单片机实践教学（通用12篇）
单片机实践教学 篇1
摘要：在总结不同单片机各自特点和应用领域的基础上,提出一套适合不同层次的学校和学生采用的单片机类型方案,并对实验例程的选择与设计进行了实践研究,试图获得一个成本低廉,效果良好,能持续创新的单片机实践教学模式,为微机类课程实践教学提供新的方式。
关键词：单片机,实验例程,实践教学
一、引言
随着电子技术和物联网技术的飞速发展,单片机技术已发展成为一门关键的技术学科。近年来,高校单片机课程成了很多专业的必修课,成为微机类课程的主干课程。该课程是一门应用性很强的课程,如何让学生在学好基础知识的同时,迅速掌握设计应用技术,其中的实践教学起着非常重要的作用。单片机实践教学包括单片机基本理论实验、典型功能应用实验、应用开发实验以及新技术使用实验等多环节训练。
二、单片机类型研究
单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,根据目前发展情况,从不同角度单片机大致可以分为通用型 / 专用型、总线型 / 非总线型及工控型 / 家电型。
1、通用型 / 专用型是按单片机适用范围来区分的。例如,80C51是通用型单片机,它不是为某种专用用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的,例如为了满足电子体温计的要求,在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。
2、总线型 / 非总线型是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线,这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接,另外,许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内,因此在许多情况下可以不要并行扩展总线,大大减省封装成本和芯片体积,这类单片机称为非总线型单片机。
3、工控型 / 家电型是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言,工控型寻址范围大,运算能力强;用于家电的单片机多为专用型,通常是小封装、低价格,外围器件和外设接口集成度高。显然,上述分类并不是惟一的和严的。例如,80C51类单片机既是通用型又是总线型,还可以作工控用。
除了以上分类,行业间大多以制造公司的名字命名,如:STC单片机,PIC单片机,EMC单片机,ATMEL单片机,TI公司单片机,凌阳单片机等。
三、单片机的选择
80C51单片机历史悠久,功能强大,兼容性好,能满足大多数高等学校的教学要求。主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、2个16位定时 / 计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。国内大部分高校都使用80C51单片机作为单片机教学的主要使用对象。随着社会的进步和电子技术的发展,人们对单片机的处理速度、字长和存储容量提出更高的要求,传统的80C51系列单片机渐渐不能满足人们各种各样的需要。
AVR单片机是20世纪90年代开发出来的。是一款基于RISC指令架构的8位单片机。RISC(Reduced InstructionSet Computer,精简指令集计算机)。综合了半导体软件性能和集成技术的新构架。AVR单片机采用RISC构架,具有1MIPS/MHz的快速运行处理能力。
AVR单片机采用Harvard结构,在上一条指令执行的时候就取出当前的指令,然后以一个周期执行指令。在其他的RISC以及类似RISC结构的单片 机中 ,外部振荡器的时钟被分频降低到传统的内部指令执行周期,这种分频最大达12倍(80C51)。AVR单片机用一个时钟周期执行一条指令,它是8位单片机中第一个真正的RISC结构的单片机。
AVR单片机采用了Harvard结构,所以它的数据存储器和程序存储器是独立组织和寻址的,寻址空间分别为可直接访问8MB的数据存储器和8MB的程序存储器。同时,由32个通用工作寄存器所构成的寄存器组被双向映射,因此可以采用读写寄存器和读写片内快速SRAM存储器两种方式来访问32个通用工作寄存器。
同时,AVR单片机采用低功率非挥发的CMOS工艺制造,内部分别集成Flash、E2PROM和SRAM三种不同性能和用途的存储器,除了可以通过SPI口和一般的编 程器对AVR单片机的Flash程序存储器和E2PROM数据存储器进行编程外,绝大多数的AVR单片机还具有线编程(ISP)的特点,为学习和使用AVR单片机带来了极大的方便。
综上所诉,高校在单片机选择的问题上可以遵循以下原则。可选的单片机主要有两类:传统的80C51单片机和AVR单片机。80C51单片机结构简单,功能强大,入门门槛较低,适合初学者和普通高校使用。相比AVR单片机,结构复杂,功能更为强大,可以实现复杂的功能,应用范围更广。但学习门槛较高,不太适合初学者和普通高校。建议基础较好的学生可以学习AVR单片机,重点大学也可考虑开设AVR单片机的课程以取代传统的80C51单片机课程。
四、实验例程的选择和设计
1、传统的单片机实验课主要以验证性实验为主。通过实验把教师在理论课上教授的内容验证一遍,让学生能更好的理解单片机的内部结构和各种功能。不可否认,传统的实验课有它的合理性和必要性,但是也有明显的弊端。
(1)采用实验例程过于简单,实验内容索然无味,难以激发学生的学习兴趣和学习主动性;
(2)对不同层次水平的学生采用相同的实验例程和评价标准,区分度不明显,不适合因材施教的理念;
(3)实验课时间过少。单片机是一门实践性非常强的课程,仅靠理论课的学习是远远不够的。即使开设了相关的实验课,但实验课时也非常有限。
鉴于以上问题,需要从实验例程的选择和设计人手,合理安排分配时间。除了正常的实验课,更要合理利用课余时间。给学生布置有一定难度的具体任务,使学生在完成任务的同时,掌握单片机技术和相关的各种知识,提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。由于单片机种类繁多、功能强大、应用广泛。有许多基于单片机的实验例程可供选择,能很好的满足实践教学的各种要求和需要。
2、本文受山西大学商务学院教改项目资助。作者在项目期间,对学生进行了单片机开发的培训,培训结束后参加了2014年山西省大学生电子设计大赛。比赛结束后带领学生一起研究和开发了一些实用的单片机例程。通过以上一系列的活动积累了一定的单片机实践教学经验。
(1)实验课上使用的实验例程难度不宜太大,基本还是一些验证性实验。可以从实验环节和实验内容上加以改进。采用案例教学法,教师可以先通过一个具体实验例程边讲解边调试程序,最终完成该例程。学生在该过程中能较好的掌握单片机的编程方法和外部I/O口和内部资源的使用方法。然后使用任务驱动法,给学生布置一个类似的任务,让学生独立完成。作者在单片机培训期间就是采用的此方法,学生反映效果良好;
(2)充分利用实验课以外的时间是学好单片机的关键。可以针对不同水平和层次的学生,提出不同的有一定实用价值的任务。激发学生的学习兴趣和主动性,培养学生创新能力。学生在完成任务的过程中可以掌握单片机的基本原理和培养一定的工程实践能力。参加各类电子设计大赛也是一个好的方法。作者带领学生参加了2014年山西省大学生电子设计大赛,制作研发了自动消防小车。自动消防小车是以单片机为控制核心,外加各种传感器和相关电路实现的。通过大赛,激发了学生的学习兴趣和主动性,使学生真正了解了单片机的作用和设计开发的过程,起到了很好的示范作用。
大赛结束后作者和学生一起策划成立了电子设计创新协会。协会主要负责学生课余时间的学习。并且开放了一个实验室供学生课余时间使用。作者带领协会学生开发和设计了一批基于单片机的实用例程。例如:发现学校厕所经常有男生抽烟,就开发了基于单片机的烟感报警器;还有基于单片机的四旋翼飞机和驾车辅助系统等实用例程。
五、结束语
随着科学技术的发展和国家对技术技能型人才的不断需求,对高校实践教学提出了更高的要求。传统的单片机实践教学已不能满足要求。本文通过对单片机实践教学存在的问题进行了研究,结合自己的单片机实践教学经验,提出一些建设性的建议和方法,希望可以起到抛砖引玉的效果。
单片机实践教学 篇2
本学期本人担任电气中职13－1班《单片机应用技术》课的教学任务,为了顺利完成本门课的教学任务，本人能从各方面作起，现总结如下：
1．课前准备：根据学院教务处制定的实施性教学计划，认真研究组织同专业人员一起编写教学大纲，并根据教学大纲的要求选用合适的教材及参考资料。认真阅读教材和参考资料，根据教学进度计划认真制定本学期本课程的授课计划。2．认真备课：在多年的教学体验中感觉到，单片机方面的专业基础课的教学有一定的难度，同时，此类课程较抽象。因此在备课之前，必须对所有内容进行熟悉，参考多方面的资料，认真深入钻研教材，确定重点难点。根据本院现有的条件和学生的实际情况，认真授课、认真听课，虚心学习，不断反思教学，使教学有秩序、有组织、有步骤地进行。
3．认真组织课堂教学。上课时，本着“传道、授业、解惑”的原则，努力提高教学质量，使讲解有条理、清晰、准确、生动。使每堂课上学生都有所获，努力使学生学好理论知识，培养能力，发展智慧，培养学生的正确思维方式，学会好的学习方法。坚持做到以学生的学为主体，教师的教为主导，巩固和运用为主线。在课堂上，特别注意调动学生的积极性，采用启发性教学，让学生主动学习，轻松愉快地学习，并不断树立学生的自信心，从各方面提高学生的能力。
4．组织实践教学。在教学活动现有的条件下，尽量带学生去实验室参观，并做一些实际实验，以满足基本需要。
5．虚心请教。教师的教学过程即是一个不断学习的过程。因此，在此过程中，遇到疑难问题，虚心向经验丰富的教师请教。跟他们学习好的教学方法，好的教学经验，并向年轻教师学习他们的新知识，新理念，做到思想和认识上不落伍，跟上时代发展。
6．认真批改作业。坚持布置适量的作业，使学生所学知识得到巩固和提高。布置作业时，坚持做到有针对性，认真及时地批改作业。并针对学生的作业情况，认真透彻地进行讲评，及时掌握学生的学习情况。
7．认真反思教学。教学这一活动，没有反思就不会有进步。坚持每次授课后，认真回想，认真反思。
8．完成情况：本学期计划完成理论42学时，实验14学时。实际完成56学时。9．教学效果： 成绩最高分82分，平均分55分，及格率达到62%。
总之，在这一学期的教学过程中，我尽力地做好每项工作。其中学到的东西固然不少，但不足之处也有。在以后的教学工作中，我将不断总结经验，发扬优点，改进缺点，提高自己的教学水平和教学质量。
任课教师：买尔孜艳
高职单片机课程项目式教学实践 篇3
关键词：教学方法；项目式教学；过程考核；单片机课程
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1671-864X（2015）11-0152-01
一、概况
通过近几年的高职类教学实践发现，学生在课堂上的学习积极性越来越差，玩手机、睡觉、旷课等情况突出，分析原因除了与学生基础较差外，与教师课堂的组织形式也有很大关系。因此为了改变传统的比较形式化的课堂教学方式、提高教学质量，学校积极推动过程考核和项目式教学，利用先进的教学方式提高课上互动性、课下主动性。该方法在几个学期的单片机课程教学中实践中，取得了良好的效果。
二、教学目标
通过项目式教学及过程考核方法，实现以下主要目标：1.充分调动学生的学习积极性；2.活跃课堂气氛；3.提高学生自学的积极性；4.通过完成学习项目，达到理论实践结合，知识与兴趣结合，提高学习质量。
辅助目标：1.锻炼学生制作和使用PPT的能力；2.锻炼学生资料检索能力；3.通过进行项目汇报，锻炼学生演讲能力。
三、教学组织
采用学习布置项目任务评价再学习的教学组织方式。教师进行初步教学后，对知识掌握情况提出目标、设定好项目实践内容，把知识隐含在每个项目训练之中，通过训练巩固、掌握知识。具体过程组织上包括以下几个方面。
（一）互动式的教学组织方法。
理论和实践交替进行，突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣。采用讲授、演示、小组项目操练、学习汇报、互动答疑的教学过程组织。
讲授：在课堂上，以项目为目标，通过演示操作及相关的基础知识概括性讲解后，进行总结并与项目进行结合分析和论证，突出知识的框架，引导学生在较短的时间内获得构建的系统知识，抓住重点，忽略细节。讲课的过程是说理的过程，提出问题，分析问题，解决问题，做到由浅入深，由易到难，即符合知识本身的系统性，又符合学生的认识规律。
演示：通过示范性操作等手段使学生观察获得感性知识。给大家一个操作的模板，使学生获得具体、清晰、生动、形象的感性知识，加深对学习书本知识，抽象理论和实际事物及现象联系起来，帮助学生形成正确的概念，掌握正确的操作技能。
小组项目操练：让学生分成若干个小组，以3-4人为宜，以小组为单位进行项目任务，让学生在完成任务过程中掌握巩固相应的知识及技能、技巧，把理论知识通过操作练习进行验证，系统地了解所学的知识，项目实施过程中教师要给予学生必要的指导，让其要掌握正确的方法，强调操作安全，提高项目的效果，发现错误及时纠正，保证练习的准确性，并对学生在项目进行过程中遇到的挫折及时给予鼓励和方法指导。
学习汇报：项目练习完成后，让学生对学习的过程和内容进行总结，梳理知识点，总结经验，并通过PPT展示自己学习成果。项目训练后必须结合项目的汇报总结进行，这即是让学生更进一步巩固学习知识的方法，同时也使得学生的学习程度更进一步：知识不仅要掌握，还要能讲出来。同时也通过汇报交流的方式，促进不同小组之间的对比和互相学习，大大促进教学的效果。学习汇报法还要求学生为了完成汇报进行锻炼知识梳理的能力、演讲汇报的能力等。另外，为了增加课堂活跃气氛，要求在汇报时提供课下学习和讨论的照片和视频，增强同学们的参与感。
互动答疑：结合项目汇报形式，让同学们摆出自己遇到的问题，其他同学可以解答，最后由教师给出全面的指导，增强学习过程的互动性。同时，在项目汇报中，学生们还可以互相提问，形成小组竞争、互相学习的方法。
（二）过程考核策略。
因为专业能力、方法能力、社会能力整合后形成的综合职业能力是课程教学的总体目标，因此对学生的评价不仅重视专业能力学习目标，还重视包括道德品质、安全意识、学习愿望与方法能力、交流与合作等素质的一般性发展目标。
教师评定内容：包括完成项目任务情况（1-5分），方法步骤正确准确（1-5分），符合操作/安全规程（1-5分），纪律性/合作性（1-5分），PPT质量（0-5分），汇报质量（0-5分），发现/提出问题数量，回答/解决问题数量。
教师评定按项目进行，每次一评，针对项目组每个成员量化打分。
（三）项目汇报及考察与考试结合的验收方法。
采用项目教学的过程考核方法，按照教学进度，将课程分成几个大的部分，由浅入深安排项目训练，每次进行项目汇报并评价考察学习情况。同时，还可以组织小型的知识点测验或考试，考察学生的知识点的掌握情况。
四、过程控制技巧
在实际课程组织中，也需要注意一些教学技巧，以便对项目教学过程进行有效的控制。
分组策略：对班级进行分组进行项目训练是教学方案中的重要一环，安排优秀学生做组长，通过成绩好的学生来带动其他同学，效果较好。
验收方法总结：细化内容、规定好验收方式是需要事先充分考虑的内容。本课程采用的验收方式是PPT汇报项目内容，主讲一人，其余分别回答问题，根据对项目的熟悉、分工等进行量化打分。
建立单片机课程学习群：作为辅助手段，建立专门的课程学习交流群，每次项目实践同学们都会在群里充分讨论、交流，起到良好的学习辅助效果。同时各种资料也通过群及时分发，同学们可以通过电脑、手机实时下载、参考。
五、教学效果
通过项目教学+过程考核的教学方法，在几个学期的单片机教学中取得了良好的效果。首先，同学们普通接受这种形式，对实践性操作表现出很高的热情，在课下讨论、课上交流上都非常积极，提高了课堂的参与度。其次，学习效果良好、通过合理的项目设计，同学们亲自动手完成产品功能，非常有成就感，带动了学习的积极性。最后，通过项目汇报，提高了大家PPT制作能力、演讲能力，为今后工作打下了良好的基础。
六、存在的问题
工作量增大：提高了学生兴趣的同时需要更用心的指导。一方面，积极性调动起来如果很快收获挫折容易前功尽弃，另一方面，学生经验不足容易走弯路，也需要进行指导。而手机、QQ、课程群等多种交流途径，使课下答疑量剧增。
大班教学组织难度大：高职教育中大班教学始终是难点，人多指导不足，并且管理组织难度大。
教学进度、实验条件要同步考虑：教学方式的改变需要同步解决实训设备、综合实训时间安排等各方面的，才能达到较好的效果。
七、结束语
通过几个学期的单片机课程教学实践，项目式教学+过程考核的方式，非常适合高职类理论+实践型课程的教学组织，同时在教学中也创新了一些方法，总结了一些技巧，促进了课程教学效果，值得进一步推广。
参考文献：
[1]张季良.任务驱动教学法在计算机教学中的使用[J].中国科技信息，2005，（13）.
[2]代蕊华.课堂设计与教学策略北[M].北京师范大学出版社，2005.
[3]田吉凤.理实一体化在高职网络综合布线技术教学中的探索应用[J].福建电脑》，2014，（08：122-123）
单片机实践教学 篇4
随着智能化时代的到来, 单片机技术的应用越来越广泛, 电子技术的应用领域中, 几乎可以说“想得到就用得上”。单片机是中职学校电子专业的一门重要的基础学科, 但这门课也往往是学生觉得“怕”的一门课程, 为什么怕呢?学生回答, 一是难, 二是没兴趣。究其原因, 传统的单片机课程教学, 的确存在以下问题。
(一) 教学重知识体系, 轻实践体系
传统的单片机教学是以单片机的知识结构为主线, 把单片机知识系统分成硬件结构、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。教学过程就是按照知识体系来进行的, 最后才讲一些实例。按照此种教学结构, 别说中职学生了, 就是高等院校的学生, 也会感到难学。
(二) 教学内容与实际生活应用相脱节
当前单片机教学中选取的实例, 大都只体现了单一的知识点, 无法形成一个完整的系统, 更说不上实际运用了。而实际生活中、生产中运用的单片机控制系统往往是多个知识点的综合应用, 学生往往觉得课程学习和实际应用相距太远, 提不起学习的兴趣, 也就没有了学习动力。
(三) 学习两极分化, 无法兼顾
中职学校普通的教学班里, 学习能力两极分化现象比较严重, 部分学习能力强的学生, 对知识和技能的掌握比较快, 经常出现“喂不饱”的情况, 而学习能力弱的学生会出现跟不上的情况, 传统教学中教师很难做到两头兼顾。
二、单片机技能竞赛任务分析
(一) 竞赛的任务要求
参赛选手在4个小时内独立完成任务书上的工作任务, 大致分为三项:
第一项:控制装置硬件搭建。按照任务书设定的控制装置要求选择相应的硬件模块和元器件, 合理确定各模块的摆放位置, 并按相关技术规范连接电路。第二项:控制装置电路图绘制。规范地画出所搭建的控制系统的电气模块连接图。第三项:控制装置软件编写与调试。编写该系统的控制程序, 调试并实现任务书中所要求的功能。
(二) 竞赛所用的设备
单片机技能竞赛所用的设备采用亚龙公司生产的教学设备, 包含了十二个功能模块:主机模块、电源模块、显示模块、继电器模块、指令模块、ADC/DAC模块、交直流电机控制模块、步进电机控制模块、传感器配接模块、扩展模块、温度传感器模块、智能物料搬运装置。采用连接线把所需的功能模块和单片机所在的主机模块连接以来, 这就是竞赛中的控制装置硬件搭建了。
(三) 竞赛任务的特点
单片机竞赛任务有三大特点: (1) 贴近生活、生产实际运用。历年的竞赛任务都是模拟生活中常用到的或者生产上的实际运用的智能控制系统。 (2) 任务量大, 涉及面广。竞赛任务书通常都在8页以上, 涉及十多个方面的控制, 竞赛选手需学习和掌握的知识面非常广。 (3) 时间紧凑, 要求严谨。在短短的4个小时内从各模块间电气连接线的连接、整理, 到系统图的绘制, 再到每个部分每个功能的实现都有严谨细致的要求。
三、单片机教学改革的思路
我国职业教育的政策明确指出:“要站在突出培养学生综合职业能力的高度上思考, 充分发挥技能竞赛的导向性作用, 让技能竞赛体现面对全体学生, 竞赛的内容、要求和设备进入中职教育的课堂教学, 促进教学面向生产实践, 形成竞赛与教学互动机制, 以赛促教, 以赛促学。”
“行动导向”教学思想指出:为培养学生的综合职业能力, 必须围绕选定的训练学生能力的任务, 设计“能力的实训过程”, 整个教学过程要以学生为主体, 做好教学过程设计, 以实现技能、知识一体化, 教、学、做一体化。其中任务教学法的核心是将知识与工作任务整合进行学习, 项目教学法的核心是让学生通过一个完整的项目来实现知识、技能之间的联结, 发展完整的职业能力。
笔者从事多年的单片机教学工作和单片机技能竞赛的培训辅导工作, 为更好地提高教学效果, 更有效地促进学生的专业成长, 笔者结合以赛促教思想、实训经验以及“行动导向”教学思想, 按以下思路进行单片机的教学改革:
1.教学内容与竞赛内容衔接。
2.设定面向生产实践的教学目标。
3.教学载体接近竞赛设备。
4.教学过程采用“行动导向”指导的任务教学法及项目教学法。
5.参考竞赛任务的要求进行考核和评价。
四、单片机教学改革的实践
(一) 课程内容设计
根据教学改革的思路, 将整个课程内容设计为四大开发项目, 如下图:
每个开发项目都是一个完整的单片机应用系统。四个开发项目由易到难, 呈阶梯上升, 以循序渐进的方式学习单片机的相关知识和技能, 培养综合职业能力。如, 第一个项目是“花样流水灯设计与调试”, 任务比较简单, 只是控制若干个发光二极管按照需求点亮和熄灭, 并由此变幻出多种花样, 但它是一个很实用的单片机控制装置, 在生活中随处可见。这是一个入门级的开发项目, 旨在让学生对单片机及其编程语句有一个整体上的认识, 并学到初步的开发思维。接下来的三个开发项目难度逐渐加大, 学习的知识、技能将更深更广, 力求在四个开发项目的驱动下, 通过设计与调试, 使学生具备从事单片机设计与控制的工作能力, 为后续的专业课程打下坚实的基础。具体的课程结构和内容见表1:
每个开发项目根据需完成的任务设计相应的知识点和技能点, 并且在完成项目任务的基础上, 选择与该项目对应的竞赛任务作为优秀学生的拓展练习。下面以开发项目二:可调数码管时钟设计与调试为例, 详细介绍项目内的具体设计 (如表2) 。
(二) 教学实施载体
考虑到教学的学时数限制, 如果采用学生自己动手设计、焊接各开发项目的电路板作为学习载体, 一来耗费太多时间成本, 二来自己设计的电路有可能不稳定从而影响后续的程序开发, 因此, 笔者采用的教学载体以单片机学习板为主, 以仿真软件和竞赛设备为辅。
单片机学习板是采用公司定制的一块实验板, 以AT89S52单片机芯片为核心, 外围已经连接好了8只LED彩灯、4个数码管以及4个独立按键的连接电路。该学习板提供了较多的扩展接口, 可以外接LED彩灯、数码管、液晶模块、温度传感器、直流电机、接近开关等元器件, 可以方便快速地实现上述改革的教学内容, 同时外接元器件的过程锻炼了学生的电路连接能力。
在外接电路不太方便的情况下, 也可以使用Proteus仿真软件辅助或者竞赛设备辅助。学生在设计、绘制仿真软件的电路图, 或者用竞赛设备搭建电路的同时, 也会对电路的连接原理和单片机的控制原理有更深刻的理解。
(三) 教学改革的实施
每个开发项目分为三个阶段进行, 第一个阶段:分解项目涉及的各个知识点和技能点, 以学习任务书的形式, 引导每个学生独立自主探究, 逐个理解掌握, 从而奠定开发项目的基础;第二个阶段:项目的综合设计阶段, 采用3人小组合作形式, 灵活运用第一阶段掌握的技能, 共同设计电路的连接方式、程序的编写调试, 以及项目的整体介绍和展示, 这样学生既能扎实地掌握知识和技能, 又能在实际项目开发中获取经验和成长;第三个阶段:拓展任务, 节选本项目相关的有代表性的竞赛任务作为优秀学生的拓展练习, 该阶段利用课外时间完成, 学生可自由选择。
以开发项目二:可调数码管时钟设计与调试为例, 具体列出各个阶段的任务内容和学时分配情况, 如表3:
下面详细介绍第一阶段和第二阶段的教学实施。
第一个阶段:分解为6个学习任务, 采用“任务驱动、自主探究”式学习方法, 每个学习任务都设计了相应的学习任务书。学生根据任务书的指引, 逐步完成学习任务一和任务二, 在完成的过程中融入知识点的理解和运用, 然后学生可自主选择完成提高的任务三, 同时学会灵活运用, 并把学习过程和结论纪录到学习任务书中, 从而掌握知识点和技能点。其学习的流程如下图:
第二个阶段:项目的综合设计, 面对一个实践性的、真实或接近真实的完整的“开发项目”, 学生以小组为单位, 根据项目开发任务书中的客户需求, 按流程设计、搭建、编写、调试并填写项目开发报告, 其学习的流程如下图所示:
(四) 考核及评价
根据教学的实施过程, 考核和评价也分为两部分, 以完成任务的情况和效果分ABCD四个等级评价, 第一部分是学习任务的评价, 反映了学生对基础知识技能的掌握程度;第二部分是项目综合设计后的展示评价, 反映了学生综合设计运用的水平和能力。两部分的评价综合起来, 就能全面客观地体现学生的学业水平和实力。两个评价表分别如表4、表5:
自主选择并完成了第三阶段拓展任务的学生, 则按完成效果进行相应的加分, 以此鼓励更多的学生提升自己。
五、教学改革实践的效果与反思
经过2014、2015两个学年的单片机教学改革, 学生学习单片机的积极性大大提高了, 上课睡觉、玩手机的现象大为减少, 都能主动地按照任务书的指引, 一步一步完成任务。学生在任务完成过程中互相启发、互相交流、互相借鉴, 学习能力强的学生带动能力稍弱的学生共同探究, 完成一项项目开发, 学生都为自己小组的成功而欢呼雀跃。2014学年、2015学年课程综合评价与2013年的课程评价相比, 取得A、B等级的学生人数比例大增, 被评为C、D等级的学生人数比例大为减少, 具体数据如表6:
本教学改革突破了三个教学难点:
(一) 突破了学生在开发项目过程中的心理障碍
以前一说起开发项目, 学生都会觉得是很高深、很难的一件事情, 还没开始就有了畏难情绪;现在经过第一阶段、第二阶段的教学实施, 学生在学习任务书的指引下掌握了该项目的技术点, 再由项目报告书的指引把这些技术点进行综合, 学生能够在不知不觉中一步一步地完成项目开发过程, 并在项目展示中获得成就感, 对下一个项目的开发充满了信心。
(二) 突破了传统教学中学生学到的技能与实际开发存在很大差距的教学难点
每个开发项目的设计都是围绕生活或工作中的实际应用系统开展的, 从易到难, 层层递进, 学生每做完一个项目, 都会对实际开发工作有了更多的认识和经验, 这样整个课程学习完成后, 能够具备初步的实际项目开发技能, 更好地适应今后职业的需求。
(三) 突破了不同学习能力的学生如何各尽其材的教学难题
在教学实施第一阶段, 学习能力强的学生可以完成提高任务, 能力弱的学生只需要完成基础任务即可, 这样可以增强学习的信心;在教学实施第二阶段, 学习能力强的学生可以作为组长, 带动整组的学习进度, 学习能力弱的学生在遇到困难的时候, 也能获得组长和其他组员的帮助指引, 各自都能获得学习的成就感, 锻炼了综合能力;在教学实施的第三阶段, 给学习能力强的学生提供更广阔的空间去探究、去成长。
实践证明, 对于中职学生来说, 单纯学习单片机的编程原理和语句是非常困难的, 笔者在单片机的教学中引入技能竞赛的实际项目, 既提高了学生学习单片机的兴趣, 又能使学生将枯燥的编程学习与实践开发相结合, 体会了开发的乐趣, 给学生带来了成就感。学生不再惧怕单片机课程, 甚至喜欢上单片机课程, 这就是教学改革最好的回报。
摘要：随着智能化时代的到来, 单片机技术越来越重要, 但中等职业教育学校中单片机的教学存在一些问题:教学重知识体系, 教学内容与实际生活应用相脱节, 教学评价方式单一, 学生往往觉得非常难学, 或者学了也不知道怎么实际运用, 提不起学习兴趣。为更好地提高教学效果, 更有效地促进学生的专业成长, 结合以赛促教思想、实训经验以及“行动导向”的教学思想, 进行了单片机的教学改革。详细探讨了单片机技能竞赛促进教学改革的思路和具体实践。
关键词：单片机教学,单片机技能竞赛,教学改革
参考文献
[1]雷林均.单片机控制装置安装与调试[M].电子工业出版社, 2013-09.
[2]冯毅.单片机技能竞赛指导的探索与思考[J].池州学院学报, 2011 (6) .
单片机实践教学 篇5
5.1以项目作为教学内容
首先，教师应根据教学内容的实际情况，合理安排每一次探究项目，如果教学内容比较多，教师可以采用项目叠加的方式运用项目教学法［4］；其次，教师应始终以项目的形式展示教学内容，即改变“书本教学”的形式，在结合书本知识的基础上，多以“引导式教学”的方式展示教学内容。
5.2以项目带动教学过程
上述中提到，项目的探究过程实则是促进教学过程稳定、有序进行的过程，因此掌握项目进度是教师必须要做的。首先，教师可以在每一个项目中给自己预留一个位置，可以在学生探究的过程中随时介入该过程，给学生以正确的指导；其次，教师要找准项目探究过程与教学过程的对应点，以基本的教学环节为参考，合理制定项目探究过程的每一个步骤。
5.3以项目开展知识探究活动
高职单片机教学多以知识实践为主，所以开展多样化的知识探究活动是必然的，而以项目的方式开展知识探究活动，会让活动显得更加务实而具体。学生能通过特定的项目学习特定的知识，继而又能通过一个项目延伸到另一个项目中，极大丰富了学生的课堂学习活动，也让教师拥有良好的知识输出通道。此外，利用项目开展知识探究活动，还能促进师生交流，凸显学生的课堂主体地位，体现高职单片机教学知识的直观性并增强其关联性，这些都是项目教学法在高职单片机教学中的重要运用。
5.4实践运用案例
以“单片机的应用范围”为例，结合项目教学法，教师可以让学生自主探究单片机的应用范围。探究过程中，教师可以给学生不同的探究方向，包括智能仪器、工业控制、家用电器、网络通讯、模块化系统等，并以此作为学生的学习项目。实际教学过程中，教师可以将项目教学法与小组合作教学法相结合，以5~6人为一组，分组探究单片机在不同领域中的应用，最后再将每一小组的学习成果进行对比、验证，从而得出最好的探究结果。在上述过程中，研究方向（领域）作为项目，将教学内容、教学过程、教学方式和教学活动有机结合在一起，教学过程既十分顺畅，又可以激发学生的学习兴趣和探究意识。具体来说，在单片机教学过程中实施项目教学法，需要走四步：第一步，教师提出项目要求，由学生进行资料的收集并设计方案。教师向学生提出项目任务与需要达到的功能指标，简明阐述其中涉及的知识点，然后学生熟读教材并收集资料，在了解教师意图之后结合项目要求写出实施计划，利用小实验来验证各知识点，画出电路图，之后将元器件表等交给教师审阅，教师研读报告之后指出知识点及注意事项。第二步，学生按照项目实施计划，循序渐进的完成项目功能。第三步，教师对学生项目完成情况进行评价，由学生在规定时间内上交作品并演示。第四步，对项目实施的情况进行总结。结合学生在实施项目过程中遇到的问题进行详细讲解，并对出现的各种现象进行分析，为以后的学习与实践做参考。
6结束语
项目教学法以项目为主体，重新组织、规划教学内容、教学过程、教学方式和教学活动，加之高职单片机教学的实践性和灵活性较强，所以在高职单片机教学中运用项目教学法是十分合适的。上述中提到的各项实践运用策略只是笔者的浅见，更多更好的实践运用策略还需不断探索和发现。
参考文献：
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［3］王文海.项目教学法在单片机技术课程教学中的应用与研究［J］.科教导刊,(15):39~40.
［4］李金娟.浅谈项目教学法在高职高专单片机教学中的应用［J］.无线互联科技,(1):221~222.
单片机原理及应用教学改革实践 篇6
【关键词】单片机 项目教学 仿真开发 Proteus软件 Keil软件
一、单片机教学难点和不足
随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高,单片机在不断的发展和进步,在许多领域都得到广泛的应用,单片机的从业人员将更为抢手。因此,单片机的学习、开发与应用是社会发展的必然需求。但对于这门课的学习学生普遍感到较难,我认为这门课程主要存在以下几个难点:
1、课程内容涉及面广。单片机应用技术包含了微机原理、汇编语言程序设计、电子技术、电气技术、自动控制原理、网络通信等各方面的知识,扎实掌握这些基础知识是学好单片机的基础。
2、单片机内部结构工作原理多而复杂,不好理解。学生不但要对单片机本身和外围电路的工作原理十分了解,同时还要掌握各外围器件的接口方法和使用技巧这是一个困难。
3、单片机应用系统电路复杂、接口芯片多、元器件多、线路多,学生分不清各部分的作用,分不清线路主次,这又是一个因难。
另外,在以往的教学中也存在许多的不足,如: (1)总是强调理论知识点,强调程序设计,花费大量时间讲授程序设计方法和硬件工作原理,枯燥无味,不能调动学生学习的积极性。(2)实践教学形式单一、与实际应用产品联系不紧密。当前的实验教学大多以单片机实验箱为实验平台,开设的多为验证性实验,导致学生过度追求实验结果,而忽略了硬件设计、软件调试等过程。而单片机课程设计的选题也没有紧密联系市场实际应用,单片机的应用能力、开发技巧、产品创新能力都没能得到很好地锻炼。(3)教学资源不足。随着生源的不断扩大,许多学校出现多人共用一台实验装置的现象。
二、仿真项目教学
Proteus和Keil的完美结合,可为单片机系统资源、软件技术、硬件接口电路、软件和硬件相结合的应用系统等单片机理论和实验教学提供一个很好的实验仿真平台。在教学环节和实践环节引入项目教学并利用单片机开发工具,以案例教学方式从简到难详细指导学生单片机开发的操作方法。在开发中掌握相关指令和硬件知识的学习。
1、从简到难的项目任务:①简单信号灯控制;②按键控制信号灯;③跑马灯控制;④数码管显示;⑤定时器和中断控制数码管循环显示;⑥按键控制数码管显示;⑦交通灯控制;⑧电脑时钟;⑨红外线摇控器;⑩红处线接收器。
基于以上10个项目的教学,学生不仅能学到单片机的编程和硬件知识,也能熟悉一个产品的研发过程,并将所学知识构成了一个完整的系统。
2、Proteus是由英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件,是模拟单片机及其外围器件的很好的工具。它的最大特点就是,可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路,如LCD、LED、RAM、ROM、键盘、马达、AD/DA、部分SPI器件、部分I2C器件等,可以直接在电路原理图上实现硬件的虚拟仿真,实现程序的调试,并提供进行测试与分析的虚拟示波器、逻辑分析仪等虚拟仪器及仿真图表。
3、Keil是美国Keil Software公司开发的,是目前广为应用的51单片机软件开发工具之一。它支持汇编、C语言以及混合编程,同时具备功能强大的軟件仿真功能,在软件模拟仿真方式下不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真调试,同时也提供多种硬件仿真功能,可以与Proteus单片机仿真软件联合实现虚拟硬件仿真。Keil软件具有良好的调试界面,操作不复杂,具有优秀的编译效果,丰富的学习资料。
在教学过程中,每个实例都采用Proteus软件与Keil软件联合仿真对程序都像仿真器一样调试,同时在屏幕上学生可以直观地看到电路输出状态,比较容易读懂并理解所调试的程序。边学边做,这在一定程度上降低了学生学习单片机的难度,也提高了学生学习单片机的兴趣。又解决了缺乏硬件条件的问题。
在实际工程中, Proteus软件与Keil软件联合仿真技术也被广泛应用,这样进行教学可充分做到教学与实际工作需要不脱节,使学生在校学习期间就掌握了实际工作中需要的知识,培养了学生的实际工作技能,实现就业零距离,满足了高职人才培养的需求。
参考文献:
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[6]赵天翔,肖寒鹏. 对单片机教学改革的探讨[J]新西部(下半月), 2008,(07) .
单片机实践教学改革探索 篇7
关键词：单片机,实践教学,项目驱动,开发工具,硬件制作
0 引言
单片机课程实践教学是培养学生利用自己所掌握的知识解决职业岗位中实际问题的能力及创新能力。该课程应具有很强的技术性和实践应用性, 并通过实践考核实现教与学的统一。传统的单片机实验教学存在着一些不足, 我们立足于教师开发的实验设备, 进行了一系列的教学改革, 取得了一定的成效。2009年我院的“单片机应用技术教学改革及实践”项目被河南省教育厅评为省级教学成果“一等奖”。
1 单片机实践教学改革的必要性
单片机传统教学的实践教学包括实验和课程设计, 实验的内容与安排上存在着一定的问题。
1.1 先理论后辅助验证性实验
传统教学模式中的实验都是安排在理论知识之后的验证性实验, 最后一个章节才讲单片机应用系统的设计。这种安排就像是要求我们先把汉字全学完了, 然后才可以造句、写作文。实际上小学生学了若干个汉字后, 就开始造句、写作文了, 然后交替学汉字、造句、写作文。前者的的弊端显而易见。
1.2 实验内容只注重软件设计
传统的单片机实验教学中, 用现成的实验箱做实验, 学生录入程序, 调试运行, 最后观察程序运行的结果。只注重软件设计, 而忽视硬件, 不知道单片机完整的工作过程。这种验证性的实验不能调动学生的学习积极性, 不能激发学生的学习兴趣和热情。
1.3 忽略单片机应用系统的开发方法
传统的单片机实验教学设备是集成化的实验箱, 学生在整个学习过程中没有见过单片机开发工具, 不了解实际单片机应用系统开发的流程, 更谈不上熟练操作, 这与高职教育培养“应用型人才”的目标相距甚远。
1.4 课程设计环节与单片机实际应用结合不够紧密
单片机课程设计是为了培养学生综合应用与制作的能力, 但以往绝大多数的课程设计仍停留在理论分析、绘制原理图、编写程序的阶段。而实际的单片机应用系统设计还要制作出实物, 进行软硬件调试等工作, 这些工作对于单片机应用系统设计是至关重要的。
2 单片机实训项目的设计
针对单片机传统实践教学的不足, 改革以往单片机课程实践教学中单纯的验证性实验, 增设了实训项目训练, 设置了16个实训项目, 项目的设计在函盖相关知识点的前提下, 兼顾了实用性和趣味性, 以激发学生的学习兴趣, 充分发挥学生的学习主动性。
2.1 以实训为先导, 以理论教学为支撑
在各模块教学前, 首先做一个实训项目, 以实训项目为先导, 驱动理论知识学习和实践技能训练, 以项目为中心进行分析, 逐步导出将要学习的知识点。通过实训, 学生可体会到应该学什么, 应该会什么。极大地激发了学生学习兴趣, 调动了学生学习、训练的积极性, 能力自然就掌握了。例如:在“定时与中断技术”应用的教学中, 依托“交通灯控制”项目, 提出交通灯显示时间如何设定, 紧急情况如何处理的功能要求, 引入定时器应用能力和中断技术应用能力的实际需求, 由此驱动理论教学和实训教学。
2.2 实训项目侧重学生职业技能的训练
将masm51汇编软件、WAVE6000调试软件、单片机编程器、EPpro-51编程软件、wh-500A编程软件等职业岗位中常用单片机开发工具与调试软件的使用作为实训训练的重要内容, 安排在第一个模块。使学生一开始就学会熟练操作和使用单片机开发工具, 掌握单片机应用系统开发的过程和方法, 培养未来工作岗位中的职业技能。这样学生就可以利用课外时间边学边做, 培养了自学能力, 锻炼了实践动手能力。
2.3 开展了硬件设计与制作, 注重学生创新能力的培养
为学生提供单片机芯片、面包板、元器件、稳压电源等常用工具进行硬件制作。实训项目要求灵活, 给学生发挥创新思维的空间, 注重培养学生的创新能力。例如:在“模拟彩灯”项目中, 要求自己设计并编程实现八个LED的至少3种彩灯效果, 但只有实现3种以上彩灯效果的学生实训成绩才可能为“优”, 学生积极性很高, 设计出了各种各样的彩灯效果。
3 课外与课内有机结合
在任课教师的引导下, 成立了“单片机兴趣小组”。小组有专门的场地, 学校配备了相关的设备, 小组成员可以利用课外时间进行各种小型单片机应用系统的制作。这样以点带面, 进一步提高学生学习、制作积极性, 促进学生职业技能的培养。
4 实践考核改革
建立了实践考核试题库, 考试时随即抽题, 到实验室操作, 监考老师根据学生现场操作结果、熟练程度打基本操作分, 并要求学生将操作步骤及源程序写在试卷上, 以便给学生操作能力有一个全面的评价。并将实践考试作为单片机课程期末考试的一部分, 所占比例为50%。
5 结束语
经过几年的探索与实践, 单片机课程实践教学的改革已初见成效, 我院的“单片机应用技术教学改革及实践”教改项目获得了河南省高等学校教学成果“一等奖”。
参考文献
[1]刘刚.单片机实验教学平台改革[J].计算机教育, 2010, (2) .
[2]王岳圆.德国“双元制”思想对单片机教学的启示[J].中国现代教育装备, 2009, (6) .
单片机课程的实践教学研究 篇8
单片机课程具有很强的工程实践性和综合应用性, 教学当中不仅要注重理论知识的讲解, 还应注重学生创新能力及工程应用能力的培养。但如何有效地让学生真正掌握单片机技术并学以致用, 是单片机课程教学中所面临的一个重要问题。
一、单片机实践教学中存在的问题
单片机课程不仅涉及微机原理、程序语言、通信技术、数字电路及模拟电路等基础知识, 还具有自身的知识体系。内容构成上, 其涵盖硬件资源、软件系统及应用设计三大部分, 内容跨度大, 且相互渗透、紧密联系[2]。该课程实践应用性强, 但传统教学往往重理论而轻实践, 弱化了实践教学的作用, 实验目的仅为了验证理论内容, 且实验内容相对简单、知识点单一, 缺乏新颖性与综合性, 导致学生兴趣不浓, 思维受到束缚, 实验过程无法有效激发学生的主观能动性与自主创新性。此外, 实验环境均为实验室。实验室具有封闭性和时效性, 大大限制了学生实验的时间和地点。实验平台采用实验箱, 其体积庞大, 不易携带, 且为了方便实验室管理, 往往不允许带出实验室, 造成学生在课余时间缺乏实验平台, 无法进行实践操作。目前, 市场上开发板种类繁多, 价格低廉, 体积小巧, 便于携带, 配合学生自己的电脑, 可在课余时间补充实践操作, 但开发板种类繁杂, 资源差异大, 学生较难选取适合自己学习的开发板, 学习过程中碰到的疑惑也较难统一解答。
单片机实践教学的目标是培养学生综合运用单片机的能力[3,4]。传统的教学模式不利于应用型、创新型人才的培养, 必须加强实践教学环节, 探索出一条以学以致用为出发点的适合自己学生的实践教学模式。
二、单片机实践教学改革的内容与措施
(一) 调整实验内容, 改革教学方法
单片机的软件语言既可采用汇编语言, 也可采用C语言。汇编语言虽有助于学生理解机器执行的过程, 但本身抽象、难懂, 可移植性差, 容易使学生产生厌烦情绪。C语言具有高级语言的特点, 可读性和可移植性好, 硬件驱动能力强, 是嵌入式软件设计的主流语言。因此, 教学当中应以C语言为主, 以降低开发难度, 缩短开发周期, 增强学生对单片机课程的兴趣及信心。实践内容应包含验证性实验和综合创新性实验, 验证性实验有助于加强学生对理论知识的理解, 而综合创新性实验则有助于拓展学生的思维, 培养其综合运用知识的能力。单片机技术综合软件技术和硬件技术, 依托特定的实验平台, 可一定程度上强化学生软件设计能力, 但却弱化了硬件设计能力。理论教学当中, 可结合电子技术发展的现状, 引入一些新型芯片, 以提高学生的课堂注意力, 通过芯片手册扩充教学内容, 拓宽学生视野, 同时培养学生阅读手册的能力, 使其能够通过手册了解芯片的工作原理, 学习手册上的典型硬件设计电路或获取硬件设计相关的其他信息。Protues软件可模拟仿真硬件电路, 因此, 可在实验环节中穿插相应的Protues仿真实验, 以兼顾学生硬件设计能力的培养。
教学方式可采用项目驱动型和应用导向型, 这种方式可使学生参与到项目当中, 以具体应用为参考, 结合所学知识分析设计要求、制订项目方案。在项目实施中, 学生通过自己努力克服并处理项目当中出现的问题, 并最终将之完善。整个过程可使学生充分综合所学知识和技能, 提高动手实践、自主学习和自主创新的能力, 并使其体会到项目实施的艰辛与乐趣。
(二) 开放实验室, 提供实践环境
实验室是较好的实验场所, 但实验室往往有实验室管理员统一管理, 仅在实验课程时间向学生开放, 从而导致学生课余时间缺乏实验场所。为打破实验室的封闭性和时效性, 丰富学生课余实践活动, 可向学生提供全天候开放的创新实验室, 并配备基本的实验设备和工具, 由负责任的学生和实验室管理员共同管理。创新实验室分为两个区, 专用创新区和自由学习区。专用创新区集中动手能力强, 爱钻研, 爱探索, 负责任的学生, 并给予固定的学习位置, 授课教师可定期补充具有创新性、综合性的课题, 由该部分学生完成。创新区的学生应积极向其他学生展示实践成果, 以加大单片机学习的辐射力度, 提高其他学生对单片机课程的学习兴趣, 建立学习氛围。自由学习区则用于定期开展新知识、新技术的专题讲座, 以扩宽学生视野, 强化学习兴趣, 或者用于学生交流心得和分享实践经验。此外, 受创新区学生影响的其他学生, 也可进入自由学习区进行学习和参与实践操作。为加强对创新实验室学生的管理, 提高学生学习的主动性, 可每月对创新实验的学生进行考核, 挑选自由学习区学习积极主动的学生, 替换创新区学习懒散、态度不端的学生, 以建立激励和督促机制。
(三) 研发实验平台, 扩充实验内容
实验平台是从事实践活动的基础, 应包含理论教学和实践教学的必备元素。针对实验室设备陈旧问题, 目前部分高校已组织师资队伍, 结合院校自身的特点和相关技术进行实验设备的自主研发, 并投入到教学活动中。自主研发实验设备, 不仅可拓宽实验教学内容, 提高实验效果, 还可提高实验教学队伍的教学科研水平, 此外, 还可节省资金, 加速实验室建设。广东轻工职业技术学院结合自身特点, 开发“教、学、做”一体化的单片机教学实验平台, 并在实际教学当中取得一定的教学效果[5]。鉴于该学院所取得的成效, 秉承当下“口袋实验室”理念, 我系也结合当前技术和自身特点, 自主研发了单片机口袋实验平台, 该平台的芯片多采用贴片, 在保证满足教学需求和功能不缩水的情况下, 尽量使其体积小巧, 以方便学生随身携带, 使其可随时随地进行实验。为方便学生课余时间研究学习, 基于自主研发的实验平台, 编写了完善的使用指导书, 并提供丰富的例程供其学习参考。此外, 基于该平台还设计了创新综合性题目, 供实践教学使用。由于该实验平台小巧便携, 在实验课堂上未完成的内容, 学生可带回到宿舍继续补充, 从而扩充了实验时间, 保证了实验内容的完整性。我系研发的实验平台如图1所示。
该实验平台小巧便携, 功能强大, 资源丰富, 包含最小系统、LED灯、时钟数码管、按键、时钟芯片、AD-DA芯片、EE-PROM、蜂鸣器、直流电机驱动、步进电机驱动、光敏传感器、温度传感器、全彩LED、OLED显示模块、红外接收器等资源。振荡电路采用双晶体, 以方便做控制和串口通信, 电源采用USB口供电, 平台集成协议转换芯片, 可通过USB口下载单片机程序, 操作极为方便。目前已将该平台投入到实践教学当中, 并明显提高了学生对单片机课程的兴趣和实验自主性。
(四) 开展第二课程, 建立网络平台
单片机课程只有通过大量的实践活动才能做到灵活运用。结合口袋实验平台, 我系已在单片机课程的正常教学中穿插一定的实践环节, 但由于课时限制, 实验课程并不能过多地开展, 这在一定程度上抑制了学生工程实践能力和自主创新能力的培养。为了扩充实践课时, 增加学生动手实践机会, 我系每周定期开展“第二课堂”, 以口袋实验平台为依托, 讲授单片机的开发思路, 指导学生的实践过程。通过一年的实践, 证明“第二课堂”对单片机的实践教学起到了很好的补充作用。
为了将单片机爱好者组织到一起, 方便开展创新活动, 我系创建了单片机协会, 并依托该协会建立了QQ群, 该群不仅方便单片机爱好者进行技术交流, 还可上传大量学习资料, 实现资源共享, 授课老师也可依托该群进行答疑解惑, 或者布置实践教学任务。
(五) 依托竞赛, 提高学生创新能力
为丰富学生的实践活动, 提高学生综合运用知识的能力, 我系鼓励学生参与系部、省级或国家级的各类电子设计大赛。通过大赛, 不仅可以检验学生对单片机知识综合运用的能力, 还可有效地培养学生的团队协作意识、系统设计能力、创新能力及刻苦钻研的学习精神。此外, 参赛获奖不仅是对参赛学生技术知识的肯定, 还会使后面的学生对学习单片机充满期待, 对单片机课程的进一步开展产生积极的影响[6]。
(六) 改革考核方式, 引导学生注重实践环节
在考核方面, 因学分和绩点问题, 多数高校仍坚持把理论考试成绩作为评判学生单片机技术掌握程度的唯一标准, 这也迫使学生更注重理论知识的学习, 而忽视了实践教学的重要性, 最终导致高分低能, 不能学以致用。为了有效地培养应用型、创新型人才, 应重视学生在实践环节中的表现, 对于实训课程, 可采用小组答辩的形式对学生进行考核。答辩形式可一定程度上避免学生抄袭他人代码, 督促其认真完成实训, 并切实提高学生的动手实践能力。最终的考核结果, 应结合卷面成绩、实验表现及实训成绩进行综合评定, 并适当增加实践环节所占的比例。考核方式的改革, 可使学生在单片机学习中做到理论与实践并重。
三、总结
文章针对单片机传统实践教学中所存在的问题, 从实验内容、教学方式、实验平台、第二课堂及考核方式等角度分析了实践教学改革的内容, 并将口袋实验平台运用到改革后的实践教学当中。实践证明, 教学改革后学生对单片机的应用能力较往届学生有较大提升。
参考文献
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单片机教学改革的实践分析 篇9
关键词：单片机教学,改革,实践,高职
单片机目前在生产生活中应用的非常广泛, 即使是在就业的时候, 此专业人才需求量也特别大, 尤其是单片机应用系统设计、维护等岗位。所以, 在我们一些专业, 如自动化、计算机、机制等, 都把这一专业当做重点课程来教。这门课程需要的不仅仅是理论, 而且理论知识都需要死记硬背, 很不好懂, 但是如果与实践相结合的话, 学以致用, 那才能学好这门课, 而且这门课与其他学科也有很紧密的联系, 如电路、模拟电子、传感器技术等。在教学过程中, 坚决不能用生搬硬套课本知识的办法来教学, 必须要针对学生的特点进行单片机的特色改革, 使学生真正掌握这门技术, 并且成为真正的单片机技能型人才。
一、在单片机教学过程中遇到的一些问题以及存在的问题
我们看到了单片机在生产生活中的重要作用, 那么在教学过程中是否能真正教会学生这些东西呢? 一般来说, 对于教师教授课程并不是什么问题, 从CPU到I/O, 从硬件到软件, 头头是道。但是一提到用它来开发新产品, 就没多少能动手的了。从我校近几年毕业生的实际情况来看, 的确是这样。在一些电子类专业的毕业生在做毕业设计的时候, 很多学生都选择了这个课题, 都想做单片机应用类的, 如有关单片机的温度控制、调速控制、数据采集系统等。
这些学生经过自己的一番努力, 通过查资料, 自己钻研, 也都完成了自己的毕业论文, 而且也很优秀, 但是真正能做出来实物的, 几乎就没有几个人。换一句话说, 学生确实是掌握了这门专业的知识, 但是同时又脱离了实际生产。这样的学生又怎么能成为专业类人才? 又怎么能在社会立足呢?
原始的单片机教材, 编写的都是单片机结构和各个模块的功能。这样的教材虽然非常详细, 也能让学生学习到更全面的专业知识, 但是对于我们的专科生来说, 是有些不太合适的。分析其原因主要包括以下几点:
1. 对于专科生来说, 主要目的是就业, 我们教授学生主要是技能的提高, 所以只需重点教授学生有关单片机的应用即可, 不需花费大量时间给学生建立完整的理论体系。
2. 学生普遍的对抽象知识不感兴趣, 所以在给学生讲课时, 不应长篇大论的讲授知识, 应该结合学生的特点, 一步一步, 结合实际进行教学。
3. 课本上的知识是传统知识, 是多年不曾改变的, 甚至于有些内容已经严重脱离了实际, 与当前实际生产不同, 不利于学生掌握新知识, 学习新电路。
由此, 我们也看到了一些学校在教授学生时, 重理论轻实践的情况非常严重。从多年的教学经验以及对此专业的长期研究, 总结出了以下几条原因:
首先, 是教师教学观念上的错误。一些教师认为, 让学生学习了专业知识, 然后再上几节实验课, 就算是理论与实践相结合了, 也把这门学科当做与其他科目一样进行教学, 却不知单片机的教学与其他完全不同, 尤其需要注重实践经验的培养, 完全不是通过几节实验课就能掌握单片机的。
其次, 是学校设备的不足。一些学校能够让学生上几节实验课就已经很不容易了, 更别说让学生进行单片机的应用训练以及尝试生产开发产品。
最后, 是师资的缺乏, 不少教授单片机课程的教师, 自己都没有真正开发过此类产品, 更别说教授学生学习此项技能, 掌握相关能力了。
上面这些问题表现得特别突出, 限制了学生在单片机实际应用能力的提高, 而对于我们所教授的专科学生, 重点即是实际应用能力的培养, 所以二者之间的矛盾表现的尤为突出, 迫切需要我们思考并提出切实可行的解决方案。
二、教学改革的思考及实践
教师在讲课之初, 应该认真把握好课程的难易程度以及教学方式, 教师在教授过程中不要从头到尾地一味讲解理论知识, 而应该从一开始先把单片机的开发流程呈现给学生, 让学生认真了解这一系统, 并给同学观看一些简单的电路如灯管控制器, 让学生利用一些简单的软件进行程序操作, 编译调试等, 并观察实际效果。这样一来, 学生就会很容易的了解到开发应用的具体程序, 并且产生了极大的学习兴趣。还有利于这一课程的顺利教学。因为单片机这门课程有很强的理论性、综合性、实践性、操作性等特点, 所以传统的那些教学方法、教学理论、教学安排都已经不再适用了, 我们必须提出一些切实可行的改革方案。
首先, 是教学内容的改革。传统的教学过程中, 教师都是先传授基本理论知识, 等学生掌握了完整的知识体系, 才会教授学生应用开发等内容, 这样就导致了学生仅是记住了一些枯燥的理论知识, 并未掌握单片机的应用。所以, 教师在教授课程的时候应尽量选择一些项目式编写的教材, 这样才能让学生有机会在学习中实践, 在实践中学习, 将理论融于实际电路, 也能更好掌握单片机的典型应用。
其次, 是教学方法上的改革。在传统的教学中, 我们知道都是老师教, 学生被动接受的情况, 一点也不能提高学生的积极性, 也没有给学生充分的思考空间。改革以后的课程安排中, 教师应该用理论实践一体化、项目式教学等具有现代特色的教学手段, 以学生为主体, 锻炼学生的合作精神和探索精神, 在教学项目中贯穿枯燥的理论知识。
最后, 是教学评价方法的改革。单片机这门课实践性非常强, 所以要求教师在评价学生学习情况时, 不能单纯地靠一张试卷来考核学生, 还应该看到学生在平时学习过程中所表现出来的实践能力和应用开发能力。
参考文献
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基于教学情境的单片机教学方法 篇10
关键词：教学改革,MCU,学习情境
单片机实用技术是电子信息类专业的一门重要的基础课程。其课程特点是, 理论与实际结合得非常紧密、实践性特别强, 需要学生有良好的实践动手能力。掌握了单片机技术也是学生们找工作的重要砝码, 所以单片机的重要性毋庸置疑。传统的单片机教学比较重视讲指令、讲程序设计、讲扩展, 然后理论课以后学生到实验室做实验, 做完实验就完了, 时间长了, 还是什么都不会。对于高职院校的学生来说, 他们更喜欢实际动手、实际操作, 对理论性的东西兴趣不大, 所以笔者对单片机实用技术课程教学进行了一些改革。
一、学生自己动手做实验板
在学习这门课程之前, 学生们已经学习过了电子CAD课程, 可以自己做一些简单的实验板。所以在这门课程的前几周, 笔者主要指导学生做包含最小系统在内的教学实验板, 利用USB供电, 包含流水灯、按键等实验单元, 同时引出所有的单片机的管脚, 方便以后扩展功能使用。在做实验板的同时, 学生们已经学会很多东西了, 同时, 有了这个实验板之后, 学生学习的地点不再局限于课堂和实验室了, 可以充分利用回到寝室的大部分时间, 做自己的实验, 更深入地学习单片机技术。
二、选用ISP芯片
选用在线编程芯片, ISP (In-System Programming) 在系统可编程, 电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码, 而不需要从电路板上取下器件, 已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。ISP技术的主要特点是不需要另外购买或制作编程器就可以进行单片机的实验和开发, 单片机芯片可以直接焊接到电路板上, 调试结束即成成品, 免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便以及损耗。这样既降低了学生的学习成本, 同时又方便了学习, 提高了学生的自主积极性。
三、情境的设计
根据高职教育的特点, 针对学生的实际情况设计学习情境, 贯穿情境育人的教学方法, 在每一个学习情境下面设立学习任务, 不同的学习任务对应一个具体的实例, 注重通过具体的例子来讲解实际的知识, 让学生感觉情切, 易接受。我力求体现“做中学, 学中做”的教学理念, 为此在教学过程中选取了如下的一些教学情境和学习任务, 在这些学习任务中, 注重培养学生的应用能力和解决实际问题的能力。
通过以上学习情境的学习, 基本上涵盖了单片机技术中的所有知识点, 融学习情境、学习任务于教学之中, 提高了学生的学习积极性, 学生既没有了理论学习的那种枯燥无味的情形, 又学到了知识, 起到了良好的教学效果。
四、改变课程考核评价体制
从传统上来讲, 一门课程结束后, 参加学校组织的期末考试, 只要考试及格, 该门课程就算通过, 就能够取得相应的积分。在教学过程中, 我发现这样做有诸多不利。学生为了应付考试, 只顾背指令、背程序, 而忽视了单片机是一门实践性的课程, 不注重实际操作, 结果导致许多卷面成绩非常优秀的学生, 连一个流水灯实验都不能做成功。
为此, 学校应打破传统的纸面上的考核模式, 学生仍然要参加期末考试, 但是期末卷面成绩在期末总评成绩中所占的比重要大幅下降。期末卷面成绩占30%, 平时的实验完成情况占50%, 平时表现占20%。对于利用单片机知识参加各级别电子设计大赛取得相应成绩的学生, 可以直接免试的, 根据所取得的奖项级别, 定期末成绩。
通过上述教学改革的试探, 旨在改变教学方式, 优化教学内容, 提高学生对单片机的学习兴趣, 加强实践动手能力的培养, 使之更为符合高职院校的学情, 为以后学生应用单片机解决实际问题打下良好的基础。
参考文献
[1]鲍可进等, 《C8051F单片机原理及应用》[M], 中国电力出版社, 2006
[2]赵德安等, 《单片机原理与应用》[M], 机械工业出版社, 2005
[3]孙雷, 《单片机教学及考核方式的探讨》, 《中国职业技术教育》, 2008 (5)
单片机实践教学 篇11
【关键词】单片机原理；应用课程；教学改革；实践教学
在现代电子工程领域中，单片机是一种比较常见的技术，并在很多的家用电器中得到了较为广泛的应用。而作为电气信息类专业的学生，必须充分掌握该课程的技术知识，也是必备的技能之一。但是，由于单片机原理和应用原本就是一门应用性、实践性都很强的课程内容，只有将实践教学与理论教学灵活运用在一起，才能保证达到理想的教学效果。以下，本文重点对单片机原理与应用课程教学改革与实践进行了探讨分析。
1.教学中存在的问题及原因
在传统的单片机教学过程中，教师们通常比较侧重于对单片机原理知识和各零部件的介绍，教材内容也相对枯燥单一，缺乏对学生实践能力方面的培养。并且，在对教学课程进行安排时，也是将理论教学与实践教学相互分离，虽然充分保证了课程体系结构的完整性，却忽视了课程实用性的重要性，最终导致理论与实践出现脱节的现象。以下本文就具体归纳了在当前单片机应用课程教学中主要存在的问题，并对其原因进行了详细的阐释。
1.1教学安排不适应现行单片机原理与应用的教学
传统的教学方案中基本是由教师对单片机的工作原理、工作流程以及内部构造等进行介绍，学生们只是被动的学习。并且，这样的教学方法并不能让学生更好的了解到单片系统是怎样设计和组成的。而单片机工作原理内容又与微机原理课程存在着很多的相似点，如果教师一直过多的叙述这方面的知识，很难再激发学生的学习积极性，甚至还会让学生产生一种厌学的心理情绪。
1.2實践环节重视不够
由于缺少实践课程，使得学生无法更加全面的掌握到单片机系统的设计方法，导致学生实践操作能力较差。而在传统的实践教学中，一般是以验证性试验为主，只是让学生们大致了解一下单片机的系统构造、输出输入等方面的实验。并且，还有大部分的验证性实验都是根据相关的指导书完成的。这样一来，学生通过指导书上的步骤就可以完成实验，非常不利于对学生创新性思维的拓展，更无法有效提高实践动手能力，久而久之，学生还很可能形成敷衍的学习态度和学习习惯。
1.3教学手段有待提高
现如今，单片机技术的飞速发展，多样性的单片机集成芯片不断涌现，随之而来的大量山寨的仿真软件也越来越多。如果教师还是依旧采用传统的教学方式和教师，不仅无法提高学生的学习积极性，还大大降低了教学质量。
1.4 教师自身能力有待提高
众所周知，单片机原理和应用是一门实践性较强的课程。然而，就我国当前单片机课程教学现状来看，其中大多数是以青年教师为主，一直都没有对单片机系统进行过深入的研究开发，缺乏这方面的实践经验。所以，在实际的教学过程中，也只会照本宣读，很难达到较为理想的教学效果。
2.理论教学改革
2.1适当调整课程学时以顺应单片机技术的快速发展
以某院校为例，其结合单片机技术的发展与多年来单片机教学的经验，对该院 5 个专业的教学大纲与学时进行了修订。从原有的 32 学时调整为 48 学时，实践教学环节从 4 学时调整为 8 学时，并且加上了一个周的课程设计。学生在先修完微机原理及应用课程之后才开设单片机原理与应用课程，这样可以大大节约单片机内部结构、工作原理、汇编语言的教学学时，这部分的内容既可以类比微机原理又可以作为基础，使学生易于入门。经过修订，MCS-51 单片机的硬件、指令系统压缩为 10 学时；单片机的扩展、接口电路与应用为 12 学时；其他类型的单片机原理及应用为 8学时；单片机系统的开发调整为 10 学时；实践环节为 8 学时。
2.2以实际应用为主，培养学生学习兴趣
想要有着激起学生的学习兴趣，教师在对单片机原理与应用课程进行教学时，要向学生详细的讲述单片机这门课程与本专业之间的联系，并重点对其重要性、应用和发展等方面进行系统的介绍，同时制定出明确的教学目标。其次，教师要高度重视对学生实践能力的培养，多多开展实践教学活动，可以先将单片机事物展现在学生面前，通过利用数字电路观点进行叙述。这样一来，学生就能够迅速了解到单片机的工作原理是与集成块的工作原理十分相似，以此来增强自己的学习信息。并且，教师还应该对一些简单的驱动系统进行演示，让学生们直接观察单片机的应用过程，促使学生自发主动的参与其中。另外，教师还应该加强实践教学与理论教学的相互结合，采用先进有效的教学方法，并在平时的理论教学过程中，加入大量演示性实验，从而加深学生对所学知识内容的印象。
在实际的操作动手过程中，教师可以允许学生使用计算机和网络，通过从多种渠道来或缺更多的单片机资料，从而不断丰富自己的知识资源，促进学生向着复合型人才而发展。
2.3加强C51语言的教学
多年来，单片机的教学和单片机系统的开发，大多都以汇编语言作为开发工具，这是由于汇编语言具有代码紧凑、执行时间短、控制及时且易于记忆等优点。但是随着单片机技术的发展也出现了一些问题，主要表现在对硬件结构的过分依赖，不同类型的单片机汇编指令有所不同，而且程序比较繁琐，可移植性差等。与汇编相比，C语言在功能上、结构上、可读性和可维护性上有明显的优势，而且C语言有丰富的函数库，可以有效减少编程工作量，对单片机的硬件稍作了解即可进行系统开发，特别是C语言对寄存器的分配与寻址方式都是由编译系统自动完成，由此可见，将C语言引入单片机的教学是很有必要的。在教学过程中，汇编语言与C语言并重。让学生能看懂汇编语言，可以用汇编语言完成简单程序的设计，但不要求完成复杂系统的程序设计，这样大大降低了学生学习的难度。同时，要求学生能够用C语言完成简单和复杂程序的设计，从对比中加深对汇编语言和C语言的理解。
3.结束语
由于该门课程相对比较抽象，学生普遍反映开始学习的时候入门较难且难以理解单片机的内部结构，因此如何使学生循序渐进地掌握单片机技术？怎样使理论教学与实践教学有机结合？这些问题已成为单片机原理与应用课程体系建设的重要议题。 [科]
【参考文献】
[1]李建忠.单片机原理与应用[M].2版.西安：西安电子科技大学出版社，2008：12-25.
[2]杨立林.单片机原理与应用课程教学的实践与思考[J].江苏技术师范学院学报：自然科学版，2009，15（2）：62-66.
单片机实践教学 篇12
关键词：单片机,教学改革,主动性,实践性
单片机原理与应用技术是高校计算机、自动化、机电以及电子通信等专业的重要课程之一, 单片机技术在各行各业已经得到了广泛而深入的应用, 具有很强的实用意义。作为众多专业必学课程, 如何能教好学好这门课程, 需要一种科学合理的教学模式。本文总结了在实际教学改革中的一点经验。
一、教学过程存在的问题
1. 课程学习目的和意义不明确。
一般在教学的开始总是先介绍课程的学习目的, 说明单片机在当今各行业中的现实意义。然而, 在教学的过程中常常会发现, 学生对本课程内容很茫然, 学习不知所措。究其原因, 由于大多数学生在此之前对单片机了解甚少, 基本没有接触过, 开始会感觉很陌生。随着接触的内容慢慢增多, 类似问题就会不断的涌现出来。这成为影响教学效果的一个重要原因。
2. 教与学的手段单调。
单片机的内容较多, 课时有限, 传统的教学中重视理论知识教学, 以实践环节应用为辅。单片机的入门学习有一定的难度, 各章节均有难点, 如存储器的分类与使用;后面定时器的4种工作方式等, 这些难点光靠讲解是远远不够的, 一味地被动接受, 没有动手练习, 是不能真正掌握的。借鉴于欧美大学的成功教学方法, 教学手段丰富重视主动学习, 这是决定学习效率的一个关键因素。
3. 实验、实践环节不能充分展开。
单片机技术的特点, 实验和实践环节是必不可少的。没有实际动手操作, 课程的学习毫无意义。传统的方式课堂教学占据了大部分时间, 往往为实验环节所留的时间变得相当有限, 实验只能以有限的时间展开, 仅仅对开发软件做一简单的学习操作, 不能深入到具体课题的设计锻炼, 没有能真正体现课程的意义和价值。这样的学习程度与社会实际相关工作岗位的要求相差甚远, 通过课程培养实际操作能力, 分析解决问题能力, 实现学习和工作无缝对接成为课程改革的目的。
二、新的思路和新的教学方法
针对上述存在的问题, 经过近两年的教学改革不断探索, 本文总结了讲授与实验并举、注重实践能力培养的教学方法。
1. 学习的目的和意义贯穿于整个教学。
实践经验表明:只有明白了目的和意义, 才能激发兴趣, 才会有学习的动力。因此, 在教学过程的每一部分, 首先通过一些具体而明确的实例着重说明其在课程中的作用及其在实践中的意义, 表明前后各章的关联关系。如在中断一章中强调中断对于多个突发事件的应对处理方法, 与微机相关概念的相同与不同点;定时器中定时和计数的实际目的和功能;串行通信一章强调单片机之间通信的重要性、串行通信与微机通信的区别与联系;I/O接口的扩展, 展示了单片机处理复杂工作的能力。清楚了学习的目的和意义, 学习有了方向和动力, 学习过程有了目标, 教学过程也变得轻松而明确。
2. 主动与被动学习的相辅相成。
好的教学方法是提高学生的主动接受能力, 减少课堂被动教学的时间。授课的过程中强调内容的前后衔接, 授课和学习树立全局观会, 引导学生主动地做好课前准备和课后总结, 教师扮演一个知识的引路人, 可以采用相互交流、探讨的方式, 针对提出的问题, 相互交换见解和经验, 或者是给出本次内容的核心问题, 以积极启发式的方式方法引导学生去探索出答案, 引导学生掌握问题的实质, 加强了对课程的掌握程度, 也为后续实践环节和实际应用打下了一个良好的基础。教学方式的灵活多样, 提高了学习效率, 培养了兴趣。学习的过程活泼生动起来。
3. 有目的、分层次加大实验环节。
课堂教学方式的改变实验环节的全面展开。专业实验室的投资建设为实验提供了良好的平台。试验台和试验箱两个系列功能互为补充, 相辅相成, 构成了完整的实验系统。课程计划偏向了实践环节。实验计划的安排分为两个阶段, 在第一阶段是必选阶段, 主要任务是学习Keil3和protues7.5等单片机开发相关软件, 学习这些软件的操作方法和操作流程。通过一些简单经典而又有趣味性的的例子如跑马灯实验、拉幕灯实验等, 来学习工程项目的完整操作过程操作。第二阶段独立课题的选择实践阶段。这一阶段再选择一些实用性强、有一定难度的实验题目, 这些题目也是较为经典的实例, 能充分锻炼对单片机的各项内容的学习, 培养应对复杂项目的思维能力。在这一环节, 将此任务派发给每位学生, 学生可以两至三位学生为一个讨论小组, 互相合作, 独立完成。同时, 为了促进任务完成, 将此任务的最终成果纳入到课程的最终成绩中, 施加一定的压力, 以此激发学生的潜力。实验题目是经过筛选而选定的, 具有很强的实用性, 比如:1602字符静止显示实验和字符滚动显示实验;蜂鸣器音乐演奏实验;点阵图案设计显示实验;串行口通信实验等等。要圆满完成这些任务, 光靠课本内容是不够的, 还需要去查找一些相关的资料, 这样做好处有三:首先要学会主动查找资料, 培养了全局决策的能力;第二要明白需查找什么, 如何查, 培养了独立解决问题的能力;第三通过团队合作, 懂得了个体和全体的协调关系。另外, 对于少数学有余力的学生, 同样支持向难度更大的题目挑战, 教学过程中可以自选方向和题目, 指导教师给予把关, 给出建议。题目趋向于有实用性, 由于受到学校条件的限制, 只能通过模拟的方式来完成, 但同样收效很大。
课程改进的目的是探索适合的教学方法, 适应社会的需求。借鉴学习了国外著名大学相关课程的教学方法, 吸取其科学的教学模式。形式多样、主动参与、提高能力、开拓视野、团队合作、培养自信是贯穿始终的宗旨, 也是教与学中应该传递的内容和意义。
参考文献