時間:2022-06-20 16:39:52
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇單片機(jī)實(shí)訓(xùn)總結(jié),它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
建設(shè)一個科學(xué)合理單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室是保證該課程順利有效實(shí)施的基礎(chǔ),選擇一套合適的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)設(shè)備是建設(shè)單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室的關(guān)鍵。我校選擇的是亞龍公司YL-236型單片機(jī)控制功能實(shí)訓(xùn)考核裝置,這套實(shí)訓(xùn)考核裝置是根據(jù)職業(yè)學(xué)校單片機(jī)及其應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容和要求,按照職業(yè)崗位的工作內(nèi)容研發(fā)的實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備,而且兼顧了市省國家單片機(jī)技能競賽設(shè)備要求。單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室面積、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備擺放要視各學(xué)校及專業(yè)班級人數(shù)情況而定。為了便于安全管理和美觀,空中電源走線接至各實(shí)驗(yàn)臺,總電源箱控制。除此單片機(jī)實(shí)驗(yàn)柜數(shù)量擺放、輔助教學(xué)的投影、實(shí)訓(xùn)室制度、文化建設(shè)也是實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的重要內(nèi)容。
二、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)前管理教育
為能使單片機(jī)實(shí)訓(xùn)順利有效實(shí)施,實(shí)訓(xùn)前教育管理是必須的,而且要將實(shí)訓(xùn)全方位要求細(xì)致講解到位。我校在單片機(jī)實(shí)訓(xùn)第一天前兩節(jié)課專門用于管理教育,主要包括安全教育、設(shè)備維護(hù)教育、出勤教育、成績過程考核教育、室內(nèi)規(guī)定教育等。
三、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程(案例)
我校單片機(jī)教學(xué)以實(shí)訓(xùn)課方式開展,能夠讓學(xué)生理解單片機(jī)開發(fā)過程,不僅從軟件設(shè)計能力上得到了提升,而且也提高了硬件設(shè)計能力,對于推動職業(yè)學(xué)校課程改革工作具有積極意義。單片機(jī)實(shí)訓(xùn)設(shè)備選擇的是YL-236,教材選用的是針對YL-236而編寫的單片機(jī)控制項(xiàng)目訓(xùn)練教程,下面以一個完整的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目案例(電子密碼鎖)分四個步驟來闡述我校是如何開展單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程的。
1.項(xiàng)目任務(wù)要求
教師提出本項(xiàng)目任務(wù)要求:使用YL-236型單片機(jī)實(shí)訓(xùn)考核裝置設(shè)計一個電子密碼鎖。
具體的任務(wù)要求如下:(1)用4×4行列式鍵盤組成0-9數(shù)字鍵及確認(rèn)鍵。(2)用8位數(shù)碼管顯示輸入的密碼及當(dāng)前狀態(tài)信息。(3)用一個獨(dú)立繼電器,控制密碼鎖開關(guān)。繼電器得電為開鎖狀態(tài),繼電器斷電為關(guān)閉狀態(tài)。
任務(wù)功能:(1)上電后,數(shù)碼無顯示。(2)當(dāng)按下數(shù)字鍵0-9中任意按鍵時,數(shù)碼管靠左顯示按下數(shù)字,再次按下任意鍵,數(shù)碼管靠左第二位顯示當(dāng)前數(shù)字,以次類推,當(dāng)數(shù)碼管8個LED都有顯示數(shù)字后,不響應(yīng)繼續(xù)輸入的數(shù)字按鍵。(3)當(dāng)按下確定鍵后,單片機(jī)對輸入的密碼與設(shè)定密碼進(jìn)行比較,若正確,則控制繼電器開鎖,若錯誤,數(shù)碼管清屏,繼電器關(guān)閉。(4)開鎖后保持20 s,然后自動進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。
2.項(xiàng)目任務(wù)分析及串講知識點(diǎn)
本項(xiàng)目比較復(fù)雜,教師指導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜項(xiàng)目分解成多個簡單的小項(xiàng)目完成:(1)按鍵顯示電路程序設(shè)計。(2)密碼檢驗(yàn)電路程序設(shè)計。(3)整個項(xiàng)目程序設(shè)計。
由教師介紹相關(guān)知識點(diǎn):(1)定時中斷相關(guān)寄存器初值設(shè)定、中斷函數(shù)編寫、工作執(zhí)行過程理解。(2)中間繼電器工作原理、程序?qū)崿F(xiàn)。(3)鍵盤掃描實(shí)現(xiàn)過程、程序理解。
3.項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施
教師分三個部分演示本項(xiàng)目的實(shí)施:(1)硬件接線。(2)項(xiàng)目程序編輯:關(guān)閉項(xiàng)目、新建項(xiàng)目、新建源程序、程序代碼輸入、編譯鏈接。(3)項(xiàng)目仿真調(diào)試:下載程序代碼、運(yùn)行查錯、硬件接線錯誤、硬件本身故障、軟件程序錯誤、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與項(xiàng)目要求一致。最后,學(xué)生根據(jù)教師的演示分別開始實(shí)施項(xiàng)目,教師巡回指導(dǎo)、檢查打分情況。
4.項(xiàng)目總結(jié)評價
2.教學(xué)內(nèi)容的整合
傳統(tǒng)的教學(xué)都是按知識系統(tǒng)的組成原理,逐步介紹單片機(jī)的硬件組成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、軟件編程、定時/計數(shù)及中斷、硬件外部接口及擴(kuò)展、綜合應(yīng)用、按部就班地進(jìn)行講解,課程內(nèi)容涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理、C語言或匯編語言、PROTEUS仿真軟件和KEIL軟件。在課程總實(shí)訓(xùn)過程中進(jìn)行作品制作時還與電子裝配工藝這些課程有關(guān),高職高專的學(xué)生根本沒有較深入地學(xué)完上述課程,基礎(chǔ)較差,理論知識的講解根本無法讓學(xué)生理解和領(lǐng)會。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,在教學(xué)過程中,盡量把知識要點(diǎn)與內(nèi)容穿插好,應(yīng)用到各個情景中來,通過一個一個的情景設(shè)計以達(dá)到學(xué)以致用的目的。運(yùn)用單片機(jī)典型實(shí)用的例子,學(xué)生理解了單片機(jī)是如何應(yīng)用的,并掌握了相關(guān)的知識點(diǎn)。情景設(shè)計是單片機(jī)知識整合的重要手段,要把知識要點(diǎn)都應(yīng)用到各個情景中來,又要確保情景內(nèi)容不要重復(fù)和情景場面不能太多。在情景教學(xué)中,以資訊――計劃――決策――實(shí)施――檢查――評估為主線,具體設(shè)計內(nèi)容如下:
情景內(nèi)容設(shè)計――知識準(zhǔn)備――學(xué)習(xí)設(shè)想――項(xiàng)目方案設(shè)計――制作過程――過程中的學(xué)習(xí)狀態(tài)和反饋――總結(jié)和提高。
信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作――單片機(jī)硬件系統(tǒng)――單片機(jī)結(jié)構(gòu)、引腳功能認(rèn)識――8個發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮――分組,器材的準(zhǔn)備和認(rèn)識――知識型習(xí)題和技能型習(xí)題的檢查――知識總結(jié)與實(shí)訓(xùn)報告填寫
音調(diào)發(fā)聲器系統(tǒng)的設(shè)計與制作――單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的組成及原理,音調(diào)發(fā)聲器原理――開發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)過程――用開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計音調(diào)發(fā)聲電路――獨(dú)立完成發(fā)聲器電路的連接,完成源程序的輸入、調(diào)試與運(yùn)行――填寫綜合檢查表,*.HEX文件是否生成――KEIL軟件的使用
交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作――程序結(jié)構(gòu)――根據(jù)要求選擇合適的程序結(jié)構(gòu)――交通燈指示,LED顯示――流程框圖的編寫――交通燈的顯示――軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試
秒表的設(shè)計與制作――定時/計數(shù)及中斷――綜合定時/計數(shù)及中斷的應(yīng)用程序――標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進(jìn)行計數(shù)、多功能易修改的秒表――產(chǎn)品的制作過程――整個仿真過程的操作演練――程序的燒錄,整機(jī)的聯(lián)調(diào)
智能小車的設(shè)計與制作――LED、鍵盤及接口、A/D、D/A擴(kuò)展――LED顯示數(shù)字和鍵控程序?qū)崿F(xiàn)――遙控,傳感器,智能控制,數(shù)碼管顯示――遙控、啟停智能小車的設(shè)計――智能小車作品的演示――故障的檢測與排除
3.考核方式的改革
一、工科教學(xué)基本情況
單片機(jī)是典型的工科科目,是電子、計算機(jī)、自動化等本科專業(yè)重要的專業(yè)選修課,內(nèi)容涉及51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及電路的開發(fā)應(yīng)用等。早期的單片機(jī)教學(xué)是以理論教學(xué)和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主,教學(xué)效果不明顯。隨著實(shí)踐教學(xué)及其改革在高校的深入,在單片機(jī)的教學(xué)中,要特別加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。本文主要從單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和單片機(jī)實(shí)訓(xùn)兩個方面來探討單片機(jī)的實(shí)踐教學(xué)方法,以期調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,讓學(xué)生在充分實(shí)踐中理解和掌握課本上的理論知識并學(xué)會靈活運(yùn)用。
二、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
1.教師講授實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容并給學(xué)生設(shè)置層進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。每次實(shí)驗(yàn)開始前,要求學(xué)生首先了解實(shí)驗(yàn)的目的,所用到的儀器、器件,實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)驗(yàn)效果等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師應(yīng)該事先了解需要用到或者涉及的理論知識和實(shí)驗(yàn)原理,并在實(shí)驗(yàn)開始之前用引導(dǎo)式的教學(xué)方法給學(xué)生講解。例如,在講授發(fā)光二極管的基本原理、單片機(jī)引腳功能以及簡單的C語言編程技巧后,通過點(diǎn)亮一個發(fā)光二極管的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解到單片機(jī)的獨(dú)立引腳的作用,同理,通過流水燈的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生知道如何控制成組的單片機(jī)輸入輸出引腳P0~P3。此外,教師必須事先給學(xué)生設(shè)定合適的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。例如,數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn),教師先要求學(xué)生完成一個數(shù)碼管的顯示;然后再靜態(tài)顯示多個數(shù)碼管;接著讓多個數(shù)碼管分時顯示不同的字符,使得數(shù)碼管“同時”顯示多個不同字符(數(shù)碼管的動態(tài)顯示)。通過層進(jìn)式的目標(biāo)設(shè)定后,學(xué)生遇到的問題被分解,難度降低,學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力加強(qiáng),創(chuàng)造性思維也會被開啟。
2.學(xué)生自己動手做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生動手環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)課的主要部分。實(shí)驗(yàn)設(shè)備建議用開發(fā)板。通常單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)都是從簡單的點(diǎn)亮發(fā)光二極管和流水燈開始,到數(shù)碼管的顯示、鍵盤的檢測,再到單片機(jī)的定時器/計數(shù)器實(shí)驗(yàn)、串行口實(shí)驗(yàn)以及芯片A/D、D/A、存儲器芯片讀寫及液晶顯示等。在教師介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理和方法以及常用技巧后,學(xué)生可以自行動手實(shí)驗(yàn),在驗(yàn)證理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)教師的鼓勵和提示,提出的新的問題并進(jìn)行創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)本身的內(nèi)容。例如,流水燈的編程技巧,可以使用最直接的給每一個單片機(jī)引腳直接賦值再循環(huán)的方法,也可以直接給整個P0口賦值,利用自帶頭文件庫的左移右移庫函數(shù)即可。
3.教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題給予分析、指導(dǎo)和總結(jié)。學(xué)生在自己動手環(huán)節(jié)一定會遇到很多問題,有基本的原理問題、連線問題、編程問題或者調(diào)試問題等。遇到問題、解決問題是實(shí)踐獲取知識的快捷途徑。教師要有較為成熟的經(jīng)驗(yàn),能隨時回答和解決學(xué)生遇到的問題。對于隨意短接或者跳接等接線問題,以及不良編程習(xí)慣問題一律扼殺在搖籃里。對于學(xué)識性的問題,則采取反問設(shè)問等啟發(fā)分析引導(dǎo)方式,將學(xué)生不能解決的大問題分解為他們能夠解決的小問題,盡力讓學(xué)生自己獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的失誤和錯誤等問題,則可直接指導(dǎo)其從硬件到軟件逐一查錯排錯的方法,讓學(xué)生學(xué)會自己解決問題。最后還要重視實(shí)驗(yàn)總結(jié),包括知識點(diǎn)總結(jié),查錯排錯方法等。例如做完鍵盤檢測實(shí)驗(yàn),總結(jié)單鍵盤和矩陣鍵盤的檢測原理(相同),矩陣鍵盤檢測的編程技巧,檢測過程中常見問題及解決方案等。
4.鼓勵學(xué)生發(fā)散式思維、大膽實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。每一個人的思維方式都是不同的,教師的方式會給學(xué)生一個方向?qū)?,但同時不能忽略學(xué)生自己的主觀能動性。鼓勵學(xué)生大膽試驗(yàn)創(chuàng)新、百花齊放百家爭鳴,能夠達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。例如,在做電子時鐘的實(shí)驗(yàn)時,有些同學(xué)選擇用數(shù)碼管作為顯示器,有些同學(xué)選擇液晶顯示器;另外,在時分秒的編程顯示和中,每個學(xué)生都可以按照自己的方式來定義鍵盤和選擇時分秒的顯示方式。
5.寫好實(shí)驗(yàn)總結(jié)報告。實(shí)驗(yàn)是一個過程,實(shí)驗(yàn)報告是對該過程的總結(jié)、是實(shí)驗(yàn)成果的書面提交。實(shí)驗(yàn)報告必須要認(rèn)真嚴(yán)肅對待,它也是良好科研能力的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)報告書寫,一方面能夠加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識,另一方面它也是科研能力、書面表達(dá)能力良好培養(yǎng)和體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容一般包括:實(shí)驗(yàn)題目,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)原理(硬件和軟件),實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容——包含實(shí)驗(yàn)當(dāng)中遇到的問題和解決方案總結(jié),實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析論證以及實(shí)驗(yàn)心得體會,和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。
理論課是以教師為中心的,實(shí)驗(yàn)課則是把學(xué)生推到前臺,讓學(xué)生去實(shí)踐去碰壁去解決問題。教師看似退至幕后卻要對實(shí)驗(yàn)有預(yù)見性認(rèn)識,要成為實(shí)驗(yàn)的掌控者,引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)才不會是膚淺的,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生才有啟發(fā)也更有價值。在學(xué)生的動手能力增強(qiáng)、自信提高的時候、學(xué)習(xí)興趣倍增、后續(xù)的教學(xué)也有更加好的動力。
三、開展單片機(jī)實(shí)訓(xùn)
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)主要目的是學(xué)習(xí)和理解單片機(jī);開展單片機(jī)實(shí)訓(xùn)則是掌握和利用單片機(jī),將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。如實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目“設(shè)計基于單片機(jī)的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)”其基本內(nèi)容包括:(1)設(shè)計集成電路并完成PCB板及硬件的制作并測試硬件;
(2)用程序設(shè)計語言編程實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度控制功能;(3)將程序下載到硬件中進(jìn)行綜合調(diào)試。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目選題可以是教師較為熟悉的領(lǐng)域或?qū)W生特別感興趣的課題。為方便教師指導(dǎo)和節(jié)約學(xué)生寶貴的學(xué)習(xí)時間,實(shí)訓(xùn)可與課程實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行,充分利用學(xué)生的課余時間。實(shí)訓(xùn)也可以作為課程設(shè)計來做,安排在課程結(jié)束后,具體安排計劃如下:第1天,教師布置實(shí)訓(xùn)課題。同時給出并討論實(shí)訓(xùn)的任務(wù)——包括實(shí)訓(xùn)設(shè)計目的要求,設(shè)計方式方法以及設(shè)計想要達(dá)到的效果。第2~3天,學(xué)生根據(jù)任務(wù)自行查閱資料,提出2~3個設(shè)計方案并對它們進(jìn)行比較擇優(yōu);指導(dǎo)老師在此過程中主要起輔導(dǎo)作用。第4~7天,設(shè)計方案實(shí)現(xiàn),主要包括電路圖的繪制,軟件程序的編寫以及軟硬件的調(diào)試。最后得出結(jié)論并撰寫實(shí)訓(xùn)設(shè)計報告。實(shí)訓(xùn)的過程,是學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行創(chuàng)作開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的過程。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計任務(wù)自主查找相關(guān)資料;根據(jù)設(shè)計需要復(fù)習(xí)教材中的知識點(diǎn)并靈活運(yùn)用;遇到困難時積極尋找解決方案并和師生討論技術(shù)性可行性;實(shí)施方案過程中反復(fù)驗(yàn)證調(diào)試,并得出最佳解決方案。整個過程使得學(xué)生對單片機(jī)的學(xué)習(xí)達(dá)到最好的效果。實(shí)訓(xùn)過程中,教師更是積極配合輔導(dǎo),監(jiān)督指導(dǎo)學(xué)生。教師參與的積極性,直接影響學(xué)生的積極性,不容忽視。一方面,教師參與到學(xué)生的設(shè)計和討論中,及時解決他們遇到的問題以及開拓他們的思路;另一方面,教師鼓勵學(xué)生多思考多探索,多給他們提供一些有用的實(shí)物及電子資源。實(shí)訓(xùn)設(shè)計方案、硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)無不凝結(jié)著學(xué)生的辛勞和創(chuàng)造。教師要針對各種不同的設(shè)計方案進(jìn)行深入淺出的分析,對其中的優(yōu)選方案給予正面的評價和討論,對不合理的設(shè)計進(jìn)行探討和指正。讓學(xué)生從設(shè)計的實(shí)現(xiàn)難度,相關(guān)損耗,性價比等多方面認(rèn)識自己的設(shè)計,對以后的工作和學(xué)習(xí)有更深層次的認(rèn)識。
實(shí)踐出真知,工科科目的學(xué)習(xí)更是如此。只有經(jīng)過不斷的“嘗試——失敗——總結(jié)——再嘗試——再總結(jié)”等一系列活動,學(xué)生才能不斷的吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并積累屬于自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐越多,電路規(guī)模和復(fù)雜程度越大,學(xué)習(xí)興趣和能力越強(qiáng),成功的次數(shù)也越多。成功使人發(fā)自內(nèi)心的喜悅,由此能激發(fā)新的創(chuàng)造力。實(shí)踐的過程是將學(xué)生引入到“自己動手——獲得成功——興趣提高”這樣的模式,實(shí)踐教學(xué)除檢驗(yàn)真知也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。對于單片機(jī)課程,實(shí)踐是很重要的。大學(xué)還有很多工科科目也需要適當(dāng)?shù)亩嚅_展實(shí)踐教學(xué),以上實(shí)踐教學(xué)方法可供參考使用。
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵詞: 機(jī)電專業(yè);資源;計算機(jī)仿真;課程實(shí)訓(xùn);應(yīng)用能力;新途徑
Key words: mechanical and electrical specialty; resources; computer simulation; practical training; application ability; new way
中圖分類號:G42文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2011)01-0296-02
0引言
由于教學(xué)改革的需要,在我院裝備分院對單片機(jī)原理與應(yīng)用課程實(shí)訓(xùn)中,采用計算機(jī)模擬技術(shù)和實(shí)物教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行。經(jīng)過實(shí)踐,收到了比較好的教學(xué)效果。以往的實(shí)訓(xùn)課程,是在進(jìn)行完電工電子實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,手工焊接一個實(shí)際的印刷電路和所需的元器件來完成。在教學(xué)資源相對緊張的情況下,此項(xiàng)實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備材料的周期長,采購、維護(hù)成本和場地費(fèi)用高。同時,由于實(shí)訓(xùn)環(huán)的課程安排均是在十或十二周的理論課程結(jié)束后進(jìn)行。這段時間,各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室均是在包括白天、晚上星期六、日在內(nèi)的滿負(fù)荷運(yùn)行。我院在校生在一萬一千人以上,需要做實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的師生人數(shù)眾多。為了保證實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)質(zhì)量,原制定了嚴(yán)格的制度,必須保證實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)時間和實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)質(zhì)量。為此,實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源和時間的矛盾在十二周到十九周這段實(shí)踐環(huán)節(jié)安排上,產(chǎn)生了比較突出的時間與資源瓶頸。采用軟件仿真技術(shù)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,可以有效解決上述瓶頸問題。
1利用Protel印制板繪制軟件結(jié)合Multisim電工電子仿真軟件進(jìn)行電工電子實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)訓(xùn)練
Multisim電工電子學(xué)仿真軟件是加拿大InteractiveImageTech公司的產(chǎn)品,是世界公認(rèn)的幾大電工電子仿真軟件之一。基于個人計算機(jī)運(yùn)行的該軟件,易學(xué)易用,高校電工電子學(xué)所教授的知識,采用該軟件均可進(jìn)行計算機(jī)仿真驗(yàn)證。PROTEL軟件是美國PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件,在電子行業(yè)的CAD軟件中,它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面,是電子設(shè)計者的首選軟件,它較早就在國內(nèi)開始使用,在國內(nèi)的普及率也最高。
而采用此軟件可以仿真電工學(xué)、模擬電子學(xué)、數(shù)字電子學(xué)的基本電路和復(fù)雜電路,運(yùn)行狀態(tài)直觀明晰,其結(jié)果與實(shí)物仿真完全一致。所以利用該軟件是可行的。
在仿真的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生將仿真結(jié)果與實(shí)物運(yùn)行的結(jié)果相對比,使學(xué)生產(chǎn)生立體的思維與學(xué)習(xí),有效地擴(kuò)展了學(xué)生的知識深度與廣度,收到了良好的效果。由于我院裝備分院的本科和專科學(xué)生需要進(jìn)行電工電子實(shí)訓(xùn)的學(xué)生數(shù)達(dá)到了11個班級,共計350人以上,實(shí)訓(xùn)條件滿足不了要求。因此,我們利用Multisim教學(xué)版共享軟件首先在分院計算機(jī)中心開設(shè)了電工電子學(xué)的仿真訓(xùn)練課程,編寫了詳細(xì)的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。在上機(jī)實(shí)習(xí)前,對學(xué)生集中進(jìn)行仿真實(shí)例和軟件基本操作的講解,然后指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)操作。從軟件的安裝開始,對實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書上精選的仿真實(shí)例進(jìn)行全面的仿真訓(xùn)練,教師全天候的現(xiàn)場輔導(dǎo)教學(xué)。由于我院硬件教學(xué)資源相對有限,而此軟件所提供的仿真直觀易用,并且只要有計算機(jī)就可以進(jìn)行,所以,此種方法可解決實(shí)驗(yàn)室硬件教學(xué)資源矛盾。在現(xiàn)今計算機(jī)極大普及的條件下,學(xué)生在理論教學(xué)上存在難以消化的問題,通過軟件仿真都可以得到計算機(jī)仿真的驗(yàn)證。這種實(shí)訓(xùn)安排,引起了學(xué)生的極大興趣與參與熱情。與此同時,我們開設(shè)了Protel線路板原理圖和印制板繪制軟件的訓(xùn)練。兩套軟件在平均每個班級20學(xué)時的實(shí)訓(xùn)課程中,收到了極好的實(shí)訓(xùn)效果。學(xué)生普遍感到利用計算機(jī)軟件工具,實(shí)訓(xùn)學(xué)到了自我提高電工電子學(xué)理論知識的捷徑。在采用此方法的11個班級中,實(shí)訓(xùn)的成績普遍達(dá)到中等以上,取得良好以上成績的學(xué)生數(shù)達(dá)到了75%以上。最可貴的是,學(xué)生感到電工電子學(xué)不再是難學(xué)的理論,而是躍然在計算機(jī)屏幕上的鮮活的實(shí)例。并且過去感到不理解的問題,通過仿真分析變得簡單和容易掌握了。從仿真分析到印制版制作,通過實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生分析問題與解決問題的能力。同時,為后續(xù)的課程如傳感器與檢測技術(shù)等專業(yè)課程的講授奠定了有力的基礎(chǔ),也為教學(xué)資源相對緊張的條件下開辟實(shí)訓(xùn)課程的新路子積累了經(jīng)驗(yàn),節(jié)約了教學(xué)經(jīng)費(fèi)。
2利用Proteus單片機(jī)仿真軟件進(jìn)行單片機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)
單片機(jī)課程的教學(xué)相比電工電子學(xué)的教學(xué)難度更大一些,不僅有硬件的學(xué)習(xí),也要有匯編語言和C語言的學(xué)習(xí)。此實(shí)訓(xùn)是在相應(yīng)的單片機(jī)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。與電工電子學(xué)實(shí)訓(xùn)面臨的狀態(tài)一樣,實(shí)物實(shí)訓(xùn)安排非常緊張,就是安排下了,實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容也是有限和單調(diào)的。同樣,對于學(xué)生來講,在單片機(jī)課程理論講授和課程實(shí)驗(yàn)中取得的進(jìn)展十分有限。為了使學(xué)生掌握單片機(jī)理論并熟練掌握匯編語言調(diào)試與仿真技術(shù),在教學(xué)資源相對緊張的狀態(tài)下,我們在單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程中引入了英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與單片機(jī)仿真軟件Proteus教學(xué)版軟件和美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)調(diào)試軟件Keil。Proteus軟件是目前最好的模擬單片機(jī)器件的工具,可以仿真 51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其電路(如LCD、RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、AD/DA以及部分SPI器件和部分IC器件)。Keil uVision2是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言和匯編語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。兩種軟件聯(lián)合使用,進(jìn)行仿真。針對單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程,參考相關(guān)的資料,我們編寫了近160頁的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。以單片機(jī)AT89C51為例,例舉了70個單片機(jī)仿真調(diào)試線路,基本上做到學(xué)生對單片機(jī)從簡單到綜合應(yīng)用的實(shí)例進(jìn)行綜合性的訓(xùn)練。同樣做到了兩人一組,每人一題,獨(dú)立繪制單片機(jī)應(yīng)用原理圖,并進(jìn)行匯編語言編制與調(diào)試。結(jié)合原理圖進(jìn)行單步調(diào)試仿真以及斷點(diǎn)仿真和調(diào)試。同樣,首先由教師進(jìn)行軟件操作和實(shí)例講解,然后由學(xué)生每人一機(jī)進(jìn)行實(shí)例的仿真實(shí)訓(xùn),教師在實(shí)訓(xùn)場地現(xiàn)場輔助指導(dǎo)。學(xué)生在計算機(jī)上仿照實(shí)例進(jìn)行單片機(jī)仿真,并將仿真的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)箱實(shí)物仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)踐對比。通過單片機(jī)仿真實(shí)訓(xùn),學(xué)生找到了熟悉和掌握學(xué)習(xí)單片機(jī)硬件電路和軟件學(xué)習(xí)的工具。通過對單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例的仿真調(diào)試,使學(xué)生對單片機(jī)軟硬件的熟悉程度有了極大的提高,增加了對單片機(jī)理論知識的學(xué)習(xí)熱情,為進(jìn)一步深入掌握單片機(jī)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。由于該軟件易學(xué)易用,通過仿真實(shí)訓(xùn),使學(xué)生對單片機(jī)的理論和應(yīng)用不再畏懼,而是煥發(fā)了極大的學(xué)習(xí)熱情。單片機(jī)的實(shí)訓(xùn)成績均在中等以上,優(yōu)良率較采用此方法前提高了70%以上。
3經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
通過利用以上教學(xué)版軟件開展的基礎(chǔ)課程的實(shí)訓(xùn),我們克服了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源相對緊張的矛盾,實(shí)訓(xùn)的學(xué)時和內(nèi)容不僅滿足了教學(xué)要求,而且學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)提高了對基礎(chǔ)課理論的深入理解和綜合應(yīng)用。最有意義的是,學(xué)生掌握了對所學(xué)課程自我練習(xí)、自我提高的工具和鑰匙,有助于學(xué)生通過計算機(jī)仿真培養(yǎng)提高掌握課程的基本理論和應(yīng)用的能力;有助于優(yōu)秀學(xué)生在掌握課程基本理論和提高應(yīng)用基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深入鉆研和學(xué)習(xí),達(dá)到較高的綜合應(yīng)用水平。同時,也為后續(xù)專業(yè)課程的講授、畢業(yè)設(shè)計的綜合應(yīng)用,創(chuàng)造了有利的條件。也為理論課開展項(xiàng)目教學(xué),以軟件動態(tài)多媒體演示和課堂講解的立體化教學(xué)模式積累了經(jīng)驗(yàn)。
由于教學(xué)版軟件屬于共享軟件,因此只要具備計算機(jī)硬件條件和有限的實(shí)驗(yàn)室硬件資源,就可以開展相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)。這種計算機(jī)仿真技術(shù)與實(shí)物的結(jié)合,為我們今后進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)造更好的基礎(chǔ)課實(shí)訓(xùn)條件開創(chuàng)了新的途徑,探索與豐富了在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中進(jìn)行有效教學(xué)的新路。
參考文獻(xiàn):
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《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是電子、電氣類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)技術(shù)核心課程,也是學(xué)生較難掌握的課程。通過多年的教學(xué)改革實(shí)踐,我們開發(fā)了單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板,并以此作為實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)的載體,收到良好的教學(xué)效果。
一、開發(fā)單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板作為項(xiàng)目式教學(xué)載體
為幫助單片機(jī)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個廉價、實(shí)用的硬件環(huán)境,我們專門設(shè)計了單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板(圖1),利用該板可以完成大量的單片機(jī)學(xué)習(xí)、開發(fā)實(shí)驗(yàn),對學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)有極大的幫助。由于該板采用了在線可編程的AT89S51單片機(jī),因此,該板還具有單片機(jī)程序下載功能,在下載軟件的作用下,可將編輯、編譯、調(diào)試好的單片機(jī)代碼下載到AT89S51單片機(jī)中。下載完成以后,實(shí)驗(yàn)板即可脫機(jī)工作。學(xué)習(xí)者只需有一臺電腦就可學(xué)習(xí)單片機(jī),而無需自備價格較高的仿真器與編程器。
圖1 單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)板
二、以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板為載體,構(gòu)建項(xiàng)目式教學(xué)學(xué)習(xí)情境
項(xiàng)目教學(xué)就是師生為完成某一具體的工作任務(wù)而展開的教學(xué)行動。將某門專業(yè)課程分為若干知識(技能)單元,每個單元作為一個教學(xué)項(xiàng)目,實(shí)行理論、實(shí)踐一體化的單元式教學(xué),每個單元教學(xué)以完成一個作業(yè)來結(jié)束,并進(jìn)行下一個項(xiàng)目的教學(xué)。實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué),學(xué)習(xí)情境的構(gòu)建很關(guān)鍵。
學(xué)習(xí)情境是教師在典型工作任務(wù)的基礎(chǔ)上,由教師設(shè)計用于學(xué)習(xí)的“情形”和“環(huán)境”,是對典型工作任務(wù)進(jìn)行“教學(xué)化”處理的結(jié)果,通常用學(xué)習(xí)任務(wù)來表示的主題教學(xué)單元。
本課程是以工作過程為導(dǎo)向,以典型任務(wù)為基點(diǎn),綜合理論知識、操作技能和職業(yè)素質(zhì)為一體的思路設(shè)計的。根據(jù)專業(yè)能力目標(biāo)、方法能力目標(biāo)、社會能力目標(biāo),將課程劃分成相對獨(dú)立,整體由簡單到復(fù)雜的學(xué)習(xí)情境,見下表:
學(xué)習(xí)情境的設(shè)計既具有真實(shí)性,又具有先進(jìn)性。為了使教學(xué)內(nèi)容更符合工作實(shí)際,各學(xué)習(xí)項(xiàng)目的設(shè)計、元器件的選用、電路的焊接、及軟件編程都盡可能符合企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn);教學(xué)以89S51、89S52為主講機(jī)型,該機(jī)型與89C51、89C52相比,具有可在線編程功能,并內(nèi)置看門狗電路,是比較實(shí)用的51系列單片機(jī);教學(xué)內(nèi)容跟蹤單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,如引入串行技術(shù),采用I2C總線接口技術(shù)的時鐘芯片PCF8563、采用單總線(1-wirebus)技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20等。教學(xué)中刪去了以往以并行接口方式為主的單片機(jī)擴(kuò)展技術(shù),及傳統(tǒng)的A/D芯片0809等的介紹。
為避免進(jìn)行單獨(dú)的枯燥指令與編程教學(xué),采取體驗(yàn)性學(xué)習(xí)方式,融理論教學(xué)于實(shí)踐教學(xué)及實(shí)際工作體驗(yàn)中融編程與指令教學(xué)于實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中,學(xué)生用到哪,學(xué)到哪,會用即可,不過于追究指令與程序的原理。
三、學(xué)做一體,實(shí)施行動導(dǎo)向教學(xué)模式
行動導(dǎo)向教學(xué)強(qiáng)調(diào)不再把教師掌握的現(xiàn)成知識技能專遞給學(xué)生作為追求的目標(biāo),或者說不是簡單地讓學(xué)生按照教師的安排和講授去得到一個結(jié)果,而是在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生去尋找得到這個結(jié)果的途徑,最終得到這個結(jié)果,并進(jìn)行展示和自我評價。通過完成任務(wù)的行動過程,實(shí)現(xiàn)專業(yè)能力、關(guān)鍵能力(方法能力―學(xué)會學(xué)習(xí)、社會能力―學(xué)會生存、學(xué)會交往)的有效培養(yǎng)。下面以一個具體學(xué)習(xí)情境設(shè)計對教學(xué)過程作以說明。
教學(xué)中充分發(fā)揮教與學(xué)的積極性,由若干問題啟動課堂教學(xué),經(jīng)過啟發(fā)式的推衍,最后歸納總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生循問題而思考,提高對知識的領(lǐng)悟力,加強(qiáng)對關(guān)鍵內(nèi)容的理解;適當(dāng)加強(qiáng)師生互動環(huán)節(jié),活躍課堂氣氛,促進(jìn)學(xué)生自主思考提出問題,解答問題,激發(fā)學(xué)生潛能。
在學(xué)習(xí)考核中,既考核學(xué)生對基本知識與技能的掌握程度,同時考核學(xué)生的創(chuàng)新能力。如在彩燈設(shè)計、音樂編程中,鼓勵學(xué)生大膽想象,充分發(fā)揮自主創(chuàng)新意識,根據(jù)每人完成的復(fù)雜程度及創(chuàng)新程度給以成績鼓勵,取消了期末筆試,以平時大作業(yè)成績及期末綜合設(shè)計作為課程考核總成績。
按照這種教學(xué)模式,學(xué)生僅利用課內(nèi)時間學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。具體的實(shí)踐操作內(nèi)容要求學(xué)生在課外時間完成,這也相當(dāng)于改變了傳統(tǒng)的課外作業(yè)形式與內(nèi)容。教師在課外時間為學(xué)生輔導(dǎo),同時開放單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室,并由學(xué)生自行管理,為學(xué)生提供充分的學(xué)習(xí)條件。通過舉辦電子設(shè)計大賽,進(jìn)一步提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識與團(tuán)結(jié)協(xié)作精神及獨(dú)立工作能力。
四、以單片機(jī)教學(xué)為核心,合理整合相關(guān)課程,提高教學(xué)效率
1.與《PROTEL99印制板電路設(shè)計》課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合
《PROTEL99印制板電路設(shè)計》是高職電子專業(yè)必開的技能課。通常是單獨(dú)開設(shè)該課,需要較多學(xué)時,但由于教學(xué)針對性不強(qiáng),學(xué)生學(xué)習(xí)效果并不好?,F(xiàn)將該課作為單片機(jī)課程教學(xué)的一個實(shí)踐項(xiàng)目,要求學(xué)生在兩周時間內(nèi)以實(shí)訓(xùn)的方式完成單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板的電路圖繪制及制板工作。教學(xué)目的明確,針對生強(qiáng),學(xué)生既掌握了PROTEL制板技能,又進(jìn)一步掌握了單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板的硬件電路設(shè)計原理,對單片機(jī)教學(xué)起到了良好的輔助作用。
2.與《傳感器技術(shù)》課程相融合
《傳感器技術(shù)》也是高職電類專業(yè)學(xué)生應(yīng)該掌握的內(nèi)容。但在以往教學(xué)中教師過多講授傳感器原理知識,而對具體應(yīng)用技術(shù)講授很少,主要是缺乏實(shí)踐載體?,F(xiàn)在可以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)板為載體,利用各種傳感元件設(shè)計不同的項(xiàng)目,既講授了傳感器知識,又進(jìn)一步鞏固了學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力,相得益彰。
參考文獻(xiàn):
1.內(nèi)容抽象難理解
單片機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代,已有40多年的發(fā)展歷史,從最初的4位機(jī)到現(xiàn)在的32位機(jī)、從低性能探索到現(xiàn)在的單片機(jī)全面發(fā)展階段,單片機(jī)衍生出了眾多系列,例如PIC、AVR、51系列、ARM等。大多學(xué)校的單片機(jī)教學(xué)都是從容易掌握的51系列單片機(jī)入手的。目前技工院校的單片機(jī)教材,模式單一,大多是大學(xué)單片機(jī)教材的簡寫版;以單片機(jī)結(jié)構(gòu)為主線,從單片機(jī)背景介紹到單片機(jī)內(nèi)外結(jié)構(gòu),再到單片機(jī)的指令系統(tǒng)以及存儲器擴(kuò)展,知識講解比較全面、系統(tǒng)化,但是學(xué)習(xí)難度大,內(nèi)容抽象,很難理解,這樣容易使產(chǎn)生厭學(xué)情緒。教師教得辛苦,但是教學(xué)效果卻較差。
2.教學(xué)方法陳舊,教學(xué)效果較差
很多教師還是使用陳舊的單片機(jī)教學(xué)方法,先講單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),再到單片機(jī)的外部擴(kuò)展,再講定時器和中斷,最后講串行口,知識點(diǎn)一個不落,比較系統(tǒng)化,但是學(xué)生很難把握重難點(diǎn),知識點(diǎn)之間的關(guān)系模糊不清;而實(shí)訓(xùn)主要圍繞所學(xué)知識點(diǎn)展開,效果較差,這樣的教學(xué)模式培養(yǎng)出來的學(xué)生缺少解決實(shí)際的問題能力,綜合應(yīng)用能力不足。
3.實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品價格較高,種類繁多,缺少統(tǒng)一性
目前,市面上出售的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品五花八門,普遍體積龐大,占用面積驚人,給實(shí)訓(xùn)室的布置帶來諸多不便。實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品功能齊全,基本上包括了單片機(jī)的各種功能應(yīng)用,但是學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)需要一個過程,這樣的設(shè)備容易給初學(xué)者帶來恐懼心理,甚至質(zhì)疑自己是否有能力學(xué)好單片機(jī)知識。單片機(jī)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的便攜性較差,也給實(shí)訓(xùn)時間的安排帶來了不小的困難。
4.實(shí)訓(xùn)時間不足,學(xué)生水平提升困難
單片機(jī)是一門理論與實(shí)操結(jié)合很緊密的學(xué)科,目前,很多學(xué)校的教學(xué)安排比較緊湊,功能室數(shù)量有限,學(xué)生每周在實(shí)訓(xùn)室的學(xué)習(xí)時間較短,這導(dǎo)致單片機(jī)教學(xué)出現(xiàn)了很多問題。單片機(jī)實(shí)訓(xùn)和其他科目實(shí)訓(xùn)相比,有其特殊性,即編程時間比較長,調(diào)試程序要和實(shí)訓(xùn)設(shè)備相結(jié)合。實(shí)訓(xùn)時間不足極大地限制了學(xué)生單片機(jī)編程水平的提升。
二、技工院校單片機(jī)應(yīng)用課程教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容改革
單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容抽象、難以理解,教師要對單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容重新組合,打亂以前普遍采用的以單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為主線的教學(xué)安排,從簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合;以項(xiàng)目教學(xué)為載體,將所學(xué)知識運(yùn)用到項(xiàng)目設(shè)計與制作中,采用以產(chǎn)品實(shí)例為核心的教學(xué)法,將產(chǎn)品設(shè)計、單片機(jī)理論教學(xué)和單片機(jī)程序設(shè)計等不同環(huán)節(jié)結(jié)合起來,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)精神,提高學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。
2.項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
單片機(jī)應(yīng)用是一門集知識和技能于一體,實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,學(xué)生既要學(xué)好理論知識,又要掌握實(shí)踐技能。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)以項(xiàng)目為載體,在完成項(xiàng)目的過程中,穿插理論知識,使得平時較難掌握的理論知識在一個個小目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中逐步得以掌握。例如,要讓學(xué)生掌握單片機(jī)10口的使用,可以將不同顏色的LED組成流水燈,從最初的點(diǎn)亮一只LED到后來多只LED交替變化實(shí)現(xiàn)更多的效果,然后再根據(jù)不同的變化效果修改程序,學(xué)生在由淺入深的學(xué)習(xí)過程中既學(xué)到了單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)知識,又掌握了如何通過程序設(shè)計達(dá)到驅(qū)動外設(shè),通過視覺效果極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的熱情。
3.改革考核方法,注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力
按照以前的考核辦法,通過期中考試和期末考試檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。而這兩次考試均是重點(diǎn)考核單片機(jī)理論知識,學(xué)生的程序編寫能力和創(chuàng)新能力很難得到體現(xiàn),也使得部分學(xué)生平時放棄實(shí)操,只要每次考試能及格即可,嚴(yán)重阻礙了單片機(jī)課程的教學(xué)和發(fā)展。解決的途徑就是改革考核方法,考核方法要多元化。單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)過程是學(xué)生綜合能力的有力體現(xiàn),可以考核學(xué)生的知識能力、動手能力、組織能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和程序編寫能力等,每種能力就是一門考核科目,每個學(xué)生都可以在這個過程中找到自己最擅長的和最不擅長的部分,這對他們今后的學(xué)習(xí)和工作都是一個很好的指引。
4.引入單片機(jī)仿真軟件,研發(fā)教學(xué)設(shè)備和教學(xué)工具
引入單片機(jī)仿真軟件,在電腦上就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的各種功能,程序調(diào)試也方便了,學(xué)生的實(shí)訓(xùn)更加容易。例如,筆者學(xué)校引進(jìn)了Proteus仿真實(shí)驗(yàn)室,為單片機(jī)教學(xué)帶來了極大的便利。單片機(jī)開發(fā)設(shè)備比較昂貴,學(xué)??梢宰约貉兄七m合單片機(jī)學(xué)習(xí)的開發(fā)板,學(xué)生在設(shè)計與制作開發(fā)板的過程中可以將原理圖的繪制、PCB的設(shè)計、制板工藝、元器件采購、電路板裝配與調(diào)試等知識結(jié)合起來,既實(shí)施了項(xiàng)目教學(xué),也鍛煉了學(xué)生的綜合能力。由于和電子CAD等課程相結(jié)合,入門容易,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情提高了,為之后的單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。
5.教學(xué)需要課堂,但不要拘泥于課堂
在一個學(xué)期的項(xiàng)目制作完成后,可在學(xué)校舉辦一次校級展覽,向全校師生匯報展示項(xiàng)目制作成果,展覽會的籌劃、設(shè)計、流程均由學(xué)生親自完成,教師只需提供活動方案即可。在參展過程中,學(xué)生要對自己的作品進(jìn)行現(xiàn)場介紹和演示。展覽結(jié)束后,舉行現(xiàn)場拍賣,學(xué)生在競拍過程中既學(xué)到了拍賣的知識,也享受到了勞動成果的價值。學(xué)生還可以到企業(yè)去完成自己的項(xiàng)目,目前,筆者學(xué)校與中山力泰電子有限公司開展了合作,企業(yè)提供實(shí)習(xí)場所,學(xué)生在企業(yè)化的制度中完成項(xiàng)目的設(shè)計與制作。這些都是筆者學(xué)校在學(xué)科教學(xué)一體化改革中的嘗試??梢灶A(yù)見,未來學(xué)校課堂不會是唯一的教學(xué)場所,未來的課堂將會向社會不斷拓展延伸。
6.依托學(xué)生社團(tuán),建立學(xué)校單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)室
依托學(xué)生社團(tuán),效仿企業(yè),成立學(xué)校單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)室,引入企業(yè)化的開發(fā)室管理制度。畢業(yè)生的求職夢想就是進(jìn)入企業(yè)從事技術(shù)開發(fā)工作,如果在學(xué)校設(shè)立這樣的功能室,W生既可以提前熟悉企業(yè)開發(fā)的工作環(huán)境,和優(yōu)秀的學(xué)生一起學(xué)習(xí)探討,又有足夠的實(shí)訓(xùn)時間。在業(yè)余時間,學(xué)生還可以組成開發(fā)團(tuán)隊(duì),為部分企業(yè)提供技術(shù)解決方案。目前,筆者學(xué)校的單片機(jī)開發(fā)室成員多達(dá)20多人,是電子專業(yè)學(xué)生參加各級競賽的絕對主力,多次在各級競賽中斬獲殊榮。學(xué)生組成的開發(fā)團(tuán)隊(duì)已為多個企業(yè)提供了技術(shù)研發(fā)服務(wù),也為學(xué)校創(chuàng)新校企合作模式做出了積極貢獻(xiàn)。
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)05-0009-02
一、引言
“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程是高職院校機(jī)電類專業(yè)的核心課程,具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。傳統(tǒng)的先理論后實(shí)踐的教學(xué)方式很早就被證明不適合高職教育,高職教育是以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線來設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案的,其實(shí)踐教學(xué)應(yīng)在教學(xué)計劃中占有較大比重。當(dāng)前,高職教學(xué)項(xiàng)目化已經(jīng)成為廣大高職院校的共識,以項(xiàng)目為載體的教學(xué)方法改變了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相脫離的狀況,能夠較好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升教學(xué)質(zhì)量。
以企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目為載體來設(shè)計課程,將理論與實(shí)踐統(tǒng)一融合在項(xiàng)目設(shè)計過程中,避免了枯燥的理論學(xué)習(xí),提升了理論應(yīng)用與實(shí)踐的能力。在單片機(jī)項(xiàng)目化課程設(shè)計中,往往采用若干個不相關(guān)的項(xiàng)目完成本課程的教學(xué)工作,其弊在于,學(xué)生對于每個項(xiàng)目都有所觸及,但易于流于形式,無法深入理解每個項(xiàng)目的完整設(shè)計過程。貫穿項(xiàng)目教學(xué)方法的出現(xiàn),對此給出了較好的的解決方法。貫穿項(xiàng)目教學(xué)法采用一個能夠涵蓋本課程知識面、難易適中的企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目,以此項(xiàng)目作為教學(xué)設(shè)計核心,完成整個課程,從而實(shí)現(xiàn)了真正的項(xiàng)目化教學(xué)。
二、單片機(jī)貫穿項(xiàng)目課程設(shè)計
“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程,主要是針對高職高專二年級學(xué)生設(shè)置,他們具有一定的數(shù)字電路及模擬電路等專業(yè)基礎(chǔ)知識。選擇貫穿項(xiàng)目時,本著實(shí)用性強(qiáng)、具有趣味性、難易程度適中原則,采用“十字路通燈”作為課程貫穿項(xiàng)目,將該貫穿項(xiàng)目剖分若干相互銜接的子項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué),依據(jù)單片機(jī)的知識結(jié)構(gòu),對每個子項(xiàng)目設(shè)置若干任務(wù),由簡入深地完成整個貫穿項(xiàng)目。該項(xiàng)目采用天煌教儀THMEMU-1型單片機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置,配備有單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)、交通燈實(shí)訓(xùn)硬件環(huán)境等功能性配置、Keil C51集成開發(fā)環(huán)境以及Proteus仿真軟件。表1為貫穿項(xiàng)目的設(shè)計:
如上表所示,每一個子項(xiàng)目都會涉及到新的知識點(diǎn),老師通過引導(dǎo)學(xué)生,使他們了解新的單片機(jī)知識與概念,同時,學(xué)生利用已經(jīng)自身儲備的單片機(jī)知識,完成每個子項(xiàng)目。每一個子項(xiàng)目即具有前后承接性,又具有項(xiàng)目的獨(dú)立性特點(diǎn),因此,每個子項(xiàng)目都會有可檢驗(yàn)性的成果,以備老師評價子項(xiàng)目完成情況。每個子項(xiàng)目都按照如下過程實(shí)現(xiàn),這里以子項(xiàng)目5為例說明:
①給學(xué)生發(fā)送子項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單,告知該子項(xiàng)目的詳細(xì)任務(wù)及每個任務(wù)的評分標(biāo)準(zhǔn)。子項(xiàng)目5要求 4位LED數(shù)碼管顯示時間,LED顯示紅綠燈狀態(tài)。本步驟需要老師進(jìn)行基礎(chǔ)知識的講解,定時/計數(shù)器較難理解,這里講解的時候,拿出一個獨(dú)立的例子進(jìn)行引導(dǎo),例如電子秒表的實(shí)現(xiàn)原理。此外,簡單講解LED顯示器接口設(shè)計的原理即可。
②學(xué)生進(jìn)行子項(xiàng)目方案論證,組織學(xué)生分組討論,教師進(jìn)行引導(dǎo)。告知學(xué)生該子項(xiàng)目需要用到單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)(F1區(qū))和信號燈/交通燈/舞臺燈模塊(D1區(qū))。
③進(jìn)行程序設(shè)計及硬件電路設(shè)計,根據(jù)子項(xiàng)目所要求的任務(wù),利用Keil C軟件進(jìn)行程序設(shè)計及調(diào)試,利用匯編語言實(shí)現(xiàn),較為復(fù)雜的程序?qū)崿F(xiàn)需要老師提供不完整程序或者錯誤的程序,學(xué)生自行完成或修改程序,并在Proteus仿真軟件上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),觀察交通燈的模擬情況。之后利用THMEMU-1型單片機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行硬件仿真,這里需要對Keil C軟件進(jìn)行設(shè)置,選擇硬件仿真,選擇串行口,設(shè)置波特率為38400。然后調(diào)試觀察程序運(yùn)行是否滿足要求。
④仿真成功后,進(jìn)行元器件采購,設(shè)計、制作印刷線路板圖,安裝焊接元器件,將步驟③調(diào)試好的目標(biāo)程序下載到單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器中。
⑤書寫項(xiàng)目報告書,報告書中應(yīng)該含有程序設(shè)計流程圖,重要源代碼,電路原理圖,以及調(diào)試程序中所遇到的錯誤信息。
⑥老師驗(yàn)收項(xiàng)目,根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn),對每位學(xué)生所完成的項(xiàng)目任務(wù)難易程度,重要與否等進(jìn)行綜合評定分?jǐn)?shù)。對于未能及時完成子項(xiàng)目的學(xué)生,給其提供實(shí)訓(xùn)教室,利用課外時間完成子項(xiàng)目。
完成所有子項(xiàng)目意味著實(shí)現(xiàn)了貫穿項(xiàng)目。學(xué)生在老師的輔助引導(dǎo)下,把所有子項(xiàng)目的成果整合為“十字路通燈”這一最終成果,并在班級范圍內(nèi)對每個學(xué)生的作品進(jìn)行展示,給予總評。
三、單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)中老師的角色
在單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)中,對于每個子項(xiàng)目,老師的作用在于啟蒙,每個子項(xiàng)目都會引入新知識,對于一些較為抽象的概念,老師需要以較為通俗的語言給予講解,以便于學(xué)生能夠利用這些新知識實(shí)現(xiàn)子項(xiàng)目。子項(xiàng)目設(shè)計中的每個過程,老師都要在一體化教學(xué)環(huán)境中引導(dǎo)學(xué)生主動思考,解決問題。尤為重要的是,老師要充分了解每個學(xué)生所面臨的問題,總結(jié)出來共性問題,并給予解決,因?yàn)閷W(xué)生對子項(xiàng)目的理解能力畢竟是初級階段,老師需要讓學(xué)生在一定課時內(nèi)完成子項(xiàng)目,這對學(xué)生之后的子項(xiàng)目設(shè)計及程序編程等都會樹立信心。切忌的是子項(xiàng)目難度系數(shù)高,較好的衡量方法是,在規(guī)定的子項(xiàng)目學(xué)時內(nèi)學(xué)生能夠基本完成任務(wù)。
四、總結(jié)
在單片機(jī)教學(xué)過程中,采用傳統(tǒng)的非一體化課室進(jìn)行教學(xué),切實(shí)感覺到理論教學(xué)的難度大于實(shí)踐教學(xué),究其原因,復(fù)雜的邏輯知識結(jié)構(gòu)、枯燥的理論概念是主要原因之一,當(dāng)然,老師的水平及教學(xué)方法亦是重要原因。教學(xué)過程中,如果單純地注重單片機(jī)知識結(jié)構(gòu)的前后邏輯關(guān)系,而忽視單片機(jī)實(shí)際開發(fā)流程的實(shí)訓(xùn),就會導(dǎo)致學(xué)生知其然,而不知所以然的后果。貫穿性的項(xiàng)目,不僅改變了傳統(tǒng)教學(xué)的枯燥乏味,同時也改變了老師的角色定位,實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心、教師為輔助、項(xiàng)目為中心、課本為參考的授課新模式。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的過程中,經(jīng)過自我思考,團(tuán)體合作,經(jīng)歷失敗,獲得成功,付出辛勤與汗水,都為自己以后的職業(yè)發(fā)展打下了良好的根基。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號:G421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)12(a)-0196-01
單片機(jī)的廣泛應(yīng)用是電子技術(shù)發(fā)展的一個標(biāo)志,也是電子產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展的必然趨勢?!秵纹瑱C(jī)技術(shù)應(yīng)用》課程是高職電氣、電子、機(jī)電類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程[1],對學(xué)生就業(yè)及深造都會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。學(xué)好單片機(jī)可以增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)技能,提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力,增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力。
《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課程具有理論知識較為抽象的特點(diǎn),傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)過程中,教師難教,學(xué)生難懂的現(xiàn)象極為普遍。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)過程一般是先講原理,之后進(jìn)行一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),大多數(shù)學(xué)生都會感覺到單片機(jī)抽象、枯燥、跟不上進(jìn)度,嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。針對以上特點(diǎn),從以下幾個方面進(jìn)行改革,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及職業(yè)能力。
1 課程內(nèi)容改革
以單片機(jī)典型控制電路為載體,按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,由簡單到復(fù)雜來設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。
從單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)開始逐漸增加教學(xué)內(nèi)容,逐漸增加的內(nèi)容包括并行I/O口—定時器/計數(shù)器系統(tǒng)—中斷系統(tǒng)—并行擴(kuò)展—A/D與D/A轉(zhuǎn)換。按照這樣的順序逐步設(shè)計單片機(jī)學(xué)習(xí)任務(wù),提升學(xué)生單片機(jī)內(nèi)外資源的認(rèn)知能力、應(yīng)用能力。在逐步完成任務(wù)的過程中提升學(xué)生的職業(yè)技能,培養(yǎng)學(xué)生的自信心和責(zé)任感。在完成任務(wù)的過程中,教師的指導(dǎo)逐漸減少、學(xué)生自主學(xué)習(xí)及動手嘗試逐漸增多,學(xué)生綜合實(shí)踐能力逐步提高[2]。
2 課程教學(xué)手段改革
改變單片機(jī)課程的教學(xué)手段,采用軟件的方式仿真硬件電路,使學(xué)生易于理解單片機(jī)晦澀難懂的理論知識,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力及單片機(jī)系統(tǒng)掌控能力,為以后從事系統(tǒng)調(diào)試及開發(fā)奠定基礎(chǔ)。Proteus具有智能原理圖設(shè)計功能、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能和實(shí)用的PCB設(shè)計平臺。在Proteus中繪制好原理圖后,調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件:*.HEX,可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。Proteus不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化,也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果,后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果,運(yùn)用Proteus軟件進(jìn)行軟、硬件聯(lián)合仿真。Proteus使單片機(jī)的軟、硬件教學(xué)更加形象生動,是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手[3]。
3 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革
單片機(jī)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程[4],課程的教學(xué)過程是一系列任務(wù)的完成過程,所以實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)在整個課程中起著重要的作用。本課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括前期的實(shí)驗(yàn)和后期的綜合實(shí)訓(xùn)[5]。
在課程的教授和學(xué)習(xí)過程中,各個學(xué)習(xí)任務(wù)是以實(shí)驗(yàn)的方式完成的,比如說單片機(jī)定時器計數(shù)器部分,我們安排了兩個任務(wù),一個是數(shù)字頻率計設(shè)計與仿真,另一個是方波發(fā)生器設(shè)計與仿真。前一個任務(wù)在完成的過程中教師的講述和指導(dǎo)要偏多一些,主要讓學(xué)生理解這部分知識的含義、應(yīng)用價值及應(yīng)用方法。后面的任務(wù)學(xué)生自己動手完成,包括軟件仿真及硬件實(shí)現(xiàn),教師偏重觀察及總結(jié),在學(xué)生遇到困難時給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),充分體現(xiàn)出學(xué)生的主體作用。
在單片機(jī)的各部分知識講授完成以后,安排綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),這個環(huán)節(jié)中讓學(xué)生根據(jù)自己的能力和興趣進(jìn)行產(chǎn)品制作,這部分知識不僅包括單片機(jī)課程的內(nèi)容,還包括電子技術(shù)、電氣CAD、傳感器等知識。在實(shí)訓(xùn)過程中,學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)訓(xùn)題目查閱資料,進(jìn)行硬件電路設(shè)計、繪制電路原理圖、制作PCB板、購買元器件、焊接電路、編寫程序、軟硬件聯(lián)合調(diào)試、產(chǎn)品制作及包裝。使學(xué)生進(jìn)一步理解單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程,培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì),提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。
4 課程教學(xué)組織過程改革
經(jīng)過廣泛的企業(yè)調(diào)研,我們得到了企業(yè)中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程。該流程為:確定任務(wù)、方案設(shè)計、硬件設(shè)計與調(diào)試、軟件設(shè)計與調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。根據(jù)該流程,將課程教學(xué)過組織程進(jìn)行了改革,做到每一個學(xué)習(xí)任務(wù)的教學(xué)過程都是一個完整的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過程。每個學(xué)習(xí)任務(wù)都是從設(shè)計要求開始,明確做什么—怎么做—做中學(xué)—學(xué)中做等幾個環(huán)節(jié)。
教學(xué)組織過程為:任務(wù)的提出—分組及布置任務(wù)—介紹相關(guān)知識點(diǎn)—學(xué)生分組完成—教師指導(dǎo)監(jiān)督及檢查—提交作品、匯報及任務(wù)評價。每個任務(wù)以學(xué)生自主完成為主,教師引導(dǎo)點(diǎn)評為重要補(bǔ)充,在任務(wù)的完成過程中教師給學(xué)生必要的引導(dǎo)和講解。
5 結(jié)語
通過《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課程教學(xué)改革探索,學(xué)習(xí)單片機(jī)不再是枯燥乏味的事情,增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣,學(xué)習(xí)過程中既有針對某一部分知識的實(shí)驗(yàn),又有綜合的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位,使學(xué)生掌握了單片機(jī)控制產(chǎn)品典型的開發(fā)過程,培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動手能力及創(chuàng)新能力,極大的提高了教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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[2] 王東升,劉黎明,張熒.單片機(jī)課程教學(xué)改革探索[J].職業(yè)技術(shù)教育,2009(23):38-39.
1.理論基礎(chǔ)
首先必須熟悉單片機(jī)的外部引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上才能正確理解單片機(jī)與目標(biāo)電路的連接關(guān)系。其次要學(xué)會單片機(jī)程序的編寫,并能熟練運(yùn)用開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序的編譯和調(diào)試。最后要知道單片機(jī)接口技術(shù)和擴(kuò)展技術(shù),必須能夠?qū)涌诤蛿U(kuò)展的芯片進(jìn)行硬件的設(shè)計和軟件的編程。
2.軟件、硬件配置及要求
該項(xiàng)目指定的比賽設(shè)備是亞龍YL—236型單片機(jī)控制功能實(shí)訓(xùn)考核裝置,它的最大特點(diǎn)就是根據(jù)功能把各種設(shè)備模塊化,全系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)主機(jī)模塊為核心,以各種外圍設(shè)備模塊為配套。配套的開發(fā)軟件是可以直接燒寫程序到芯片的Keil C51以及和萬利仿真器配套使用的MedWinV3,這兩種開發(fā)軟件都支持匯編語言和C語言。
3.該套系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
硬件方面:亞龍YL—236實(shí)訓(xùn)裝置使單片機(jī)的硬件電路可以通過搭積木式的方法進(jìn)行連接,節(jié)省了調(diào)試硬件的時間,節(jié)約了成本,可以直接將程序?qū)懙窖b置中的單片機(jī)中運(yùn)行,直觀地看到項(xiàng)目的運(yùn)行效果,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。
軟件方面:Keil C51是一個集編輯、編譯、匯編、連接、仿真調(diào)試于一體的軟件開發(fā)平臺。和萬利仿真器配套使用的MedWinV3比Keil C51的功能更加完善,提供了真實(shí)的軟件模擬仿真開發(fā)環(huán)境。
二、理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)
1.現(xiàn)今教學(xué)中存在的問題
(1)理論教學(xué)與技能實(shí)訓(xùn)銜接性差
傳統(tǒng)的單片機(jī)課程理論教學(xué)中的主要內(nèi)容包括單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計、系統(tǒng)的擴(kuò)展和外圍器件的應(yīng)用、簡單的項(xiàng)目開發(fā)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念抽象,指令系統(tǒng)復(fù)雜難記,外圍器件功能簡單,可操作性差,對于學(xué)習(xí)能力和理解能力較差的中職生來說艱澀難懂,不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性,而且課程內(nèi)容與以C語言為主要編程語言的技能大賽實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容不相適應(yīng),不能很好地為技能實(shí)訓(xùn)服務(wù)。
(2)實(shí)踐教學(xué)與技能實(shí)訓(xùn)不相符合
傳統(tǒng)的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)都是建立在匯編語言的基礎(chǔ)上,采用電路固定的實(shí)驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn)書上編寫好的幾十行程序進(jìn)行驗(yàn)證,學(xué)生不用去研究程序?yàn)槭裁催@樣寫,實(shí)驗(yàn)電路是什么原理,只需要死記程序,沒有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。而在技能大賽訓(xùn)練過程中用的是綜全性、模塊化的實(shí)訓(xùn)臺,做的也是創(chuàng)新要求很高的綜合性項(xiàng)目,學(xué)生必須根據(jù)題目要求自行編寫程序,不但要知道幾百行的程序?qū)崿F(xiàn)了什么功能,還要想辦法使自己編寫的程序具有很好的可讀性和可執(zhí)行性。技能大賽對學(xué)生的要求比平時的實(shí)踐教學(xué)要求要高,大多數(shù)學(xué)生在提升的過程中會被淘汰,漸漸失去對課程學(xué)習(xí)的興趣。
2.提出的教學(xué)改進(jìn)
第一、理論教學(xué)注重加強(qiáng)實(shí)踐性、提高趣味性
單片機(jī)是一門實(shí)踐性強(qiáng),能引人入勝的課程。然而,實(shí)際上大多數(shù)學(xué)生對單片機(jī)這門課程不感興趣,因?yàn)樗且婚T高度抽象的課程,特別在硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計方面。大量內(nèi)容只可體會,很難言傳,在學(xué)習(xí)過程中容易讓學(xué)生覺得枯燥無味,沒有一定的毅力與恒心很難堅持下去。俗話說得好“興趣是最好的老師”。教師的任務(wù)不僅是傳授知識,而且需要將學(xué)生很好地引入門,要讓學(xué)生認(rèn)知該課程的重要性與實(shí)用性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的自信心。讓學(xué)生首先就要有興趣、有信心去學(xué)好它,這將是整個課程學(xué)好的關(guān)鍵第一步。
(1)將抽象的概念直觀化
單片機(jī)具有抽象、不易理解的特點(diǎn),尤其是單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、CPU執(zhí)行指令的過程、中斷等問題,學(xué)生很難理解。為此,我們必須通過課件,利用動畫、圖片、仿真軟件等多媒體手段,將抽象的問題直觀化,將復(fù)雜的問題簡單化,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。
(2)“做中教、做中學(xué)”
單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,理論教學(xué)盡量安排在實(shí)訓(xùn)室里,并配合多媒體教學(xué)設(shè)備,教師一邊進(jìn)行理論教學(xué),一邊進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。“教”——教師用多媒體設(shè)備邊講指令邊讓學(xué)生觀察指令的運(yùn)行結(jié)果。“學(xué)”——學(xué)生模仿老師講的例程自己編寫程序。“做”——學(xué)生自己創(chuàng)造情景編寫、調(diào)試、燒錄程序。使學(xué)生完成從模仿到應(yīng)用到創(chuàng)新的遞進(jìn)式學(xué)習(xí),提高學(xué)生的操作技能。
(3)項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)
單片機(jī)對學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力要求很高,我們可以把單片機(jī)內(nèi)部資源的應(yīng)用分成一個個項(xiàng)目,每一個項(xiàng)目都是一個完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)。教師按照單片機(jī)的真實(shí)設(shè)計過程,對項(xiàng)目進(jìn)行講解分析,學(xué)生在學(xué)習(xí)一個項(xiàng)目之后,自己動手制作單片機(jī)控制系統(tǒng),以加深學(xué)生對單片機(jī)的理解,提高學(xué)習(xí)興趣。
第二、實(shí)訓(xùn)教學(xué)注重進(jìn)行項(xiàng)目化、針對性訓(xùn)練
(1)以項(xiàng)目為載體,提高綜合技能
對于中職生來說,單片機(jī)是一門較難的課程,無論理論課學(xué)得好與壞,實(shí)訓(xùn)必須從零開始。為了讓學(xué)生迅速的掌握所需知識,我們必須把理論知識重新整合,按照模塊拆分成從簡單到復(fù)雜的分類項(xiàng)目,每一個項(xiàng)目都配套一兩個具體的任務(wù)。教師先對這個項(xiàng)目所需要的相關(guān)知識進(jìn)行講解,然后演示操作方法,學(xué)生針對任務(wù)進(jìn)行實(shí)際操作,學(xué)生在實(shí)際操作過程很容易理解并掌握所學(xué)知識。
(2)以大賽要求為基礎(chǔ),針對性訓(xùn)練技能
技能大賽的試題對學(xué)生的理論知識和實(shí)踐水平要求很高,項(xiàng)目的綜合性也很高。不僅要求學(xué)生會做,還有一些附加要求,如:時間限制、硬件限制等。因此,我們以技能大賽試題為引導(dǎo),認(rèn)真研究試題內(nèi)容,將近幾年各省技能大賽中??嫉闹R點(diǎn)融入于單片機(jī)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,以我們自己編寫的項(xiàng)目為基礎(chǔ),設(shè)計出綜合性、符合學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)際的、完整的產(chǎn)品項(xiàng)目,如:四層電梯控制系統(tǒng)、微波爐控制系統(tǒng)、智能物料搬運(yùn)系統(tǒng)等,把每個項(xiàng)目分成若干個任務(wù),在實(shí)訓(xùn)過程中,將不同的任務(wù)布置給不同層次的學(xué)生,在完成任務(wù)的過程中進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的講解,并對他們的訓(xùn)練結(jié)果做總結(jié)性評估。突出理論和實(shí)踐一體化教學(xué),教學(xué)中不斷采用“理論——實(shí)踐——再理論——再實(shí)踐——提高——拓展”的教學(xué)模式,重在提升學(xué)生的實(shí)訓(xùn)技能,適應(yīng)大賽的高水平要求。
三、結(jié)合改進(jìn)教學(xué)方法,設(shè)計課程
目前,我國擁有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的高等職業(yè)院校普遍開設(shè)有《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程。該課程既是該專業(yè)的核心課,也是各級各類職業(yè)技能競賽中的主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
長期以來,《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容都是從MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計出發(fā),再到定時,計數(shù)器和中斷系統(tǒng)、存儲器及接口、單片機(jī)通信技術(shù),最后再輔以幾個簡單的單片機(jī)應(yīng)用。這樣的教學(xué)內(nèi)容,一方面學(xué)生學(xué)習(xí)的難度大,另一方面與企業(yè)的主體需求有一定的差距。鑒于這種現(xiàn)狀以及高職教育培養(yǎng)目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)需要,《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程必須進(jìn)行改革。
作者近期走訪的多所院校,單片機(jī)課程的教學(xué)方法依然陳舊。從教學(xué)方法上看,灌輸式課堂教學(xué)固然有它的好處,但也抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性;從實(shí)驗(yàn)手段上看,多數(shù)學(xué)校沒有重視實(shí)踐教學(xué),缺少直觀的實(shí)驗(yàn)方法。隨著硬件技術(shù)的不斷提高,那些老舊的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn)臺早已無法滿足課程實(shí)踐的要求。最終,在學(xué)習(xí)的過程中,理論和實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重,學(xué)生們?nèi)狈邮帜芰蛣?chuàng)新意識。
近年來,我國正處于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的井噴時代。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使人類在信息的世界里獲得一個嶄新的互通方式,從而打破了原有的思維模式。讓人類社會的信息連接方式從任何地點(diǎn)、任何時間的人與人之間的溝通和連接,擴(kuò)展到任何時間和任何地點(diǎn)物與物,人與物之間的溝通和連接。物聯(lián)網(wǎng)帶來了信息技術(shù)新的增長點(diǎn),作為新一代信息技術(shù)的代表,物聯(lián)網(wǎng)通過匯集、整合和連接現(xiàn)有的技術(shù),推進(jìn)了技術(shù)的升級,給徘徊已久、疲態(tài)漸顯的信息技術(shù)帶來了新的前景和目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)精確的控制、通信和計算功能,以全面感知、互通互聯(lián)和智慧運(yùn)行為技術(shù)特征,對信息技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn),也提供了廣闊的發(fā)展空間。目前,物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮,物聯(lián)網(wǎng)已上升為國家戰(zhàn)略,成為下一階段IT產(chǎn)業(yè)的任務(wù)?;谶@種形式,當(dāng)今各個高?;旧纤械挠嬎銠C(jī)類專業(yè)對單片機(jī)課程的教學(xué)都有了新的、緊迫的要求。在教學(xué)內(nèi)容上,一方面要迎合最新技術(shù)的發(fā)展;另一方面,還要盡可能銜接物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系,否則就會與當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r嚴(yán)重脫節(jié),教學(xué)缺乏時效性。那么,在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)時代下,高職院校的單片機(jī)課程,如何才能體現(xiàn)出目前的新技術(shù)、新要求?對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè),如何做到單片機(jī)課程和其他專業(yè)課程有效貫通?如何構(gòu)建單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容,從而適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)崗位的技能需求?在現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)條件下,如何加大實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)力度,提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高教學(xué)質(zhì)量?經(jīng)過多年的單片機(jī)教學(xué)工作,作者提出從以下三個方面的改革措施,解決目前單片機(jī)教學(xué)中出現(xiàn)的問題:
一、選擇合適的教材
單片機(jī)課程對高職學(xué)生來說是一門比較難學(xué)的課程。它包括了模擬/數(shù)字電路技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)和機(jī)械傳動技術(shù)等眾多基礎(chǔ)知識。絕大多數(shù)高職院校都在第三學(xué)期開設(shè)本門課。這就意味著學(xué)生不可能在學(xué)習(xí)之初就掌握大量的前置內(nèi)容。因此,選擇一套難度適中、內(nèi)容全面,同時又符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教材,就顯得尤為重要。因此,在教材研究上,有如下構(gòu)思:
(一)根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo),選擇一本深淺適中、理實(shí)結(jié)合、內(nèi)容新、結(jié)構(gòu)合理的教材作為學(xué)生的參考教材。教材內(nèi)容首先應(yīng)打破原有的理論體系,重構(gòu)課程內(nèi)容,用實(shí)例組織單元教學(xué);其次,所選用的教材應(yīng)融“教、學(xué)、做”于一體,體現(xiàn)職業(yè)教育的實(shí)踐性特點(diǎn);第三,能反映目前企業(yè)的需求,突出教材的實(shí)用性和實(shí)效性,同時貼近職業(yè)崗位的需求。
(二)為了符合高職學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),在選定了參考教材的基礎(chǔ)上,應(yīng)組織編寫一本校內(nèi)主講教材。主講教材應(yīng)遵循職業(yè)教育的特點(diǎn),盡可能由實(shí)訓(xùn)部分組成,包括職業(yè)導(dǎo)向、教學(xué)目的、知識講解、梳理與總結(jié)等內(nèi)容。這樣,有利于教師有重點(diǎn)地開展教學(xué)過程,也有利于學(xué)生及時了解教材相關(guān)的職業(yè)特點(diǎn),并且可以對教材內(nèi)容進(jìn)行高效率的自學(xué)。其中“職業(yè)導(dǎo)向”模塊說明實(shí)訓(xùn)部分培養(yǎng)能力的應(yīng)用崗位;“教學(xué)目的”模塊為實(shí)訓(xùn)模塊提供學(xué)習(xí)過程指導(dǎo);“知識梳理與總結(jié)”模塊將主要內(nèi)容進(jìn)行提煉與歸納,以便學(xué)生能夠進(jìn)行復(fù)結(jié)。在主講教材編寫過程中,應(yīng)采用近年來單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)所用的流行語言,同時將其融合到各個實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中去,避免單獨(dú)講解編程語言。在敘述方式上,避免刻板的描述文字,盡量使用與實(shí)踐相關(guān)的圖、表,在列出必備的器件清單等細(xì)節(jié)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生自己動手完成設(shè)計。原理性內(nèi)容敘述簡約,將一些知識轉(zhuǎn)變成小問答,小技能等方式進(jìn)行描述,增加教材表現(xiàn)形式和可讀性。在教材的配套資源上,應(yīng)配備相應(yīng)的教學(xué)課件及所有實(shí)訓(xùn)的演示程序,將程序盡可能詳細(xì)地加入注釋,方便學(xué)生學(xué)習(xí)。
二、重構(gòu)課程內(nèi)容。用實(shí)例組織單元教學(xué)
在實(shí)際生活中,處處都可以看見單片機(jī)的影子。但是,在學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生們普遍反應(yīng)課程太抽象、難以理解。因此,在教學(xué)過程中,應(yīng)依據(jù)高職教育培養(yǎng)高端技能型人才的目標(biāo),結(jié)合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,遵循由淺人深、由簡單到復(fù)雜的認(rèn)知規(guī)律,以學(xué)生為教學(xué)主體,通過一個個典型的單片機(jī)開發(fā)實(shí)例,逐步引導(dǎo)學(xué)生自己動手完成設(shè)計。這樣,可以收到很好的教學(xué)效果,也很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué),都是先介紹MCS.5l系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),接著學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計,然后講述單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和各種器件的應(yīng)用,最后再輔以2~3個系統(tǒng)綜合設(shè)計實(shí)例。以這樣的方式展開教學(xué),學(xué)生們肯定會感到難學(xué)。試想一下,對于剛剛步入高職二年級的學(xué)生來說,他們很可能都沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過計算機(jī)的結(jié)構(gòu),甚至連數(shù)字電路也是起步不久。而要他們在短時間內(nèi)理解單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),并且還能加以應(yīng)用,這著實(shí)不是一件容易的事。另外,以往的單片機(jī)教學(xué)中,程序都是采用匯編語言進(jìn)行編寫的。用匯編語言設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用程序雖然靈活,但是對與剛剛接觸的人來說,是非常不容易理解的。比如,Intel 805l單片機(jī),它的指令系統(tǒng)共有111條匯編指令、42種助記符、7種尋址方式。如果講解過程還是采用匯編語言,由內(nèi)部結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)再到設(shè)計實(shí)例@個步驟進(jìn)行,那么,在講解程序時,只能使用文字說明的方法開表達(dá)每條匯編指令的功能及作用。最后,當(dāng)所有的內(nèi)容學(xué)完后,學(xué)生們甚至還沒弄明白MOVP0,#0FFH和MOV P0,#00H兩條指令,怎么就能使連接在單片機(jī)P0端口的8只LED點(diǎn)亮或熄滅?所以,這種程序設(shè)計方法很難掌握。如果學(xué)生們在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的疑問太多,而又得不到及時有效地解決,就會喪失學(xué)習(xí)的信心,失去繼續(xù)學(xué)習(xí)下去的興趣。
因此,依照高職學(xué)生的特點(diǎn),課程內(nèi)容應(yīng)將單片機(jī)軟、硬件相關(guān)知識與單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技能相融合,將陳舊的教學(xué)內(nèi)容打亂,重構(gòu)成若干個教學(xué)模塊,形成“訓(xùn)練任務(wù)+相關(guān)知識學(xué)習(xí)”的課程結(jié)構(gòu)體系。學(xué)生可以在動手“做”的過程中,學(xué)習(xí)到該任務(wù)涉及到的單片機(jī)原理與結(jié)構(gòu),獲得有關(guān)實(shí)踐操作的技巧和經(jīng)驗(yàn)。再進(jìn)一步將這些學(xué)習(xí)到的知識、技巧和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到復(fù)雜一些的項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)中。學(xué)生在這種“做中學(xué)、學(xué)中練”的認(rèn)知活動中獲得很大的成就感和學(xué)習(xí)樂趣。在具體的實(shí)施過程中,最好是在具有實(shí)物投影的理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室內(nèi)組織。教學(xué)時,先按照任務(wù)要求,搭建好硬件電路,將目標(biāo)文件下載至單片機(jī)中(也可進(jìn)行仿真演示),讓學(xué)生們觀看實(shí)際的效果,并理解任務(wù)要求的真實(shí)含義,以便在一開始就激發(fā)出學(xué)生們學(xué)習(xí)的興趣。然后引導(dǎo)學(xué)生一邊實(shí)操,一邊學(xué)習(xí)理論,直至任務(wù)完成,讓學(xué)生在“做”中體會和總結(jié)單片機(jī)的應(yīng)用。同時,單片機(jī)開發(fā)用匯編語言的局限性必須打破。為符合“縮短開發(fā)周期,提高開發(fā)速度,降低開發(fā)成本”的實(shí)際要求,迎合企業(yè)中進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的主流語言,課程教學(xué)的程序設(shè)計全部采用c語言進(jìn)行,并把相關(guān)c語言知識融合在工作任務(wù)中,避免了把c語言單獨(dú)講解,而且老師易教,學(xué)生易學(xué),讓學(xué)生在實(shí)操中逐步掌握編程的方法,達(dá)到學(xué)以致用。這樣,以若干個由淺人深的任務(wù)項(xiàng)目為教學(xué)核心,為這些任務(wù)配備必須掌握的基礎(chǔ)原理及硬件結(jié)構(gòu)、軟件操作知識等,讓學(xué)生們一開始就能得到感性的認(rèn)識,在學(xué)習(xí)的過程中逐步體會到成功的喜悅。職業(yè)教育的培養(yǎng)對象習(xí)慣于實(shí)際操作,通過實(shí)踐的體驗(yàn)去感知一些基本的經(jīng)驗(yàn)性知識,在此感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上,他們很容易理解和掌握理論知識和方法,進(jìn)而學(xué)會如何分析問題和解決問題。這樣,將十分有利于教學(xué)活動的順利開展。
三、建立仿真模M實(shí)驗(yàn)平臺。降低準(zhǔn)入門檻
單片機(jī)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程,想要學(xué)好單片機(jī),最重要的是理論基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,必須要有強(qiáng)有力的實(shí)踐環(huán)節(jié)與之配合。在目前的單片機(jī)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)往往依賴陳舊的實(shí)驗(yàn)箱或購買的單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板。這兩種方式,價格相對來說都比較昂貴,很多經(jīng)費(fèi)有限的學(xué)校來說,難以做到學(xué)生人手一機(jī),導(dǎo)致學(xué)習(xí)門檻提高,多數(shù)學(xué)生難以跨人單片機(jī)學(xué)習(xí)的大門。鑒于這些原因,課程所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均采用計算機(jī)進(jìn)行仿真操作。仿真軟件使用近年來普遍采用的Proteus-7.8,目前主流計算機(jī)既可流暢運(yùn)行。