，調試起來不方便，就讓大家通過Proteus先仿真，通過后再到有臺式機的同學那調試具體的程序。后期將通過修改開發板下載模式或加usb轉串口線的方法來改變這個問題。
4 結束語
通過這次教學改革，《單片機原理與應用》這門課從原先的匯編語言教學模式轉變成現在的C51編程教學模式，并通過KEIL和Proteus軟件的引入，使學生在課堂上可以比較直觀的看到單片機對具體硬件的控制實現的現象，加深對單片機的認識和理解。使學生學完這門課后可以自己獨立的設計一些簡單的單片機控制系統，為學生后期的畢業設計、參加大學生電子競賽等打下堅實的基礎。
參考文獻：
[1]馬忠麗.影響教學改革的因素及對策思考.甘肅科技縱橫，2004，6：154-155.
[2]陳桂友，柴遠斌.單片機應用技術.北京：北京工業出版社，2008：20-35.
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0042-02
高職《單片機原理與應用》的教學，由于單片機實驗板的普及，已有許多基于學生動手實驗的教學模式探索與實踐，如“教師主導―學生主體、教學做一體化”、理實一體化教學模式的等等。提出的如“基于工作過程的學習領域課程建設的設計理念、工學結合”理念，將教學內容轉化為系列項目的形式來展開教學，追求在實際產品開發設計的行為過程中感受與體驗，激發、提高學生綜合思維能力，提升職業素質。
但入門難度仍然是單片機教與學需要克服的關鍵問題。在實際教學中，學生學期初的對于《單片機》課程神秘向往興奮的感覺，隨著英文指令、抽象的結構組織、各種程序流程紛至沓來而逐漸消失；對于軟、硬件概念及其對應關系“看不見、摸不著、沒感覺”，沒有具體感性有效的反饋，而在逐日被動接受的暈頭轉向中，這門課程最終被學生慢慢地放棄了。
1 基于Keil軟件的“可視化”教學設計
為了突破入門難點，有效落實學的主體性，說明KEIL軟件作為“可視化”教學手段的有效性及其切實性，下面進行微觀教學設計。
集成軟件Keil C51已經是一個普遍流行而又基礎的單片機集成開發平臺，適用眾多型號的單片機，調試功能齊全，界面直觀，可進行軟件模擬、硬件仿真等操作。另外本校已有的ZY15MCU12BC2型自帶仿真器實驗箱，只需通過串口線將仿真串口與電腦串口相連，即可搭建起進行功能齊全的軟件模擬調試及硬件實時仿真調試環境。
首先選擇教學范例項目：流水燈的仿真、調試與改進（以LED模擬廣告燈）；培養學生的程序調試、硬件電路組建、綜合思維能力。
從該項目出發，將教學任務分解，把分析、驗證、調整、理解、提高的操作學習過程，落實到具體對應的Keil調試操作，以便讓學生自主地與單片機互動，使之獲得實驗效果的即時可視反饋。從而實現一個完整的學生主體動手而又動腦的學習過程、興趣與日俱增的過程，做到符合認知規律、又能切實有效地降低教學難度。
（1）給出匯編程序。
ORG 0000H
START：MOV R0，#8
MOV A，#0FEH； 閃爍的花樣，如單燈或多燈
SETB C；
LOOP：MOV P1，A；
LCALL DELAY
RLC A
DJNZ R0， LOOP；
MOV R0，#8
LOOP1：MOV P1，A
LCALL DELAY
RRC A
DJNZ R0，LOOP1
LJMP START；
DELAY：MOV R5，#20
D1：MOV R6，#20； 閃爍的速度改變
D2：MOV R7，#248； 可減小循環次數以便很快觀察到返回的位置
DJNZ R7， $；
DJNZ R6，D2
DJNZ R5，D1
RET； 注意觀察返回的位置
END
（2）本教學設計要點。
①熟悉基于Keil軟件的工程開發步驟。進行工程文件的建立、設置與目標文件的獲得。對應各步操作所生成的系列文件，可在同時打開的工程文件夾中即時觀察；依據編譯時出現的語法錯誤的提示而進行的更改直到編譯正確完成等步驟，學生均為自主操作“可視”。
②運用窗口進行觀察分析。Keil還提供了多種窗口如輸出窗口、存儲器窗口、反匯編窗口、串行窗口等，可方便即時觀察了解程序運行過程的軟硬狀態對應關系，了解對單片機軟硬件結構特點，切實實現重、難點的教學突破。
程序的逐條執行及其流程與片內對應寄存器狀態變化有何關系？與外部硬件及功能有何對應關系？學生可自主操作、觀察反饋，感性、直觀“可視”。
一些指令的功能作用是什么？可進行硬件仿真與調試、程序單步執行來觀察LED顯示，從而推敲出。如MOV R6，#20句對應閃爍的速度。還可檢查出非語法錯誤的其它功能性的錯誤等等。
順序、循環、子程序等典型程序模塊的執行流程特點如何？可通過及軟件仿真調試來觀察了解。分支流程也可以此程序為基礎進行功能拓展設計來驗證學習，如左移三次后再執行右移等等。
機器周期、延時程序等抽象的時間概念其作用及效果如何？怎樣調整運用？可通過循環程序的單步執行、全速執行的效果來比較感受。若循環次數較多，可修改程序減小循環次數，從而較快地操作以便觀察。
如何做到片內存儲單元的中間結果由片外LED來直接指示？刻意添加的MOV P1，R0；LCALL DELAY句，可做到！這些“可視”的調試操作與技巧使整個學習過程變得生動、具體而高效，學生在操作中推算分析、驗證反饋，深化了理解又提高了調試技巧，學習的主體性特點自然不必說。
③項目實現流程及效果比較。如流水燈轉換速度變更、閃爍的花樣變換、程序前后次序顛倒的效果比較等。還可變更輸出線路連接關系（如LED的接線次序等），來改變同一程序的表現效果。
④項目實現方案更為實用的拓展改進。如漢字顯示的實現。討論擬定方案，對程序進一步修改、觀察執行過程，進一步調試來驗證思路、深化理解。
⑤給出課后興趣任務。思考并查詢可基于此程序思路的相關應用項目，以備下節課調試實現，如學校打鈴系統的實現。
可見，由于Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，故實際教學可按Keil調試、開發步驟展開。可針對單片機系列基本概念來選擇項目情境；針對學生基本應用能力提高來設計關鍵問題/操作任務；以“可視”方式進行具體調試操作。從而在主體行為與反饋過程中，讓學生感受體驗、分析、驗證、調整，有效進行自主綜合、發散、遷移，實現教學的理論-實驗、分析-綜合一體。
2 結論
總之，基于Keil的“可視化”單片機課程教學切實可行，有一個流行的Keil軟件、一個低廉的單片機最小系統開發板即可；教學實施具體可操作，并構成一個完整、具體、感性、綜合的學習過程；尤其是該過程因“可視化”而變得直觀感性寓樂，利于保護學生學習主動性、積極性，符合學習規律，從而學生主體性學習得以實質實現，有效克服了入門難度；該教學法繼承“教師主導―學生主體、教學做一體化”教學成果，培養學生單片機應用能力，提高教學效果。
參考文獻
[中圖分類號]G40―057
[文獻標識碼]A
[論文編號]1009―8097(2009)13―0282―03
引言
《單片機原理及應用》課程是向學生傳授單片機技術的基礎課程，它綜合了多門基礎課和專業基礎課的知識，主要培養學生進行智能化電子系統整體設計的能力，培養強電專業學生的弱電控制能力。通過學習，使學生掌握單片機應用系統的硬件設計和軟件編程技術，可為后續更高層次專業課程的學習、畢業設計、參與實際的綜合設計課題和將來參加工作打下良好的基礎。因此搞好《單片機原理及應用》課程的教學工作，提高學生的創新能力，對提高教學質量有著非常重要的現實意義。
一 目前教學中創新能力培養存在的主要問題
我院的自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程三個電類專業均開設了《單片機原理及應用》課程，學生在學習了電路基礎、數字電子、模擬電子、微機原理等基礎課程的基礎上，再學習《單片機原理及應用》課程，在整個教學安排上是非常合理的。然而通過40學時的教學和一周的課程設計，最終對學生的學習情況考核時發現學生對該課程的掌握情況并不十分理想，尤其是創新能力較差，主要表現在：
1 學生主動學習的意識不夠，缺乏創新思想，學習過程中一旦碰到問題，很難認真思考、探索研究、積極主動地解決問題。
2 在《單片機原理及應用》的教學過程中，傳統的教學還是以理論為主，以課堂授課為主，學生很少有應用具體電路解決實際問題的機會，不利于創新思維的培養。
3 目前實驗課程體系驗證性實驗過多，綜合性、啟發型實驗不夠，沒有大型設計性和綜合性實驗，基本沒有對學生動手能力訓練，更不用說培養學生的創新能力。
4 在傳統的教學思想和方法引導下，學習成績主要是以考試成績確定的，因而常常出現“高分低能”現象。這種評價體系造就學生對實踐環節學習的輕視心理，即是以成績合格為目標，而不是能力獲得為標準，限制了學生的創新能力。
二 改革思路和方案
針對以上問題，在單片機教學中，根據學生、教材、教學設備等實際情況，將授課內容進行全面、合理的整合優化。減少冗余，加強綜合性、創新性內容，在對整個課程鏈研究的基礎上進行了課程改革，改革后的講課學時分配如表1所示：
在對整個課程鏈研究的基礎上進行課程改革，可以避免學生反復學習同一內容，但又學得不夠深入等問題。對照以前的教學大綱，了解當前學生所學課程，對單片機的大綱做了更改，利如增加了單片機應用典型案例、接口部分知識，刪除了同步、異步通信概念、進制部分知識等。
這種改革符合目前國家教育教學改革基本方針，可以減輕學業壓力，用有限的課時學習盡可能多的知識，做到“厚積”。在改革過程中注意積極開展教育創新。為培養創新意識，積極探索具有創造性的教學方法和手段，在授課中改變老師唱主角，學生當觀眾的教學模式：改變學生靜態、被動接受的地位，建立以學生為中心的實踐性教學模式。利用學生對新事物感興趣的心理特點，鼓勵學生積極、主動地去探究知識，教會學生進行創新的科研方法和在自主的學習中學會創新。另外在現行開設單片機課程中，實踐內容所占比例偏少，實驗設備陳舊，內容跟不上時展，因此進行了實踐性教學環節改革，改善教學與實踐脫節的現狀，使各環節相互銜接，增加創新實驗，通過加強動手能力的培養，提高了學生的綜合素質和創新能力，培養應用型本科人才。
三、為提高創新能力所采取具體措施
1 提高學生學習單片機的興趣，培養學生創新意識
興趣是最好的老師，只有有了學習興趣，才能夠在學習中創新，喜歡創新，注意創新，發揮自身的創造性。為激發學生的學習興趣，在開課之后，我們首先向學生介紹單片機的多種應用功能及其良好的發展前景，讓學生明白學什么、為什么學和學會后能做什么，并利用圖片、錄像和實物等介紹一些當前的單片機先進科技和教師相關單片機科研成果；邀請一些單片機科技公司的技術人員、知名教授來校作單片機知識專題講座；請一些已畢業從事與單片機技術有關的學生來現場指導教育，使他們了解單片微機在工業控制、智能化儀器儀表、計算機外部設備、計算機網絡與通訊技術和家用電器等領域的應用及學好單片機的重要性和必要性，激發他們的學習興趣，鼓勵他們動腦思考有哪些領域或哪些與我們日常生活相關的電器或儀表等設備適合用單片機控制，從而使學生具有初步的創新意識。
2 鼓勵學生進行單片機應用系統開發，培養學生的創新能力。
不斷鼓勵學生利用課余時間進行單片機應用系統開發，制作自己興趣的產品，編寫單片機程序。由于初學者一般沒有開發板和仿真器這些設備，為了給學生創造條件，我們采取了以下措施：
(1)給學生提供一些單片機仿真軟件，讓學生在電腦上模擬實際系統，編寫軟件。例如提供了proteus仿真軟件，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其電路，還可以和keil軟件互聯，可以像使用仿真器一樣調試程序。又不需要任何費用，特別適合學生在單片機學習的起步階段使用。我們在實驗室里安裝了這個軟件，并在教學過程中向學生演示它的功能和使用，鼓勵有電腦的學生安裝這個軟件，讓他們利用課余時間自己動手做做電子表、步進電機、直流電機控制、LED顯示，AD、DA轉換，交通燈設計等方面的模擬實驗。
(2)鼓勵有一定經濟條件的學生買一些小型的單片機學習開發板。目前市場上有很多專門為在校大學生學習單片機量身定做學習開發板、主控芯片。包括凌陽、51系列、AVR系統等，它們價格低，特別適合于學生利用課余時間學習單片機開發。而實驗室也購置一部分這樣的開發板，對學生開放，給學生創造自主學習和開發單片機系統的環境，從而培養了學生的創新能力。
3 在實驗中培養創新思維
改變原有的實驗教學模式，減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗，并開放實驗室，隨時恭候學生的來臨。在整個實驗進行過程中，以學生為實驗的主體，最大限度地調動和發揮學生的主觀能動性，引導學生積極對待實驗中出現的問題，并自己動手解決這類問題。指導教師在實驗的組織管理上起主要作用，而在實驗中僅起指導作用，給學生指明方向，避免多走彎路，并解答實驗當中出現的一些疑難問題。例如：在彩燈移動實驗中，鼓勵學生編寫不同的移動花樣，采用多種不同方法編程，并設計電路圖，這樣將生活中常見的小產品與課程實驗結合起來。使同學們加深對理論知識的
理解，學到了實際知識，培養了分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新思維。
4 通過課程設計改革培養工程素質，強化創新能力。
創新能力不僅僅體現在一些制作發明上，更重要的是要有必要的工程素質。在課程設計過程中，注重培養學生的工程素質。從課程設計選題開始，就要求學生注意收集相關資料、作好分工、做好實驗記錄、總結調試心得等。使學生熟悉從立項、方案論證、軟硬件設計與調試、PCB設計、結構設計、到安裝調試等電子設計的全過程，系統地培養學生的學習能力、交流能力、合作能力，使學生理解并認識了良好的工程規范。在設計階段，引導學生從不同角度觀察問題、提出問題、解決問題，注意實現創新性設計。在報告整理階段，引導學生對設計過程進行總結。從方案設計到器件選型，從程序開發到調試。都要求學生將實踐中獲取的經驗總結文字材料，使學生在設計過程逐步體驗本課程的系統性。例如，選擇電子時鐘系統作為課程設計的同學，其硬件電路盡管相對簡單，涉及的單片機資源并不多，大部分同學都能夠很快的實現基本功能，但在此基礎上，引導學生進行創新設計，在硬件電路基本不變的情況下，通過重新規劃設計軟件，實現許多如計時器、萬年歷、秒表、定時報警器等附加功能。
每年課程設計的題目既可從教師給定的題目中選擇，也可以自行擬定，自行擬定的題目在做之前要提交可行性報告。這就進一步鍛煉了學生的創新能力。2007―2008學年我專業的課程設計的可選題目如表2所示：
而課程設計評分依據學生的實際完成情況和文字報告等進行評價。例如，確定若干個基于單片機實現的儀器系統如時鐘、點陣顯示器等基本功能供學生選題。在指定的時間范圍內，提交完成基本功能的儀器系統、相關文字報告等，最后進行答辯。畢業設計得分由設計產品功能和質量分(40％)、畢業設計報告分(30％)、答辨分(15％)、特色與創新分(15％)等部分組成，并要答辨。
5 通過考核方法改革考核學生的創新能力
考核方法作為課程教學的最后環節，它直接檢驗教和學雙方的效果，間接指導著學生的學習。目前《單片機原理及應用》課程使用比較普遍的考核方法仍然是閉卷筆試。應該說，閉卷考試在基礎理論類課程教學中，在強化學生學習和掌握知識的作用是不可替代的，但《單片機原理》課程應用性、實踐性都很強，如果仍以閉卷考試作為主要評價方法，則不能較好檢驗學生的實踐能力和創新能力。因此對當前的考核方法進行了改革，并擬建立一種長期的跟蹤考核制度，將考核重點放在學生在實踐中發現問題的能力考核上。即將原來的純筆試改成了設計報告、機考和筆試相結合評分的方法。在課程結束后學生要提交一個設計報告，設計一種產品，該報告的評分標準為：報告(50％)+創新意識(30％)+程序調試(20％)。而機考指的是在實驗室里現場考核，主要考核學生動手能力和程序調試能力。而筆試試卷在考核學生的基礎知識的基礎上，更強調學生的創新性思維，在題型上進行了改革。減少了一些需要死記硬背的客觀題，增加了靈活多樣的程序設計，電路設計等題型。充分考核了學生的學習情況和創新能力。最終成績測評比例為設計報告(30％)+機考(20％)+筆試(50％)。
6 開展第二課堂，培養學生的創造能力
為加強對學生學習的引導，我們將課堂教學延伸到課外，注意對學生參與實踐活動興趣的培養。將學生的課外科技活動納入到創新能力培養的過程中來，成立了創新電子社團，以電氣工程及其自動化、電子信息工程專業學生為主，其他專業學生也可自愿參加。由《單片機原理及應用》課程的主講教師作為主要指導教師，每周輔導1―2次，并提供不同層次的實踐內容，組織多種形式的實踐活動，提出靈活多樣的實踐要求，吸引學生主動地、有選擇地參與這些實踐活動，讓學生根據自己的發展方向，結合自己的興趣和需求，選擇適合自己的題目或感興趣的產品設計。在設計和制作過程中，教師給予適度的指導，使學生能夠獨立、主動、保質保量地完成自己的設計目標和任務，把學生被動地學習變成積極主動地學習，把依賴于老師的學習變成獨立的學習和思考。設計題目和產品的實現也增強了學生獨立解決問題的自信心，進一步提高學習的興趣。在教師的指導下，學生可以通過第二課堂對課堂教學內容進行補充和提升，可以根據自己的興趣進行選題、完成自己感興趣的課外實驗項目、設計和電子制作，可以自己設計電子作品等，這樣就使他們在完成學習任務的基礎上，使自己的創新思想得以實現。大大激發了學生的課外學習興趣和主觀能動性。也為學生提供了自由發展的空間，提高了學生的創造能力。
7 依托各種競賽，推進課程改革，提高創新能力
積極參加全國大學生電子設計競賽、盛群杯單片機競賽，飛思卡爾智能車競賽等各類比賽。這些競賽既培養了學生電子設計能力，提高了實踐能力，也鍛煉了學生的團隊合作精神。通過各類競賽，掊養一部分學生的動力創新能力，再通過宣傳，使其它學生對單片機學習產生興趣，為參加這些競賽而努力，從而進一步提高了學生的創新能力。
四 結束語
在進行了課程改革以后，學生的學習熱情受到了很大的激發，出現了自主式學習的熱潮。由于課程的改革，使理論教學的時間大大縮短，學生有了更多動手和思考的時間，在課程結束時，大多數同學提交了自己的作品，更有部分同學在單片機比賽中取得了優異的成績。我們將以此為契機，積極、主動地促進單片機課程的進一步改革，使單片機課程跟上時展的潮流，使學生學完單片機后，不僅僅具有初步單片機應用系統的設計和開發能力，還具有了一定的創新能力，有效的提高了學生的綜合素質。
參考文獻
[1]江世明，劉湘濤，申壽云等.省級重點建設課程《單片機原理及應用》的創新與實踐[J]懷化學院學報，第2006，25(8)：162―163.
中圖分類號：G622文獻標識碼： A 文章編號：
一.前言
在當今教學環節中，如何充分利用多種單片機開發工具,掌握綜合運用單片機的軟硬件實用技術,為工業生產、科學研究和實驗設備等領域的單片機應用開發,培養具有技術應用能力、創新精神和創業精神的高素質人才,單片機課程教學面臨的新挑戰。目前國內多數中職或技工學校電子專業的單片機課程存在理論與實踐嚴重脫節的現象,本文針對目前國內單片機原理與應用課程的實踐教學法中普遍存在的問題和不足進行深入探討。
二.單片機原理與應用技術
1.原理
單片機原理與應用課程的特點和教學中存在的問題。結合技工學校人才培養目標，從理論教學和實踐教學兩方面進行改革探索。提出一種注重理論聯系實踐，在應用中掌握知識的方法。結果表明改革能提高學生的學習積極性和創新能力。改革經驗為提高該課程的教學質量提供了新途徑。
2. 單片機應用技術
單片機應用技術課程是電子專業的主干課程,也是多年來公認的“問題課程”,學生普遍感到難學。主要表現在課程內容抽象、邏輯性強、與其他課程的關聯度大。教學過程極易陷入難教、難學的境地并形成惡性循環。隨著計算機網絡與通信技術、集成電路技術和計算機軟、硬件軟件技術的飛速發展,單片機應用技術的內容與教學手段和方法都發生了很大的變化。如何充分利用多種單片機開發工具,掌握綜合運用單片機的軟硬件實用技術,為工業生產、科學研究和實驗設備等領域的單片機應用開發,培養具有技術應用能力、創新精神和創業精神的高素質人才,是技工學校單片機課程教學面臨的新挑戰。目前國內多數技工學校單片機課程存在理論與實踐嚴重脫節的現象,本文針對目前國內技工學校電子專業單片機應用技術課程教學中普遍存在的問題和不足進行深入探討,結合多年的教學經驗,提出基于“項目驅動法”的單片機課程一體化教學的新思路,以期為單片機課程教學的改革提供參考。
三.單片機課程特點
單片機原理與應用是一門理論性和實踐性都很強的課程，概括起來有四大特點：首先，課程涉及面廣，課程綜合了程序設計、電子技術、微機原理、自動控制等技術，學生先修的基礎課沒學好將直接影響本課程的學習；第二，單片機課程概念多，內部結構、工作原理復雜而抽象，容易出現教師難教、學生難學的狀況；第三，單片機應用系統電路復雜、各種芯片元器件功能各異，學生若分不清各部分的作用，易造成學習困難；第四，單片機技術實踐性強，如果缺乏實踐操作經驗，學生很難真正理解學習內容，更無法實現知識的靈活應用。
四.單片機教學中存在的主要問題
1.教材結構未考慮學生的接受能力。教材內容主要依照單片機硬件結構指令系統匯編語言設計系統擴展接口技術應用系統設計的順序編寫的,注重課程的學科性與系統性,而未考慮學生的認知特點;教學過程也是以單片機的結構為主線,先介紹單片機的硬件結構,接著是指令和軟件編程,然后是單片機系統的擴展和器件的應用,最后是應用實例。按此教學結構,單片機課程就演繹為以單片機知識為藍本的微機原理課程,高職學生理解力和邏輯思維能力較薄弱,對復雜的電路和抽象的指令往往不知所云,學習過程枯燥乏味,學生大多產生厭學情緒。
2.普遍存在理論與實踐嚴重脫節的現象。在教學形式上,單片機課程多以課堂理論教學與少量硬件仿真實驗相結合,實驗教學也多為驗證性實驗。先理論后實踐教學,或理論與實踐教學分階段交叉進行,造成長期以來單片機教學理論與實踐的嚴重脫節。加之許多學校單片機實踐教學資源相對比較匱乏,多以單片機實訓平臺為主,實踐教學環節也僅僅體現在為數不多的幾個驗證性實驗上。許多情況下,學生只是依照老師給出的實驗電路進行簡單連線,有些同學直接將實驗系統中的源程序調出來運行一下就算完成任務了。整個課程結束后,許多學生也未能真正了解清楚單片機應用系統開發的全過程,不會使用仿真軟件調試程序的同學也不在少數,甚至連單片機開發工具如硬件仿真器、編程器的用途都不知道,更不用說掌握單片機應用系統設計的一般性方法。
五.單片機原理與應用課程的實踐教學法
1.教學做合一。教學過程不是教師的個人表演過程，而是教師完成一個單片機工程的開發全過程，教學過程是做單片機項目的真實過程，有電路分析、有單片機基礎分析，有匯編語言（或C語言）語法、語句、算法等分析。并且把所有過程，一步一步呈現給學生，讓學生有現場感、真實感，讓學生最后看到我們的最終成果——單片機實驗電路板上呈現的現象。整個過程是教師開發了一個單片機工程項目，對事說是做、對教師說是教、對學生說是學，此之謂陶行知先生所說“教學做合一”。
2.嘗試教學實踐與創新實踐的緊密結合
采取部分開放的實踐教學模式的試點,在時間、內容、儀器設備、教學形式等方面給學生空間。在學習的過程中,學生在開放實驗室中進行了指令學習和鞏固。也逐步學會單步、斷點、全速運行的調試方法和排除故障能力,并能使用寄存器窗口、存儲器窗口等仿真器的功能,分析各種實驗現象。在教學實踐的基礎上,開展形式靈活、面向不同年級學生、連續不間斷地創新實踐,如組織電子協會進行課外科技創新活動,以多層面學生為對象與專業技術相結合的創新項目活動、組織培訓學生海南省中職學生單片機裝配與調試技能競賽等。
3.講練結合教學法。學生單靠教師在多媒體教室的“教學做合一”的教學過程是根本學不會單片機的，單片機是理論與實踐結合的一門學問，必須經過大量的實踐活動才能學會單片機，沒有經過實際的演練不可能掌握單片機的精髓。我采用一節教學一節機房加實驗板的實訓方法進行教學安排，讓學生把學到的東西馬上進行實際練習，使理論與實踐結合。今年的單片機教學我又在原來的基礎上進行了改革，全部在機房利用實驗板進行教學，采用邊教學、邊練習的方法，讓教師的教與學生的學真正做到無縫對接。
3.項目驅動教學法。在完成基礎模塊的教學后，學生的單片機學習就進入到另一個階段，進行綜合實訓——做實際的工程。前面的教學與實踐都是在單片機實驗扳上完成的，這對學生來說仍然不真實，不實在，為了使學生能學生出校門就能搞項目，學生在學校必須經歷實際工程的鍛煉。讓學生做電子表、數字溫度計、數字電壓表等項目。從畫原理圖、PCB圖、制作電路板、硬件連接。軟件程序編制、下載、調試與修改等所有過程都親自參與。學生不再是學習過程的旁觀者，而是整個過程的親歷者，讓學生體會到創造的快樂，學習就象玩一樣。
六.結束語
單片機自從問世以來,經歷了多次更新換代,其應用也從最初的工業控制領域擴展到人們日常生活的各個領域。學習這門課程對于學生將知識綜合應用能力轉化為工程實踐能力,順利地邁向今后的工作崗位,起著舉足輕重地作用。因此,如何在教學過程中確保教學目標的實現,一直是大家所關注的焦點。所以做好單片機原理與應用課程的實踐教學法是有著十分重要的意義的。
參考文獻：
教學改革 實踐
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2012）02C-
0118-02
單片機原理與應用課程是高職電氣類專業一門十分重要的核心課程。但是，由于該課程內容抽象，相關課程繁多，學生普遍反映難以學習和掌握。筆者結合自己多年教改的體會，分析了單片機課程教學目前存在的一些問題，并提出了改革其理論教學和實踐教學的一些措施。
一、目前高職單片機教學存在的問題及原因
（一）教學內容及教學安排與高職單片機課程的教學目標不一致
1.理論教學內容方面。傳統的單片機教材一般分為理論與實驗兩部分。理論教材的內容一般是以單片機的結構為主線，先是論述單片機的基本結構，接著是單片機的指令系統和匯編語言程序設計，然后是單片機的內部資源及編程、單片機的各種接口及應用，最后是各種元器件的應用。這樣的教材詳細講解了單片機的結構和功能，為學生全面掌握單片機的理論知識提供了便利。但是，對于高職院校的學生來說，這樣的教材不是很適宜。因為，第一，高職院校的學生基礎較差，學習能力不強，對于抽象的理論知識難以理解，也不很感興趣；第二，傳統教材的內容陳舊，理論性強，實用性差，未能突出高職院校培養應用型、技能型人才的特點；第三，傳統教材的內容與實際應用相脫節，缺少單片機開發應用的最新成果。
2.實驗教學內容方面。傳統的實驗教材一般是根據實驗室所配備的單片機實驗箱來編寫的驗證性實驗或一些簡單的設計性實驗。做實驗時學生只需按給定的實驗步驟進行簡單的硬件連接、程序錄入和編譯下載；無須了解整個系統的開發、調試及工作的過程。這樣的實驗教材與理論教材的關聯是很少的，各自獨立成書，理論課與實驗課各自為政，相互脫節，其結果必然是使理論教學和實驗教學難以相輔相成、相互促進。
3.教學內容的安排上，理論教學與實踐教學相分離。單片機課程傳統的教學模式一般是：理論教學在教室講解，實驗教學在實驗室操作，二者實施的時間、空間完全各自獨立，其中又以教室的理論教學為主。這種教學安排將理論教學和實驗教學相分離，既無法充分發揮理論對實踐的指導作用，也無法及時地通過實踐來加深對理論的理解。
（二）傳統實驗的方式單一、效率和效果差，無法達到培養學生實際動手能力的目的
傳統的實驗教學大多采用實驗箱實驗的方式，在實驗室中進行，它往往會受到諸如硬件資源、實驗時間和實驗場地的限制。學生在做實驗時，一般是在實驗教材的指導下，按已給出的程序（有的甚至是已調試編譯好的可執行代碼）和已給定的實驗連接簡圖進行，學生無須了解整個系統的電氣原理。因而即便學生已按要求正確無誤地完成了整個實驗，得到了相關的實驗結果，但他們對整個系統的工作還是一知半解，沒有一個整體的概念，最終還是不會設計電路，有的甚至連基本的電路圖都看不懂。這種實驗的實驗方式單一，實驗的效率和效果都很差，根本達不到培養學生實際動手能力的目的。
（三）教學的方式、方法及手段有待提高
單片機技術是現代電子工程領域一門迅速發展的技術，不僅其芯片型號及功能日新月異，而且開發其應用系統的技術手段和方式方法也層出不窮，各種各樣的仿真軟件大量涌現，單純依靠板書教學（或“板書式”的多媒體教學）以及實驗室內的有限實驗，已越來越跟不上技術的發展，越來越適應不了高職院校培養學生實際動手能力的需要。
二、理論與實踐方面的改革
（一）理論教學的改革
1.重構教學內容以適應單片機技術的快速發展。結合職業院校單片機教學的目標及學生學習的特點，我們根據單片機應用系統的實際開發過程，基于項目導向的原則，對單片機課程的教材進行了重構，開發出新的單片機教材。新教材擯棄原來的章節概念，打破了原有的知識體系，不再以單片機的結構為主線，而是依據任務驅動、項目導向的教學思路，以項目實踐為單位來組織教學內容，將單片機應用系統的設計與開發過程與單片機的相關知識點有機地結合在一起，使學生在學習各個單片機應用系統（即項目實踐）的設計與開發的過程中，認識單片機，掌握單片機，應用單片機。對各個項目的編寫，一般是先提出項目要求，然后給出能仿真實現的系統電路原理圖及程序，接著再陳述本項目所涉及的理論知識及本項目的設計思想、工作原理和過程，最后是相關的理論拓展及相應的技能拓展項目，以便學有余力的學生進行更深入的學習，使之擁有廣闊的自主學習和自主創新的空間。所有的項目安排我們都遵照由淺入深的原則，通過漸進的學習逐步提高學生的知識和技能。教學改革的基本思想是強調“做中學”，每一個項目均能通過仿真實驗來展示系統運行的結果，既直觀生動又費時不多，大大加強了理論與實踐的聯系。
2.引入C51語言的教學，降低單片機指令的學習要求及難度。傳統單片機的教學及其應用系統的開發，一般都是以匯編語言作為開發工具，因為匯編語言具有代碼緊湊、執行時間短、控制及時等優點。但是隨著單片機技術的發展，其編程繁瑣、可讀性差、可移植性弱等缺點越來越難以接受；相反，C語言在功能上、結構上、可讀性和可維護性上有明顯的優勢。因此，目前單片機C語言已非常流行，絕大部分的應用系統均可直接用C51來編寫，而且在企業的實際應用中已很少有人使用匯編語言來編寫程序。有鑒于此，我們將C51語言引入單片機的教學，這樣就可以將匯編語言及單片機的匯編指令等傳統中極為重要的教學內容作為稍有了解即可的知識，使學生無須花費大量的時間和精力去學習匯編語言及有關指令，從而大大降低單片機理論教學的難度。
3.引入Keil及Proteus的教學，充分發揮單片機仿真軟件在理論教學上的輔助作用。Keil編譯軟件可以對匯編語言、C語言進行編譯與調試，Proteus仿真軟件可以對數字電路、模擬電路、單片機及其電路進行仿真。將Keil編譯軟件與Proteus仿真軟件相結合，可以在計算機上調試和仿真單片機應用系統的運行情況及結果。過去，我們通常都只是將這兩個軟件應用于實驗教學，而忽視了它們在理論教學上強大的輔助作用。實際上，在理論教學時，通過Proteus仿真，我們可以直觀地觀察到教學案例的實際運行效果, 這樣對理論教學有很大的輔助作用，這主要體現在：（1）能夠直觀形象地顯示案例的運行結果，加深學生的印象和感性的認識，并提高學生學習的興趣和積極性；（2）可檢驗案例設計的正確性；（3）直觀地見證程序的執行過程及結果，方便理解案例程序；（4）學生課后可隨時對課本的所有案例進行仿真驗證和學習，以幫助學生理解課本的相關知識，使仿真實驗成為可指導學生學習的、可靠的“老師”；（5）通過仿真實驗，學生可以從嚴重依賴于實驗室實驗的狀況中徹底解脫，只要有電腦，在宿舍就可以進行單片機仿真實驗。
（二）實踐教學改革
1.實踐內容層次化，實驗形式多樣化。將單片機的實驗，按內容深淺的不同劃分為三個層次，即驗證型實驗、綜合型實驗和課程設計型實驗；按實驗形式的不同劃分為四種，即仿真實驗、實驗箱實驗、實驗板實驗、實際工程應用實驗。實驗時不管是什么層次的實驗均要求先進行仿真實驗，而且對于仿真實驗除了剛開始學習Keil和Proteus軟件時，在實驗課堂上統一完成外，其他的仿真實驗均要求學生利用課外時間在實驗室外獨立完成。
驗證型實驗一般只進行仿真實驗，其內容均選自理論教學的案例（目的是加強理論與實驗的關系），均作為課外作業的形式布置給學生完成。當然，上課時老師可以將仿真結果演示給學生看，學生在課外只需按照案例給出的程序和電路圖即可進行相應的仿真實驗。做這種實驗的效率很高，不用占用上課時間，而且其仿真效果也很好。通過這些實驗，一方面可加深學生對理論教學內容的理解，另一方面可讓學生逐步熟悉Keil軟件和Proteus軟件的使用。
綜合型實驗是對單片機某一項目內容進行較深入的實驗研究，其內容可以是理論教學中所講到的某一較大的案例，也可以是實驗箱或實驗板所配送的某一專題的實驗案例；我們可以根據實驗的時間及實驗內容的難易來確定是否給出電路和程序，是否只要求做仿真實驗或是還要做實驗箱、實驗板實驗等。通過這種實驗一方面可進一步提高學生進行仿真實驗的技能，另一方面也讓學生逐步熟悉實驗箱或實驗板等單片機應用系統的開發工具，為學生進行下一步的實際工程應用打下堅實的基礎。
課程設計型實驗是在單片機課程學習完成后，針對單片機在實際生產、生活中的具體應用而開發的一個單片機應用系統，如數字多用儀表的設計、紅外遙控系統設計、簡易電子琴設計、帶農歷的萬年歷設計，等等。對于課程設計型實驗，學生不再單獨進行，而是按小組進行，而且要求同學們按照單片機實際工程應用的開發程序完成整個過程，這包括軟硬件的設計、仿真實驗的實現、電路板的設計與制作、元器件的購買與安裝、程序的下載與運行等。通過這種實驗可以讓學生掌握單片機應用系統的整個開發過程，為今后的實際工作打下堅實的基礎。為了保證實驗的成功率，增強學生的信心，開始可以先選擇一個極其簡單的驗證型實驗來進行，以便讓學生熟悉整個單片機應用系統的開發過程，然后再真正從事復雜的課程設計型實驗。
2.通過引入仿真實驗，大大提高實驗的效率和效果，從而可增加實驗的內容和難度。如前所述，我們在理論教學和實驗教學中均已引入Proteus仿真軟件與Keil編譯軟件，通過仿真實驗，可以將很多實驗（尤其是驗證型實驗）作為作業的形式布置給學生，要求他們在課外仿真實現。對于需要用實驗箱或實驗板進行的實驗，我們也要求學生先在仿真軟件中實現，然后再進行實驗箱（或實驗板）的實驗，觀察硬件運行的結果與軟件仿真的結的差別。這樣做的目的是將整個實驗一分為二，仿真部分學生利用課外時間在自己的電腦上完成，實際硬件實驗的部分在實驗室完成，從而大大提高實驗的效率和效果，為增加實驗的內容和難度提供可能。
【參考文獻】
［1］陳龍，張亞君.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學中的應用［J］.實驗技術與管理，2009（8）
［2］唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革［J］.實驗室研究與探索，2010（5）
［3］王新剛，余潔.淺談單片機課程教學質量的提高［J］.教育與職業，2010（11）
［4］陳宜建.虛擬實驗在單片機教學中的應用［J］.中國職業技術教育，2010（2）
［5］熊春如，彭小娟，劉世安.項目驅動在高職單片機C語言教學中的實踐［J］.職教論壇，2010（5）
SOD（System-Objective-Development）教學模式是基于應用型大學提出的一種新型的教學模式，指的是在教學過程中基于特定培養目標（objective），為培養具有可發展性（development）的人才而進行的系統化（system）教學的教學模式（Teaching system based on the specific training objectives for development talents）。單片機技術與應用課程是電子工程系、控制工程系、通信工程系相關專業的重要專業必修課，主要介紹 MCS- 51 系列單片機的工作原理及其在電子產品中的應用。通過本課程的學習，使學生了解掌握單片機內部資源的應用及常用外圍接口電路的設計，單片機在各種產品中的應用，具有一定的產品開發設備維護能力。它是工學電氣信息類專業的重要實用課程，是一門實踐性、工程性很強的技術課程，是學生將來在電子類公司或電子行業工作的最基本的技能，是學生的“飯碗型”課程；它的教學效果直接影響了學生就業以及將來個人專業上的發展。
目前，很多民辦高校的教學模式沿襲普通的一、二本院校，不可否認，依托傳統的普通高校對民辦高校的發展起到了巨大的推動作用，使其迅速發展成我國高等教育的一個組成部分。不過，民辦高校的生源情況與培養目標跟普通的一、二本院校有很大不同，這使得民辦高校不可能一直按照普通高校的教學模式進行發展，在教學上，它需要尋找一條適合自己的發展和創新之路。
筆者一直認為，高等教育的目的并不是培養越來越多的工程師、技術員。高等教育應該是一種個性教育、思維教育、素質教育。它應該是指向個人發展的一種教育，它幫助人更好地發現和完善自己的優勢，鍛煉自己的弱勢。在獨立學院近三年的單片機原理與應用的教學過程中，筆者總結了學生在學習過程中出現的一些問題，看到了他們的一些優勢，并提出了一些適合于民辦高校學生的教學方法。
1 民辦高校單片機課程教學的特點
1.1 學員的心理特征
民辦高校的學員，正處于由青春期向成年期過渡的時期，生理機能趨向成熟，心理智能已發展到前所未有的高度，“高考”對于他們的烙印，一時難以撫平，自我意識的強化、心理情緒的波動、思想的不成熟等諸多因素的驅使，使得他們在接受新思想、新事物上，極易產生一種渴望。然而一旦感覺不到它的興趣點，又會很快地陷入“厭倦”的境地。
單片機原理與應用是一門綜合性和應用性都較強的課程。學生在學習初期容易對課程充滿期待，但一旦碰到困難又極易退縮。不過，通過觀察，大部分學生具有記憶力強、動手能力強、想象力豐富、勇于挑戰自我、勇于創新的優勢。
1.2 學員的基礎水平
民辦高校的招生是通過學院辦學所在的省市，根據參加全國高考統一招生的招生計劃，實施降低分數的方式進行的。大多數學生的基礎情況明顯落后于普通高校，這反映在數學物理等學科基礎薄弱，對深究理論的興趣不強，形象思維能力強于邏輯思維能力，記憶能力強于理解能力。他們在進入大學后學習高等數學已感覺比較困難，進而對需要堅實數學基礎的大學物理的學習更是力不從心。不過，也存在不少學生基礎知識比較扎實，但存在偏科的情況。
1.3 教學方面
目前民辦高校的教學大綱一般使用或參照使用二本院校的教學大綱，教材大多直接選自普通高校教材，而獨立學院關于單片機原理與應用課程的課時普遍偏少，相對而言，教學內容偏多，教學要求偏高。由于教學內容多而課時少，目前對于此門課程的教學，為了完成教學進度，一般采用教師講授為主，學生較少參與課堂，而且由于采用合班上課的形式，課堂上基本不使用演示實驗。
2 教學方法改革
2.1 多使用實例教學
這是目前被廣泛認可的一種教學方式，在民辦高校學員的身上也同樣適用。實例可以作為課程的引入，可以帶給學生思考的空間。廣泛收集簡單實用的一些小實例對教學的幫助非常大。比如，以一個彩燈設計的實例引入單片機的最小系統，以一個簡單的雙機通信實驗引入單片機的串行通信方式，以一個簡單的方波發生器實驗引入定時器/計數器的概念和原理等等。實踐中反映，學生對實例的接受情況遠比對枯燥理論的接受情況要好。
2.2 多使用重復教學
一方面單片機系統不同于其他課程，屬于非因果系統，講解新知識的時候經常會用到后面才會學習的內容；另一方面單片機知識中名詞多、概念多，知識點多且雜，不易記，易混淆。針對這些特點，課堂教學中在講解新知識的同時，時刻留意找出一條“線”，把相關的知識“串”起來，不斷重復所講解知識涉及的內容，重復刺激學生的大腦，直到其掌握。
2.3 采用教育策略
教育策略就是教育者為了達到有效的教學目的，根據學生的特點、教育內容的性質、教學的情境以及教師本人自身素質等種種因素選擇有效教學方法，靈活、創造性地進行教學。例如，我們在講解中斷服務程序的編寫時，我們可以把整個中斷過程比喻成一條電路通路，進行講解。我們把（下轉第119頁）（上接第99頁） IE寄存器中除 EA以外的每一位比喻成電路中的一個小開關，EA 位比喻成電路中的總開關。其中開關閉合意味著對應位為 1，開關打開意味著對應位為 0。我們以外部中斷源為例，首先，我們要規定外部中斷有效的中斷請求信號，因此我們可以通過 SETBIT0 或 CLR IT0 進行設置。當有中斷請求時，對應的中斷標志位 IE0=1，該中斷信號能不能被送給 CPU 響應，還要看總開關和對應的分開關有沒有閉合形成通路。因此，我們下一步編寫程序時，應先閉合總開關 EA，可以通過SETB EA 指令來實現，再閉合分開關 EX0，可以通過 SETBEX0 指令來實現。這樣我們就可以把中斷信號送達到 CPU響應。通過這種比喻，學生在理解上就不困難了，如果將這個例子用圖形的方式畫在黑板上對照著講，那就更加形象了。
2.4 鼓勵學生多積累
學習單片機是一個經驗積累過程，一定要學會自己動手，積累實踐經驗。要鼓勵學生認真學習做好實際工作，包括焊接、剝線頭和學習使用工具等等。動手是促進理解的最好辦法，另一方面，單片機的學習對未來就業本身就有很大的幫助，而企業的產品設計、生產、檢測、維修等都是具體的行為，所以所有的細節都很重要。
2.5 重視調試過程
使用仿真器調試實驗板是學習系統調試的唯一方法，只有通過這個調試過程，才能幫助學生理解程序的執行過程以及軟件和硬件的關系。這個過程不可能在課堂上完成，但可以讓學生在課余實踐和課程實訓中完成。在這個過程中，要讓學生明確一個道理，那就是，一個實驗的正確結果并不是我們的實驗目的，實驗目的是要在實踐中積累經驗和學到知識。
2.6 學習利用網絡資源
現在的網絡資源非常豐富，各式各樣的單片機論壇里面有大量的設計案例和單片機軟硬件資源。引導學生學會挖掘、運用網絡資源，通過借鑒別人的成功方案，充實和提高自己。可以專門開辟一節課的時間教學生如何使用關鍵字查閱到自己想知道的內容，哪些網站或者論壇可以提供我們更多的資料。如單片機愛好者論壇、周立功單片機、水木清華、白云黃鶴等。當學生走向工作崗位時，很多知識需要再學習和更新。當接到一件設計任務時，可能有部分知識從未接觸過，或者學習過但已忘記，在沒有師傅手把手式教的情況下，網絡是學習陌生知識最迅捷的途徑。因此，如何學會利用網絡資料就顯得越發重要了。
傳統單片機原理及應用課程教學方式是以單片機的知識結構為主線，學習單片機的原理部分――單片機硬件結構、中斷系統、定時器/計數器、串行口應用、系統擴展等。原理部分內容抽象，對高職學生來說學習難度大。應用部分是在所學理論知識的基礎上，將理論用于實踐，實踐性強，與實際應用聯系非常緊密。單片機應用以硬件和程序作為基礎和支撐，前面知識一知半解，使單片機系統設計的學習和掌握變得難上加難。對于非計算機專業的高職學生，要學習如此復雜的單片機軟、硬件知識，傳統的以講授為主的教學模式顯然不能適應高職學生學習的需要，改革教學模式勢在必行。在本課程的教學中實施了以任務驅動模式為主的項目教學法，加大實踐在教學中的比重，力爭實現理實一體化教學。
一、引入PROTEUS仿真教學，激發學生的學習興趣
PROTEUS軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發的功能強大的EDA工具軟件。其運行環境為Windows系統，操作簡單，不僅具有PCB設計、Schematic Drawing仿真功能，還能仿真單片機及器件，是目前對單片機進行模擬實驗的最好軟件。PROTEUS軟件可在目標板沒有進行制作前，事先對其合理性、功能等指標進行設計、調整，還能在沒有目標板的情況下實現對單片機軟件的開發和調試，從而進行完整的模擬開發。
單片機原理及應用課程的具體目的是培養學生的軟件編程能力及硬件設計能力。但由于課程教學課時以及經費的限制，學生很難親自動手將軟件和硬件進行實際操作。使用PROTEUS軟件可以實現單片機應用系統仿真模擬。在教學實踐過程中，教師通過計算機和多媒體指導學生使用計算機操作KEIL uVision2 軟件和PROTEUS軟件。學生首先使用KEIL uVision2 軟件練習程序編寫，將程序編輯、編譯、鏈接后生成“.hex”的可執行文件；然后利用PROTUES軟件平臺搭建實際硬件電路；最后在PROTEUS平臺加載可執行文件，進行仿真運行。
將PROTEUS與 KEIL uVision2 軟件相結合仿真，不但可以豐富教師教學手段，還可以使學生既能進行單片機系統軟件程序設計，又能進行單片機接口電路的設計，并立即看到程序運行和電路工作的過程和結果。在提高學生學習興趣的基礎上鍛煉了學生實踐動手的能力，既降低了教學成本，又提高了教學效果。與此同時，還能解決實驗箱不能實現功能模塊的有關限制性。
二、選取任務驅動教學模式，提高學生學習效率
1.以“必需、夠用”為原則，在教學內容上改革
針對本課程實踐性強的特點，應以“強化能力，重在應用”為指導思想。通過對部分畢業生和相關企業、行業的調研，在教學內容的選取上應以培養技能型專業人才為出發點，以滿足崗位職業技能需求為最終目標，以真實的工作任務為載體進行教學過程的設計，以“必需、夠用”為原則設計教學內容，注重職業崗位技能訓練，增加實踐教學的學時，培養學生的實際應用能力。
2.教學過程主要采用“任務驅動法”，理論教學緊扣“實際應用”
“任務驅動法”是理論教學全過程都以單片機應用的典型工程實用案例進行分析講述的一種教學方法。授課時以“任務”演示作為引入，以實現“任務”為主線介紹單片機各相關理論知識。將單片機課程的內容融入幾個典型的單片機任務中，將理論教學和實踐教學融為一體，將“單片機理論”“單片機仿真”與“單片機實操”融為一體，將傳統教學方法與現代化教學方法融為一體。使學生在實踐中學習理論知識，使所學的理論知識在實踐中得以驗證；同時用理論指導實踐，培養學生的操作技能，實現理論和實踐的有機結合。這樣學習目標更明確，帶著具體的任務去學習，既增加了學習興趣，又提高了學生學習的主動性和自覺性。
3.結合以“單片機實驗開發板”為主，以“單片機實驗箱”為輔的實驗教學模式
“開發板”為電路板的形式，雖然體積很小但包含了“單片機”實驗的各個部分，可以根據需要對其進行擴展。另外，此單片機“開發板”要求學生自己動手焊接、調試，可加強學生對硬件電路的認識和手工焊接能力的鍛煉，為今后學生自主開發、設計單片機應用系統奠定了一定的硬件基礎。
三、以C語言為主，與市場接軌，降低學生學習難度
C語言是目前世界上使用最廣泛的高級程序設計語言之一。C語言已被人們普遍接受，它在系統軟件、數據處理、科學工程數值計算等多個領域的軟件開發中起著越來越重要的作用。C語言結構緊湊、語句簡潔，是介于高級語言和匯編語言之間的一類語言，具有像匯編語言那樣直接訪問硬件的功能。
單片機應用系統的程序設計，既可以采用匯編語言，也可以采用C語言。匯編語言雖然具有接近硬件和執行效率高等優點，但開發單片機難度高、效率低且周期長。C語言雖然執行效率不如匯編語言，但是C語言的突出優點是可讀性和可移植性好，既有高級語言的優點，又不失對硬件的控制，可以盡量少地對硬件進行操作，非常適合開發單片機。C語言中有豐富的函數，可以直接調用，大大降低了編程者的工作負擔。引入C語言進行教學，學生掌握起來相對較快，不用過多考慮硬件，編寫程序較容易。經過調研，目前在高科技電子領域實際應用中，單片機的開發多采用C語言編程。故采用C語言代替匯編語言開發單片機。
通過理實一體化課程教學改革，將任務驅動法、仿真法、實驗教學法相結合，將“教、學、做”融為一體，培養學生單片機系統的應用能力，并將C語言應用于單片機課程，降低了學生的學習難度。經過課程改革，可提高學生學習興趣、提高學生主動學習的積極性，教學效率和教學質量也有一定提高。單片機原理及應用教學改革是一個長期的過程，需要教師不斷學習、積累經驗、探索完善、拓展知識結構、加強科學研究，同時不斷改進教學方法，提高教學效率，使學生在知識的掌握與實踐能力的提升方面受益。
參考文獻：
[1]余永華.單片機課程理實一體化教學模式改革[J].讀與寫，2015（3）：314.
[2]張子紅，王昊.依托實訓基地和單片機學習板的單片機課程改革[J].高師理科學課，2015，35（1）：74-77.
電子技術的飛速發展，給人類生活帶來了根本性的變革，特別是隨著微型計算機的出現，更是將人類社會帶入了一個新的時代。單片機其實就是一個簡化的微型計算機，它將CPU、存儲器等集成在一塊很小的芯片上，主要用來完成相對簡單的控制任務。單片機因為體積小、可靠性高并且價格低廉，所以廣泛地應用在智能儀器儀表、機電設備控制、自動檢測和家用電器等多個領域。正因為單片機應用領域廣，單片機開發人才的需求量大，所以幾乎所有的職業教育院校對電子信息類的專業都開設有單片機應用與開發的課程。但很多老師在上這門課時直接采用了一般大學傳統的教學模式，利用書本教授大量的理論知識，然后做幾個實驗加以輔助，并沒有針對職業教育的特點進行改變。我認為職業教育就應該以職業為導向，注重實際運用，所以本文將探討一種單片機應用與開發的教學模式，盡量使學生在學完本課程后不但能掌握單片機的常用理論知識，而且能馬上投入到單片機的開發工作中去。
一、用一次實驗開始本課程的學習，調動學生積極性
傳統的單片機教學都是以理論知識開始，首先講解單片機硬件結構，然后依次是指令系統、程序設計和單片機擴展，一般在指令系統講解部分后開始進行實驗。單片機的理論知識非?？菰锒页橄?，這點學過單片機的都深有體會，要想記住這些知識已是不易，更別說通過書本就能理解掌握了。這樣就容易使部分學生覺得單片機太難，自己學不了，從而喪失繼續學習的積極性。
本人以實驗課開始單片機的教學。第一堂課我就帶領學生到實驗室，讓學生認識單片機，認識單片機開發板，然后向學生演示一個簡單的單片機程序的運行效果（本人一般演示八個LED燈閃亮的程序，以下簡稱程序一）。隨著LED燈的循環閃亮，學生們此時會非常有興趣且充滿好奇，不但都會擠過來看，還會問很多的問題，比如LED燈閃亮的頻率能否調快慢、能否使這些燈按順序單個的循環閃亮等等。通過這種以實驗引入教學的直觀生動的方式，能充分激發學生的求知欲，調動他們的學習積極性。
二、認真編排教學計劃，使實驗與理論做到無縫結合
我們在編排教學計劃時一定不能單純依照教材上的章節順序，必須圍繞將要進行的實驗合理地選擇將要講授的知識點，并且將這些知識點有條理地聯系起來使之系統化，這樣有利于學生對這些知識點的理解和記憶。這部分理論知識講解完畢后馬上指導學生進行實驗，讓學生帶著系統的理論投入實驗，這樣他們不但容易掌握該實驗的目的和原理，而且能更好地鞏固所學的理論知識。
比如程序一，這個程序包含的理論知識主要有I/O口的操作、單片機的軟件延時以及單片機編程指令和規則。這些理論知識在教材上分布在不同的章節，而且跨度較大，如果嚴格按照教材的進程，那么學生掌握這個實驗時理論學習都過半了。但是這個程序可以說是單片機學習的入門程序，如果不能很快掌握，將會使學生們陷入枯燥的理論學習中。我們應該在程序演示后緊接著講解程序的實現過程，然后引入直接相關的理論知識，這樣能夠幫助學生理解和掌握理論知識包括一些比較抽象的知識，在學生掌握直接相關知識后我們再根據教材進行適當的延伸。程序一中的I/O口操作只是輸出操作，所以我最初只會講解I/O口的輸出功能，當學生結合程序掌握這一知識點后，我就會講解I/O口的輸入、結構以及負載等關聯知識，這時學生就能比較容易理解并掌握。
三、不能一味追求進度，以掌握單片機工作原理和常用指令為重點
單片機開發與應用是一項復雜而且深奧的工作，再加上職業院校學生的理論知識基礎和學習能力普遍都要差一些，所以我們不能期望他們經過一個學期的學習就能掌握復雜的單片機系統開發。我認為在有限的單片機教學時間內，教師不應一味追求教學進度，最重要的是使學生掌握單片機開發的基礎知識和基本原理，只有打好扎實的基礎以后在工作中才能學習更深層次的知識。
我在給學生講完程序一的理論知識并指導他們做完實驗后，并不會馬上教他們做一個全新的實驗，而是要考慮新舊知識的結合。在他們已經掌握的實驗的基礎上加入新的知識，這樣他們對新知識更容易理解和掌握，同時還是對已學知識的鞏固。學生們在程序一中學到如何輸出指令控制LED燈，接下來我就教他們如何從外部輸入去控制LED燈，然后我又會教用位控制指令和循環指令控制LED燈。這三個實驗都圍繞單片機I/O口進行，因為I/O口控制可以說是單片機中最基本、最重要的部分，但每個實驗有不同的控制方式，所以學生又學到了不同的知識和指令。
四、由淺入深，模擬工作過程，培養學生獨立設計和編程的能力
職業教育是以就業為導向，所以我們在進行單片機教學的時候也不能背離這個宗旨。在實際工作中，一個合格的單片機開發人員必須具備從系統最初設計到開發調試的工作能力。在學生掌握一定的理論和實踐的專業基礎知識之后，老師應該模擬實際的工作過程向學生提出工作任務，讓學生自己思考該從何處入手、該怎樣實現等等。實訓過程要充分發揮學生的主觀能動性，不能老師邊做，學生邊抄。要讓學生先入為主，按照自己的思路進行設計開發。老師的角色是輔導、指導和督導。在輔導過程中，老師應針對學生遇到的各種問題召開技術指導分析會，帶領學生分析問題、解決問題，使學生在實訓過程中學會學習，學會工作。
在教學生進行I/O口操作并成功完成實驗后，他們基本理解了單片機工作的原理和過程，這時我開始逐步帶領學生從系統設計開始做起。比如我的教學計劃中第三個程序是用位控制和循環移動命令控制LED燈的閃亮和方向改變，我會先模擬客戶向學生提出最終的執行結果要求，然后讓他們思考一定時間，接著我會在學生思考的方案中選出正確并且比較有代表性的一個來帶領他們一步步地分析，并指導他們繪制程序流程圖和編寫程序。在整個程序三的教學中，每一步我都不會直接告訴學生結果，我會給他們相應的提示來逐步引導他們自己思考出結果。一開始他們覺得很難，而且課程進度也比較慢，但是我認為這是一個非常重要且必經的一個過程，隨著他們逐步地熟練和掌握這種學習方式，后面的學習將會輕松許多，而且這種能力也會使他們在今后工作中受益匪淺。
五、安排專周實訓，帶領學生到企業學習
學生在學校進行完理論學習和實訓操作后，學校應安排至少兩周的專周實訓時間，積極聯系從事單片機開發工作的企業，讓任課教師帶領學生到企業去，在實踐中深化學習，進一步鞏固他們在學校學到的知識。如果條件允許的話，盡量為學生聘請一位企業的單片機開發技術人員，選取一個企業曾經開發的簡單項目帶領學生進行設計開發。我相信，經過這樣一個專周實訓后，學生就真正地具備了單片機開發的基本工作能力。
職業教育與普通大學教育是不同的，所以我們在教學中應該從課程規劃開始就要充分結合該門課程的工作實際，認真編排教學計劃，重點培養學生勝任實際工作的綜合能力，使學生走出校門后就能馬上投入到相關的工作中去。
參考文獻
[1]唐俊翟等.單片機原理與應用[M].北京：冶金工業出版社，2003.
[2]陳廷.單片機實驗教學與實踐[J].科協論壇（下半月），2012（5）.
