单片机实践（精选12篇）
单片机实践 篇1
引言
随着计算机及其相关技术的发展, 单片机在工业控制中的机电一体化系统、电气自动化控制系统、嵌入式系统以及智能仪表、家用电器等方面的应用不断深入, 对高职学生单片机技术及应用能力的要求越来越高, 单片机技术也成为机电一体化、电子技术应用、电气自动化等专业的重要课程。该课程涉及数字电路、模拟电路、计算机语言等多方面知识。单片机不像传统电子线路那样直观, 它是一门软硬件相结合的技术。学生既要懂单片机的硬件结构, 又要懂软件编程, 必须具备这两方面的准备知识, 才能很好的理解单片机的工作过程。通过学习, 不仅使学生掌握单片机技术的基本理论、开发设计的基本方法, 而且要全面培养学生分析系统、设计系统的能力, 培养学生对单片机、嵌入式系统再学习的能力, 为本专业后续有关知识和课程的学习打下良好的基础。
一、课程的特点及传统教学存在的问题
该课程是一门理论性与实践性相结合的课程。通过课程的教学和实践, 既要使学生初步掌握有关单片机、嵌入式的基本概念, 理解单片机的硬件结构及接口技术, 对单片机系统的组成、原理、应用及开发设计过程从整体上有一个清晰的认识;还要使学生掌握单片机仿真开发系统的应用, 掌握单片机应用系统软、硬件的调试开发方法;了解简单的单片机C语言程序的结构特点和编译过程, 熟练使用仿真软件进行系统的设计与仿真。但目前教学中还存在以下几个问题:
(一) 理论性与实践性结合不够紧密
传统的单片机理论教学, 均是按照教材的内容以单片机的结构为主线, 按单片机的内部结构、指令系统、软件编程、单片机的中断系统、各种外围设备接口电路的顺序来讲授, 最后再对应用系统做简单介绍。这样的教学模式, 侧重了课程本身的理论逻辑体系, 但对于理论基础和理解能力较差的高职学生来讲感觉抽象, 难以理解, 更谈不上应用。现有的教材或偏重于理论教学, 或仅侧重于实践能力培养而忽略系统的基本知识的掌握, 缺乏符合理实一体、学做合一的系统的课程教学资源。
(二) 实验环节不注重能力培养
目前很多院校在做单片机实验时, 往往采用高度集成的实验箱, 不仅学校在资金投入上花费很大, 而且学生实验中的效果也不太理想。因为现有的实验箱硬件电路固定, 实验内容难改动, 学生做实验时只需连接几根导线, 然后输入相关程序, 最后等待观看实验结果。实验基本以验证性的实验为主, 设计性、综合性、启发性的实验较少, 各个实验之间几乎没有什么联系, 学生只是片面地掌握某一方面知识, 不能将整体内容贯穿起来, 实验项目已经越来越无法满足教学和实际需求。
(三) 考核机制无法全面反映能力
传统的单片机课程考核方法主要采用以卷面理论考试为主, 其余结合一定比例的平时成绩。由于实验成绩只作为占比例较小的平时成绩记入, 这种考核办法不能全面反映学生对该课程的掌握情况, 尤其是学生的应用能力、动手能力和创新能力很难从试卷上反映出来。学生的实际应用能力不能得到客观的反映, 违背了高职教育培养应用型、技能型人才的目标。
二、基于项目导向的单片机实践教学设计
基于以上情况, 结合多年的教学经验, 笔者提出了基于项目导向的单片机实践教学设计, 将单片机的理论知识围绕项目展开分解, 融合到不同的实训项目中, 引导学生边做边学, 在实践中完成知识的学习。
(一) 设计思路
以项目为导向的单片机实践教学, 打破课堂教学按教材章节顺序进行的方式, 改为按预先设计的实验项目任务所需来安排教学内容, 项目能够涵盖所有知识点, 充分体现了“理论服务于实践”的思想。教师首先根据教学大纲要求的知识点, 设计出有针对性的实训项目。然后围绕项目来确立教学目标, 确定出每个项目包含的教学重点, 设计与教材各部分内容相适应的实验内容, 并编写出所配套的讲义和实验指导书。
项目由浅入深, 循序渐进, 由简单的基本项目逐步过渡到复杂的综合项目, 通过比较项目之间的联系与区别, 让学生更好地掌握知识。例如在介绍流水灯程序这一项目时, 我们刚开始学习时可以使用简单的延时程序。在讲到定时计数器时, 我们可以使用定时器设定流水点亮的延时时间间隔。当讲到中断技术时, 我们可以让学生尝试使用中断程序来完成流水点亮的效果。通过这一系列具有连贯性的项目, 我们可以将不同的知识点融会贯通, 使学生在完成的项目过程中体会到成就感, 获得激励, 产生兴趣。在所有基础项目完成后, 以完成一些贴近日常生活且具有实用性综合应用项目 (如交通灯、数字温度计等) 来检验学生的学习效果, 真正做到学以致用。
(二) 主要实训项目:
(三) 教学平台
针对课程“实践难”的特点, 我们使用Proteus和Keil仿真软件搭建的实验虚拟平台几乎不作任何硬件投资, 就能获得一个非常真实的实验环境。Proteus带有大量的库元件和仿真仪器及分析工具, 因此可以随意更改硬件电路图, 克服了用实验箱硬件固定的问题。通过选择不同类型的芯片, 学生能够紧跟市场步伐, 学习到最先进的技术, 弥补了实验器材不足的问题。学生不用到实验室, 不用花时间和金钱购买元器件, 就可以自己设计硬件电路, 将程序载入仿真系统后验证自己设计的电路和程序的正确性。利用软件仿真, 学生不需要任何的硬件连线程序修改, 编译后马上就可以看到效果。学生通过仿真实验熟悉了单片机系统的开发方法, 对进一步培养学生的综合分析能力, 排除故障能力和开发, 创新能力具有重要意义。
Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路设计、分析与仿真软件。功能极其强大, 该软件的主要特点是: (1) 可以完成从绘制原理图、仿真分析到生成印刷电路板图的整个硬件开发过程。 (2) 提供几千种电子元件、分立元件和集成电路、模拟和数字电路的电路符号、仿真模型和外形封装 (3) 支持大多数单片机系统以及各种外围芯片的仿真 (4) 提供各种虚拟仪器, 如各种测量仪表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (5) 支持第三方的软件编译和调试环境, 可与Keil C51μVision2等软件进行联调。
Keil软件是目前最流行的开发MCS-51系列单片机软件, 近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil。Keil支持汇编语言和C语言的程序设计, 易学易用。
(四) 教学过程
基于项目导向的单片机课程教学主要分为基础知识教学、项目演示、项目实施、项目拓展四个阶段。
1. 基础知识教学阶段:由教师讲授本项目相关的基础知识, 突出重点, 提纲挈领。为了达到教学目的, 提高教学效果, 提倡教师提前给出教学项目的基本要求, 引领学生有目的地进行预习。
2. 项目演示阶段:教师通过局域网广播教学, 演示关键知识点的应用实例, 增加课堂信息量。对整个实验过程及难点加以说明, 这一阶段可在仿真环境中让学生看到系统最后运行的结果, 提升学生参与实践的欲望。
3. 项目实施阶段, 让学生自己动手独立完成硬件电路图的绘制、软件程序的编写、调试和验证, 并尝试改变某些语句观察运行结果, 实现对相关知识点的应用和创新能力的培养。本环节要求教师有较强的现场指导能力和课堂掌控能力。
4. 项目拓展阶段, 鼓励学生在完成教师布置的基础实训项目后, 自主设计题目, 并完成调试工作。如:对源程序进行修改, 完成自己设计的新功能。这个训练可以培养学生的勇于实践、大胆创新的意识, 培养学生应用单片机综合设计与开发系统的能力, 为后面的综合应用技术的项目训练奠定基础。
(五) 教学案例
下面通过项目实例流水灯 (广告灯) 来介绍如何在单片机教学中应用Proteus和keil软件实现仿真效果。首先, 在Proteus软件中绘制如图1所示的硬件电路原理图, 然后, 在keil软件中根据项目要求编写流水点亮LED的软件程序, 编译成功后生成hex文件。最后, 在电路图中载入程序并运行程序, 观察仿真结果。程序设计是学生学习单片机的难点。在教学中, 我们巧妙设计项目的每个阶段, 从简单到复杂, 让学生在潜移默化中掌握技能。例如流水灯的项目层次分为3个阶段:第一个阶段让学生编写一个灯点亮的程序;第二个阶段编写一个灯闪烁的程序, 利用在闪烁灯项目中学习到的延时子程序;第三个阶段才完成8个灯流水点亮的程序;第四个阶段完成8个灯分组流水点亮。当达到第三个阶段时, 学生学习单片机的水平已经可以完成一个简单的项目。通过循序渐进的修改程序和电路图, 逐步实现功能由简单到复杂的过渡, 使学生更容易理解和掌握知识。
三、教学效果
通过基于项目导向的单片机教学实践, 98%的学生掌握了运用仿真开发环境进行单片机应用系统开发的过程, 普遍反映对单片机结构及工作原理有了更深的理解, 课程的及格率达到99%。在较好完成本课程学习任务的同时, 学生的自学能力、实践能力、创新能力也得到不断提高, 收到了较好的教学效果。
四、结语
实践证明, 让学生带着问题去学习和实验, 能够提高自身主动思考和创造性思维能力;完善自身的知识体系, 程序开发环节可实现看、听、做、思、练的有机结合, 锻炼学生电路设计、程序调试、分析、解决问题的能力等各个方面的能力。学生通过主动参与和亲自实践, 加深对新知识的理解。基于项目导向的在单片机实践教学设计, 有助于学生快速掌握知识, 大大提高了教学效率, 对单片机教学具有指导意义。
单片机实践 篇2
关键词：单片机; 实践教学; 电子设计大赛;
电子设计大赛的单片机实践教学改革的研究目的是在于培养和提高学生的实践动手能力和创新能力。在整个教学过程中教师要改变传统的教学模式,引导学生自觉地投入学习中去。引导学生自己动手制作电子小产品,让他们感受到整个系统的开发过程,在实践中加深对理论的理解,完成一个作品,就会有一定的成就感,将被动学习转换为主动学习。这就要求对师资队伍、实践教学内容、教学方法、教学模式等方面有更高的要求。
目前,各高校相关专业普遍开设了单片机原理这门课程,但是单片机的`实践教学还存在一些问题。
(1)实践教学内容和考核方法应优化。多数院校单片机实践课程主要以实验台或开发板为主,整个实验课程的弊端如下:1实验内容需要优化。实验课上的内容往往根据实验台或开发板上设计的项目安排实验内容,导致内容比较零散,每个内容之间没有相互的联系,多知识点相结合的实验少,并且多为验证性实验,实际意义并不是很大。内容是固定的,学生的创新思维被限制了。2学生的动手能力得不到锻炼。实验台或开发板的电路多数都是设计好的,尤其是开发板。学生在上实验课时,都是根据现成的电路进行程序编写,直接就进入了软件部分,硬件部分几乎没有得到锻炼,导致学生对于整个系统的设计理解得不够全面。3考核方式单一。一般情况下,考核都是教师安排好考试内容,学生根据题目去完成,这样部分学生的真实能力得不到发挥。
(2)实验室建设不够完善。多数院校的单片机的实验室主要配置为计算机和单片机学习开发板或单片机实验台。如果学生想要自己动手设计电路并焊接电路,只能先到电工电子实验室去完成,然后才能到单片机实验室去编程调试,要想完成整个电路的设计,得不断地在两个实验室去试验,这样浪费时间又不方便。
(3)教师的实践能力有待提高。目前,很多高校的教师一毕业就进入学校从事教学工作,没有一定的企业经历,在实践课上也是边摸索边实验,然后再教授给学生,对于一些综合难度的实践指导工作很难胜任。
针对以上的一些问题,主要解决的主要内容如下。
(1)加强实践教师队伍的建设。随着科学技术的发展,单片机发展起着非常重要的作用。但目前为止,很多高职高专院校的教师理论知识跟不上单片机的发展,实践教学较薄弱。这就要求教师有一定的企业实践经验,要求教师不断地扩宽自己的知识面,有机会去企业实习深造,将新内容、新技术带到课堂来。
(2)基于大赛内容丰富实践教学:1优化实践教学内容和考核方式。主要以科研项目或往届电子设计大赛作品为主要的实践教学内容,每个设计题目分别设置基本要求和拓展要求,以项目教学法多种教学手段为辅,使学生在完成整个工作任务的教学过程中进行学习。增加一些在生产生活中可能运用到的真实案例和最新的单片机理论知识,通过实际案例将抽象的理论具体化。单片机实践教学考核重点是学生技术应用能力的掌握程度。改革过去主要以试卷成绩为主的考核模式,采取更加系统、合理并与实践教学内容和教学方法相适应的多样化考核方式,促进学生实践创新能力的发展与提高。2摒弃传统的实验箱(台),推广应用仿真软件,改变传统的单片机实验台和单片机学习开发板的实验教学。目前多数院校的单片机实践教学都是采用以上两种方式进行授课的,单片机学习开发板的弊端是硬件电路不需要学生设计,只需要学生会编写开发板上能实现的程序,学生在硬件上得不到锻炼,动手能力大大减弱,不能激发学生的兴趣。单片机实验台学生只能学习简单的电路连接,不能提高学生的硬件电路设计能力,也不能使学生了解整个系统的完成过程。proteus仿真软件不仅方便了学生的硬件电路设计,而且激发了学生创新能力,又降低了单片机的学习成本。3结合电子设计竞赛,改进单片机实践教学模式。传统的实践教学模式是教师根据实验台(实验板)上的模块布置实验内容,这个过程枯燥乏味。将科研项目或往届电子设计竞赛的作品(如水温控制系统等)带进课堂,激发学生对单片机课程的学习兴趣。让学生自主地学习,可以先上网查找资料,或者通过分组分工共同完成整个作品,教师在整个过程中起指导作用,最后教师进行评价总结。4实验室建设。实验室不仅每台计算机要配备keil编译软件和proteus仿真软件,还要配备电烙铁、焊锡、导线、常用的电子元件等,使学生在学习的过程中先自己设计电路,然后通过仿真软件进行仿真,成功后再自己在洞洞板上焊接电路,调试成功后自主编写程序每个项目耗时时间长,开放实验室,学生能够利用课余时间进入实验室。
近年来,笔者学院已成功举办4届职业技能大赛,学生参赛踊跃,参与度广,效果明显。自至今,该院组织学生参加了3届“大学生电子设计大赛”。通过参加全省职业技能大赛,磨练了学生爱岗敬业、吃苦耐劳、诚实守信、遵纪守法的职业品格,获得社会广泛好评。用人单位普遍认为该院毕业生职业素质高,职业技能强。
参考文献
[1]高明亮.结合电子设计竞赛的单片机实践教学改革研究[J].中国电力教育,(20):103.
浅谈单片机的实践教学 篇3
【关键词】单片机;实践教学
《单片机原理与应用》是通信类、电子类、计算机、自动化、机械类等专业学生的专业基础课程，是一门实践性很强的课程，它与我们的生活生产也有着十分紧密的联系。它也是学生掌握计算机硬件组成和控制的入门课程[1]，为嵌入式、PLC等课程打下了基础。但是在传统教学中，单片机实践课程不是很受重视，甚至在有些地方，单片机的理论教学课程都处于被轻视的状态。我们要想学生学好这门课程，就必须重视理论教学，也同时重视实践教学。
一、目前单片机实践教学的状况
该门课程，不像有些纯硬件电路的实验课，特别是验证性质的实验，学生理论学得不是特别好，也能完成实验任务。该门课程的技术性很强，要求学生必须要搞懂理论课所学知识，然后应用到实践上面，将理论和实践充分地结合。
1.学生学习态度不够端正
绝大部分学生对理论课的重视度都不够，更何谈重视实践课程，做实验只是为了应付老师，期末不挂科，从而拿到学分，仅此而已。这个表现在：上课之前，学生不认真预习准备。不去查找相关资料编写源程序。预习报告也只是抄一抄指导书上的内容就交差了事。
2.实验内容老旧
在目前各个高校里面，单片机的实践教学课程一般都采用实验箱这类的设备。对于硬件部分，学生仅仅需要连接几根简单的线便可完成硬件电路的搭建，甚至有些学校采用的实验箱连硬件都是已经固定死了，不允许修改的。这大大弱化了单片机硬件部分的重要性。而学生，只需要进行编程就可以了。
在我们一般的单片机实践教学当中，教学的内容与我们的生产生活严重脱节，再加上陈旧的实验设备，使得教学内容变得十分落后。而且，由于单片机的实践教学依赖于实验箱等设备，想要更新实验内容就变得十分困难。从而导致了，实验内容几年，甚至十几年没有过多变动的情况。
3.课堂效果不好
在正式让学生自己动手的时候，只有非常少数的学生，能够通过自己的努力，在短短的2课时内编写并调试出实验程序。其他剩下的学生，要不因为调试不出，自己又不会检查错误而放弃。要不就是等着抄袭完成实验的同学的程序以交差应付老师。在实验的过程当中，学生处于十分被动的位置，而且十分依赖老师。遇到问题，不自己主动积极地解决，总想着要老师来帮忙指出错误。学生缺少主动能动性。
综上所述，充分反映了现在的学生至少对于单片机的学习，积极性是不高的，缺乏主动性。而且加之实验内容与实际生活的脱节，更加提不起学生的学习兴趣。这样是达不到实践教学的目的的。为了让这种局面发生改变，需要从学生的学习特点入手，改进实践课程的教学内容以及教学方法，使得单片机的实践教学取得相应的成果。
二、单片机实践教学的改进与实施
1.严格要求学生做好实验预习
单片机是一门拥有很强综合性的课程。模拟电路、数字电路以及C语言程序设计是它的先修课程，先修的课程的基础，对于单片机课程学习有着很大的影响，十分容易拉大学生的差距。因此，课前的预习尤为关键。
在每次实验课结束之前，老师提前布置好下一节课的实验任务，要求学生学好预习报告。并且在同一个班级里面，给学生布置的任务要有所不同，这样从一开始就让喜欢坐享其成的学生打消了念头。对于学生的预习阶段，让学生根据老师给出的实验要求和准则，自行查阅资料、设计实验方案，并且画出电路图、程序流程图，说出实验原理，编写源程序，自行进行仿真调试。如果上述内容没有完成或者没有做好的学生，不允许其做实验。
2.更新实验内容及合理的教学安排
对于目前单片机实践课程教学，硬件环节较为薄弱这方面，可以在单片机课程设计中进行弥补。一般单片机实践教学，一次课为2个课时，由于时间的限制，使得学生无法在课堂上完成一个完整的单片机设计课题，只能重点放在编程上面，因此弱化了硬件方面。单片机课程设计，是给学生一个综合性较强的题目，让学生在一个星期内完成。这个过程当中，要求学生要自行设计实验方案。自己设计电路图，老师提供相应元器件，学生自行完成电路图的组装与搭建。然后学生再编写程序，并且在自己自制的硬件上面进行程序的调试。从而，使学生独立的体验一个完整的单片机设计过程。
对于单片机实践课堂上的内容老旧，这就需要老师勤快一点。每节课，不同的班级，就出一个不同的题目。然后将这个题目进行些许的小改动，再分配到每个学生手上。致使每个学生的题目要求没有完全一样的。这样一来，即解决了实验内容一沉不变的问题，又解决了学生源程序的抄袭问题，破势学生不得不主动认真的做好课前和课后的学习工作。
3.提高课堂效果
实验教学历来都是引导学生主动参与形成知识、探究知识的实践性教学过程，让学生在探索中掌握知识，在分析中过程中进行思维训练，在实践运用在达到能力培养[2]。所以，在实践教育教学的环节中，以前那种传统的以教师为中心的实践教学模式将会逐渐地演变成为以学生为中心，教师主导学生的学习方式。
在实验课堂上，只有极少数的学生能够自主学习，大多数的学生对老师有较强的依赖性，十分喜欢找老师帮忙检查错误，恨不得老师直接告诉他们该如何如何修改，然后自己只要运行程序即可，根本不动脑筋。如果老师按照学生的意愿，直接告诉他们错误在哪里、如何修改，实验就不能达到培养学生思维能力的目的。在我们的实验过程中，老师应该从始至终都贯彻一个思想：学生本身才是课堂的主体，老师只是起一个辅助的作用，要调动学生的主观能动性。在学生遇到问题求助老师的时候，老师应该不对问题做正面回答，而是引导学生自己找出错误并且改正，启发学生主动地寻找问题的解决方法。或者可以在前一两次上课的时候，给学生总结归纳他们在实验过程中可能会遇见的错误类型，让学生试着从这些错误类型里面对照自己的错误，并且举一反三进行进一步的错误类型检查。这样，就能训练学生发现问题、独立分析问题并解决掉问题的方法及计较，从而让实验课变得更具有实用性。
三、结束语
总而言之，单片机的实践教学是整个单片机教学中重要的一环，需要培养学生动手能力和创新能力。重视实验内容的多元化，避免内容陈旧。重视与其它课程直接的联系。要让学生充分地利用课外时间，在课堂减少对老师的依赖。
参考文献：
[1] 赵新岳.单片机实验教学探讨[N].长春教育学院报，2011.01第27卷第1期
单片机实践教学应用研究 篇4
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
单片机实践 篇5
目前，单片机被广泛地应用于生产、生活的各个领域，在控制系统、测试系统上发挥着作用。如机床设备上的电子控制，能够使劳动生产率提高并保证产品质量;汽车电子控制系统和电控技术的完善，也在促进汽车的智能化、舒适化的发展;家电产品中的电控系统更是不可或缺的，为人类生活质量的提升提供了高效快捷的方法。
单片机课程是电子技术专业学生必修的一门重要专业基础主干课程，也是一门理论与实际密切结合的课程;是学生必修的一门重要专业基础主干课，也是一门理论与实际密切结合的课程，同时还是学生进行完整的智能电子产品开发必修的课程之一。学生对该课程内容掌握的程度直接影响其专业课程的学习和专业技能的提高，对于人才素质的培养起着举足轻重的作用，因此，对于单片机课程在工科专业的设置是必要的;另外，对于单片机知识的了解、学习、掌握也都是必要的。这就对于单片机教学如何顺利地开展，教师教学能力的提高，学生学习程度的深化，提出了更高的要求。本文正是在实践教学经验的基础上，总结了近年来单片机教学的问题和弊端，在与时俱进的思想引导下，提出了基于学生创新实践能力培养的单片机教学方法的改革思路。
一、单片机教学中存在的问题分析
2010 年，教育部基于国务院《国家中长期教育改革和发展规划纲要(201—2010 年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020 年)》的相关内容，提出了卓越工程师培养计划。该计划的主要目标是：面向工业界、面向未来、面向世界，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源基础，增强我国的核心竞争力和综合国力。
笔者依据十余年的单片机教学经验，总结了单片机教学中存在的问题，目的是根据存在的普遍问题找到解决方法，更好地促进单片机教学。
1.传统的书本知识讲解方式。现在仍然在单片机的教学中存在单纯的书本知识教授的实例。教师在课堂教学中，按部就班，照本宣科地把书本知识灌输给学生。这种方法对于学生兴趣的培养不利，单片机课程本身就是枯燥难懂的理论知识，这种讲述方式不可能给学生以直接的刺激以激发学生的学习兴趣。有文献指出单片机课程具有如下特点：实践性强，课程本身对学生的理论基础要求不是很高，它侧重于具体技术在工程中的应用。但是这种认知也是有局限的，基础和理论知识必不可少，只是把精力完全放在理论知识的教授与学习上，对于单片机的掌握是远远不够的。
2.单片机知识的孤立讲解，与前续知识的衔接困难。单片机技术是与数字电子、模拟电子、计算机基础等理论知识密切相关的学科，孤立的讲解一定是不见成效的，如何使前续知识可以融合于后续的单片机学习也是教学环节必须注意的问题。
3.学生学习兴趣难以保证，课堂教学质量难以保证。基于以上的教学现状，学生的学习状态可想而知，完全是晦涩的知识传授，学生不知道学到什么程度，怎么学以致用，导致学生的学习主动性不高，很多学生对单片机的学习是知难而退，提不起兴趣，干脆放弃。
4.单片机的实验环节设置不足。几个学时的实验环节，基本上只能满足演示实验的时间要求，因此，学生的实际动手能力培养流于形式。
5.现有考核形式的弊端，以试卷的形式考核单片机知识的掌握无疑是不恰当的。这种考核形式也是与采用传统的教学方法的弊病之一，对于学生的考核还停留在对于知识点的记忆上，而忽视了单片机教学是要学以致用的宗旨。
二、单片机教学方法改革的系统化措施
注重能力培养无疑是单片机教学的重中之重，单片机课程在所有的工科专业课程中是最容易与实践结合的一门课程，对于学生自主学习能力的培养，创新思维的锻炼，实践能力的拓展都具有积极的意义。关于单片机教学的几点改革意见可以概括为：
1.从课程导入环节入手，设置实物展示与学生制作的产品展示环节，形象直观地告诉学生，通过单片机课程的学习，能学到什么，通过学习可以做什么。激发了学生的学习兴趣，学生才有可能在学习碰到困难时，正视困难，不逃避，不半途而废。这节导入课，对于单片机这门比较特殊的课程来说，是关键，是必不可少的环节。
2.克服传统教学的弊端，做到知识讲授与掌握程度的最大化。这就要求对课堂的教学时间的有效利用，教师对于教授内容的合理设计，有效地利用教学视频，与应用仿真软件的有效结合，丰富学习的手段，取得高效的学习收获。
3.学生自主学习能力培养的必要性。单片机的实际应用特征决定，对于单片机的学习不能单纯局限于对课堂时间的利用，课下的消化理解，实践动手，都是必不可少的环节。学生要有效地利用网络学习资源，对于疑难问题寻根溯源，对于相关软件进行学习与操作，对于单片机开发系统进行实际操作，这样才能真正地学好单片机，用好单片机。
4.依靠开展学习兴趣小组，以团队学习的形式，巩固课堂知识。仅凭学生吃大锅饭喝大锅粥，使所有学生都能够在单片机学习中得到好成绩是不现实的，特别是对于非计算机电子专业的学生而言。依靠学生的兴趣选择，成立针对不同目标的学习兴趣小组，划分的依据可以是以对于课程掌握要求一类，做实际的不同产品设计一类。团队学习的形式可以实现优势互补，取长弊短，促进共同学习，小组之间也可以以实际的产品开发等成果进行交流，进而带动其他学生的学习积极性。
5.对于单片机学习的教学政策支持，也是尤为关键的。对于电子控制技术发展在社会生活各个环节的普及，使得单片机越来越重要，工科院校的各类专业不仅要开设单片机课程作为专业必修课，更要在实验条件、师资上给予重视和支持，老师教得好，有方法，可以更好地引导学生。实验条件和配套设施的购置和使用，使学生的动手能力得到锻炼。学校的学生创新项目的立项和资助上也应该向单片机控制方向的课题倾斜，让学生有更多的机会实现自己的创新思维，把idea 转化为产品。鼓励学生积极参加和参与各类各项的单片机方面的比赛，提升学生的实践能力和动手能力将不再是纸上谈兵。
三、单片机的有效学习法总结
对于有效的单片机学习方法进行总结，具体的学习过程按照理论学习→入门→能力训练→创新与实践→产品开发与设计→产品成果的过程进行，其中理论学习与能力训练作为基础环节，两者相辅相成，在同步的学习中，找到单片机的学习技巧，培养技能，从编程软件的运用，硬件设计的环节获得能力提升。但是，单片机的学习不会只局限于理论学习能力和虚拟软件的应用能力，就连单片机开发板也只能作为学习单片机的工具。对于产品的开发设计环节要求学生首先有一个创新思想的切入点，对于某个产品进行实际的设计理念，从硬件设计，到硬件系统的合理搭建，再进行相关的软件编程。而实现产品的功能，最终，进行性能的可靠性调试，完成了单片机产品的设计。设计的产品成果可以充分体现学生的学习能力，学生的创新性思维，学生的实践能力。
近几年的教学实践证明了从教学方法进行改革和采用系统化的学习方法可以有效地促进学生对于单片机学习效率的提高。学生的实际产品成果，包括了汽车电动窗帘、药丸分装机、菌袋打孔机、自动装卸系统设计等。这些成果也充分证实了单片机的教学方法和学习方法的有效性，可以提高学生的学习能力，发挥学生的创新能力和实践能力，使得学生更早地接触产品设计，促进了能力培养。
四、结论
单片机实践 篇6
关键词：单片机课程；有效教学；项目教学法；任务驱动法；实践能力
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 01-0274-02
目前，单片机的应用已经深入到我们生活中的各个领域。社会对单片机技术人才的需求量非常大，掌握好单片机技术就掌握了就业的优势。但是，很多毕业生缺乏把理论知识转变为实践的能力，难以在工作中解决实际问题，不能满足企业的需求。形成了学生毕业找不到工作，企业却找不到满意人才的不良现象。如何培养出能够适应社会需求的单片机应用型高技能人才，有效教学将成为解决问题的重点。
1 什么是有效教学？
有效教学就是教学活动结果符合预期教学目标、有效率、有效益。就是通过教师的激发，使教学在学生“想学”“愿学”、“乐学”的心理基础上展开，让学生知道“学什么”和“学到什么程度”，采用学生容易理解和接受的教学方式，发展学生的创新思维。
2 单片机课程有效教学的必要性
单片机课程是一门应用性、实践性很强的课程。传统的教学方法是教师讲授为主，学生被动听课，难以激发学生的学习兴趣。传统教学是在学完理论知识后，通过实验或课程设计来达到实践的目的，理论学习与实践练习之间有一段间隔，学到的理论不能及时用于实践；另外，传统的授课方式知识点之间比较分散，学生学完之后没有系统的概念，缺乏贯穿所有知识的主线，不能形成体系，结果只能是纸上谈兵。因此，提高单片机课程的教学有效性，培养学生简单电子系统的设计能力、软件编程能力、器件选择能力，是教学面临的重要课题。
3 单片机课程项目的有效性分析
项目教学法主张先练后讲，先学后教，强调学生学习的主动性、创造性、积极性，学生唱“主角”，老师唱“配角”。单片机课程应首先进行企业行业调研，对单片机技术相关岗位的工作过程与工作任务进行分析，明确课程对应的职业岗位能力，以工作岗位提取的典型真实产品作为载体，将传统课程体系中的知识、技能、素质内容由易到难序化为若干个教学项目，再将项目实施步骤分解成若干子任务。
4 单片机课程项目驱动法的有效教学实践
实际教学中，要理论和实践真正地融合。上课地点设在实验室既一体化教室，教师在仿真设备与环境中演示程序运行，把过程和结果展示在屏幕上，使学生直观地理解教学内容，激发学生学习兴趣，提高学习效率。通过教师的演示，帮助学生理解复杂的程序代码；在产品开发制做的教学环节，由教师指导学生亲自动手进行项目制作。下面以“数字温度显示系统”为例，说明教学的实施过程：
项目要求：以51单片机为核心，设计一个数字温度显示系统，要求采用DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20来实现温度采集。采用LED数码管显示DS18B20所测量的外部温度，保留一位小数。
教学目标：通过此项目的完成，要求学生掌握数字温度传感器DS18B20的功能和特点以及与单片机的接口电路、掌握LED数码管的动态显示原理，软件方面掌握DS18B20的编程控制以及实时采集温度的显示操作。
项目拓展：学生在完成项目基本要求的基础上，为此系统设计增加温度报警功能，当温度高于某一温度或者低于某一温度时，利用蜂鸣器进行报警。
项目具体实施步骤：（1）项目的硬件电路设计，学生利用仿真软件Proteus进行硬件电路的设计，这个过程可以使学生掌握单片机系统外围器件的接口技术；（2）项目软件设计，利用KeilC51的编译环境为硬件电路编写程序，注重培养学生模块化程序设计的思想，锻炼学生分析问题、解决问题、逻辑思维的能力；（3）软硬件联合调试，将写好并通过调试的程序加载到Proteus软件中，进行联合调试，直到满足要求；（4）实物呈现，当仿真调试通过以后，利用实际器件搭接系统的真实硬件电路，学生在这里更能深刻体会到硬件电路设计、实现的过程，对实际硬件电路的调试，锻炼了对常用仪器仪表的使用，比如：万用表、示波器等，教师要注意引导学生探索电子电路及器件的测试方法和技巧。
项目验收：学生在完成项目之后，要写出项目报告，内容包括项目硬件电路原理图、软件设计流程图，对于项目实施的过程分析，并附带项目的程序代码。
项目考核：教师根据学生完成项目的难易程度、正确性、创新性以及项目报告等，对学生的成绩给出评定。
考核采取过程加终结的方式，过程性考核是以各单元模块训练项目、课程设计项目的完成情况为依据，注重基本知识、基本技能掌握情况的阶段性考核及综合应用能力的考核；终结性考核是期末对全部课程知识与能力的综合测试，采用“考教分离”的考核方式，学生独立完成理论与能力的综合测试达到“教、学、做、评”一体化。
5 单片机课程任务驱动法的有效教学实践
任务驱动法要求“任务”的目标性和教学情境的创建。
使学生带着真实的任务在探索中学习。
实际教学中，首先让学生明确任务内容及要求。任务要具有一定的综合性和实践性，符合学生认知规律。以“模拟交通灯控制”任务为例，要求系统通电以后，十字路口的交通灯按正常的规律变化，按S1键时绿灯（南北方向）放行15s；按S2键时两个方向都是红灯禁行20s；紧急状况优先于特殊状况，时间到了以后，自动返回正常状态。任务明确后，要求学生画出系统框图，尝试绘制程序流程图，并能写出几条主要的语句。要求学生能根据自己的知识积累设计出硬件电路或参考教材中的电路原理。教师应事先演示出最终的实验效果，使学生有直观的体验，并且讲解或提示任务实现过程中的重点、难点和步骤，降低任务的难度，增加学生的信心。前几个任务由教师指导学生完成，后面的任务尽量由学生自己独立完成。教师在任务资料中应给出部分或全部的参考电路和程序，然后再指导学生在模拟软件Keil上进行编辑和编译程序，先用Proteus绘制电路原理图模拟仿真通过，再将程序传到实际的单片机系统中，观察结果。要求学生能根据观察到的现象，发现变化规律进行深层次的分析和思考，总结出新的知识点。教师可以在学生基本掌握任务当中对应的现象与的知识内容后，结合实物电路和虚拟软件进行深入分析和讲解新的知识内容，使学生的知识和技能不断地提高。通过考核评价来关注任务的完成的过程和效果，可以让学生明确工作过程的每一个环节。过程考核大大激发了学生学习的积极性和主动性。
任务完成后，要求学生写出训练报告。主要包括任务的要求、分析、电路、程序、总结等。同时还要规范绘出电路图，写出符合编程规范的C51代码并加以必要的注释。任务驱动法使单片机课程的学习气氛发生了很大的变化，增强了学生的主体意识和团队协作精神，职业能力和创造性也得到了发展，教学的有效性明显提升。
6 结语
单片机技术教学的方法多种多样，教师要针对学生状况，不断变换教学方式，激发学生的学习兴趣，注重理论联系实际，使学生在理解单片机原理的同时加强实践能力的培养。
参考文献：
[1]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007，6.
简述单片机编程手段与实践 篇7
一编程手段的选择
1. 汇编编程
单片机常用汇编语言编程。汇编指令是一种符号指令, 每一条指令对应一个确定的操作, 可以把被控过程描述清楚, 刻画出细腻生动的机器动作, 常用在低阶时序、紧凑循环等处。虽然汇编难度相对较大, 但可产生高效率的代码, 应学好汇编编程。
2. C语言编程
C语言也是一种常用的编程工具。要写出高效而易维护的嵌入式C语言程序, 不仅要了解硬件结构和汇编语言编程, 而且对C语言也要有较为透彻的掌握。用C语言编程时, 虽然不像用汇编语言那样具体地组织、分配存储器资源和处理端口数据, 但对数据类型与变量的定义, 必须与单片机的结构相互关联, 否则编译器不能正确地映射定位。现在单片机的主频不断提高, 单片机的ROM容量也在不断增大, 足够装得下用C语言写的代码;另外, C语言的资料又多又好找, 更重要的是, 其移植性非常好, 稍加改变即可用于其他场合, 因此, 学习者也应用好C语言编程。
3. 择汇编和C语言混合编程
对一些实时性或运算能力要求很高的程序, 如中断程序处理、数据采集程序、实时控制程序等, 常把汇编语言嵌入C语言程序中混合编程。在KEIL C51的C编译系统中, C语言程序与汇编程序可实现方便灵活的接口, C语言程序调用汇编程序十分方便灵活, 二者之间调用的难度在于数据的准确传输。汇编与C数据的准确传输可通过两种方式, 一是利用工作寄存器进行数据传送, 这种方式安全, 但因传送数据类型的不同, 只能传送1~3个参数;二是指定特定的数据区, 自行在该数据区中进行数据传送, 该方式可大量传送数据但不太安全, 需仔细控制。对于特定编译器, 可以参考由C语言函数编译出来的汇编程序, 按C语言函数格式写汇编程序, 在C程序中直接当作带参数的函数来调用。也就是把接口及资源分配交给编译器处理, 增强程序运行的可靠性, 降低编程工作量。
4. 丰富的库函数编程
在KEIL C51中, 开发厂家提供许多常用库函数, 这些库函数有其鲜明的特点, 主要是数学函数、内存分配等, 灵活使用这些函数可大大地提高编程效率。
5. 实时多任务操作系统编程
实时多任务操作系统是一种专家函数库, 根据编程对象灵活选用, 可快速编制软件, 大大提高编程效率。
二实践环节的渐近
1. 硬件的选择
硬件的选择方法大致有两种。一是选择一块单片机学习板, 不必要求功能太全。对于初学者来说, 有流水灯、数码管、独立键盘、矩阵键盘、A/D或D/A、液晶、蜂鸣器即可。二是如果条件允许, 可向单片机方面的高手求助, 让他帮忙搭个简单的最小系统, 自制成一块学习板。随后, 学习者就可利用手头硬件进行软件的编制和调试, 这具有很强的针对性。不仅避免了软件与硬件电路相互脱节, 而且增强了学习者的硬件分析能力与软件设计能力, 以及对系统的调试能力, 可以全面掌握单片机的应用。
2. 加强练习
首先查一下相关书籍, 回顾单片机的各个功能。其实, 使用单片机就是用软件去控制单片机的各个功能寄存器, 进而控制单片机相关引脚何时出现高电平、低电平, 由这些高、低电平的变化来控制系统板, 从而实现需要的各个功能。在明确学习目标后开始练习, 这是单片机学习中非常关键的一步。单片机不实践是不可能学会的。把学习板和电脑连好, 打开调试软件, 先学会怎么使用调试软件, 再从最简单的流水灯做起, 先让一个灯按照意愿随意亮、灭, 随后让其他的流水灯按照意愿随意流动, 这不仅是在学习知识, 而且是在“玩”。在这一练习中肯定会遇到很多问题, 可以去翻书自学或是问别人。当这些问题得到解答后会有很大的收获, 从而逐步体会到学习单片机的重点是“耍口, 体现控制”。
3. 接受专业公司或企业的实践培训
单片机主要应用于控制系统中。其应用的意义绝不仅限于它的广阔范围, 更在于它从根本上改变着传统控制系统的设计思想和设计方法。为此, 学习者需到专业公司或企业接受实践培训, 使用先进的专业设备和开发环境, 快速掌握单片机开发系统的原理分析、电路检测、开发设计技术, 不断增强综合运用能力, 成为具有良好实践能力、设计能力的开拓性电子应用人才, 逐步达到能独立进行单片机项目开发的要求。
总之, 学习者应掌握多种编程手段, 并大力实践, 不断提高自身素质, 从而增强实际工作能力。
[责任编辑:李锦雯]
摘要：本文阐述了单片机多种编程手段的特点、功能、使用环境及其优点, 提出了实践环节渐进的过程, 指出在学习单片机时, 编程手段的选择和实践环节的渐进是学习掌握单片机的重要环节。
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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[3]雷桂斌, 王淑青, 黄华达.面向卓越工程师培养计划的单片机实践教学研究[J].中国电力教育, 2013 (31) :157-158.
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[5]贾萍, 丁向荣, 胡美兰.“教、学、做”一体化单片机教学实验平台的设计与应用[J].实验技术与管理, 2012, 29 (6) :139-142.
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
[1]梁保恩.高职单片机原理与应用课程教学改革探析[J].广西教育, 2012, 10 (02) :43-44
[2]张俊丽, 聂县志.对高职院校单片机教学的探讨[J].现代企业教育, 2010, 13 (10) :23-24
单片机实践 篇10
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 篇11
【关键词】单片机；课程改革；实训
《单片机应用技术》是计算机控制和电子信息类专业的主干课程，是一门实践性很强的技术课程，它的教学效果直接影响学生的有效就业。传统的教学模式偏重于理论教学，教学方法较为单一，无法满足现阶段高职院校培养高等技术应用型人才的要求，针对高职学生特点的教学改革势在必行。
1.高职《单片机应用技术》课程教学存在的问题
1.1 传统教学模式不适应高职学生特点
高职教育注重技术应用型人才的培养，而传统的《单片机应用技术》课程教学注重理论知识的学习，大多是以知识体系为框架，先基础后应用、先理论后实践、软硬件分离，已不能适应高职教育和高职学生的特点。
1.2 教学内容陈旧无创新
目前大部分单片机教材的章节编排都是大同小异，教学内容基本上是单片机的内部硬件结构、指令系统、汇编程序设计、单片机的扩展应用以及外围电路接口，是以单片机的结构功能为主线，单片机本身的逻辑规律来编排教学内容的。教材的内容没有充分联系工程实践，理论内容比重偏大，实例偏少，在内容安排上只注重知识体系的完整性，但是针对强调技能培养的高职教育来说，这种教学方法却无法满足教学和实际需求。
1.3 考核方式
传统的考核方式主要采用以期末理论考试为主，卷面理论考试成绩占60%，平时成绩占20%，实训成绩占20%。由于实训成绩占的比例较小，难以真实反映学生的动手操作和实际应用能力，不能全面反映学生对课程的掌握情况。临近期末考试时，学生往往靠死记硬背的方式通过该课程的考试，常常会出现高分低能的现象，背离了高职教育培养技能型人才的目标。
2.高职《单片机应用技术》课程教学改革措施
2.1 教学方法的改革
2.1.1 虚拟仿真软件的推广应用
单片机课程的实践性很强，实训教学对整个教学效果起着至关重要的作用。传统的实训教学大多是在实验箱上完成相应的实训项目，以验证性的实训为主，开放性和设计性的实训较少。想让学生得到真正的实践锻炼，需设计硬件电路，焊接元器件，编制软件程序、仿真调试，如此完成一个实训所花费的时间较长，而且元器件等消耗很大，实训成本较高。
虚拟仿真软件Protues可以解决这个问题。Protues软件实现了单片机仿真和Spice电路仿真相结合，不仅可以将单片机实例功能形象化，也可将单片机实例运行过程形象化。比起传统的单片机实训教学，Protues软件的应用可以让元器件、连接线路和单片机硬件实物高度对应，通过真实和虚拟仿真相结合的方式，得到实物演示的效果。学生可以真正动手实训，教学效果好。
2.1.2 采用任务驱动教学法
传统的《单片机应用技术》教学是先讲硬件，再讲指令，最后讲应用，学生往往不知道所学的内容到底有什么用处，教学效果也不理想。采用任务驱动教学法则不然，教师预先设计并调试成功相应的实训项目，确定每个任务包含的知识点。在教学过程中，围绕实训项目提出任务，逐步引出在解决这个问题时用到的硬件、指令及编程方法等相关知识，采用局域网多媒体广播教学的方式，进行现场仿真演示。再将实训要求加以改动，让学生自己动手连接硬件、编写程序、仿真验证。这种“教、学、做”一体化的教学模式适应于高职教育和高职学生的特点，有利于激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，使其在做中学、学中做，从被动学变成主动学。
2.2 教学内容的改革
2.2.1 统一编程语言
大部分教材中，单片机的编程语言为汇编语言，C51介绍的篇幅较少。相对而言，汇编语言具有产生的目标程序简短，占用存储空间小，执行速度快等优点。但是对于高职学生来说，汇编编程较为复杂，不易理解。用C51编程则不需要了解太多的单片机内部结构，编程简单，只要会C语言即可。而且在公司企业的研发人员中使用C51语言的远远超过使用汇编语言。所以，从学生的长远发展角度出发，选择C51作为单片机编程语言进行教学。
2.2.2 适当增减教学内容
根据实际情况在教学内容上进行适当增减。在实训部分，基于会用的原则，增加对Keil软件、Protues软件等开发工具的介绍；在理论知识部分，基于够用的原则，减少单片机内部电路分析、工作时序、指令系统等内容的介绍。
2.2.3 整合知识点，调整章节次序
实训环节往往是几个章节知识点的综合运用，鉴于此，在实际教学中适当调整知识点的讲授次序。如先介绍单片机的结构，再介绍I/O口功能，然后紧接着完成流水灯、数码管显示、独立键盘、矩阵键盘实训。这样就把几个知识点整合到了一起，便于学生理解和记忆，便于理论和实践的相结合。
2.2.4 依据竞赛要求增加课外内容
参加技能竞赛对课程的教学改革具有推动作用，是对教学效果的有效检验。目前基于单片机的各类竞赛较多，除了要用到单片机技术外，还要用到一些其他知识。以机器人大赛为例，要用到传感器、通信、机械、电机等技术，高职教育开设的课程有限，可以根据实际情况增加相关知识点进行补充教学。
2.3 考核方式的改革
考试是检验教学效果的必要手段。根据高职教育的特点，改变传统的理论笔试，突出实训考核。改革后，本课程的期末总评考核分为三个部分：第一部分为平时考核。主要是学生出勤、学习态度及参与问题讨论的积极性等，占期末总评成绩的20%；第二部分为平时实训考核，主要是平时的实训成绩。在一个学期中，教师布置6~8个单片机实训项目，学生按要求完成。教师根据学生完成实训的成功率、实训报告质量等给出成绩，此成绩占期末总评成绩的40%。第三部分为期末实训考核。期末考试不再采用笔试，教师从平时做过的6~8个实训项目中随机抽取一个作为考核题目，此成绩占期末总评成绩的40%。
3.课程改革取得的效果
经过教学改革实践，改善了教学效果，教学质量得到显著提高。采用任务驱动教学法实现了“教、学、做”一体化的有机结合，让学生带着任务去学习，培养了学生主动思考和创造性思维的能力，锻炼了学生设计电路、调试程序、开发实际产品等各个方面的技能。进行了以实训操作为主的考核方式改革后，高分低能的现象没有出现，学生的动手能力明显提高。其中，学生在江西省第一、二届大学生智能机器人大赛中，采用单片机作为主控芯片设计的机器人取得了3项三等奖的好成绩。
由于教学内容要随着新技术的应用而不断更新，因此教学改革还有待于继续改进和完善，只有这样，才能更好地完成教学任务，满足高职教育培养技能型人才的要求。
参考文献
[1]浦灵敏.高职单片机课程教学改革的实践与探索[J].中国电力教育,2009(10).
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单片机实践 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