单片机教学改革与学生工程素质培养

【摘要】： 围绕“单片机技术与实践”课程特点开展教学改革，以实物制作为教学载体，采用项目化教学以培养学生工程素质为指导思想贯穿整个教学过程，切实提高学生动手实践能力。

【关键词】：单片机；工程素质；实践；多媒体

中图分类号:G420 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)02(c)-0000-00

单片机课程是在强调高技能型人才培养的高职院校中一门重要的专业课，为从事电子产品、机电产品的生产与开发企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和制作能力的实践型人才，在培养高技能、应用型人才的过程中起着重要的作用。但是，由于该课程知识面广、逻辑性强，强调实际动手操作，不仅存在教师难教的问题，同时高职院校学生普遍知识底子薄，学习缺乏自主性、主动性，还存在学生难学的问题，因此教学效果不理想。为了解决这个问题，本文从教学内容出发，以提高教学效果，增强学生实践能力，培养学生工程素养为目标对教学内容和教学方法两方面进行了改革探索，实现“教、学、做”的统一。

１课程改革与创新

1.1教学内容改革

在教学内容、实践教学体系上，体现高职高专特色，坚持“够用为度，培养技能”的原则，以提高学生的实践能力和应用能力为指导，对课程内容体系进行了重构。在讲解一个新的理论时，强调以实际应用引入理论体系。一些理论的教学可以等学生动手实践过后，再进行理论讲解，分析学生实践中遇到问题的原因，这样先实践后理论的教学效果比传统的教学好，能吸引学生听理论讲解，激发学生理论学习的积极性。“单片机技术与实践”课程内容和要求如下所示。

(1) 单片机最小系统的设计与制作 10课时

知识要求：了解单片机常用的系列型号；了解单片机应用系统组成结构；掌握单片机的概念；掌握单片机应用的开发流程；掌握单片机相关基础知识。

技能要求：能设计时钟电路；能设计复位电路；能通过测量复位引脚电压来检验复位电路工作是否正常；会熟练进行数制之间数值转换

(2) 流水灯的设计与制作 10课时

知识要求：了解MCS-51型单片机存储空间的配置；熟悉MCS-51型单片机I/O端口的结构及工作原理；了解MCS-51型单片机的引脚功能；掌握单片机的读写时序。

技能要求：能将端口输出高电平或低电平；能从端口上读入数据到单片机；会编写程序实现流水灯。

(3) LED动态扫描 6课时

知识要求：掌握数字、字符转换成显示段码的方法；掌握动态显示的原理；掌握动态显示的程序编写。

技能要求：会程序编写；能使用各种调试方法调试程序；能在5位数码管上显示学号的后5位。

(4) 多功能电脑时钟 14课时

知识要求：了解液晶显示器的工作原理；掌握LCD调试方法；掌握定时器/中断技术和应用。

技能要求：会设计液晶显示器与单片机的接口电路；能编写程序在指定位置显示指定字符。

(5) 多功能计算器 10课时

知识要求：了解键盘的接口方法；认识各种按键；知道按键四个引脚中哪几对脚是常闭的；掌握查询式键盘的硬件组成和软件编程方法

技能要求：能连接按键电路;会编写程序读入键值;能把键值显示出来

(6) 温度控制/告警器 14课时

知识要求：了解A/D转换器工作原理；掌握D/A转换器与单片机接口工作原理；掌握A/D、D/A编程方法。

技能要求：能设计A/D、D/A转换电路；能编写程序进行数据采集，并把数据显示的数码管上。

1.2教学方法改革

(1).多媒体结合黑板开展教学

利用教室多媒体设备进行理论教学，化抽象为形象，侧重讲原理、讲应用。多媒体教学信息量很大，一节课可以讲很多东西，学生于一些难的知识点不能完全掌握，对于一些重要东西（如程序讲解）用黑板的教学效果会更好。最好的方法是先用多媒体讲解，对于难点和重点用板书的形式进一步讲解。

(2).在实验室完成理论和实践的教学

单片机实验室建成理实一体化，有多媒体设备和实验设备。学完理论知识后立马可以进行实践检验，也可以先开展实践教学，让学生先进行试验，然后再进行理论学习，这样大大提高了学生的学习积极性。

(3).每次课给学生一个任务

每堂课都给学生布置一个任务，此任务包含本次课的重要知识点。如实现灯的左移，实现抢答器功能。

2典型教学案例

抢答器项目的主要部分是按键扫描、按键处理、按键功能编程及七段码编程。

要求掌握的知识点：了解键盘的接口方法；知道按键四个引脚中哪几对脚是常闭的；掌握查询式键盘的硬件组成和软件编程方法；掌握外部中断相关知识。

要求掌握的技能有：能连接按键电路，会编写程序读入键值；能把键值显示在数码管上；能编写主持人用的按键程序。

通过抢答器的制作了解单片机的重要输入设备――键盘接口技术和程序设计方法。熟悉按键的结构，掌握独立式键盘的结构和查键程序。

抢答器教学案例

1．教学任务：完成抢答器的设计与制作

2．教学目标

最终目标：了解数码管的结构、工作原理、显示方式和控制方法。

促成目标：（1）数码管能显示数字0－9；（2）会设计喇叭发声电路；（3）设计程序保证显示最先抢答人的号码。

3．教学准备

（1）万用表、仿真器、编程器、电焊铁、松香、焊锡丝等设备。流水灯所需的元器件。

（2）教学PPT、教案、教材、学习指导书、任务书、评价表等。

（3）将一个班级的学生划分为若干学习小组，每组2人，分工合作完成。

4．教学课时数4课时

5．教学过程

（1）收集信息（0.5课时）

下发任务书，描述项目学习目标，交代学习任务，发放相关学习资料，教师作10分钟辅导。

（2）制定计划（0.5课时）

每位学生写出8个LED灯可以实现哪几种显示方式，并写出1种显示方式的程序。

（3）实施计划（2课时）

小组之间讨论如何保证显示最先按下按键的号码，并编写程序。

（4）检查评估（1课时）

完成实物制作后，接通电路板电源，能进行抢答，有人抢答后喇叭发出响声，学生根据评价表自我评分，再由教师检查评分。