单片机课程论文范文

2022-05-13

今天小编为大家推荐《单片机课程论文范文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!摘要:单片机课程作为电子通信类专业学生的一门专业课,具有举足轻重的地位。通过分析该课程的课程地位、存在问题,提出一系列课程改革的方案,旨在树立工程教育的理念。

第一篇:单片机课程论文范文

单片机课程改革体验

摘 要 单片机应用技术是高职院校电气与电子信息类专业的一门核心课程,对学生的职业岗位能力培养起着重要作用。采用任务驱动教学模式是本课程一贯的教学方式,课程中所设计的任务内容 ,能够充分体现职业技能训练的综合性和系统性。本课程改革主要体现在教学项目、实训设备两方面,针对目前市场上单片机的应用技术,采用51单片机作教学任务,C语言完成程序编制,与单片机的应用现状紧密联系。

关键词 单片机 岗位能力 51单片机 C语言

1 单片机课程介绍

作为职业院校,我们的毕业生将走进企业,从事基本的生产与操作,在校期间除了个人素质培养还要进行专业培训,各专业课程的设置,各门课程如何展开教学,都直接影响学生的质量。今年带了一个毕业班,学生通过顶岗实习,回校反馈的意见中就提到单片机这门课,上岗之后用的最多的就是这门课程所学的知识,也就是在电子信息、机电一体化、通信技术、应用电子等一系列专业应用领域都涉及单片机或嵌入式的一些应用。正如单片机技术已经渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。企业需求这方面的人才,而人才培养是高职院校的根本任务。

单片机课程是一门实践性、应用性和创新性很强的专业课程。由于单片机课程内容的抽象化,决定了单片机课程教学必须通过大量的实践锻炼和动手操作训练来强化其知识结构,仅学习单片机芯片的基本知识而不综合运用单片机软、硬件技术动手解决实际问题,等于纸上谈兵。单片机广泛的应用性和单片机技术日新月异的发展又决定单片机的学习,必须举一反三,通过创新的思维方式去掌握新技术,创造性地拓展其应用空间,这就对创新型高技能人才的培养提供了坚实的平台。

2 单片机课程实训条件

现阶段单片机实训设备种类与名目并不少,大多是实验箱、实验开发装置或综合实验平台。这样的实验设备造价昂贵,且无法设计完成贴近工程实例的项目,在教学实践中暴露出很多不足,不太适合于职业院校,体现在以下几个方面:

(1)使用设备方法过于复杂:对理论水平要求过高,只有专业理论知识扎实的学生才能使用。(2)设备过于复杂:有些设备不仅仅是针对单片机课程的,会涉及通信、GPS技术、自动控制等,不是针对学生特点定制。(3)资源浪费严重:单片机成套设备中大部分功能根本使用不到,一旦个别器件失效,整套实验设备都搁置。(4)设备价位过高:学校负担较重。(5)实验设备的扩展接口少,给学生自行设计的空间太小,没有真正体现单片机的优越性。

3 单片机课程改革

由于原有单片机实验设备无法正常使用,本学期改用机器人作为实验媒体,所开设的实验内容都是软件与硬件相结合,并尝试用C语言编程。此批机器人已经购买时间很长,部分元器件必须更换,电路也进行了一些改变,在设计与应用中更趋合理。出于教学需要,笔者和企业的老师一起着力研究与开发单片机实训设备。经过一段时间的教学实践,已经看到了一些教学效果,学生们的兴趣也比较高。对比以往的单片机课程教学,主要有这几个方面的改革:

3.1 使用机器人作为实验硬件

机器人技术是多种学科综合的应用,是由各种传统的学科构成。机器人在运行、工作的过程中有许多地方需要修改。那么如何修改這些部分?也是从两方面入手。首先是从硬件上进行改造, 通电前要检查机械部件是否安装正确,各种接线连接是否准确,机器人里有许多传感器,会大大影响它的运行情况,学生要通过修改程序来使其工作正常。在执行任务的过程中,学生可以充分发挥自己的想象力,随时都可能会有新的创意,例如:可以在程序里加一些定时器,来节省运行时间;可以任意改变参数值,以达到工作的理想状态。这些工作可以帮助学生提高对外界事物的观察力。当机器人走近学生,大家似乎又回到了童年,对事物又有了不同的理解。这些机器人比普通的机器人内容要丰富得多,通过玩这些机器人,学生不仅练习了单片机的软、硬件结合,还可以战胜困难,挑战自我。

3.2 应用C语言编写程序

C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性,而且可以直接实现对系统硬件的控制。

C语言是一种结构化程序设计语言,它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且显著地增加软件的可读性,便于改进和扩充。在单片机教学中,以往大多使用汇编语言编程,而现在改用C语言完成软件功能,下面结合8051介绍单片机C语言的优越性:

(1)用C语言编写单片机程序,不需要懂得单片机的指令集;

(2)无须懂得单片机的具体硬件,也能够编出符合硬件实际情况的程序;

(3)不同函数的数据实行覆盖,有效利用片上有限的RAM空间;

(4)程序具有坚固性:数据被破坏是导致程序运行异常的重要因素。C语言对数据进行了许多专业性的处理,避免了运行中间非异步的破坏;

(5)C语言提供复杂的数据类型(数组、结构、联合、枚举、指针等),极大地增强了程序处理能力和灵活性;

(6)提供了专门针对8051单片机的data、idata、pdata、xdata、code等存储类型,自动为变量合理地分配地址;

(7)提供small、compact、large等编译模式,以适应片上存储器的大小;

(8)中断服务程序的现场保护和恢复,是直接与单片机相关的,由C编译器代办;

(9)提供常用的标准函数库,以供用户直接使用;

(10)头文件中定义宏、说明复杂数据类型和函数原型,有利于程序的移植和支持单片机的系列化产品的开发;

(11)有严格的句法检查,错误很少,可容易地在高级语言的水平上迅速地被排掉;

(12)可方便地接受多种实用程序的服务:如片上资源的初始化有专门的实用程序自动生成;再如,有实时多任务操作系统可调度多道任务,简化用户编程,提高运行的安全性等等。

C51是广泛应用于8051系列单片机编程的高级语言,具有C语言的开发效率高、可读性强、可移植性强等诸多优点。keil C51编译器提供了大量功能丰富的库函数,能够对C51源程序编译生成高效的目标代码,从而提高了程序的开发与维护效率,因此采用C51语言编写8051系列单片机应用程序是单片机课程教学的必选内容。

3.3 在线仿真调试

单片机常用开发软件Keil具有强大的仿真功能,C51和汇编语言都是适合的。它最大的好处就是简单、方便,容易使用,不需要使用任何电路,也没有特殊的要求;甚至可以在硬件电路制作好之前就将串口部分的程序编写、调试完毕。对于51单片机,只要充分掌握其特点,能够熟练利用它,就可以解决应用中的大部分问题。很多任务都可以使用软件仿真来完成,根本无需任何硬件仿真器;只有一些新的外部器件的时序、接口的调试才有可能需要用到硬件仿真器。

3.4 企业专家作为执教人员参与教学

本学期的单片机课程教学由企业专家与专任教师合作完成。由于是试点,所有实验项目都是根据机器人设计的。单片机实训项目包括项目概述、项目要求、系统设计、硬件设计、软件设计、系统仿真及调试,提供完整的程序清单和电路原理图。教学中采用实际应用项目实例,力求理论和实践相结合,同时考虑培养学生解决工程实际问题和综合应用的能力。典型实例都来自实际工程应用,有助于学生动手能力的培养和锻炼。

4 结论

目前,单片机已经成为电子设计的潮流。单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益,更重要的意义在于,单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能,正在用单片机通过软件方法来实现。

高职院校的电子技术相关专业学生要加强这门课程的学习与实践,将有助于今后的就业与創业,电子行业需要大量的单片机人才,它也可以成为学生自主创业、研发智能电子产品的好帮手。

参考文献

[1] 林立.单片机原理及应用.北京:电子工业出版社,2013.

[2] 郭天祥.51单片机C语言教程.北京:电子工业出版社,2009.

[3] 赵建领.单片机C语言程序设计.北京:机械工业出版社,2012.

作者:石红梅

第二篇:单片机课程改革探索与实践

摘要:单片机课程作为电子通信类专业学生的一门专业课,具有举足轻重的地位。通过分析该课程的课程地位、存在问题,提出一系列课程改革的方案,旨在树立工程教育的理念。在课程内容上进行适当调整,引入C51教学的同时加入PROTEUS仿真,并对新型器件的实用进行相关介绍;在实践教学改革上增加综合性设计性实验;提倡项目法教学,改革教学手段,为提高学生的工程实践能力奠定了基础。

关键词:单片机;改革;工程教育;仿真

随着国家“卓越工程师”计划的广泛推进及教育部“应用科技大学”战略技术的实施,对应用型高校的人才培养起到了巨大的推进和促进作用。随之带来的是教学方法、人才培养模式及各类实践性课程的课程内容的改革。对电子信息工程、通信工程、测控技术及仪器等专业而言,单片机原理是一门重要的专业课。其内容以单片机的原理、结构及实际应用为主,掌握单片机设计开发技术,具有一定的软、硬件设计基础和动手能力,已成为电类专业学生的必备技能。单片机应用能力的高低对于电类专业学生的就业及综合素质的提高具有重要的意义[1~2]。因此,对电类专业而言,培养工程实践人才,提高人才的综合素质,单片机课程的改革势在必行。

在本课程的改革中,本着“理论够用,强化实践”和“轻内部结构,重外围系统和编程”的思想,对本课程的课程内容和教学方法以及考核方式进行一系列的改革。

一、课程内容的改革

1.改变单片机教学编程语言,引入C51教学

单片机的编程是课程教学内容的重要组成部分,在以往的教学中,通常采用汇编语言教学,国内公开出版的教材,也大多都是基于汇编语言的。在本课程的教学中,由于课时有限,只是在教材的其中1章,对C51进行了2~4学时的简要介绍,结合学生以前有过的C语言的基础,让学生课下学习的时候有个起点。但是,通过教学实践发现,这样的效果并不好:一方面,很多学生觉得汇编语言晦涩难懂,加之单片机发展很快,单片机的型号也很多,不同系列的单片机汇编语言几乎都不一样,可移植性较差,所以单片机实际开发过程中,很多学生没法用汇编语言进行稍微复杂的程序编写;另一方面,学生对C51的学习,缺乏连贯的学习和引导,课下又有没有自主学习的习惯,因此也无法熟练进行C51编程。这就导致学生在单片机编程方面存在着很大的缺陷[3]。

鉴于此种现象,为了让学生在学习完单片机之后,能够切实掌握一种编程语言,熟练进行单片机软件的编程,在课程内容改革中,删掉对汇编语言的介绍,只简要介绍几种寻址方式,以便让学生对存储器结构及寻址方式有一定的认识,在各个模块的学习中,全部采用C51进行讲解。采用C51编程,一方面降低了编程的难度,另一方面随着C语言编译器的升级,C51编程的效率已经非常接近汇编语言[4]。所以在单片机教学过程中选择单片机C51语言作为主要的编程语言来讲授,借助学生在前续课程中C语言的学习,采用C51作为单片机学习的常规编程语言,对学生而言难度不大。

2.引入Proteus仿真技术

由于单片机的实践性强,教学的过程中必须软硬件结合,也就是将单片机编程和外围电路设计相结合,才能让学生对单片机的功能有深刻的认识并掌握其设计技巧。在单片机应用开发过程中,硬件外围电路的设计和软硬件结合的调试过程是非常重要的环节,但是由于硬件条件所限或时间不允许,课堂上很难实现这些,这就导致了学生课堂学习认识较肤浅。即使老师在课堂上讲解一些实际应用案例,学生也只能通过老师的分析和自己的理解勉强明白其中的意思,所以课堂教学更偏重于理论的讲解、分析和软件教学,无法使学生有更进一步的深刻认识。而传统实验教学又多停留在实验箱操作上,设备维护需花费较多的时间和经费,容易造成资源浪费,而且以验证性和模仿性实验为主,无法让学生完成纯粹设计性的实验[5~6]。为此,在单片机的教学中我们采用了单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus,从而提高课堂授课效率以及学生实验实施效率。

Proteus软件是一个功能强大的仿真软件,能提供各种电子元器件及单片机芯片的仿真模块[5]。在此仿真环境中如同实际搭建电路一样,可以完成单片机系统电路图的绘制,然后加载对应的程序就可以启动仿真,从而验证电路结构和单片机程序的正确性,同时充分仿真单片机系统的工作情况,这实际上是用虚拟单片机系统代替实际硬件电路。Proteus软件还可以实现与Keil软件开发环境的联调。在课堂教学过程中我们除了使用Proteus和Keil软件完成例题的仿真演示外,还将单片机程序下载到单片机学习板中进行实物的演示,同时让学生参与到演示过程中,大大地提高了课堂教学的活跃性和互动性。

总之,通过引入Proteus仿真,一方面在课堂教学中,利用Proteus软件进行例题电路的原理展示与分析,电路线路清晰,分析方便,仿真结果直观清晰,大大提高学生学习兴趣,加深认识;另外,在实验课上,通过引入Proteus仿真软件,将程序运行于虚拟的单片机上,使软件调试不再依赖于实物硬件电路,仿真结果达到系统预期效果后,再进行硬件实物制作。这样既达到了实验效果,又经济方便,还节省了时间,大大提高了教学效率。

3.改革实践教学内容

对单片机课程而言,实践教学是课程教学的一个重要方面,对课程的教学质量以及学生专业素质的提高起到关键的作用。在本课程改革中,对实践教学的改革主要从内容和方式上进行。具体就是,在课程实验教学中,利用Proteus进行实验项目的的仿真,集中锻炼学生的编程能力;在仿真成功的基础上,根据实验学时的安排,选取1~2个进行实物制作。在集中实践环节中,可以选择一个典型的、技术较为先进、难度适中、测量内容较全面的某一个自动测试系统为中心来完成对应的实践任务,围绕该典型系统设计锻炼学生电路设计知识及测量技术基础,并让学生完成从原理分析、方案设计、元器件选用、电路设计、程序编制、组装、焊接等各个环节的训练。如果所有学生都能很好地经历这样一个系统设计的全过程,学生的职业能力将有一个很大的提高。

二、课程教学手段改革

1.提倡基于工作过程的新型教学方式

单片机教学围绕项目展开,以项目的开发步骤作为教学顺序,将单片机的知识点穿插到开发项目的过程中,引导学生边做边学。换句话说,将整个单片机的内容分成大大小小不同的知识点,每一个或者几个知识点对应一个小项目,项目由易到难安排,每堂课的教学任务就是完成一个项目产品,其中涵盖当次课所要讲述的单片机相应的理论知识。把所有的项目完成之后,学生就接受了单片机所有的理论知识以及对应的知识的实际运用,这样的教学方法对学生而言,既积累了动手实践经验,又能很好地掌握单片机的理论知识点。

2.加强课程和对应课程群的联系,以工程应用的思想指导教学

加强单片机课程和传感器、电子测量和智能家电课程的联系,组成对应的课程群,在课堂的教学中,脱离传统教学中单一的就课论课、在教师授课过程中对相关联的课程和学科知识点之间不进行联系或者相关知识点在不同课程中重复讲述的现象[7]。在对某个案例进行讲解的时候,结合课程群里对应的别的课程,把所用到的知识进行统一归纳,理清思路,给学生提供或者引导学生提出一个或几个合理的解决方案,并从中择优选择,然后进行软硬件的具体设计、仿真和实施。

这种结合课程群进行案例教学的方式,一方面可以使学生将本课程与先修课程以及后续课程之间的关系有明确的认识,从而对学习的脉络有清晰的认识;另一方面结合课程群,进行项目实例的讲解和分析,跟实际应用更加接近,有利于加强学生对知识的综合运用,培养工程教育的思想。

3.寓教于赛,教赛结合

对应用型高校的电子类专业学生而言,两年一度的全国电子设计大赛和每年进行的全国电子专业人才与技能大赛是很好地检验自我的机会,结合我校近几年在全国各类电子类赛事的良好成绩和成功经验,探索出了“寓教于赛,教赛结合”的教学模式。在教学过程中,结合对应的电子设计赛题进行深入剖析,分析题目用到了所学的哪些知识点以及如何实现,让学生对当前所学知识的具体应用有明确的认识。这样,一方面提高学生学习的兴趣,另一方面也锻炼了学生分析解决实际问题的能力,提高了他们参赛的积极性,从而有利于在大赛中取得更好的成绩。

三、考核方式的改革

传统的终结性考核以理论知识、标准答案、闭卷形式为主,课程的考核要灵活多样,激发学生的学习自主性,提高学习的自觉性和自学能力。课程体系的过程性考核以技能、综合评价、开卷等方式为主,同时可以加入实物制作成绩等。根据单片机课程的特点,可以在终结性考核中采取“实验20%+自主设计30%+卷面成绩50%”的方式,对参加电子设计大赛并取得良好成绩的学生,适当加大创新分数,这样可以给动手能力强、具有创新意识的学生机会,此法也利于激发学生的创新积极性。

四、结论

本项目体现工程教育的思想及应用型人才培养目标下单片机课程理论实践一体化教学模式的尝试,改变传统的先在体现课堂讲理论,再到实验室去做实验的方式。是把讲解基本理论和编写程序、软件和硬件的仿真相结合;并利用案例教学,给学生创造机会,拉近与实际应用的距离;把教学与电子设计大赛相结合,“寓教于赛,教赛结合”。

整个项目的实施,始终贯彻以学生为主题,以专业人才培养目标为准绳,以就业为导向,把“教、学、做、训、赛”有机结合,加强了学生核心技能的培养和训练,使教学效果达到了最优化。

参考文献:

[1]牛晓玲.浅谈单片机教学改革[J].中国科技信息,2012,(16):170.

[2]淡海英.谈高职教育中《单片机原理及应用》课程改革的一点思考[J].软件,2012,(7):158-159.

[3]曾维鹏,蔡莉莎,吴恒玉.基于“教学做合一”的单片机教学改革研究[J].苏州市职业大学学报,2013,(2):84-86.

[4]罗维平,王东,李宇,刘纯天.“单片机原理及应用”课程设计的改革探讨[J].武汉科技学院学报,2005,(11):47-50.

[5]李万军.基于Proteus的单片机虚拟实验平台的开发[J].工业控制计算机,2O08,(8):53-54.

[6]李鹏飞.Proteus软件在单片机一体化教学中的应用[J].信息通信,2014,(1):287-288.

[7]张丽霞.单片机课程教学改革与实践探索[J].电子世界,2014,(1):174-175.

Exploration and Practice on MCU Course Reform

LI Wen-fang,LI Hai-xia

(Huanghe Science and Technology College,Zhengzhou450063,China)

Key words:single chip microcomputer;reform;engineering education;simulation[责任编辑 魏杰]

收稿日期:2014-01-18

基金项目:郑州市2013年教改项目—民办本科高校基于应用型科技人才培养的《单片机原理及应用》课程教学体系改革(ZZJG-A6024)

作者简介:李文方(1983-),女,河南驻马店人,测控技术与仪器教研室负责人,讲师,硕士,从事电子与通信系统研究。

作者:李文方 李海霞

第三篇:“单片机技术”课程实践教学研究

摘要:针对“单片机技术”课程理论抽象、与实际问题结合紧密、实践性强的特点,结合电气工程及其自动化专业人才培养目标及素质教育,确立了“单片机技术”课程的教学目标,探索了理论与实践教学中各阶段的实践教学方法。通过该课程的多种模式的实践教学改革,强化了学生创新能力的培养,有力地促进了人才培养质量的提高,取得了较好的效果。

关键词:单片机;实践教学;创新能力;教学模式

作者简介:李春兰(1967-),女,四川三台人,新疆农业大学机械交通学院,副教授;艾海提·赛买提(1965-),男,维吾尔族,新疆乌鲁木齐人,新疆农业大学机械交通学院,副教授。(新疆 乌鲁木齐 830052)

基金项目:本文系新疆维吾尔自治区高等学校科研计划项目(项目批准号:XJEDU2012I15)、新疆农业大学前期资助课题项目(项目批准号:XJAU201121)的研究成果。

“单片机技术”课程是工科类各专业的一门重要专业基础课程,是学生进行生产实习、毕业设计和毕业后从事嵌入式系统设计的重要技术基础。[1,2]该课程一般以“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”为先修课程,主要研究单片机基本结构、应用电路设计及程序设计,是实践性很强的课程。作为一门理论性、实践性都较强的课程,其教学目标是使学生获得单片机应用技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为以后深入学习计算机控制技术以及嵌入式技术应用打好基础。

针对该课程的特点,为了在有限的学时内能够尽快引导学生入门,在理论授课、实践教学的每个环节教师都须注重实践教学的渗透,帮助学生对各知识点的理解和掌握。笔者在教学中进行了一定的探索和研究。

一、各教学环节的实践教学改革

该课程的主要内容包括抽象的理论教学、课程的实验教学、课程设计等,如何激发学生的自主学习能力是一个关键。为了能够进行有效的课堂教学,激发学生的主观能动性,在教学实践中贯彻在教师指导下的、以学习者为中心的学习方式,[3,4]并注重实践教学的渗透。

1.课堂理论教学实例仿真演示

教学方法的改革离不开对教学内容的更新优化和对教学模式的改革。首先,在优选课程教材的基础上,狠抓实验教材建设,先后多次对课程实验指导书内容进行充实和修改。其次,在课堂的理论教学中,以独立的单元为单位,多举实例,并将单片机仿真调试软件Keil与单片机及外围器件仿真软件Proteus相结合,进行单片机内部资源和简单外围器件的调试与仿真演示。将相关软件发放给学生,使学生能够在有计算机的地方就能进行仿真实验,提高学生的学习兴趣。

2.改革实验内容,开设综合性设计型实验

综合性设计型实验是实践教学内容改革的重点和难点,在实验课程中开设综合性设计型实验,以培养学生创新能力。同时把先进软硬件技术与电子芯片不断融入实验实践教学中,使人才培养与时代发展同步,与技术进步同步。

具体实施中,根据专业培养目标及教学计划,制定了实验教学大纲,并根据专业培养计划要求,及时调整相关实验内容。实验教学内容安排的重点是培养学生的实践能力,即根据控制对象能编写出相应的程序,并能独立解决调试程序中遇到的问题,改变了过去单一验证性实验,培养了学生的探索创新精神。

3.课程设计实践教学

“单片机技术”课程设计的目的是为了培养学生整体动手能力和实践能力。课程设计包括项目概述、项目要求、系统设计、硬件设计、软件设计、系统仿真及调试,要求学生完成相应的设计项目后提供完整的程序清单和电路原理图。在选题上,采用了实际应用项目实例,力求理论和实践相结合,同时考虑培养学生解决工程实际问题和综合应用的能力。典型实例都来自实际工程应用,有助于学生动手能力的培养和锻炼。

此环节一般安排两周的时间。按不同的题目将学生分成4~5人组成的小组,进行系统设计,包括硬件原理图设计、控制程序设计及调试、实际系统面包板的搭建及调试等。首先教师布置课程设计任务,然后要求学生利用图书馆、网络等一切可以利用的资源进行资料查询,并且根据各组的课程设计任务进行控制系统方案设计、控制系统电路原理图设计、控制程序编写;将单片机仿真调试软件Keil与外围器件仿真软件Proteus相结合,进行模拟调试;最后进行实物制作和程序调试,从而通过实时实验对课程设计的方案进行验证。图1、图2分别是步进电机正反转控制课程设计的部分成果。

课程设计中使学生熟悉和掌握了基于单片机的小型控制系统设计的完整流程,熟悉了软件联调方法和技巧,掌握了仿真软件从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。从某种意义上讲,弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象,大大缩短了开发周期,让学生在学校得到了工程师的基础培训,具有创新性。

4.毕业设计实践教学

毕业设计的题目可以来自教师的科研项目、课题,也可以是现实生活、实际生产中需要解决的控制问题,甚至是学生感兴趣的科技创新活动中需要解决的问题。在毕业设计过程中,学生根据在课程设计中获得的实际经验和能力,可以进行相关的系统开发;利用实验室的硬件设备以及相关仿真软件,可使得与单片机相关的毕业设计进行控制算法的研究,并利用自己开发的硬件平台进行程序验证,既有效解决了以往单片机类毕业设计结果无法验证的难题,又完成了一定系统的开发实践,为学生进入社会奠定了一定的基础。如毕业设计“冷库在线温度控制系统设计”,该题要求学生完成小型冷库系统温度的在线监控。为保证监测的温度能够反映冷库不同位置的温度,学生提出了利用四个温度传感器检测冷库中四个不同点位置的温度,并以它们的平均值作为冷库的在线检测温度。在线检测温度、温度平均值计算、温度显示、加热及冷却的控制,以及辅助功能的控制都由控制程序来实现,而单片机作为控制器,通过其外围的硬件电路及控制程序来实现对冷库温度的在线检测与控制。其面包板实物连接图如图3所示。

5.全国大学生电子科技大赛

全国大学生电子设计竞赛是面向大学生、大专生的群众性科技活动,目的在于推动普通高等学校信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革,引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风,加强学生工程实践能力的训练和培养,促进高等学校形成良好的学习风气,同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。

为鼓励和组织学生参加全国电子科技大赛,新疆农业大学机械交通学院实验室购买了一定数量的电子元件,能源与电气工程系的教师组织学生参加实践活动,指导学生掌握源程序编译软件的使用、硬件仿真软件使用、电路板制版软件使用、将制版文件导入电路板雕刻机完成电路板制作等,并利用暑期对学生进行集中培训、训练,完成常用电路的设计、制作及调试的工作,培养学生解决问题、团队合作的能力。图4是学生赛前的部分作品。学院在2009年、2011年先后两次参加了全国大学生电子科技大赛,有18人次获省部级竞赛奖项,取得了比较好的成绩。

二、实践教学的特点及考核方式

通过多年的“单片机技术”课程实践教学得出以下结论:

(1)课程实行了理论教学与实践内容相结合的改造,目标明确。依据教学大纲的要求和实践教学的目的,选择能够贯穿实践能力培养的实践项目,教学内容在逐步完成实践项目的过程中展开,课内课外训练并行,通过完成实践项目的训练过程培养学生单片机的实践能力。

(2)基础理论教学内容能即时通过软件仿真验证,说服力强,学生印象深刻。

(3)各实践环节彼此关联,从小到大,从简到繁,从局部到整体,层层推进,形成了一个完整的实践教学模式。

(4)采用了以形成性考核为主的考核方式。能力考核贯穿实践教学始终。以对完成项目的过程考核为主的方式,对学生掌握基本知识与技能的程度、工作态度、完成项目的情况进行公开、公正、多方参与的考核评价。

三、结论

根据“单片机技术”课程实践性很强的特点,构建了课程实验、课程设计、毕业设计、大学生科技大赛等实践环节相结合的实践教学活动,实现了传授、学习、实践等教学全过程的模式改革。通过这些实践教学活动,使学生积累了实践活动的经验,激发了学生浓厚的创新意识、强烈的实践参与意识,为专业课程的学习奠定了很好的基础,也为以后深入学习计算机控制技术以及嵌入式技术应用打好了基础。

参考文献:

[1]潘永雄.新编单片机原理与应用[M].第二版.西安:西安电子科技大学出版社,2007.

[2]张洪润,孙悦,张亚凡.单片机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2008.

[3]王晓燕.建构主义教学理论与信息化教学模式的构建[J].现代情报,2006,(2):184-186.

[4]董昊悦,高传喜.构建主义教学模式理论与实践[J].教学与管理,2008,(10):24-25.

(责任编辑:孙晴)

作者:李春兰?艾海提·赛买提

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