单片机原理论文范文

时间:2023-11-11 05:34:39

单片机原理论文

单片机原理论文篇1

[关键词]单片机教学模式

[中图分类号]TN312.8[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0114-01

1 单片机课程的安排

近年来,我院把《单片机原理与接口技术》这门课作为电气类专业的必修课程,以前对高职学生在入学第二学期开设这门理论课,第六学期再开始实践课程。这样的课程安排是有原因的,作为理论教学方面,第一学期由于开设了《微机原理》,第二学期自然就开设《单片机原理与接口技术》,便于课题衔接。但单片机的实训课题作为控制单元只能放在相关专业课程之后,并且有了一定的技术基础才能进行实训。如经过电工的基本技能、模拟电子、数字电子等相关专业课程的训练之后才进行。这样我院就把单片机的实训课程安排在第六学期进行实训,理论课程结束太长时间,给实训教师和学生都带来了很大的压力和困难,并且学生普遍感觉到这么课程难学,部分学生产生厌学情绪。对此近年来我院对许多专业课程进行了调整,采用模块式教学。单片机也采用模块式教学。

2 教学方法

所谓模块式教学是把理论课与实训课放在一起进行,边理论边实训。

2.1 课程结构安排

单片机的概述;MCS-51单片机的基本结构;单片机的最小系统扩展;MCS-51单片机的指令系统;汇编语言程序设计;中断系统;MCS-51定时器/计数器;串行接口;MCS-51单片机的I/O口扩展;接口技术。

2.2 教学课程结构分析

在讲第一章单片机的概述的同时,就把单片机发给学生,我院采用的是启东计算机厂生产的DVCC-52JH++单片机箱。这样就比理论课单纯的一支粉笔一块黑板凭学生想象的教学容易多了,使教学直观化。

在讲第二章MCS-51单片机的基本结构的时候。有些内容如P1、P3口便对于学生进行实际演示,(1)、P3.3口做输入口,外接一脉冲,每输入一个脉冲,P1口按十六进制加一。(2)、P1口做输出口,编写程序,使P1口接的8个发光二极管L1―L8按16进制加一方式点亮发光二极管。实训说明由于P1口是准双向口,它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同,由准双向口结构可知:当P1口作为输入口时,必须先对它置高电平,使内部MOS管截止,因内部上拉电阻是20KΩ―40KΩ,故不会对外部输入产生影响。若不先对它置高,且原来是低电平,则MOS管导通,读入的数据是不正确的。这样由原来的理论教学抽象的概念变得直观化。

在讲第三章单片机的最小系统扩展时,对全书的结构进行了调整,现在单片机原来与应用的教材琳琅满目,种类繁多。但课程结构大同小异,在讲完上述第一、二章后,第三章便是指令系统。但我感觉这时候讲指令系统会增加学生学习的难度。如果这时候讲单片机的最小系统扩展让学生先学习硬件系统,由于硬件系统直观、简单、易学,对单片机硬件工作原理和结构有了进一步的认识和理解后,有了一定的硬件基础,更容易让学生上手。为后续的课程实行一体化教学打下良好的基础,如在后面讲指令的时候,就可以做到边讲边练。课题就这样一环套一环的进行下去,把看不见的软件程序通过硬件显示出来。

后续的课题安排和其它书籍安排的一样,并且根据职业技术教育的特点和要求,在教材的使用上应适当降低教材的理论深度和难度,精选内容,突出重点,多举实例,多做实际训练,对于学生不易理解和容易混淆的概念,力求做到通俗易懂,边讲边练,理论与实际紧密的联系在一起。

2.3 采用多媒体和黑板结合授课

有些内容用黑板讲解效果好,有些采用多媒体讲解好,利用自己制作适用于课堂教学的多媒体课件。例如,在讲解堆栈等内容的时候,通过多媒体演示入栈操作和出栈操作的过程,可以取得良好的教学效果。其他知识点的讲解同样可以仿效。集动画、声音、图片、文本于一体的多媒体课件不仅能够使抽象的理论知识变得直观易懂识,而且能够活跃课堂气氛,从而激发起学生的学习兴趣。

2.4 活跃课堂氛围,调动学生的积极性

在单片机教学过程中,课题本身难度大,课堂气氛容易沉闷。因此应注意调动学生的积极性与主动性。教学的主体是学生,老师讲的再好,学生不认真听,不认真训练效果同样不好。只有学生对此课程产生兴趣,这门课程才有可能学好。因此在教学过程中要注意以下几点:(1)语言要生动,风趣。尽量联系实际,多举实际例子,多让学生的动手。对于难理解的内容,教师尽量用自己理解后的语言告诉学生。(2)树立榜样,建立激励机制,鼓励、激发学生学习的兴趣和热情。(3)课题开始的时候,课题内容由浅入深,待学生掌握以后可逐步加大难度。

2.5 教学媒体

一体化教学的教学媒体相对于理论教学有天然的优势,我们有大量的仪器、设备、元器件可以使用。本课程主要用到的教学媒体有计算机机、软件系统、单片机仿真系统。目前市场上单片机实训设备种类繁多,但总的来说,都能够完成相关的软件实训和硬件实训。我院采用DVCC-52JH++型单片机实训设备,我们从中精选了几个软件实训和硬件实训。软件实训可以提高学生编程水平,培养学生逻辑思维能力;硬件实训可以培养学生实践动手能力,两者相得益彰。

事实证明,通过以上教学方法的改进,我所教授的单片机课程,在教学质量方面有了显著地提高,教学效果收效明显,学生普遍反映良好。以上是我在教学过程中积累的一点经验,希望各位专家及同行予以批评指正!

[参考文献]

[1] 李明,毕万新.《单片微型计算机及接口技术》.大连理工大学出版社.

[2] 张振荣,平.《单片机原理及实用技术》.人民邮电出版社.

[3] 张伟,张杰.《单片微型计算机原理与应用》.机械工业出版社.

单片机原理论文篇2

关键词:单片机;在线仿真;实操训练

单片机一词最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,简称SCM,它的主要作用包括运算和控制,单片机又称为嵌入式微控制器,在智能仪表、工业控制、智能终端、家用电器等很多领域得到广泛应用,单片机也成为各高校专业必修的的课程。学习掌握单片机对于学生来是相对困难的,因为单片机控制电路项目中包括硬件电路的设计与调试、软件的程序设计,以及软件和硬件结合问题。所以采用单个方式,或者部分方式,掌握起来相对因难。本文针对上述问题,提出一种结合方式,通过Keil、Proteus和万能板器件电路实物,通过实物的练习,实物的调试,增加实操训练,提高掌握效率。

1单片机课程教学现状

1.1单片机课程理论化

现有部分单片机开设课程理论化,只有理论的学习,缺少实操过程,或者是没有虚拟的练习。因为单片机的特点,它是由硬件、硬件电路、软件、软件调试组合课程,并且涉及到单片机内部结构构成,及内部控制电路、运算电路、存储寄存器、软件编程思想等内容,所以,这样会造成理论非常困难,成倍增加难度。不能满足学习多样需求,也达不到深入浅出的必要条件。

1.2单片机课程实践单一化

这里单一化指的是实训只有虚拟,或者是只有实验箱的实训过程。一定程度上解决了单片机学习困难的问题,将单片机项目化,模块化。由于缺少实操部分,缺少了实物项目化,实物模块化。少了工作为导向,少了项目的完整过程,还是有一定的难度,一定程度会减少学生的积极性,会形成以老师为主导,学生被动接受知识的现象。

1.3单片机项目内容简单化

由于缺少单片机实操部分,或是缺少单片机项目完整性。为了达到培养要求,降低项目难度,在项目选择上,倾向挑选简单的项目内容,减少的项目丰富内容,好的单片机项目,好的创新思想得不到实现。达不到人才培养的目的和目标。

2在线仿真

Keil、Proteus在实验教学当中的应用单片机是注重理论,也注重实践的一门课程,也是综合各学科的课程,完整的单片机实验项目,需要涉及到各方面知识,其中包括:模拟与数字电路、Protel电路设计、汇编与单片机C语言编程、单片机接口设计、单片机通信显示设计等。在项目实验过程中,采用理论与实践相结合的方式,实物与虚拟操作相对照的方式,通过理论指导实践,达到明显的提高效果,反过来虚拟操作增加兴趣点,提高自信心。在线传真包括如下三个步骤:

2.1单片机的理论

单片机理论学习必不可少,注重解析出教学内容的重点、难点、易点,通过项目导向,任务驱动,内容模块化,项目化,充分发挥学生的主动性、积极性,带着问题、带着疑问在实践和实操过程中寻找答案。深入浅出的学习各部件的工作原理、软件方面的编程思想。

2.2单片机

Protel电路设计通过工学结合,模拟工作过程,利用AD14设计软件,设计绘制出单片机电路原理图,生成原理图的网络表,利用网络表设计绘制PCB印刷电路板,通过原理图和PCB的设计,加深了对模拟和数字电路认识,以及项目设计中的各种设计规则,增加的项目设计的兴趣点,减少了单片机电路设计的困难点。

2.3单片机

Proteus在线仿真利用Keil和Proteus仿真单片机开发过程,提高单片机的开发清晰度,减少单片机开发时间,提高开发效率。Keil开发单片机C程序,编译和链接,生成.hex文件,可以熟练掌握编程思想和编程方法。通过Proteus下载.hex文件,模拟单片机程序的烧写,Proteus搭建单片机电路和电路等,通过搭建好的电路上运行烧写的程序,运行结果反映出程序编程的效果,方便找开发程序的漏洞,提高了程序调试能力。

3搭建单片机实物电路实操过程

3.1PCB万能板搭建

前述提到Protel电路设计,设计出PCB印刷电路,开发出PCB电路板,焊接PCB电路板单片机所有器件,包括单片机常用的晶振电路、电源电路、接口电路、I2C电路、显示电路、驱动电路等。实物焊接进一步促进掌握单片机电路各器件的工作原理、理论参数、连接方式、电磁兼容、电路布局和布线等知识。有助于减少单片机理论知识枯燥性,和提高对整体项目的把控。如下图所示:

3.2焊接电路工具实操

单片机焊接时涉及到各种的工具,其中包括电烙铁、万能表、示波器、吸枪等,焊接工具的使用进一步提高了对器件融通,增强了对器件参数理解,能帮助理解掌握各器件的特性、参数指标,通过工具的实测得到的值后了解各部件的工作原理及运行过程。通过实操的练习增加了对单片机的乐趣,打通了单片机理论与仿真到项目实战的最后一步的问题。

3.3单片机项目运行

单片机课程项目化、模块化,以项目为导向,提供一整套的搭建、编程、烧录、调试的工作过程。单片机万能板电路、单片机.hex开发程序、单片机烧录程序STC、单片机烧录终端等,运行步骤如下:(1)计算机操作系统与单片机烧录终端连接;(2)运行STC烧录程序,为单片机烧录.hex程序;(3)安装烧录好的单片机;(4)单片机项目上电运行;(5)项目测试。此方法运用了案例教学、项目驱动、产教融合等方法,相对较好的解决了单片机硬件电路的设计与调试、枯燥语言程序设计的两大难题,为学生提供了范例,适应了单片机教学需求,达到了以学生为中心,老师为辅导,调动了学生的积极性,有助于进一步增加学习的动力。

4结语

单片机原理论文篇3

【关键词】 技能抽考 单片机教学 多元化单片机

单片机是一种微型计算机的分支,以体积小、功能全、性价比高等特点著称,被运用到工业控制、通信设备、信息处理、电器等诸多领域。单片机技术在整个课程中处于核心位置,是电子信息、机电、自动化等专业学科必备技术,也是工科学生就业的一个基本保障。

一、单片机教学现状

单片机教学中,教师以汇编语言版本和C语言版本为编程工具的单片机为学习对象,这种学习方法可以使学生更加深入的了解单片机指令系统的操作,也可以对单片机软、硬结合的特点做深一步的单片机原理理解[1]。

“单片机”是一门专业课程,基于电工学、电子学、计算机组成原理学、接口原理及汇编语言学基础上的一门课程。以上课程是单片机课程的基础,对单片机的学习能够起到促进作用,加强学生对相关课程的理解。对于学生而言,单独的学习单片机课程,没有专业背景和知识结构的因素影响,将会很难入门[2]。

二、单片机教学的问题

2.1 单片机教学的实验设备单一

教学中使用的实验设备通常是学校为学生准备好的包含十几种实验内容的实验包,学生对实验包里的设备进行试验并加深对理论知识的理解。但是,通过这种实验包学习产生的问题是无法提供更高层次的动手实验,实验包里的实验项目硬件已经连接完毕,学生只需要通过简单的连线就可以使用,导致了学生动手和动脑的机会少,线路已经固定,学生不能根据自己的设计改变线路,在实验中产生一定的局限性。

2.2 教学内容与实际应用不符

学校的教学方法中,基本以理论为主,造成设计效率低、学生学习的难度大、理论性过强、语句不易理解等问题,另外由于编程的代码结构复杂,学生对硬件结构的依赖性比较大,不能够完全在不同种类之间相互移植。

三、技能抽考在单片机教学中的作用

3.1 技能抽考的理论

技能抽考是根据教育学的要求,依照专业特点对学生掌握的专业技能进行标准化的考核,需要通过理论和实践的双重考核。具体做法分为三种:制定统一的抽考标准;制作抽考标准的试题库;根据专业学习的人数,采取随机筹钱的方式进行学生的独立抽考。

这种技能上的抽考相当于一种技能竞赛,专业技能竞赛相比职业技能竞赛的方面更为广阔、参与的学生也比较多、比赛的内容全面,抵制了一直以来的“重技能轻综合”的不足[5]。

3.2 技能抽考在单片机教学中的作用

技能抽考运用到教学模式中,能够重新建构教学模式,提高教师和学生的专业能力、增强教师的职业道德素质和心理素质等,使学习中实现车间与教室、教师与师傅、学生与学徒、作业与产品、理论与实践、教学与比赛相结合的一种教学改革,推动学校教育水平的发展。

3.3 技能抽考重建教学模式

技能抽考是以学生的综合实力为评价标准,在学习范围的完成情况来进行对专业能力的衡量,对能力、方法等进行务实、高效的教学目标。因此,教育教学观念发生了转变。从原有的教学方式转向行动教学方式,让课堂从理论性教学转向实践性教学,以“教学工厂”为实训教学模式,使车间和教室结合、理论与实践结合。

四、结论

单片机原理和教学中的自主研发、开放性和创新性,比较容易符合新世纪人才的培养,符合高校的教育规律。在教学中加快改革步伐,加强基础、培养能力、开拓思维、注重创新、提高素质为教学中心思想,以培养学生的科学实验素质和动手能里为教学目标,将教学层次加深,全面展开单片机教学的最新模式,为电子信息行业培养大批量专业知识强又掌握应用技术的应用型人才。

参考文献

[1]牛骁.单片机和C语言的教学探讨[J].江苏机械制造与自动化,2001,04:136-138

[2]陈华珍,夏国清.基于单片机系统开发的C程序设计教学方法探讨[J].考试周刊,2011,03(09):143-144

[3]张金果,宁亚媛,姜睐.基于Proteus和Keil的单片机教学改革的探讨[J].华章,2013,12(23):263+366

[4]宋跃.新形势下单片机课程教学体系改革研究[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会.教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(上册)[C].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会,2010:7

单片机原理论文篇4

[关键词]单片机、建筑设备、项目教学、实践考核

中图分类号:G421 文献标识码:A

[中图分类号] TU855[文献标识码]A

近年来,单片机以其控制能力强、可靠性高、通用性好、扩展灵活、体积小、价格便宜等优点,在工业控制、家用电器、建筑设备等大多数行业都有广泛的应用[1]。在智能建筑中,电梯控制系统、空调温控系统、安防系统、消防系统、照明控制系统中均可见到单片机的踪影[2]。因此,对于需要熟知建筑设备原理的建筑设备类高职学生掌握单片机应用技术显得相当重要。在我校建筑设备、建筑电气、楼宇智能化专业中均开设有单片机课程,但传统的单片机教学存在重理论轻实践、考核方式单一等诸多弊端,造成学生单片机应用能力不足,与企业要求的高技能型人才培养存在较大差距[3,4]。基于上述情况,本文从案例教学的角度以及基于自主研发的单片机实践教学平台对这门课程的教学模式进行探讨。

一、单片机教学的现状

高职高专单片机教材众多,但从内容编排看大多是叙述单片机内部硬件结构、单片机指令系统、汇编程序设计、单片机定时/中断、单片机的扩展应用以及电路接口相关理论知识,与实际工程应用联系较少,使得学生学完之后仍无法应用于实际工程。现行的教材中虽配有实验,但也多为验证性实验,内容较为陈旧、模式单一,缺少创新性的训练和锻炼,一般都是老师按照大纲要求操作几个实验,学生跟着模仿完成规定的实验等这样的教学模式,而学生就缺乏在实验中积累解决工程实践中问题的经验,无法进一步提高其能力。

我校建筑设备类专业学生生源包括普通高中生、中职升高职对口生等学生,在学习自主性、知识接受能力方面都存在一定的差异,面对枯燥的理论知识传统的教学方法难以提起学生的学习兴趣。因此应该因材施教,注重教学实验讲解及着重培养高职学生的动手能力,理论结合实践,以实验带动理论学习,以实验加深理论理解,方才能够取得良好的教学效果。

目前单片机课程的考核通常是平时成绩与期终成绩三七开,实验成绩计入平时成绩,期终测验重点考核理论知识,采用闭卷笔试形式进行考核。而闭卷考试形式只能在一定程度上考查出学生对知识点的理解与记忆,很难灵活地考查出学生的分析与解决问题的能力。这种考核形式容易使学生误以为学习单片机只要死记硬背知识原理即可,实验技能的培养并不重要,从而树立错误的学习导向。

二、单片机教学的改进

(一) 课程的引入

单片机的第一课,首先要让学生对单片机的应用有一个感性认识。利用自主开发的单片机控制系统给学生演示最基础的流水灯控制,使学生能联想到街道上的霓虹灯、交通灯、广告牌等,并通过改动极少的参数实现他们所想的功能。直观的演示以及告知学生在学习单片机的过程中每个人都可以实现这样的系统,容易激发学生学习单片机的积极性,树立学生学习单片机的自信心。

(二) 调动学生学习的积极性

高职学生的特点是一般抽象思维能力不足,若直接教授编程语法知识则难以引起他们的兴趣。因此应多注重形象思维方面的教学,在实际教学过程中先做后学,在做中学习理论知识,最终完成教学任务。目前市场有很多单片机实验箱或实验模块供学生学习,运用实验模块的确可以快捷方便地进行操作,但实验模块最大的缺点是不能进行硬件设计,也不能使学习了解整个单片机系统开发的过程。因此我们在教学时并不直接把成品的实验箱提供给学生,而是仅提供原理图和PCB板图,打印出图、转印做板、元器件焊接等全部由学生自己完成,当学生亲手完成了项目的设计与制作,看到实际效果时会充满了喜悦和成就感,这会激发学生学习单片机的积极性与创造性。

(三) 合理设计实验项目教学内容

为能达到教学大纲的要求,并结合建筑设备类专业学生就业后的工作性质特点,在教学过程设计了七个基础项目(模拟交通灯、计数器、电子时钟、液晶显示广告牌、简易数字电压表、温度测试、电机驱动)和一个综合项目(智能电梯控制系统),在每个项目均给予学生详细的实验方法、程序流程图、范例程序及程序解析,让学生通过输入范例程序理解程序中各指令的作用和程序的结构;根据电路原理,重新编制程序完成各基础项目所规定的任务,以达到学生能够独立编程的目的;最后通过综合项目智能电梯控制系统的设计和调试,让学生全面掌握硬件和软件这一有机的整体,形成单片机应用“系统”的概念,培养开发单片机应用系统的综合能力。另外,在每个项目完成之后,均配有和工程实践联系紧密的扩展项目,在相同或经少许的改动的硬件基础上,改写相应的程序即可完成各种不同的功能,这样会让学生觉得单片机系统就在他们生活中,也会大大提高学生的学习热情。

(四) 实践考核与理论考核相结合

考核的目的在于检查教学效果,以便改进教学工作,提高教学质量,督促学生积极努力地学习。对于单片机这种应用性极强的课程,考核方式应以实践考核为主,考查学生是否真正能学以致用。为此,在考核方式上做了以下尝试。理论考试采用开卷的形式,主要考查学生对知识的掌握和应用能力,题型采用分析和程序设计题为主,答案不唯一,可以引导学生开动脑筋编写最佳程序,培养学生严密的逻辑思维和推理能力。实践考核类似于综合实验项目,目的是检查学生对单片机系统的掌握程度和综合应用能力。理论考试和实操考试都及格时,本课程才能获得学分。这样做可以避免有些学生因实操薄弱而用理论成绩弥补的现象,引导学生强化实践能力方面的锻炼。

三、结束语

在高职院校教学过程中,单片机应用技术课程是一门理论性和实践性都很强的综合课程,需要多个方面的有机结合。本文根据开发的建筑设备类专业单片机的实践教学平台,采用实践先行、理论并重的教学模式进行教学,经实践证明该教学方式效果良好,大大提高了学生对单片机学习的积极性与实践动手能力,得到了学生与学院的认可。

【参考文献】

[1] 王静霞. 单片机应用技术-C语言版[M]. 北京:电子工业出版社,2009.5

[2] 张世冬. 单片机在楼宇照明中的应用[J].科技致富向导,2011(11):122.

[3] 王新刚,余洁. 浅谈单片机课程教学质量的提高[J]. 教育与职业 ,2010(32):139-140.

[4] 郭文川. 项目教学法在单片机课程教学中的实践 [J]. 中国现代教育装备,2011(1):112-114.

单片机原理论文篇5

关键词:云计算;单片机;课程设计

中图分类号:F49文献标识码:A文章编号:16723198(2014)07017601

1云计算

“云计算”的概念,是由Google的CEO艾里克・施密特在2006年的讲座上第一次提出并使用的。云计算就是,把目前为止由个人计算机或公司服务器上所进行的信息处理,通过因特网使其运行在外部巨大服务器上的方法。也就是说,信息的处理在互联网上,即在“云”中实现,其真正的涵义便是“云(=因特网)+计算(=信息的计算处理)”。

2云计算辅助教学与单片机教学

随着云计算的快速发展,人们的生活和工作水平不断的提高。2009年云计算被应用到了教育界,带来了教育领域的一次革新。云计算在教育领域的应用被称为“云计算辅助教学(CCAI)”,它是指使用者利用云计算所提供的云服务来完成信息共享,实现教育资源的最大化利用以及减少教育方面的设施投资。高校是培养人才的地方,利用云计算的优势,探索高校如何与云计算相结合,进行教学方面的革新是当前教育界面临的一大挑战。单片机原理及应用是一门专业课,具有技术应用与直接面向就业的特点,掌握好单片机知识与技能后,将为日后工作打下坚实的基础。如何将云计算应用到单片机教学中,探索云计算所带来的教学革新,是单片机教学工作者急需探讨的一个问题。

单片机以其完善的功能、低廉的价格,被广泛应用在工业控制、仪器仪表、通信、机电一体化、家用电器等领域。单片机技术已成为从事自动化、通信、机电一体化等工作的人员必备的技术。目前,已经有很多高校开展了单片机精品课程的研究,形成了一套完整的单片机理论教学体系。高校之间相互分享教学资源就可以减少教学资源以及硬件设施的重复建设与投资。随着云计算技术的不断发展与普及,将各种教学资源迁移到“云”中,就可以很好的实现高校间各种教学资源的共享,建成一个基于云计算的单片机教学平台。在单片机原理及应用课程教学中,运用百会套件建立教与学的平台,将单片机教学与云计算相结合。

3单片机原理及应用教学设计

单片机原理及应用这门课程理论性和实践性都较强,包含了一些抽象的理论概念。这门课程不像C语言程序设计,只要知道程序怎么编写就可以了,也不像模拟电子技术,只要知道硬件电路设计便可,它是理论和实践的结合体。

3.1理论教学

理论知识涉及到专业内容,往往枯燥乏味,很难引起学生的学习兴趣,没有了学习兴趣,学生就会产生抵触心理。所以,选用合适的教学方法就相当重要。教学方法有很多种,案例教学就是其中的一种。运用案例教学,可以把抽象的理论知识和案例相结合,能起到将抽象问题具体化的作用。在单片机教学中选用案例教学,就能让学生对教学内容有直观的印象,有利于提高学生的学习积极性。

利用百会维基呈现教学内容、教学活动、展示作品等。教学内容中采用案例的方式将教学内容展示给学生,比如电子钟、城市道通灯控制系统、防盗报警器等日常生活中很常见的例子,让学生知道单片机的学习和日常生活息息相关,将原本抽象的理论与实际例子相结合,从而引起学生的学习积极性。利用了云计算技术,学生随时随地可以利用上网设备,比如电脑、手机或IPAD等来查看教学内容、教学活动以及相关的作品。打破了传统的将教学资源拷贝到电脑上的麻烦,而且现在学生基本上都人手一个手机,手机小巧随身携带方便,方便随时查看相关信息。

利用百会文档免费在线建立、撰写、存储和分享文档。通过百会文档,学生便可以共享演示文稿、电子表格和文档等资源,还可以上传图片和文件等资源,利用这个功能,可以实现网上完成作业。打破了传统的手写作业的模式,在相应的上网设备中,通过浏览器打开百会网的百会文档,编写好作业,然后进行提交。教师接收作业并批改,可以及时将作业批改结果反馈给学生。利用云技术,还可以对考试方式进行革新。利用百会文档提供的文档权限管理功能,完成网上答题并提交,最终教师进行批改。不但提高了教学效率,还可以减少教育方面的相关投资。

百会聊聊可以实现师生间的及时交流互动。学生在学习单片机课程过程中遇到问题可以随时提问,教师或者其他学生都可以解答,及时解决学习过程中的疑问。百会论坛也可以实现师生间的交流互动。学生或教师将有用的一些信息或资料在论坛上,大家可以交流讨论,不但有利于学习还能增长课外知识。

3.2实验教学

实验是对所学理论知识的应用,是单片机课程中不可缺少的一个部分。单片机原理及应用是软件和硬件相结合的一门课程,软件部分要求学生掌握单片机相关理论以及编写程序的能力,硬件部分要求学生会动手设计硬件电路。我校电子专业在课程安排上先学习微机接口技术,然后再学单片机原理及应用,所以选用汇编语言进行编程,可以强化对汇编语言的理解与应用。对于学的好的学生可以引导他们再编写单片机C语言。学习汇编语言和学习其他编程语言一样都要学习语法。了解了语法后,接下来就是应用到具体的编程当中。我校单片机原理及应用的实验课选用天煌开发的单片机实验设备以及相关的编程软件。传统的实验课是要求每台学生机都要安装相关软件,若软件出现了问题又要重新安装,这样增加了实验室维护的压力。若

采用云计算技术,将相关软件保存到百会文档中,学生便可以在任意时间和地点下载安装,这样有利于一边学习汇编语言的指令,一边将所学到的指令应用到具体编程中,可以及时了解相关指令的用法以及容易出现的问题。不但有利于学生更好的学习指令,还能减少实验室维护的压力。我校单片机原理及应用课程是专业考试课,规定需用64学时的时间完成教学大纲所要求学生掌握的内容,其中有44学时的理论课和20学时的实验课。学生在期末的时候会得到这门课程的总评成绩,总评成绩=期中成绩(20%)+平时成绩(20%)+实验成绩(10%)+期末成绩(50%),这里涉及到实验成绩的评定。利用云计算技术,可以在网上实现实验成绩的评定。将实验成绩分成两部分即出勤率和实验完成情况。利用百会文档可以进行在线调查与统计查看学生的出勤情况,利用百会维基完成实验程序的上传操作。

4结束语

目前,基于百会平台的单片机原理及应用课程的设计仍处于探索阶段。利用云计算技术能够最大化优化资源的共享,是网络高速发展下的必然产物。云计算技术还减少了硬件设施上的重复投资建设,减少了企事业单位的开销。把教学和云计算技术结合起来,能够实现教学上的革新,是新时代下教师要掌握的一门技术。但是,云计算在教学过程中的应用仍存在许多问题。比如安全问题、个性化操作的实现等。云计算的功能是强大的,期待云计算技术的不断发展给人们的学习生活带来更大的便利。

参考文献

[1]胡长胜.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]李春艳,王茜.云计算环境下计算机基础实验教学模式探讨[J].电脑知识与技术,2013,9(14):33213323.

[3]游录超,施莉莉,袁芳.基于云计算的课程辅助教学平台设计与实践?――以“计算机组装与维护”为例[J].金华职业技术学院学报,2013,13(3):7073.

[4]黎加厚.云计算辅助教学与创新[R].首届全国“云计算辅助教学”高级研修班,2009.

单片机原理论文篇6

【关键词】单片机;接口技术;教学实验

单片机实验在单片机理论教学中,具有非常重要的实践作用。我们通过单片机教学实验,可以很好的提升学生动手能力,让学生在动手的过程中认识到其工作的特性和原理,对理论知识有一个非常直观、系统的认识和了解;除此之外,还可以加深学生对理论知识的印象和解读能力,使得学生在实践的过程中掌握单片机的关键理论知识和相关技术。

一、现有实验教学方式的不足

1、内容的系统性存在缺陷。实验课程的学时在课程总学时当中受到非常明显的遏制,假如说在原有的计划上安排了10个学时的实验课程,但是这些实验学时对单片机实验教学的实践需求是远远不够的。为了在有限的时间内把单片机的实验内容最大化讲解,实验课程的环节中穿插了非常多的论证性实验,并且教师会给出一定的程序步骤。在实验的时候,学生都是被动跟着教师进行,对于实验内容的认识依然停留在书本知识方面,缺少新器件和电路应用方面的实际操作训练。虽然说这么做加快了实验的周期时间,但是本着实验课程锻炼学生的实践操作能力和思维能力的目标依然没有实现。虽然说部分学生对于知识是一知半解,但是完全依照书本操作步骤进行,也可以完成相关的实验,但是这样的情况依然无法满足学生训练单片机内容的实践操作要求。

2、时间的灵活性非常古板。因为实验成绩是课程总成绩的少部分,因此当课堂教学内容全部结束的时候,所有的实验教学课程都要结束,要不然会影响到学校安排考试和成绩测评的安排,鉴于这样的原因,实验周期时间短和相对集中就成为了主要问题。在这部分时间内,实验室出现高负荷情况,每个班级的实验时间都安排的很集中,经常会出现下组学生等待上组学生做完实验等实验设备的情况,灵活的时间因此受到非常大的限制,并且影响到学生实验课程的教学质量。

3、综合性实验无法开展。因为单片机的价格非常低廉,体积还很小,相应的功能也在不断的完善,成为现代工业技术中非常理想的一种微控单元核心构件,尤其实在工业过程控制和智能仪器仪表方面应用非常广泛。单片机实例应用是非常容易就可以被利用在实验教学过程中的,因为这样不单单可以让学生建立一个非常系统的单片机知识系统,还能够让学生体验到单片机在实际应用中的价值。但是因为现实教学情况的限制,如此综合性的教学实验并没有被安排实验教学中,只是作为小部分的选修内容。

二、单片机实验教学的有效改革

1、专门开设单片机实验教学课程。真正意义上掌握单片机的理论知识,必要的实践操作是不能缺少的。现在的学生普遍感觉到单片机的理论知识很难把握,最主要的一个原因就是实践操作程度的不深刻,所以在改革单片机原理和接口技术实验课程的时候,必须把理论教育和实践操作一分为二。把传统课本知识中的实验内容全部分离开来,重新进行规划和分类,并且为此专门编纂特定的实验教材,从根本地位方面改变实验教学的存在价值。如此一来,实验课时得到了充分的保证,并且在实验内容的安排方面更加全面和具体,可以让学生在程序编写、通讯方式、存储器结构和系统综合应用方面得到全方位的训练和提升。目的是培养学生正确地思维方法和健康的学习态度。

2、柔和化的实验教学时间。单片机课程被设置为单独的实验课程之后,就不会依附于传统的理论知识教育,所以说在时间的安排方面非常充裕,基本上实现了实验时间的真正开放。实验时间贯穿于整个学期,每个小组之间可以进行不同类别的实验,随后进行对比和交流。实验时间不再依照传统理论课程时间的安排,而是全天都在实验,目的是确保不同层次的学生有充分的消化知识时间。实验课程的时间占据总课时的50%,学生可以自身学习的需要选择实验的类型。对于选修课程,不再要求学生在一个单元课时内完成,一个实验可以分成若干个小实验进行,留给学生充分思考的时间。

3、层次分明的实验内容。单片机实验教学的内容可以大致分为三部分,就是①基础实验部分,②设计实验部分,③系统试验部分。基础实验就是说对单片机基本知识的理解和学习,让学生根据指导书中的步骤设计进行,教师编写非常系统的实验步骤,使得学生在完成基础实验之后,具备一定的总结和编程能力。设计实验就是说对某一个单独的方面进行深入化的研究分析,只是针对一个知识点进行认真讨论,要求学生自己动手设计路线、编写程序、自行调试、发现问题和修改等。系统试验就是对毕业设计内容和专业领域设计内容,采用应用系统设计方式。

4、虚拟仿真技术和实践操作技术的完美结合。Proteus是现在最好的电路仿真实验软件,其中具备非常优秀的数字电路、模拟电路和电路系统,支持AVR和51系列等主流单片机系统和不同样的调试环境。比如说Keil C51 uVision2 软件,就是一款很好的单片机仿真实验软件。所以说在单片机实验课程改革过程中,我们将Proteus融入到单片机实验教学当中,要求学生在掌握基础知识之上,对于一些综合性的实验,学会使用Proteus软件进行设计和修正,然后再把自己做实验的内容移植到实验室硬件电路当中。很好的减小了原材料的损耗,也达到了训练学生操作能力的目的。

5、改良实验课程的测评方式。完善测评方式不单单是对学生所掌握知识的一个客观评价、对学生实践操作能力的肯定,更是成为激励学生努力学习的手段。测评的方式要具有一定的公平性和公正性。学生进行的每一项实验记录都占据一定的分值,学校不再需要进行单独的实验测验,而是对学生整个实验过程进行综合评价,尽可能规避偶然性和片面性情况的出现。

总结:单片机原理和接口技术的实验教学,最终目的是锻炼学生的动手解决问题的能力,所以在掌握理论知识的前提下,学习和熟练应用实验方法是非常关键的。因为单片机实验教育是一项漫长久远的任务目标,所有我们在只有单片机实验教学的基础上,融入科学发展观的理念,才可以更好的建立一套实验教学综合体系,顺应时展的要求。

参考文献:

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[4]马金祥、何一鸣. 单片机课程实践能力培养方法的探讨[J]. 常州工学院学报. 2011,(13):180-188.

单片机原理论文篇7

关键词:单片机;课程改革;课程探索

作者简介:许景辉(1978-),男,河北藁城人,西北农林科技大学水利与建筑工程学院,讲师;张成凤(1978-),女,山东安丘人,西北农林科技大学水利与建筑工程学院,讲师。(陕西 杨凌 712100)

基金项目:本文系西北农林科技大学本科优质课程建设项目(项目编号:2013-53)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)35-0074-02

“单片机原理及应用”是电气工程及其自动化专业的一门重要学科基础课,是专业建设方向中“强弱电结合、软硬件结合”的重要体现课程之一。该课程帮助学生理解嵌入式控制系统的原理、工作模式和常用芯片参数,是目前信息技术在电力系统中应用的入门级课程和基础课程。

“单片机原理及应用”经过多年的教学实践和改革,从教学方法和教学手段上进行了不断创新,教学效果日益提高。但在新科技时代背景下,随着现代科学技术的飞速发展,更多的技术和方法可应用到“单片机原理及应用”教学中,为课程改革的不断推进注入了活力。[1]2012年新的专业目录调整后,专业课程设置及学时要求发生了一定变化,这也为该课程的改革提出了新的要求。

一、单片机课程教学现状

单片机课程是目前高校电类专业的骨干课程,虽然从课程名字上有所不同,但教学内容基本为MCS-51单片机基本原理及其应用方法,故课程名字多为“单片机原理”、“单片机原理及应用”、“单片机原理与接口技术”等。根据教学任务要求及课程设置不同,单片机课程学时从32学时到64学时不等。结合现在专业培养方案变化,目前该课程以48学时居多,同时根据教学需要增设1~2周的课程设计。从教学形式上来看,各校基本延续课堂讲授和课程实验相结合的传统教学模式。由于多媒体的推广及实验设备价格的降低,学生知识掌握和实践动手能力都较过去有了很大进步。以单片机为主的应用电路设计一直是各个学校学生科技创新活动的主流,通过各类实践活动,学生在毕业时的理论和实践能力显著增强,为学生进入工作单位打下了坚实的基础,受到社会各个用人单位的青睐。

然而,目前单片机教学中也存在很多问题,需要不断进行教学研究,进一步提高该课程的教学效果。首先,该课程的教学内容需要适度更新,以适应当前社会对单片机技术人才的需求。在课程教学内容上,多年来该课程以MCS-51系列单片机为例,从单片机硬件结构、常用指令、编程方法和单片机硬件扩展等方面进行单片机的教学和实践锻炼。但实践中发现,单片机汇编语句部分应增加C51对照程序以加强学生实际应用开发的能力和水平。在单片机知识结构上,应对目前普遍使用的I2C、SPI、ICP和ISP等加以介绍,让学生了解目前广泛采用的单片机技术。除了MCS-51单片机外,还应对日常广泛采用的PIC和AVR系列单片机进行适当介绍,使学生不至于与实际脱节,降低课程教学效果。在实践环节中,很多学校仍采用传统的试验箱,这虽然在一定程度上方便了学生实验,但与学生进行单片机系统开发脱节,容易造成学生眼高手低的教学弊病。实践教学中,应将具有在线可编程功能的单片机引入到实验课程之中,让学生真正体验单片机开发的实际环境,更好地了解系统设计过程及调试过程。结合现代虚拟仿真技术,应将PROTEUS等仿真软件引入到教学和实践体系之中,让学生能够在理想的环境下进行软硬件调试,增强学习兴趣。

二、单片机课程教学改革实践

“单片机原理及应用”课程改革主要包括课程内容优化、实践教学创新、教学方法改革、考核体系完善及创新人才培养等几个部分,通过不同部分的教学改革实践,可优化教学内容体系,提高学生综合素质,培养学生具有“理论基础扎实、实践创新能力强”的创新型人才。

1.明确培养目标,优化教学内容

单片机课程是一门理论和实践性都比较强的课程。由于该课程较为抽象,需要学生用“有限硬件资源”的思想去考虑各类复杂的自动控制问题,这就要求课程的理论教学和实践教学内容合理,能通过相互补充的方式提高教学效果。目前,“重基础、宽口径、重应用、高素质”是电气专业培养的原则,在这个培养目标下,学生应该掌握坚实的课程基础,建立较为全面的课程知识结构,在实践教学环节的基础上,具有较强的动手实践和科技创新能力。但在新的专业培养大纲修订中,专业学时不断压缩,因此更需要认真考虑教学内容,满足现在培养目标的要求。

单片机教材多种多样,但在教学内容上基本相似。单片机课程内容主要有数字电路基础、MCS-51单片机硬件结构、单片机指令系统、汇编语言程序设计、单片机中断及定时/计数器、单片机存储器及扩展、单片机串行通信、单片机接口技术、D/A和A/D转换电路设计、单片机系统设计方法、单片机应用及开发举例等内容。从内容上来看,单片机硬件结构、指令系统及汇编程序设计、中断及定时/计数器、单片机存储器及扩展和单片机串行通信等是该课程基础知识,应通过各种教学手段进行重点讲授。不论学时如何压缩,这些基本内容应该保留并保证教学的实际效果。D/A和A/D转换理论在数字电路课程中有所介绍,因此可以结合单片机应用及开发举例等内容进行讲授,结合实践教学要求,还可将其放入到实践环节之中。单片机汇编语言部分教学内容应补充C51编程方法及实例,但汇编语言不应省略,因为它是锻炼学生软硬件编程思维的重要内容,不应过分追求与社会接轨而让学生建立空中楼阁式的课程知识结构。在串口通信教学中,可对RS-232接口及单片机串口工作方式进行简要介绍,但应增加I2C、SPI等串口总线教学内容以适应现在硬件接口设计的时代需要。[2]PIC和AVR单片机作为现在单片机应用的主流,在课堂中应对其特点加以介绍。

2.加强实践教学,提高学生创新能力

单片机课程实践性非常强,只有通过理论和实践相结合,学生才能真正掌握单片机的使用方法和应用技巧。单片机课程实践教学分教学实验、课程设计两个部分。两部分应结合课堂教学内容,相互补充,相互呼应。

在教学试验中,首先应采用切近实际生产的教学设备。目前很多高校仍采用传统的实验仿真箱,这种设备让学生关注于程序设计,单片机硬件部分只需插线即可完成。从目前教学效果来看,采用这种设备进行教学,学生对软硬件知识的掌握程度不尽理想。现在广泛采用的单片机均有ISP(在线可编程)功能,其单片机ROM多采用可擦写的flash芯片,因此延续过去烧写器时代的仿真实验箱将给学生造成错觉,让其在实际硬件开发中有种无所适从的感觉。单片机实践教学要求学生能够掌握单片机基本指令和使用方法,掌握单片机系统的开发流程及操作技巧,因此需要学生在软硬件上均应进行实践锻炼,这就要求启动新型实验教学仪器的应用。目前,单片机开发板功能日益完善,其价格越来越低,因此可以通过单片机开发板,让学生进入单片机系统开发的实战环境,真正让学生对系统硬件结构和软件指令有一深入的了解和掌握。在实践教学中,采用了积木式单片机硬件系统,单片机建立最小系统后,其设备均通过经典电路制作成模块,学生在实验中要对其电源、总线等设计,需要通过引线组件不同功能电路,这充分锻炼了学生的动手能力和系统设计能力。

在单片机实践教学中,PROTEUS软件是取代传统实验仿真箱的另一利器。PROTEUS软件是英国Labcenter electronics公司开发的EDA软件,是目前唯一能够进行单片机软硬件仿真的计算机辅助软件。[3]该软件有丰富的元器件模型库,能以较为形象的方式进行51系列、PIC系列、AVR系列和ARM7等软硬件仿真。[3]该软件注重于器件的关键引脚连线,能结合Keil等编程环境,对单片机系统进行主要功能检验和输出结果仿真,这有效提高了单片机学习和开发的效率。PROTEUS软件在软件环境中集成了各类检测仪表,学生只需一台计算机即可进行相关知识的学习和功能开发,其应用范围越来越广。[4]西北农林科技大学(以下简称“我校”)根据教学中常用电路及实验仿真箱等经典电路开发了“基于PROTEUS的单片机实验平台”,通过模块化的方式排列了教学和实践中常用电路模块,学生需要通过硬件连线和软件编程完成相应控制功能,对学生软硬件设计能力提高起到很大促进作用。

3.采用多种教学手段,不断提高教学效果

近年来,随着国家教育改革的不断深入,“强基础、宽口径”已是目前高校专业教学目标的主流,与之呼应的专业培养方案修订使得专业课程学时不断压缩,但教学大纲中对课程内容要求并未减少,这就势必造成教学效果的下降。为了适应这种状况,教学中必须采用新式教学方式,以提高教学效率。

现代教学手段中,多媒体授课形式已经不是新的创意,但多媒体课件如何设计却是一个常说常新的话题。目前,对于如何进行多媒体课件制作的论文已经很多,[5,6]但如何设计课件内容及如何设计内容展示方式的论文却不多。多媒体教学中,对于抽象的内容需要用POWER POINT中动画功能予以演示,如单片机工作方式内容讲解时,学生很难想象单片机取指令、编译指令和取数据的过程,而通过动画显示的方式,学生就很容易理解PC指针的工作方式以及CPU进行取、解译和执行指令的过程。现在网上资料非常多,在进行单片机硬件扩展内容讲解时,可将学生分成几组,分别对常用的电容、晶振、液晶显示器、数码管等进行型号和图片的搜集和整理,然后利用课堂5分钟进行各组的讲解和展示,这不但拓展了学生的视野,而且锻炼了学生的能力,起到了教学相长的目的。

除了多媒体教学外,还应充分利用各种资源,为学生进行立体式教学环境布置。应充分利用板书、多媒体、网络等手段,扬长避短,充分发挥各自优势。教师通过板书给学生以思考的时间,利于学生进行理论知识的课堂消化。网络是目前知识学习的宝库,丰富的网络资源为课程难点解答提供了多种版本的解释,为学生正确理解知识点提供了帮助。比如说单片机型号多样,课本讲解是有限的,学生就可查阅论坛和精品课程网站来了解新知识,各类国家、省级优秀精品课程网站为学生学习提供了良好的平台。

4.建立多样考查方式,注重学生学习效果考核

各种教学方式改革,目的是为了给学生提供一个良好的学习环境,因此学生学习效果还需通过多种考核方式进行评测,为学生质量鉴定提供一个标尺。单片机课程应用性较强,死记硬背式的学习方式不能适应现代社会对人才的需求。因此从课程考核方式上应将作业、出勤、实验报告、课堂测试、大作业及期末考试结合起来,通过教学过程中的引导,调动学生学习积极性。随着社会思潮对大学校园的冲击,每一届学生的学习特点各有不同,因此需灵活确定各类考核比例,引导学生加强某个教学环节的学习和锻炼。比如说,某届学生实验积极性不高,那这届考核中的实验出勤和实验报告比例就要加大,而且其考核比例要及早通知学生,这样才能引导学生重视实践教学环节。在不同考核方式中,也应该注重考核形式。如课堂点名时,很多教师拿点名册进行点名,由于缺课情况无法展示给学生,容易让不爱上课的学生懈怠。而通过大屏幕式Excell点名,情况就不一样了。这不仅利于学生出勤情况的统计,还可以让全体同学掌握各自出勤情况,利于彼此的监督和提醒。

三、积累教学经验,不断加强教学创新

不同教学方式的改革都是围绕创新性人才这个培养目标进行的。已有的教学经验利于当时的教学,但随着时代的变化,其教学方式就需要不断创新。

教学方式改革的主导者是教师,只有加强师资队伍建设才能形成良好的教学和学风,才能不断创新教学形式,提高教学水平和效果。在师资队伍建设中,应通过教案编写、课程讲授、专题研讨和学术交流的形式不断加强教师素质,提高教学水平。应鼓励和支持教师参加各类单片机产品会和学术团体会议;通过科研活动、全国性技能竞赛和学生科技创新活动,积累理论和实践经验,为教学工作积累丰富的教学素材;应积极创造教师进修和考察机会,开拓眼界,丰富经验,为树立其正确的教学理念创造条件。

学生创新型教育是时代赋予高等教育的目标和使命,是促进国家发展和生产力提高的重要保障。在教学中,应积极引导学生发挥创新性思维用单片机的思维解决生活中的自动控制问题。同时应在作业、课程设计选题及综合性、设计性实验项目中积极贯彻创新型人才培养思路,让学生多动脑、多动手。结合目前实验室开放和PROTEUS平台,让学生多进行创新性思考和科技创新活动。学生素质的进步既是高等教育创新的成果,也是教学创新的动力。

教学创新是课程生命力的动力和源泉,教学改革实践是课程永葆青春的法宝。教师只有不断创新,才能让学生由浅入深、由易到难地进行单片机概念、原理、使用方法的学习,才能通过丰富多样的实践创新活动掌握单片机控制系统设计、制造方法,才能培养出一批又一批的高素质创新型人才。

参考文献:

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[3]张靖武,周灵彬.单片机系统的 PROTEUS 设计与仿真[M].北京:电子工业出版社,2007.

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[5]吴建平.多媒体课件制作与多媒体教学方法的研究[J].学科教育,2004,4(4):8-11.

单片机原理论文篇8

关键词:单片机;实验课教学;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)15-0243-02

我校的校训是“动手动脑,全面发展”,说的就是在教学中我们要讲究“知行合一”,即在“做中学、学中做”,用理论促进实践,通过实践提高理论水平。《单片机原理及应用》这门课程除了要让学生掌握较系统的理论知识之外,更重要的是培养他们对知识的理解和实际应用能力,而这种应用能力的培养,主要是通过单片机实验课和其他一些实践类课程如专业综合设计、电子课程设计、毕业设计等来完成的,所以,单片机实验课程的教学效果对掌握单片机的理论知识和应用技能起着关键作用。要使学生学好这门课,必须调动起学生的学习兴趣,安排合适的教学内容,给予学生充分实践的机会,改进该门课程的考核方式等。

一、目前单片机实验课教学中存在的问题

(一)学生重理论课、轻实验课,实验课程没有很好地激发学生的学习兴趣

要学好单片机的相关知识,除了熟练掌握单片机的理论基础,还要靠大量的实践来理解和深化相关的理论知识,熟悉单片机应用系统设计,积累编程经验。而部分学生在思想中,往往重视理论课程的学习,对实验课重视程度不够。在上课过程中,通常有这样的三类同学:(1)一部分同学能够按照实验要求,认真完成实验,对实验内容理解较深入。(2)一部分同学能够完成实验,但一般是依赖老师提供的例程,对实验内容仍一知半解。(3)还有一部分同学上课时对实验内容不认真钻研,不愿意自己动手练习,甚至有抄袭实验结果的现象,课堂利用率不高。在这三类同学中,第一类和第三类同学为数都不多,人数最多的应该是第二类。

反思以上的课堂现象,虽然有学生自身的问题,但也说明实验课程没有很好地调动学生的主观能动性,还没能有效激发起学生的学习兴趣。

(二)教学内容和方法需要改进

单片机是一门实应用性很强的专业课,单片机课程的实验应使每位学生在应用系统的设计、软件开发以及接口等方面都得到训练,实验课内容的安排也应该紧紧围绕理论授课的重点难点开展,内容的设置从简单到复杂,还可增加一些综合设计实验。但限于实验室条件,一般的单片机实验课都是使用现成的实验模块,实验课是简单的硬件连线和软件编程,很多时候学生还有实验例程可以参考,学生在单片机的应用系统开发设计方面锻炼机会有限,另一方面,教学内容过多注重验证性,而忽视学生的能动性,通常是在实验箱看一下结果,对现象背后的原因不去深入研究,实验以演示、验证项目为主,实验内容也好几年都没有变化,不能根据学生的情况灵活设置实验内容。课程结束后,学生虽然对单片机的基本原理及相关概念有所了解,但对这门课程至关重要的单片机应用系统的设计与调试技术,很多学生并没有掌握。

(三)考核方式有待改进

实验课程的成绩通常是依据学生的实验报告情况而定,对学生的实际实践能力衡量得不够。实验课成绩在整个“单片机原理及应用”课程中所占比例也不算多,这也是导致学生不重视实验课程的原因之一。

二、单片机实验课教学的改革举措

(一)实验课要能够激发学生学习热情,进而引起学生学习单片机的兴趣

首先,要使学生在思想上重视单片机课程的学习。由于单片机具备较高的性价比、良好的稳定性、体积小、功耗低等优点,其应用范围已涉及仪器仪表、过程控制、数据采集、信号处理、家用电器等各个领域。特别是在自动控制领域,正逐渐成为现场测量及控制的首选器件之一。正是由于单片机在现代社会中应用如此广泛,所以我们必须要学好单片机,而要学好单片机,不经过大量的实践是不行的,在思想上要让学生重视起单片机实验课。

其次,在实验课的过程中,要增强学生的参与度。对于一些系统不是很复杂的实验,我们鼓励学生自己设计实验系统。比如:对于单片机的并口实验,实验系统比较简单,就是一个单片机的最小系统外加一些电阻、发光二极管和按钮即可,成本不是很高,学习过电子基础的学生大多能完成这样的系统设计,而拿着自己开发的实验板做单片机的实验,学生会更有兴趣,学习的热情也明显提高。在教学过程中,不再给学生参考例程,鼓励每个学生在上课之前查阅资料,设计程序流程图,并编写程序完成实验,如果遇到问题就多和老师和同学交流,共同解决问题。通过自己开发单片机应用系统,学生对单片机的硬件系统和接口关系有了更深层次的了解,通过自己编程,使学生的程序设计能力也有了很大提高,更重要的是,学生对学习单片机有了浓厚的兴趣,以前课堂上的第一和第二类同学学习的效果都有明显提高,第三类学生的人数也明显减少。

(二)改进教学内容

1.结合本校学生特点和实验室条件的实际来编写单片机实验课教材,教材的内容配合理论教学重点难点内容,实验内容本身也可以前后关联。单片机实验课教材直接关乎教学质量的好坏。教材不应该是一成不变的,而是要根据学生的特点和对基础知识的掌握情况灵活而定。对于基础好一些的学生,可以让他们在完成基本实验后再增加一些内容,以加深对知识的理解,因此在教材中,要多设置一些思考问题。内容上也要紧紧围绕理论教学重点难点内容,比如单片机的并口、定时器、中断、接口扩展电路等展开,实验内容上循序渐进,注重各个实验内容间的前后联系。比如在并口实验中做了单片机通过并口控制流水灯的实验,那么在定时器实验中可以在并口实验的基础上增加对流水灯时间的控制,在中断实验中可以在定时器实验的基础上增加按钮中断的控制,这样学生在做后一个实验的同时复习了前一个实验的知识点,使学生能够对所学知识有一个比较系统的掌握。

2.减少验证性实验,增加综合设计性实验的比重,鼓励自选实验项目。我校是在大学三年级的第一学期开设“单片机原理及应用”这门课程,以前所开设的实验内容基本上都是验证性实验,而作为自动化专业的大学高年级学生,他们已经有了一定的专业基础和实验能力,喜欢做一些有创造性的工作,对验证性实验已无多大兴趣,所以才会出现对实验课不感兴趣,盲目应付的问题。而通过增加一些综合设计性实验,特别是一些自选实验项目,学生可以寻找自己的兴趣点,通过查阅大量文献资料,对单片机发展的现状、相关技术有一个更深的理解,可以更好地掌握单片机的知识。还可以在电子课程设计、专业综合设计、毕业设计中加入单片机设计的内容,充分调动学生的积极性和主动性

3.实验内容的不断更新。单片机技术发展很快,并且很多时候都和其他热门技术相结合,如:智能控制技术、人机接口技术、传感器技术等,为此我们的实验内容也要适时地介绍这些技术,这样培养的学生才能适应现代社会的需要,在开阔学生知识面的同时,调动学习的积极性,进一步培养学生的创造能力。

(三)考核方式的改进

为了调动学生的主观能动性,提高学生的实践能力,实验课程的考核方式也要做一些调整。实验课程的最终成绩要根据学生的平时上课表现、实验报告和实际动手操作能力按一定比例综合评定,并且最后一项要占主要比例。实际操作能力可以通过给定题目的上机考核来完成,同时加大实验课成绩在整个《单片机原理及应用》课程中所占比例,使最终成绩尽量反映出学生的实际能力。

(四)完善实验室的管理

根据学校实际,可以设立开放实验室,增加课后对学生开放的时间,给予学生更多动手实践的机会。另一方面,学校也应当加大对实验室的资金投入,购买先进的仪器设备,满足实验课教学基本需要和教学内容的不断更新。

三、结语

以上是作者对单片机实验课程教学改革的几点思考,可能并不全面,对于单片机实验课的教学改革,我们还要继续努力,在教学过程中继续坚持“知行合一”的教学理念,使学生的理论水平和实践能力得到全面发展。

参考文献:

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[5]杨明新,等.结合电子设计竞赛进行单片机课程改革[J].实验科学与技术,2007,(8).

基金项目:天津市普通高校教学质量与教学改革项目。

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