多形式分步骤开展单片机课程实践教学的探索

摘　要：单片机是一门实践性很强的课程，必须将实用技能的培养放在首位，文章分析了单片机课程实践教学的常用形式和手段，探讨了当前高职院校单片机实践教学的实施步骤。

关键词：单片机；实践教学；仿真
　　单片机由于它出色的控制能力，在各行各业得到了广泛的应用，各高校应用电子专业、智能控制专业、自动化专业、机电一体化专业、智能仪表等专业均开设了单片机课程，为今后学生毕业后从事嵌入式系统设计、维护、维修提供必要的技术支持。单片机是一门实践课很强课程，学生只有通过设计电路、编写程序、仿真调试、产品设计等一系列实践过程，才能理解单片机理论，学会使用单片机。因此开展有效的实践教学对单片机教学目标的实现起到了决定性的作用。
一、单片机课程实践教学的瓶颈
　　1、实验室建设的问题
　　 实验室的建设需要投入大量的人力物力，实验设备存在着明显不足。而且单片机发展非常迅速，实验设备也需要随着更新，因此不断重建实验室是不现实的，大多实验室存在着设备陈旧的问题。另外在实际教学活动中，学生需要进行损耗性实验，比如进行制版、元器件焊接等操作，经济上投入也会为开展实验带来很多麻烦。
　　2、实验演示效果不理想
　　单片机本身比较抽象，教师一般会把实验过程在实验板或者仿真器上演示给学生看，但是这种方法效果不好。试验板和仿真器较小，整过实验过程也比较繁琐，学生很难看清楚，而且给学生演示起来花费很长的时间，降低了学习的效率。
　　3、实践场地和时间受限的问题
　　单片机的功能是非常强的，必须边学边练，因此需要进行大量、反复的实验，才能逐步熟悉单片机，并能用单片机控制外围设备。一个单片机实验需要花费很长的时间来调试，学生往往感觉还没有完成实验就要下课了，而除了上课以外，平时学生难得有机会实践。同时按照学校课程的安排，实验课学时也是有限的。学生个人配备单片机实验开发系统，因成本较高，很多学生无法承受。综上所述单片机实验受到场地和时间制约，不能随时随地进行练习，造成学生感觉单片机非常的抽象，一学期下来对知识的接受程度不理想。
二、开展单片机实践教学几种常用形式 
　　1、软件仿真的应用
　　为了便于学习单片机程序设计和系统开发，很多公司推出了单片机实验箱、仿真器和开发板等，这些硬件可以用于验证单片机程序，开发和调试单片机应用系统，但是由于其价格不菲，不是人人都可以配备的。随着技术的进步，开发手段多种多样，随着软件技术的发展，出现了具有仿真功能的软件。例如可使用基于德国KEIL公司的u Vision集成开发环境和英国Labcenter公司的Proteus仿真环境，可以仅用一台PC在纯软件环境中完成系统设计与调试。用KEIL C开发的程序可以在PROTEUS设计的仿真电路中调试和交互运行，这无疑为学习单片机提供了理想平台。
　　2、硬件仿真的应用
　　软件仿真有其优越性，可以方便的进行实践教学，但是它也其局限性。大多数情况下，单片机只有加入外围控制芯片才能完成设计，当单片机对于外围芯片输入输出活动很频繁时，采用软件仿真对数据进行传输将变的困难。软件仿真对与复杂器件的控制能力也是有限的，对于中断的反映也较慢。仿真软件的器件库是有限的，有时候我们不能根据实际产品需要来设计线路。因此，软件仿真并不能完全代替实际使用环境，为了解决这些问题，要用到硬件仿真，单片机仿真器的用法是将开发的产品硬件做好，检查无错误后，用仿真器代替你将来要用到的单片机芯片在线模拟调试，调试成功后在换入实际的芯片。
　　3、ISP技术的应用
　　随着单片机的发展还出现了可以在系统编程（ISP）的单片机，可以通过单片机的串行接口对内部的程序存储器进行编程，单片机的开发不需要编程器，已经编程的芯片可以通过ISP方式擦除后重新编写，ISP编程方式使得修改程序的容易程度接近与仿真器，在线编程的优势尤为突出。
三、分步骤组织单片机实践教学
　　以上各种形式的实践教学都有其优缺点，纯软件仿真调试，费用低，不受时间和地点的限制，但受制于仿真模型的不完善及软件功能的限制，不能完全实现目标要求。硬件仿真器和实验板、实验箱价格高，难以做到每个学生人手一套，不仅实验内容受到硬件功能的限制，而且由于学生只能到实验室做实验，也受到时间和地点的限制，所以合理使用实训资源，分步骤搞好单片机实践教学是很有效的方法。
　　1、课堂上软件仿真
　　在课堂上，采用软件仿真来授课，多举实例。教师授课过程中可在计算机房或多媒体教室进行，使用软件仿真可以方便向学生演示实验过程，是很有效的课堂实训的方法。另外采用软件仿真的方法，只要有计算机的地方都可以实验，解决了学生动手学习受到时间和地点的限制的问题。
　　2、课程实验
　　软件仿真有其局限性，下一步可以让学生走进实验室，利用实验室的仿真器、实验板、实验箱等设备来实物演练，让学生进行实验。
　　  3、项目实战
　　给学生提出需求，要求学生进行产品方案设计、产品硬件和软件设计、产品调试，而后学生实际购买元器件，进行焊接组装，设计出成品，从而进一步锻炼实践能力。
　　  4、生产实习
　　让学生走出去，到实际岗位进行生产实习，使学生参与实际产品的设计、生产等环节。通过生产实践，使学生获得知识、开阔眼界，加深对理论知识的理解掌握，进而在实践中对理论知识进行修正、拓展和创新。
四、结束语
　　通过实践证明，综合运用多种形式，合理组织单片机实践教学的各个环节，对提高单片机的教学质量有明显的成效。随着教学改革的深入，单片机实践教学将会逐步走出困境，取得更好的效果。
参考文献：
[1]陈刚.单片机实践教学的问题与对策[J] 安徽电气工程职业技术学院报刊. 2005,(3):113-116
[2]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例—基于8051+Proteus仿真[M] 北京:电子工业出版社,2009