4-------------单片机原理与应用实验教学改革与探索

952010年第19期(总第107期)E-mail:[e-mail]单片机原理与应用实验教学改革与探索姜晟孙道宗华南农业大学广东广州510642摘要：实验教学是高校教育的重要组成部分，也是学生将理论知识应用于实践的主要手段。本文分析了单片机原理与应用传统实验教学中存在的弊端，以培养具有创新思维的应用型人才为出发点，提出了新的实验教学改革思路，并总结了实施实验教学改革的成果。关键词：单片机；实验教学；改革收稿日期：2010-05-11作者简介：姜晟，本科，实验师。单片机原理与应用是一门理论与实践并重的课程，是各个理工类院校多个专业的专业基础课，也是一个电子工程师所必须掌握的基础知识。如何保证实践教学质量、切实提高学生动手能力，是各所高校迫切需要解决的问题。通过对单片机实验教学的改革，能使学生更快地适应现代电子技术及单片机技术的发展需要，提高学生的工程意识、分析问题和解决问题的能力，对教师转变授课观念，探索更好的教学方法具有重要意义。一、传统单片机实验教学的弊端传统单片机实验教学大多以验证性实验为主，实验项目大多是由实验箱生产商设计，缺乏新颖性且提供现成的原代码，学生所要做的只是按照实验指导书上所提供的实验步骤进行连线、编译、下载程序，昀后观察结果。这样严重挫伤了学生的积极性，使学生的动手能力不能得到有效提高。另外，在传统单片机实验教学中，实验角色以教师为主，教师在实验开始前通常会将实验步骤进行讲解，并且演示实验，学生做完实验只要得到与教师相同的实验结果后就可以离开。这样的实验对于学生毫无意义可言，学生们只是机械地去完成实验，根本没有得到锻炼和提高，而且书本上的理论知识也无法应用到实践当中。这种教育模式培养出的学生通常动手能力差，无法完成单片机项目的设计与开发，创新思维发展被抑制。因此，实验教学改革对于培养动手能力强、具有创新思维的学生是势在必行的。二、探索单片机实验教学改革单片机实验教学改革应围绕实验角色转换、设置综合设计性实验以及实验室开放式管理这条主线进行开展，努力达到培养高素质应用型人才的目的。1.实验角色转换实验角色的转换是单片机教学改革的核心。传统的教学模式当中，教师是主角，学生是配角，教师让学生做什么学生就做什么，这种落后的教学方式已经不能满足现代实验教学的要求。实验项目应由学生自行设计，当然这里讲的自行设计并不是学生想做什么实验就做什么实验，而是围绕同一个知识点，利用现有的实验设备资源进行设计。例如在中断实验中，大部分实验采取下降沿脉冲信号作为中断源，单片机响应中断后对输出信号进行取反。这样的实验内容过于单一，学生也只是了解了单片机其中一种中断方式，而对单片机的其他中断源一知半解。学生在实验中可以加入定时器中断等中断源进行设计，实验程序完全由学生自己编写。这样的做法在增加同学实验兴趣的同时，也大大提高了编程能力，使学生对各个知识点得到了更加全面、深入的理解。2.设置综合设计性实验在掌握了各个知识点后，实验教学需将各知识点进行融合，开出综合设计性实验。综合设计性实验是介于基础实验与科研之间的实验形式，由指导教师提出难易适中的题目，学生在充分理解各知识点的基础962010年第19期(总第107期)E-mail:[e-mail]上，综合运用所掌握的基础理论知识以及基础实验技能，3～4人为1组，自行设计方案，独立完成整个系统的构建与调试以及实验论文的撰写。与传统教学中的实验相比，综合设计性实验能更好地锻炼学生综合分析问题与解决问题的能力，培养学生的创新意识和科研思维，充分调动了学生学习的主观性，并且提高了团队合作意识，对学生的全面发展具有重要意义。对于单片机原理与应用课程的综合设计性实验，我校根据具体情况给予了专项经费支持。3.实验室开放式管理为了让学生有更多的机会进行单片机系统的设计，我校将实验室管理改为开放式管理。实验室在没有教学任务的情况下实行全天开放，并有专门教师负责，鼓励学生在课余时间来实验室进行相关单片机系统的设计、制作、编程与调试。通过采用这样的管理方式，充分利用了实验室资源，给学生提供了极为便利的实践环境与机会。我校实验室在传统的实验室管理机制的基础上建立了实验预约机制、实验监督机制以及实验室辅助管理机制，完善了实验室开放管理制度。另外，各实验室不仅对我校电类和非电类专业的学生进行开放，也对广东省尤其是广州市的高校实行开放，充分提高实验设备和实验场所的使用效率，实现资源共享。三、结束语通过实行单片机实验教学改革，学生学习单片机课程以及其他电类专业课的积极性普遍得到了提高，同时也增强了综合素质。经统计，自实行实验教学改革以来，单片机考试在提高难度与增加题量的情况下，学生成绩不降反升，优秀率逐年增加，不及格率维持在1%～3%之间。近年来，我校电类以及非电类学生积极参加全国性的各类电子设计比赛，并且都取得了优异的成绩，获奖率在广东省各高校中名列前茅，表1为我校近几年参加全国各类电子设计比赛的获奖情况。充分表明实验教学改革是提高学生综合素质和增强创新思维的重要途径，我们将继续探索改革之路，努力培养更多社会需要的高素质应用型人才。表1我校近年来参加全国各项电子设计比赛获奖情况序号名称参赛队数特等奖全国一等奖全国二等奖省一等奖省二等奖省三等奖12001年全国大学生电子设计竞赛611122003年全国大学生电子设计竞赛8221132005年全国大学生电子设计竞赛8134442007年全国大学生电子设计竞赛1023552009年全国大学生电子设计竞赛12137562008年广东省大学生电子设计竞赛1543672007年广东省大学生Protel设计大赛52128周立功单片机电子设计比赛2119周立功“Actel杯”FPGA设计竞赛21102009年全国大学生挑战杯211参考文献[1]张鑫，张岩.单片机实验教学改革与探索[J].计算机教育，2007，4：28～30[2]杨振野，钟旭.单片机实验教学改革实践[J].广东技术师范学院学报，2009，1：65～67[3]丁保华，张有忠.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践[J].实验技术与管理，2010，1：117～119[4]贾玉瑛，陈波.单片机实验教学改革与探索[J].实验室科学，2008，6：26～28[5]岳学军，陈润恩.加强实践环节提高本科生创新能力[J].实验室探索与研究，2009，8：132～134[6]张晴，刘为.单片机实验教学改革[J].实验室探索与研究，2003，4：27～29[7]丁保华，张有忠.单片机原理及接口技术实验教程[M].江苏：中国矿业大学出版社，2007Theexperimentalteachingreformandeplorationofprincipleandapplicationofsingle-chipmicroprocessorJiangSheng,SunDaozongSouthChinaagriculturaluniversity,Guangzhou,510642,ChinaAbstract:Experimentalteachingisanimportantpartofcollegeteachingwork,andalsothemainmeansofstudentsapplythetheorytopractice.Thisarticleanalyzedthedisadvantagesintraditionalexperimentalteachingofprincipleandapplicationofsingle-chipmicroprocessor,putsforwardanewthinkingofexperimentalteachingreformbasedontheaimtocultivatetheappliedtalentswithcreativethinking.Keywords:single-chipmicroprocessor;experimentalteaching;reform