单片机原理及应用教学的有效途径
韦斯积
（广西钦州农业学校，广西 钦州 535000）
[摘要] 本文在深入分析了就业市场的需求和单片机技术教学特点的基础上，结合单片机技术教学的经验，提出了新的教学改革方案。目的在于激发学生学习的积极性，培养学生的工程意识、分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新能力和综合素质。
[关键词] 单片机 教学 有效途径
前言
单片机己成为现代电子系统中重要的智能化工具。无论是尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、IT，还是现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等诸多领域，都离不开单片机，其使用率和普及率远远超过了其他类型的计算机。因此“单片机原理及应用”课程也在中职学校的计算机类、电子类、电气类等专业的教学计划中有着特殊的地位。这些专业除了单独设课程外，在涉及的许多实践环节，如课程设计，单片机系统都是应用最广泛的手段之一。近年来，在中职学校大力推行的各种电子类竞赛中，单片机已成为主要方法。在就业市场中，学生若掌握单片机的技术，用人单位当刮目相看。但单片机技术不是那么好学，这是近年来大多数学过单片机的学生的一致说法。单片机原理及应用的教与学难道没有更有效的途径吗？本人在教学的过程中不断探索，下面是个人的一些体会。
一、 正视就业市场的需求，明确培养目标
单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。据调查目前我国的单片机从业人员只有140万人。随着社会的发展，单片机的从业人员将更为抢手。据不完全统计，到2010年，我国单片机设计从业人员将达300万人之多。当一个产业兴起时，必然会需要大量优秀的专业人才。
中等职业技术学校主要是培养应用操作型人才，所谓应型技术人才是既能读懂单片机程序，能稍作修改以适应不同的硬件或应用要求，又能把设计人员设计好的程序和原理图，画出PCB图，进而做出实际的电路板的人才。如果将企业的产品生产人员配置作“产品设计—工艺及工艺装备的设计和管理—产品生产操作”三个层面。单片机应用技术应用型人才应该主要是面向“产品生产操作”层面。明确了这个目标，改进教学模式，对学生装进行针对性的教学，使学生更好的掌握相关的知识和生产技能，让学生在就业时更具有优势。
二、不拘泥于先学理论再实训的教学方法
单片机原理与应用是一门理论性和实践性都很强的专业课程，传统的教学形式单一、方法呆板，教学一直以教师为中心，先讲解有关单片机的结构，学习汇编语言，然后让学生在规定的时间内，用统一的模式，按照指导书上规定的步骤做相同的实验。这种教学方法不利于培养学生的动手能力综合运用知识的能力，也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，往往是在大部分的学生上了几节课后就昏昏欲睡放弃学习。到了后面的实验课，老师怎么做学生跟着做，做着简单的毫无意义的模仿工作。最后的结果是，老师说，单片机原理与及应用这门课在中职中不适合开课；学生说，这门课太难，听不懂，简直是天书！这种教学必须进行改革。
既然中等职业技术学校主要是培养应用操作型人才，我们不仿撇开原理从实验做起，在学生对单片机的外围引脚稍有了解后，即可应用Keil C51软件对己有的汇编语言或C语言进行编译，再用Easy 51Pro单片机编程器对具有ISP功能的单片机实验板进行烧写，让学生很快就能体会到单片机的魅力。开始可用流水灯的程序进行烧写，通过多次实验使学生掌握整个由程序到实际电路板运行的过程。学生首先对单片机的学习有浓厚的兴趣，又对学好单片机充满了信心。
三、采用仿真软件Proteus进行教学
传统的单片机理论课教学中，在课堂上演示单片机的设计和调试几乎不可能，必须采用硬件仿真器、实验箱或实验板，需采购大量的、昂贵的硬件设备，而且设备维护工作量也非常大。而且单片机的种类繁多，再加上资金的限制，不可能在一个实验室包括所有种类的单片机仿真设备以及各种外围电路，因此学生能做的实验项目受到限制。而采用Proteus仿真软件辅助单片机教学可以弥补传统单片机教学方法的不足。
在实践教学中引入Proteus仿真软件，可以建立先进的单片机仿真虚拟实验室。Proteus仿真软件可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM等常用的微处理器，并提供了几乎所有实验项目需要的外围电路和器件，如LED、 LCD、RAM、ROM、键盘、电机、AD/DA、部分SPI器件、部分I
四、在实训中强调制作单片机实际电路板的完整过程
为了使学生掌握制作单片机实际电路板的完整过程，我们不能满足于用单片机实验板做写入程序的实验，也不能满足于用Proteus仿真软件对单片机电路的仿真实验。能把设计人员设计好的程序和原理图，画出PCB图，进而做出实际的电路板，这才是一个制作单片机实际电路板的完整过程。作为中职学生必须掌握这套完整的技能，这是他们在以后的工作中做得最多的工作。我们把学生以后的这种工作作为典型工作过程，围绕这种典型工作过程组织教学内容，安排实训任务，就是基于典型工作过程与任务的教学模式。完整的过程如下：了解工作任务，了解单片机的引脚功能。用Proteus仿真软件对单片机的程序和原理图进行仿真实验；用Protel 2004画原理图和PCB图；用雕刻机刻制电路板或用热转印法制作PCB板；装配和焊接好电子元器件，做成完好实际电路板；用Keil C51软件对己有的汇编语言或C语言进行编译；用编程器或用具有ISP下载功能的实验板烧写程序入集成块；最后通电调试。
五、在教学过程中不强求学生掌握完整的理论知识体系
在传统的教学中，非常注重学生学习要形成一个完整的知识体系，讲解经常是面面俱到，结构到原理，从汇编语言基础知识到编程基本环节，在讲解的过程中尽量使每一项内容，每一种工艺从头到尾，各个环节都完整地向学生传授，以使学生建立起一个完整的知识体系。这种教学方法在单片机的教学中是一厢情愿的做法。学生没有因为老师的完整传授而获得完整的知识体系，反而是由于知识的多而乱，不得不放弃学习。经过多次的探索和试验，也从中职学生的培养目标出发，个人认为，单片机原理及应用教学的有效途径，是强调制作单片机实际电路板的完整过程，而不强求学生掌握完整的理论知识体系。学生在掌握了制作电路板的技能后，从简单的电路和简单和程序入手，逐步了解单片机的外围引脚功能，进而了解内部的结构框图，尝试改变电路以完成更多的功能；尝试修改程序，修改的过程中不断丰富有关程序设计的知识，最后慢慢地使自己的知识体系完整。
六、提高教师的业务水平，增强教师授课的魅力
教师的业务水平高低直接影响课堂教学的质量。教师能讲好课，是否对讲好课有信心，首先，来自于他对知识的占有，既有学科理论的广度和深度，还有对新技术和新工艺的最快了解和掌握。知识积累多的教师，旁征博引，举一反三，优美动听，幽默风趣，俗话说：给学生一杯水，教师必须有一桶水。
其次，要做到运用自如。加里宁说过：“我认识许多精通某门学科的人，倘若派他们去教学，他却不善于讲述自己这门学科。”教师，不仅要具备渊博的学识，还要具有将学识介绍和讲解的表达能力。只有最有学识，最有水平的人，才能把最难理解的东西和最深奥的科学道理用最浅显、最简单的语言表达出来。
再次，教师授课的艺术性更能增强教师的学识魅力，不同的学科有着不同的特点，针对本学科的特点找出一种具有本学科特色的授课方法来，才会受到欢迎，收到良好的教学效果。因为，越是有特色的东西，才具独特魅力，扬长避短，发挥优势，才能使学生亲近它，学习它，探究它。
[参考文献]：
①《大众科技》2008年第12期
②《8051单片机课程设计实训教材》 陈明荧编著 清华大学出版社
③《单片机就用技术》（第二版） 刘守义主编 西安电子科技出版社
④《Proteus教程》 朱清慧等编著 清华大学出版社
⑤《例说51单片机（C语言版）》 张义和等编著 人民邮电出版社
⑥ 互联网上相关资料
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[作者简介]：韦斯积，（1968-），男，广西钦州农业学校讲师。研究方向：应用电子技术