曹宏娟

单片机的原理公共基础课程已成为高校电子、数控、通讯等相关专业的必修或选修课程。在计算机的快速发展下，该软件以智能、高性价比的优点，广泛应用于通信、家电、仪表板、导航等相关设备的智能化市场领域。在单片机创新实践教学的研究与探索中，基于60 芯片计算机的基本原理，对创新实践教学提出了更高的要求。通过引入Proteus 虚拟仿真，设定不同难度的研究教学模型，使学生可以更深入地了解单片机的工作原理，掌握外围接口电路系统设计与软硬件的结合和常用的安装调试方法，可以大大提高学生的整合能力，并通过实践，全面分析和解决实践中遇到的难题[1]。

1 单片机创新实践教学中存在的主要问题

1.1 设备和仪器不能满足需求

实践中的各种设备和测试仪器设施陈旧、老化加速、数量有限等现实问题的存在，使得提供的实践结果滞后，很难完全满足实践基础教学的需求。再加上由于实践中教学设备的损坏以及总数的限制，迫使学生在调试实践设备的过程中，只能进行分组共享，而单片机的开发板又落后，无法提起学生对实践教学的兴趣[2]。

1.2 理论学时与实践学时不匹配

在单片机的教学中，理论课程所占学时远远高于实践应用学时。因此，学生只能从理论方面对单片机的基本功能进行简单的理解，很难更好地培养学生把各种理论联系实际、思想创新的能力。在实际应用中，外围接口电路的设计是最为广泛的，但由于学习时间短、实践内容主题狭窄，很难满足学生对单片机外围电路设计和进一步开发的需求。

1.3 语言编程不足应用

单片机课程对语言编程有一定的要求，但是许多高校采用的语言编程中，对《C 语言基础与数据结构》没有很好地利用，导致将过多的时间付诸在讲解汇编语言的语法等知识内容上。基于此，高校虽然也采取了扩充或改进措施；但在购买Proteus 虚拟仿真软件、单片机仿真实训试验箱、引人Proteus 单片机课程、天翔TX- 1C 单片机开发板等教学软件与设备的数量上突显应用不足；虽也增加了全部为实践学时的《基于单片机的创新实践》课程，但也因实践教学创新设计的不足，而不能很好地满足培养学生创新思维和创新能力的教学目的。

2 引入ARM 的软硬件优势探索

单片机实训教学需要引入ARM 单片机控制YL- 335B 自动化生产线，实现一套设备两种操作。在已安装调试成功的S7- 200 PLC 控制中，加上ARM 单片机控制系统，就可以对其进行控制。不仅可以实现理论与实践内容的融合，而且提高了设备的利用率。其有以下优势：

2.1 软件优势

方便。其主要反映在后期开发中，即应用程序直接在底层操作系统上开发。与单片机不同，所有内容都需要重写。在操作系统软件移植后的初期，它仍然需要专业人员进行操作。安全。这是LINUX的一个特点。LINUX的内核中ARM 存储器的日常管理与现有用户的空间是分开的，不会由于用户各种程序的错误使整个系统被关闭。

高效。虽然在单片机的开发过程中，大多基于标准的终端前后端技术，会在多任务管理上存在一定的局限性，但其流程管理模式和统一调度软件程序，使系统能够连续、高效地运行。

2.2 硬件优势

单片机是将SDRAM、LCD 等控制板集成到芯片中，这是一种微控制板。而ARM 无疑是一个微处理器。在直接嵌入Android 系统后，可以实现许多在单片机系统中无法完成的重要功能。如：嵌入式web 服务器、java 虚拟机等，更有诸多可免费使用的优质资源[2]。

3 创新实践教学的研究

3.1 课堂教学方法改革研究

单片机的教学应建立在以解决实际问题的基础上，对传统的单片机课堂教学方法进行调整，在重视案例的前提下，转换课堂主体地位、改革教学方法，这样才能达到创新实践教学的研究目的。为此，教师要善于在课堂上提出核心问题，引导学生自主探究并找到解决问题的方法，充分调动学生的自主能动性。当解决问题的过程中遇到超出教学内容主题的困难，教师要根据实例提出解决方案。通过硬件设备、工具和软件，进行具体分析并说明其与课程内容之间的联系，达到训练学生分析和思考能力的目的。以定时计数器为例，向学生提供交通信号灯的任务。根据所学知识，学生是可以自主实现解决问题的目的。其次，在课堂上让学生讲述对解决问题的计划，然后引入新的知识进行升级策划，加深对知识的印象。如此，结合电路，学生可以清楚地了解具体应用知识用在哪里[3]。

在传统教育方式下，由于时间有限、实验器材不足等原因，实践操作的效果较差。而仿真模型软件的使用，使学生能够很好地将理论知识与实践过程有机地结合起来。在仿真模型软件的应用下，实现单片机创新实践教学的进一步研究。就仿真软件来说，在课堂上就可以直观、生动地绘制道路交通信号灯的电路组件，并且可以直接从各种软件中观察程序数据的变化。教学中的仿真功能系统还包括了实际交通灯电路和时间栏内容显示模块，可以将主要原理、内部逻辑和电路部分的控制等清晰地介绍给学生。因此，使用仿真模型软件配以经典案例的模拟方法，可以激发学生浓厚的兴趣、激活课堂气氛、实现教与学之间的有效交流与互动，从而实现真实有效的专业教学。

3.2 考核方式的改革研究

考核是检验学生学习效果的重要环节。传统考核方法的主要是卷面测试，虽然也能在一定程度上测试学生掌握知识的情况，但很难深入了解学生的应用能力。因此，考核方式中应增加独创性设计的综合评价。在课程内容结束前两周，根据平时学习知识的情况，将学生分成小组，完成全面的详细设计、深入的实践训练、传记设计调查报告后，以同样的方式为学生分配设计任务，根据各组成员的任务状态和反应现象的发生情况，安排相应的考核时间，并将设计考核纳入学期末总成绩的重要组成部分，更好地检验学生实际掌握运用的技术能力，提高学生的团队合作能力。通过卷面与实操双考核的改革，可以更加公正、有效地评价学生的综合能力[4]。

4 课外创新实践活动的探索

单片机是技术方面的组成部分，已应用于生活以及多种级别的智能产品。因此，学习单片机不能太局限于课堂。应倡导将学生组成单片机开发与创新小组，初步建立激烈的讨论小组，并定期组织实践经验分享活动，方便实际细节的设计。在课外实践活动结束后，可以在小组持续创新中分享和争论。经过时间的积累，可以营造出一个帮助和引导的整体氛围，在教师的指导下，解决实际数据问题。此外，要鼓励学生参加以单片机为主要控制芯片的设计、创新、智能技术等相关的科技竞赛。它不仅可以将学生所学的知识与实际应用的技术相结合，还可以与竞争对手进行互动[5]。对感兴趣的学生，也可以参与到教师的新研究项目，或在长假期间向企业推荐实习项目，不断有效地提高学生的思想创新能力和深度技能。

5 总结

综上所述，单片机课程是面向电子信息内容专业的必修课或常规选修课。它可以充分锻炼学生独立的硬件和软件开发能力。从课堂创新模式、课下创新实践、考核创新项目、创新实践活动等方面设置不同梯度来营造设计型实践教学环境，重视仿真模拟系统的配备和ARM 的引入，遵循实践第一的原则，进一步努力探索教学内容的最佳结合方法，使学生能够真正掌握单片机的开发及应用，培养学生创新和突破性的思维方式，促进单片机创新实践教学研究的发展。