【摘要】大多数高校在单片机原理课程的理论教学中，均是以单片机的结构为主线，先讲硬件结构，然后是指令系统、软件编程、单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，最后再讲一些实例。本文针对这种教学现状提出了改进教学的意见和实践措施。
【关键词】单片机 课堂教学 教学改进
一、现状分析
目前，大多数高校在单片机原理课程的理论教学中，均是以单片机的结构为主线，先讲硬件结构，然后是指令系统、软件编程、单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，最后再讲一些实例。在实践教学中，现在普遍采用“实验箱”。观察中不难发现，学生在做实验时都是用指导书上现成的资料，编译现成的程序，没有人去分析程序的流程。对于单片机电路也只是按实验指导书在实验箱上做简单的连线，没有一个整体的电气原理图概念。因为实验条件有限，不可能每个同学都能得到老师的辅导，况且实验课通常是以两学时为单元进行教学安排，而实验仪器的准备、清理又要占用一部分时间，有些好学的同学刚搞清楚程序的思路、兴趣刚起，时间却到了，无奈只得收工。
二、意见和建议
理论教学应注重与“实物”相结合以认知应用开发过程为先导，先动手实践、再理论学习、以一个完整的单片机应用电路来打开单片机的学习之门。单片机课程的开设通常是在大二下学期，此时的同学已具备一定的基础，装过收音机、学数模电，具备最基本的读图识图能力，元器件组装焊接能力。因此，在学习单片机之前，给同学们提供一些详细的电路图和源程序，让同学们自己照着资料用万能板搭建实际电路；从元器件的安装，到程序的编译，程序的下载，装机调试，查看结果写调试报告；使大家从一开始就掌握单片机的整个开发流程及工作原理，并从中感受到电子制作的乐趣；然后再以此“实物”出发开始单片机的理论学习，这样不但使同学们在一开始就近距离认识了单片机，还能做到理论与实物相结合，激发了大家的学习兴趣。
三、教学改进与实践措施
1.教学改进
(1)增加相关教学环节学时
针对单片机课程内容抽象的特点，大多数高校在单片机课程设置中都包括一定比例的实验学时。但仍不能充分培养学生的单片机开发能力，要提高学生的开发能力必须增加实践教学环节学时。从2002年开始，相应增加了单片机的实验学时，并增加了与单片机有关的课程设计，一般都在2周左右。如电气化与自动化专业增加了“接口与控制课程设计”，电子信息工程专业增加了“单片机与数字系统课程设计”。实践证明，课程设计有效巩固了学生的现有知识，并使学生深入学习和掌握了相关的延伸性知识。
(2)丰富实践教学内容
课程设计环节可以使学生综合利用所学的理知识进行系统的应用设计，是培养学生实践能力和合素质的有效手段。在课程设计的选题方面应充分考虑各专业的培养要求，电气工程及其自动专业单片机课程设计的选题侧重于接口的设计和制功能的实现，电子信息工程专业则侧重于信号的输和处理功能的实现。选题不局限于一个题目，鼓励和提倡各班级以小组的形式选题，不但可以避免同题目可能出现的同学之间抄袭现象，也可以给学生多的设计内容的选择。
2.实验教学设备改造
20世纪90年代末，实验设备多是一上位机、一台仿真器和一个简单的实验板，单片机接线直接焊好在电路板上，学生无法进行接线操作，只能在上位机上进行软件编程。这样学生对单片硬件的使用非常生疏，最终不能熟练掌握单片机系硬件电路的搭接方法。而社会所需求的从事单片机开发的人才需要同时具备软件开发和硬件开发的能力。针对以往实验系统的不足，改革旧的实验设备势在必行。在设备改造上，主要从以下几个方面进行了尝试。
(1)便于学生掌握操作方法
快速的掌握实验设备的使用方法不仅节省了课时，使学生有更多的时间进行实验，还能避免由于操作过难而使学生产生厌倦的情绪，可以提高学生的操作的积极性。在单片机实验设备软件的选择上，充分考虑了可视化操作的优势，在DOS操作系统下使用软件可以使学生深入了解利用汇编语言对单片机编程的原理及过程。在单片机实验设备硬件支持的选择上，也充分考虑设备操作的简便性。实验箱以主流单片机MCS-51系列的80C52为实验芯片，其芯片的40个引脚，分别以插孔形式引出到在实验箱的电路板上，每个插孔都以鲜明的文字加以标注，其他相关扩展芯片电路也是如此，操作时非常方便，直接以电线进行连接即可。可以有效提高了学生的动手能力，有利于帮助学生构建开发单片机系统硬件电路的思想。
(2)便于实验内容的扩展
采用了仿真器和实验箱分离的实验设备。该设备既支持定时计数器、串行口、输入输出口以及中断系统等基础性实验，也支持诸如USB扩展和CPLD扩展的扩展性实验。同时，学生自己动手制作的单片机电路板也可以利用仿真器调试。满足各种学生的学习的需求，丰富了人才培养的特色。
(3)便于学生与社会需求接轨
学生进行实验，是学生掌握课堂上讲授的理论知识的必要的辅助手段，也是以后进入社会从事单片机开发工作的必要基础。所以在选择实验改革上也要充分考虑到这一点。所选择设备的上位机软件采用的是德国Keil公司开发的keilC51uVision2软件开发平台，此开发平台在全世界具有通用性。学生如果掌握了此开发平台的使用方法，在以后从事单片机开发工作时，将有一个很好的工作基础。
3.教学手段和方式的实践
在以往的实验教学中，对于实验器材的硬件认识，多采用集中讲授，而对于上位机软件的使用，以实验指导书的形式使学生掌握。实践证明，这种方法非常枯燥且效率不高。另外，在实验过程中，各实验小组会出现的各种不同的错误，没有合适的方法和足够的时间进行统一的演示和分析，如果能够对所出现问题都演示给学生并让他们分析，将会有效提高学生的实践能力。
(1)多媒体教学手段的实践
利用多媒体技术，我们可以集中演示上位机软件的使用方法。通过计算机和大屏幕，在较短时间内可以直观有效地将上位机软件的使用方法和各菜单功能演示给大家，在此过程中，增强了学生的感性认识，提高了实验课的效率。例如，对于程序的调试，如果只是教条的告诉学生其中的某条指令具有某种功能，学生会难以理解，但是如果在上位机软件中形象演示出此指令的执行结果，学生会很容易理解并掌握此指令。
(2)课题提问方式的实践
针对某些学生在做基础性实验时，仅按照实验步骤操作不加思考的情况，尝试了提问的方式。在学生进行实验的过程中，对于实验的重点问题和内容进行提问，促使学生在对这些问题进行思考，使其掌握了重点知识，改善了学生的实验效果。
(3)其他方式的实践
我们也尝试了其他方式来培养学生扎实的基本功和较高的动手能力。这些方式均是以培养学生独立思考、全面分析问题和创新能力为出发点。如问题不回答方式，即在实验过程中，对于学生提出的有能力自己解决的问题不解答，给他们一段独立思考的时间，培养他们独立分析和解决问题的能力。
四、结论
通过上述的实践环节教学改革与实践，单片机实践教学取得了较好的效果，学生的动手能力明显提高，有效增强了对单片机的深入学习和开发的兴趣。总之，单片机并不像有些人想象的那么难，只要我们采用合理的教学方法，通过多种手段，提高学生的学习兴趣，培养学生严谨、认真的工程素养，让更多的学生爱上单片机。