趙光勝, 嚴(yán) 健

(山東交通職業(yè)學(xué)院, 山東 濰坊 261206)

高職畢業(yè)生的就業(yè)問題是一個艱巨、長期、復(fù)雜的問題，這個問題越來越受到社會各界的關(guān)注，越來越多的人已經(jīng)意識到大學(xué)生就業(yè)的緊迫性。2020年我國高校畢業(yè)生人數(shù)又創(chuàng)新高——達(dá)到909萬人，同比增加35萬人，畢業(yè)人數(shù)的增加以及當(dāng)前受新冠疫情、經(jīng)濟(jì)下行壓力等多種因素的影響，使得今年應(yīng)屆畢業(yè)生在就業(yè)問題上面臨著不同以往的難題。

面對如此緊張的就業(yè)形勢，高職院校需要做的工作很多，涉及的方面也很廣，強(qiáng)化學(xué)生的實操能力，提高其就業(yè)競爭力是很重要的方面之一。多年來，盡管國內(nèi)教育改革的力度和廣度都是空前的，但是應(yīng)試教育和單純的理論知識教育依然普遍存在。應(yīng)用型人才所必需的操作技能、工程實踐能力以及知識的外化、轉(zhuǎn)化等能力一直是制約學(xué)生自身成長的瓶頸。面對日益嚴(yán)峻的就業(yè)形勢，畢業(yè)生的無助、無措乃至無奈，說到底都是就業(yè)競爭力不足的問題。所以，目前高職院校一項現(xiàn)實而緊迫的任務(wù)就是著眼于學(xué)生工程實際和實戰(zhàn)訓(xùn)練，切實加強(qiáng)畢業(yè)生工程實踐能力的培養(yǎng)[1]。

單片機(jī)原理與應(yīng)用是工科電類專業(yè)的重要課程之一。單片機(jī)在航空航天、智能儀器儀表、無線通信、消費類電子產(chǎn)品、工業(yè)自動化等諸多領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，已成為測控技術(shù)現(xiàn)代化不可缺少的重要工具。本課程的主要任務(wù)是從應(yīng)用的角度出發(fā)，以MCS-51系列單片機(jī)為基礎(chǔ)，介紹單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計、系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等。學(xué)生應(yīng)該掌握單片機(jī)的基本組成、接口技術(shù)及程序設(shè)計的基本方法，通過課堂理論學(xué)習(xí)和實操訓(xùn)練使學(xué)生具備簡單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本能力。該課程是一門涉及理論和實踐、硬件和軟件的綜合性課程，實踐性很強(qiáng)，對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)、就業(yè)競爭力的提高有著重要意義。

1 單片機(jī)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

我院單片機(jī)實驗教學(xué)采用的實驗系統(tǒng)為啟東計算機(jī)廠的DVCC系列實驗箱，該實驗系統(tǒng)將仿真器與實驗板結(jié)合在一起，基本具備了51系列單片機(jī)的簡單硬件系統(tǒng)和常用外設(shè)。主要有以下硬件：①8031 及內(nèi)存系統(tǒng)；②8255、8155、8279外擴(kuò)芯片；③A/D0809及 D/A0832 模塊；④輸出系統(tǒng)——12個LED，6位動態(tài)掃描數(shù)碼管顯示；⑤輸入系統(tǒng)——撥盤開關(guān)、單鍵按鈕、鍵盤系統(tǒng)。

為避免以往實驗過程中存在著的將綜合性、設(shè)計性實驗做成驗證性實驗問題的出現(xiàn)，大家在少做驗證性實驗，多做綜合性、設(shè)計性實驗思路指導(dǎo)下，修改了各專業(yè)、各門課程的大綱，并重新編寫了各門實驗課程的實驗指導(dǎo)書?？稍诮酉聛淼膶嶋H教學(xué)工作中我們卻發(fā)現(xiàn)，該舉措對單片機(jī)原理與應(yīng)用這門課程的實驗來說作用不大。原因是我們的實驗指導(dǎo)書制作得很“完善”，每個實驗的硬件、軟件都已經(jīng)做好了，學(xué)生只需要按照實驗指導(dǎo)書給出的電路圖搭接硬件電路，將實驗指導(dǎo)書提供的程序經(jīng)過編譯軟件編譯后，通過串行口下載到單片機(jī)中運行即可。每個實驗只要按實驗指導(dǎo)書要求的固定步驟操作必定會得到正確的結(jié)果。所以，做這種實驗時,學(xué)生往往是照搬實驗指導(dǎo)書，只注重實驗結(jié)果的正確與否，而不注重軟硬件設(shè)計，對什么情況下程序應(yīng)該如何編寫以及硬件電路如何設(shè)計等問題都漠不關(guān)心。這樣的實驗內(nèi)容，既不利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性的發(fā)揮，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識及解決實際問題的能力，與培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的初衷不相吻合。這樣的實驗教學(xué)需要改革。

2 改革教學(xué)內(nèi)容

2.1 在理論教學(xué)中增加C51部分

目前單片機(jī)已經(jīng)具有了C51語言編譯系統(tǒng)以及實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，用它來開發(fā)項目方便快捷，省時高效。C51功能非常強(qiáng)大，特別適用于控制系統(tǒng)的開發(fā)。在一些規(guī)模較大的軟件設(shè)計中，使用C51語言開發(fā)程序的效率都要高于匯編語言。所以現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)都使用C51進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，而傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容不包括該部分，學(xué)生只會使用匯編語言，不會用C51，畢業(yè)后就難以馬上適應(yīng)工作要求[2]。

2.2 指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)Proteus與Keil

Proteus是英國Labcenter Electronics公司推出的電路分析、實物仿真系統(tǒng)。它可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件進(jìn)行仿真，可以仿真各種電路和集成IC，最關(guān)鍵的是它支持多種不同型號的單片機(jī)仿真，另外還可提供Schematic Drawing與PCB設(shè)計功能。Proteus元件庫很齊全，使用方便，是最常用的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件。Keil軟件是德國Keil公司出品的一個商業(yè)軟件，是目前為止世界上最好的51系列單片機(jī)的匯編和C51語言的開發(fā)工具。它支持C51語言、匯編以及混合編程，同時具備功能強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能[3]。二者可以單獨使用，結(jié)合起來效果會更好。Proteus提供了豐富的外圍硬件，而且支持第三方集成開發(fā)環(huán)境IDE，在嵌入 Keil 后，學(xué)生不僅可以很快組合硬件電路，學(xué)會編程和調(diào)試，還可以看到仿真效果。

目前單片機(jī)原理與應(yīng)用實驗由于存在場地和時間等問題的限制，學(xué)生除了課程表上安排的實驗課外，難得有機(jī)會實踐。部分學(xué)生會在老師的指導(dǎo)下自行制作單片機(jī)實驗開發(fā)系統(tǒng)。同時由于單片機(jī)實驗箱是廠家生產(chǎn)的成品，學(xué)生很難參與到實驗電路設(shè)計的細(xì)節(jié)中去，學(xué)生實操能力的鍛煉和提高必然會受到諸多限制。而且單片機(jī)類的課程除了主要開設(shè)51系列單片機(jī)課程以外，還要開設(shè)PIC、AVR等系列的課程，為了保證相關(guān)課程實驗的開設(shè)，必須要有與之配套的實驗設(shè)備。同時要保證一定的臺套數(shù)，這是一筆很大的開支。所以在目前經(jīng)費緊張的情況下，引入仿真軟件，就可以大大減少采購硬件設(shè)備的開銷，降低維護(hù)實驗設(shè)備的工作量。而且現(xiàn)在的大學(xué)生基本人手一臺筆記本電腦，安裝仿真軟件后可隨時隨地學(xué)習(xí)。

2.3 調(diào)整實驗內(nèi)容

將實驗內(nèi)容分為三個部分，第一部分的目的是培養(yǎng)學(xué)生對80C51單片機(jī)的初步認(rèn)識和基本的應(yīng)用能力，為后續(xù)的復(fù)雜應(yīng)用打下基礎(chǔ)。該部分的實驗內(nèi)容包括硬件和軟件兩部分。完成本階段訓(xùn)練后，學(xué)生要能看懂程序流程圖，按照教師提供的程序流程圖，參考程序以及實驗步驟，進(jìn)行硬件連接以及軟硬件調(diào)試。本部分的學(xué)習(xí)目的是使學(xué)生基本掌握單片機(jī)程序的設(shè)計方法，鍛煉學(xué)生基本的編程能力，學(xué)會分析程序運行結(jié)果和實驗過程。

第二部分為基本接口實驗，實驗前不提供完整的軟、硬件設(shè)計，可以根據(jù)學(xué)生的實際情況提供相應(yīng)的提示，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下能夠完成設(shè)計及安裝、調(diào)試。

第三部分為綜合性或者稱為設(shè)計性實驗，是在前面兩部分的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生充分利用實驗箱上的硬件資源和所學(xué)的編程知識進(jìn)行實用的單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計。這部分內(nèi)容主要有電子音響、點陣顯示、繼電器控制、步進(jìn)電機(jī)控制、直流電機(jī)控制等。

另外，在單片機(jī)課程將近結(jié)束的時候還會有兩周的單片機(jī)課程設(shè)計，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成一個實用設(shè)計，從方案的確定、硬件電路的設(shè)計、元器件的選擇、軟件的設(shè)計一直到安裝調(diào)試，經(jīng)歷一個系統(tǒng)開發(fā)的完整過程，學(xué)生需要將所學(xué)內(nèi)容整合后進(jìn)行綜合運用，這樣做對理論知識的理解和動手能力的提高都有明顯效果[4]。

3 改進(jìn)教學(xué)方法

3.1 由教師為主過度到由學(xué)生獨立做設(shè)計性實驗

重新編寫實驗指導(dǎo)書，不再提供完整的設(shè)計內(nèi)容。從實驗內(nèi)容的第二部分開始，逐步減少教師為學(xué)生提供的設(shè)計內(nèi)容，基本過程如下：提供完整的軟、硬件設(shè)計——提供大部分設(shè)計，留出少量關(guān)鍵內(nèi)容由學(xué)生補(bǔ)充——給出相關(guān)提示、程序流程圖等——完全由學(xué)生完成整個設(shè)計。當(dāng)然如果原來沒有基礎(chǔ)，只經(jīng)過一個學(xué)期有限課時的學(xué)習(xí)，要達(dá)到上述目標(biāo)是有一定難度的，部分學(xué)生需要在教師的幫助下完成，少量學(xué)生能夠很好地獨立完成設(shè)計過程。

3.2 鼓勵學(xué)生利用課余時間進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)

對于掌握了C51、Proteus和Keil的學(xué)生，教師可以鼓勵他們利用課余時間自己做AD/DA 轉(zhuǎn)換，步進(jìn)電機(jī)控制，交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計，LCD、LED顯示等方面的小實驗。學(xué)生也可以自愿購買單片機(jī)開發(fā)板，在開發(fā)板上進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)訓(xùn)練?；蛘咴诮處煹闹笇?dǎo)下自行設(shè)計定做PCB板，購買相關(guān)的元器件，自己安裝調(diào)試，自制單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)板[5]。

3.3 指導(dǎo)學(xué)生參加電子設(shè)計競賽

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的四大學(xué)科競賽之一。這項活動的宗旨是“引導(dǎo)高校注重培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)，全面訓(xùn)練大學(xué)生的動手能力和工程實踐能力，提高學(xué)生針對工程實踐中的具體問題進(jìn)行電子設(shè)計制作的能力”。

在教學(xué)過程中給學(xué)生提供歷年的競賽題目和設(shè)計要求，鼓勵學(xué)生親自動手嘗試；指導(dǎo)學(xué)生全面學(xué)習(xí)參賽所需知識。

結(jié)束語

單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等是當(dāng)前國際競爭的主戰(zhàn)場之一，單片機(jī)原理與應(yīng)用正是這方面的基礎(chǔ)課程。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和推廣極大地推動了我國電子工業(yè)的發(fā)展。而單片機(jī)學(xué)習(xí)可以充分訓(xùn)練學(xué)生利用已學(xué)知識解決實際工程問題的能力。實踐證明在這方面有一技之長的學(xué)生往往能很順利的找到滿意的工作。所以該門課程學(xué)的好與壞，會直接影響到相關(guān)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)數(shù)量和質(zhì)量。在科技飛速發(fā)展的今天，高校單片機(jī)課程的任課教師應(yīng)改變教學(xué)觀念，注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。