時(shí)間：2023-03-28 14:57:58
導(dǎo)語：在單片機(jī)課程論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1.1從知識(shí)點(diǎn)講授到以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線的教學(xué)改革
我國高校在20世紀(jì)80年代初開始在少數(shù)高校開設(shè)單片機(jī)課程，面向電子和計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生，教材內(nèi)容基本是單片機(jī)生產(chǎn)商提供的技術(shù)手冊(cè)、匯編程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)的綜合體。目前單片機(jī)教材雖然較多，但基本延續(xù)了這種傳統(tǒng)的教學(xué)思路，即以單片機(jī)的知識(shí)點(diǎn)為主線進(jìn)行單元技術(shù)教學(xué)。隨著單片機(jī)教學(xué)在各層次學(xué)校的廣泛普及，這種教學(xué)思路顯現(xiàn)了明顯的不適應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)性內(nèi)容缺失和細(xì)節(jié)內(nèi)容深度不夠，使一般學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然會(huì)遇到許多迷茫的問題。目前單片機(jī)基礎(chǔ)課教材的一個(gè)普遍性的問題是教學(xué)集中在分散的各個(gè)點(diǎn)，而對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)性考慮不夠；重在局部和單元模塊，缺乏組織成項(xiàng)目的考慮。這種問題嚴(yán)重地體現(xiàn)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，一般學(xué)生會(huì)做例題和作業(yè)，不會(huì)設(shè)計(jì)解決實(shí)際任務(wù)的系統(tǒng)軟件。因此，單片機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的一個(gè)重點(diǎn)就是從知識(shí)點(diǎn)講授到以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，基于課程整體性并結(jié)合項(xiàng)目系統(tǒng)整體性考慮實(shí)施單元教學(xué)，重點(diǎn)提升學(xué)生系統(tǒng)性、綜合性設(shè)計(jì)能力。
1.2單片機(jī)與其它課程教學(xué)形成良性互動(dòng)
在目前課程體系中，考慮到知識(shí)銜接關(guān)系，單片機(jī)課程在模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成（微機(jī)原理與接口）、匯編程序設(shè)計(jì)等課程之后，一般安排在第6學(xué)期。這個(gè)安排的問題是學(xué)生實(shí)際綜合應(yīng)用及拓展學(xué)習(xí)的時(shí)間較短。這在單片機(jī)進(jìn)入我國高校的早期階段僅高端學(xué)生學(xué)習(xí)的情況下是合理的，在目前單片機(jī)普及教學(xué)情況下，作為工具和重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，單片機(jī)課程應(yīng)盡早讓學(xué)生掌握，對(duì)其熟練和提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、提高學(xué)習(xí)興趣、結(jié)合和促進(jìn)其它課程學(xué)習(xí)將產(chǎn)生良好作用。單片機(jī)基礎(chǔ)課程涉及到的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路等知識(shí)，是相對(duì)簡單的，在課程中從應(yīng)用的角度介紹即可，對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)沒有影響。實(shí)際上，有些同學(xué)從大一就開始自學(xué)單片機(jī)而且都取得了很好的效果，這對(duì)我們教學(xué)是一個(gè)很好的啟示。
2單片機(jī)理論教學(xué)的改革
單片機(jī)教材最初源于單片機(jī)生產(chǎn)廠家技術(shù)手冊(cè)、匯編語言程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)組成與接口技術(shù)的綜合。單片機(jī)應(yīng)用初期面向?qū)ο笫侵攸c(diǎn)院校電子和控制專業(yè)的學(xué)生和科研人員。傳統(tǒng)的授課方式是以知識(shí)為驅(qū)動(dòng)，知識(shí)點(diǎn)之間比較分散，學(xué)生學(xué)完之后沒有系統(tǒng)的概念，缺乏貫穿所有知識(shí)的主線，形成不了體系。這種教學(xué)方法亟待改革。
2.1以項(xiàng)目為主線
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容。從宏觀教學(xué)的角度考慮，我們將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成基本涵蓋了本課程全部教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)項(xiàng)目，基于課程整體性并結(jié)合項(xiàng)目系統(tǒng)整體性考慮實(shí)施單元教學(xué)。對(duì)結(jié)構(gòu)性的適當(dāng)變化和局部內(nèi)容的取舍，即可衍生和變化為其它的應(yīng)用系統(tǒng)。通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生加大了對(duì)課程的興趣，逐漸地積累成就感，并最終能較快地進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角色，能較好地完成實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
2.2整體與局部關(guān)系
基于項(xiàng)目為主線的教學(xué)設(shè)計(jì)，在講述局部技術(shù)的同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性的教學(xué)，使系統(tǒng)整體性的考慮體現(xiàn)在局部中。例如LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，在目前教材中基本都是完成單一這類功能的小程序，而在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，這些功能要與系統(tǒng)核心任務(wù)并行執(zhí)行，是一個(gè)“多任務(wù)”的概念，不能簡單地將教材示例的單一的小程序搬到應(yīng)用系統(tǒng)中。其它如結(jié)合鍵盤掃描和多級(jí)LCD菜單形成多任務(wù)下的人機(jī)交互通道這些系統(tǒng)性內(nèi)容的考慮，在單元教學(xué)中都要考慮到。
2.3教學(xué)內(nèi)容和體系調(diào)整
調(diào)整應(yīng)用匯編和C語言教學(xué)的比例。匯編指令有助于對(duì)單片機(jī)硬件的學(xué)習(xí)，程序代碼短、速度快，較多地應(yīng)用在對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格要求的測控系統(tǒng)中。隨著單片機(jī)硬件和軟件編譯技術(shù)的發(fā)展，代碼長度和速度已不是主要問題，重在軟件質(zhì)量、開發(fā)周期和開發(fā)維護(hù)成本，大多數(shù)場合應(yīng)用匯編的必要性已不存在。因此教學(xué)應(yīng)以C語言為主，匯編只講解指令原理、尋址方式、必要的指令和在C語言中嵌入?yún)R編程序的方法和實(shí)例。調(diào)整單元模塊教學(xué)順序?，F(xiàn)有教材中一般將人機(jī)交互設(shè)計(jì)的內(nèi)容放在最后，這不利于學(xué)生自主實(shí)踐。由于無法實(shí)施對(duì)運(yùn)行過程必要的監(jiān)測，使其在沒有仿真系統(tǒng)情況下調(diào)試有相當(dāng)?shù)碾y度。因此，將人機(jī)交互部分盡可能地提前可達(dá)到很好的效果。單片機(jī)基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)新機(jī)型和新技術(shù)介紹較少，應(yīng)做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。增加IIC、SPI、PS/2等相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的介紹、對(duì)其它典型單片機(jī)如AVR簡要的介紹，使學(xué)生在掌握基本單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，能更容易地進(jìn)入到高級(jí)層次的應(yīng)用。
2.4挖掘基本知識(shí)內(nèi)容的深度
把MCS-51單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)講透徹，對(duì)后續(xù)嵌入式系統(tǒng)深層次學(xué)習(xí)可打下良好的基礎(chǔ)。以外中斷的重復(fù)響應(yīng)和堆棧的溢出問題為例，學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到，但在教材中沒有相應(yīng)的說明。前者是由于外中斷請(qǐng)求信號(hào)有毛刺，即使在進(jìn)入中斷立即屏蔽中斷,且中斷請(qǐng)求信號(hào)已經(jīng)撤銷的情況下，在退出中斷后還將引起此中斷的重復(fù)響應(yīng)。問題在于對(duì)中斷請(qǐng)求信號(hào)、請(qǐng)求標(biāo)志和響應(yīng)過程這些基本知識(shí)講述不到位；后者是對(duì)堆?？臻g位置、容量及系統(tǒng)對(duì)堆棧使用沒有準(zhǔn)確概念。類似的因基本知識(shí)講述深度不夠，導(dǎo)致學(xué)生困惑的問題還有很多。因此要注重研究實(shí)際應(yīng)用中典型問題背后的原因，深化和細(xì)化基本知識(shí)的講授，這對(duì)實(shí)際應(yīng)用和提高可起到至關(guān)重要的作用。
2.5理論課中的實(shí)踐內(nèi)容
單片機(jī)是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，該理論課不講授實(shí)驗(yàn)實(shí)際是一個(gè)誤區(qū)。在理論課應(yīng)用Proteus做部分仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效率高、理論教學(xué)效果好，并可達(dá)到擴(kuò)展學(xué)習(xí)到課外的效果。因此，需協(xié)調(diào)好理論與實(shí)驗(yàn)課關(guān)系，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)做一定的硬性要求。另一個(gè)問題是系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的教學(xué)。系統(tǒng)調(diào)試是初學(xué)者開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)，特別是在無仿真器情況下進(jìn)行軟件調(diào)試。因此，在理論課中講述初等調(diào)試技術(shù)是有必要的，例如用示波器、LED顯示測信號(hào)、串行通信監(jiān)測程序流程等。使學(xué)生提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試技能的同時(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)課效率，使實(shí)驗(yàn)課有更多的時(shí)間用于綜合性實(shí)驗(yàn)中。
3實(shí)踐教學(xué)模式的改革
3.1基于項(xiàng)目引領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>
我們?cè)S多課程的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，基本上都出于傳統(tǒng)的公共基礎(chǔ)課實(shí)踐教學(xué)。其特點(diǎn)是對(duì)單一某個(gè)理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示和驗(yàn)證。由于思維的慣性，這種傳統(tǒng)自然也延續(xù)到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課中，致使學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^弱，完成課程設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)的難度較大。作為嵌入式基礎(chǔ)和初級(jí)應(yīng)用的單片機(jī)基礎(chǔ)課程，其最大特點(diǎn)是工程性。單片機(jī)本身是一個(gè)強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具，學(xué)生在專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上用單片機(jī)及相關(guān)器件進(jìn)行綜合分析和設(shè)計(jì)，最終要制作出滿足用戶要求的產(chǎn)品。因此，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的主體思路是綜合性、工程性?；谶@一點(diǎn)，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)課在宏觀上調(diào)整為基于項(xiàng)目引領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。首先是將基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以Proteus軟件仿真形式在理論課上實(shí)驗(yàn)和演示；其次是配合理論課將整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課安排成一個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目，將整個(gè)項(xiàng)目按照內(nèi)部資源、擴(kuò)展資源、前向通道、后向通道和人機(jī)通道等部分分解成各個(gè)模塊作為每次試驗(yàn)課的內(nèi)容。學(xué)生在完成單次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從軟硬件的角度對(duì)項(xiàng)目整體架構(gòu)不斷地加深認(rèn)識(shí)和理解，最后完成一個(gè)項(xiàng)目的全過程實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過程中，學(xué)生不斷地積累系統(tǒng)級(jí)分析設(shè)計(jì)的能力，不斷地積累著成就感。學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，大幅提高了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的效率和效果。
3.2多種實(shí)驗(yàn)手段的綜合運(yùn)用
現(xiàn)在高校學(xué)生基本上都基于實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段（手工焊接或用面包板），實(shí)驗(yàn)箱在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件實(shí)驗(yàn)方面具有優(yōu)越性，但在硬件實(shí)驗(yàn)方面，則現(xiàn)出其明顯的弊端。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的指示在實(shí)驗(yàn)箱上連接各端子，學(xué)生大多不去了解這種連接后形成的電路；沒有從設(shè)計(jì)、元器件連接、調(diào)試到完成全過程的鍛煉；實(shí)驗(yàn)箱資源有限；不能進(jìn)行多種硬件方案的試驗(yàn)、硬件電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)不同分別采用不同的實(shí)驗(yàn)手段。應(yīng)用面包板的實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于自己設(shè)計(jì)電路實(shí)驗(yàn)方案、創(chuàng)新潛能的開發(fā)和硬件系統(tǒng)級(jí)調(diào)試技術(shù)的學(xué)習(xí)；手工焊接的實(shí)驗(yàn)側(cè)重于實(shí)際動(dòng)手技能和模塊及硬件調(diào)試方法的學(xué)習(xí)和鍛煉；應(yīng)用試驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)則重點(diǎn)側(cè)重于復(fù)雜系統(tǒng)的編程和軟件調(diào)試。同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)手段的綜合應(yīng)用，給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)寬松的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境和發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，增大了實(shí)驗(yàn)課的吸引力，促進(jìn)了對(duì)理論教學(xué)的理解，達(dá)到了很好的效果。
3.3發(fā)掘第二課堂的深度和廣度
單片機(jī)課外教學(xué)活動(dòng)是可行和必要的。組織成立學(xué)生課外活動(dòng)小組，為學(xué)生設(shè)計(jì)階段性任務(wù)。這些任務(wù)可以是承擔(dān)科研項(xiàng)目的分解部分，也可以是有意義和價(jià)值的小題目。學(xué)生的任務(wù)可以指標(biāo)化，小組實(shí)行優(yōu)勝劣汰。這對(duì)學(xué)生提高課程興趣、加深理解、拓展知識(shí)和帶動(dòng)整體學(xué)習(xí)起到了重要作用。每年一次由教育部和信息產(chǎn)業(yè)部共同舉辦的大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，是一次極好的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。要進(jìn)行規(guī)范整理，優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)，使之成為標(biāo)準(zhǔn)件，進(jìn)而成為教學(xué)資源，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)教改工作進(jìn)展和良好學(xué)風(fēng)校風(fēng)的建設(shè)。
4結(jié)語
摘要：本文分析了以往單片機(jī)教學(xué)存在的問題，根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)提出了新的層次教學(xué)法，滿足了不同能力層次學(xué)生的要求，提高了教學(xué)效果和學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；教學(xué)法；層次式教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
1單片機(jī)原理教學(xué)存在問題
1.1傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式
傳統(tǒng)的教學(xué)思路是按照教材的順序，先講單片機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)，再講指令系統(tǒng)和匯編語言程序的編制，最后講接口技術(shù)和一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例。學(xué)生只有在課程學(xué)習(xí)的最后才接觸到單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，而在此之前的學(xué)習(xí)由于學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)生會(huì)感到學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味，學(xué)習(xí)了也不知道怎么用，故而學(xué)習(xí)的興趣不高。
1.2傳統(tǒng)的課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
現(xiàn)在的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備很完善，能操作的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目非常多，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟、方法等規(guī)定得很詳細(xì)，學(xué)生只能在固定的實(shí)驗(yàn)題目范圍變更接線，最多是在本程序內(nèi)修改一下程序，動(dòng)腦和動(dòng)手的機(jī)會(huì)極少。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容充其量就是主要是驗(yàn)證書本上的原理，表面上學(xué)生很好地完成了實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上助長了學(xué)生的依賴性，無法發(fā)揮學(xué)生的想象力和主觀能動(dòng)性，從某種程度上禁錮了學(xué)生的思路，扼殺了學(xué)生孕育創(chuàng)新意識(shí)，忽略工程設(shè)計(jì)方面的訓(xùn)練，缺少文獻(xiàn)資料查閱能力的訓(xùn)練，缺乏對(duì)新器件、新電路應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，對(duì)單片機(jī)在工程中的應(yīng)用更是一知半解，這個(gè)問題在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中反映更強(qiáng)烈。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏完善的考核機(jī)制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往隨教師的喜好而定，且實(shí)驗(yàn)考核方法不完善，“重知識(shí)、輕能力、重記憶、輕創(chuàng)新、重理論、輕操作”的考核模式普遍存在，從一定程度上助長了學(xué)生普遍不重視實(shí)際應(yīng)用的不良風(fēng)氣。
2課程層次式教學(xué)改革
單片機(jī)原理及應(yīng)用是一硬件設(shè)計(jì)和軟件編程相結(jié)合的實(shí)踐性強(qiáng)的課程，硬件是應(yīng)用基礎(chǔ)，但功能實(shí)現(xiàn)又離不開軟件，只有硬件和軟件都掌握了才能應(yīng)用，針對(duì)單片機(jī)課程這個(gè)特點(diǎn)，筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)單片機(jī)教學(xué)提出層次式教學(xué)方法。所謂層次式就是根據(jù)單片機(jī)課程特點(diǎn)，以人的認(rèn)知規(guī)律為主線，把教學(xué)內(nèi)容分為學(xué)習(xí)單片機(jī)基本知識(shí)和功能結(jié)構(gòu)、熟練掌握基本功能應(yīng)用和單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用等階段方法來學(xué)習(xí)以及考核辦法。實(shí)施分層教學(xué)法首先要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況、教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)學(xué)時(shí)來合理的確定這幾個(gè)授課階段的學(xué)時(shí)數(shù)。我們可以把單片機(jī)教學(xué)的層次階段概括為“學(xué)”、“練”、“用”以及“考”四個(gè)層次。
2.1學(xué)――學(xué)習(xí)單片機(jī)基本功能結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)
這個(gè)層次內(nèi)容包括單片機(jī)基本知識(shí)、硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、編程技術(shù)、匯編的編輯調(diào)試等幾大塊的內(nèi)容。教學(xué)原則可在老師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)最起碼的基礎(chǔ)，先學(xué)“一知半解”，不求多，不求快 ，也不求“全面”，更不求“系統(tǒng)”。以老師的教授為主，讓學(xué)生感性認(rèn)識(shí)、熟悉為目的，同時(shí)在教學(xué)過程中也要采取教學(xué)技巧。
(1) 上好第一堂課
興趣是最好的老師，如何讓學(xué)生對(duì)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程學(xué)習(xí)感興趣第一次課精彩的開場白尤其重要。最好的方法就是現(xiàn)場演示，例如演示預(yù)先編好“跑馬燈控制”，先用PowerPoint演示該控制程序的硬件結(jié)構(gòu)原理圖、程序清單等，然后現(xiàn)場把源程序經(jīng)Keil C編譯成Hex文件，通過刻錄器刻錄到芯片AT80C51中，通過面包板把石英晶體和電容連接到AT80C51芯片引腳XTAL1、XTAL2以及RST上就構(gòu)成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)，通過P1口連接上8個(gè)LED，加上5V的電源(可通過干電池提供)確定無誤后，就可以看到結(jié)果了。整個(gè)過程只花10分鐘的時(shí)間，但卻讓學(xué)生了解這門課是與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的，并且初步了解單片機(jī)的開發(fā)過程，接著介紹單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等生產(chǎn)生活領(lǐng)域的應(yīng)用，向?qū)W生交代課程的主要內(nèi)容和教學(xué)目的，使學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)深刻的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)好本門課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(2) 實(shí)物教學(xué)法
在教學(xué)過程中，講授的理論是抽象的，最好讓學(xué)生看實(shí)物，一邊觀察實(shí)物一邊學(xué)習(xí)，把理論體現(xiàn)到實(shí)物上去，例如講芯片引腳時(shí)，讓學(xué)生看看芯片80C51實(shí)物，針對(duì)實(shí)物講引腳的功能、結(jié)構(gòu)、使用方法等；在講到單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)、串行通信等功能時(shí)列舉一些學(xué)生們平時(shí)能夠見到的儀器設(shè)備，如在物理實(shí)驗(yàn)中用到的數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器等，以增加學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用的感性認(rèn)識(shí)，引發(fā)學(xué)生求知探索的強(qiáng)烈欲望。
(3) 指令講授技巧記憶法
指令是程序編寫的基礎(chǔ)，如何讓學(xué)生熟悉掌握MCS-51的111條指令，在按功能分為成的五類指令里，根據(jù)其功能，抓住其源、目的操作數(shù)的不同組合，再輔之以下面的教授方法，是完全能記住的。
① 指令圖示講授記憶法
圖示記憶法是把操作功能相同或相似、但其操作數(shù)不同的指令，用圖形和箭頭將目的、源操作數(shù)的關(guān)系表示出來的一種記憶方法。例如：由助記符MOV、MOVX、MOVC組成的送數(shù)組指令，可以用圖1、圖2、圖3表示。
② 英文還原講授記憶法。
單片機(jī)的操作碼助記符是該指令功能的英文縮寫，有些指令容易混淆，可將縮寫還原成英語原文，再對(duì)照漢語有助于理解其助記符含義，從而加強(qiáng)記憶。例如：短轉(zhuǎn)移(SJMP)
Short Jump；長轉(zhuǎn)移(LJMP)Long jump；比較轉(zhuǎn)移(CJNE)Compare
Jump Not Equality；絕對(duì)轉(zhuǎn)移(AJMP)Absolute jump；交換(XCH)Exchange；左環(huán)移(RL)Rotate Left；進(jìn)位左環(huán)移(RLC)
Rotate Left Carry；右環(huán)移(RR)Rotate Right；進(jìn)位右環(huán)移(RRC)Rotate Right Rarry。
③ 口訣記憶法
對(duì)于有些指令，我們可以把相關(guān)的功能用精練的語言編成一句話來記憶。如PUSH direct和POP direct這兩條指令。初學(xué)者常常分不清堆棧SP的變化情況，為此編成這樣一句話：(SP的內(nèi)容)加1(direct的內(nèi)容)再入棧，(SP的內(nèi)容)彈出(到direct單元)SP才減1。又如乘法指令中積的存放，除法指令中被除數(shù)和除數(shù)以及商的存放，都可以編成口訣記憶如下：
MULAB高位積(存于)B，低位積(存于)A；DIV ABA除以B，商(存于)A余(下)B。
總之，在講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)時(shí)，充分運(yùn)用技巧，寓指令于例子當(dāng)中，可以將單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)例穿插在指令系統(tǒng)中介紹，并注意實(shí)例中涉及的指令盡量使用已教過的指令，讓學(xué)生盡快熟悉掌握這些指令。
(4) 模擬仿真教學(xué)法
在指令學(xué)習(xí)過程中，先用軟件進(jìn)行程序運(yùn)行模擬仿真，讓學(xué)生看到指令執(zhí)行的真實(shí)效果，更確切地體會(huì)到每一條指令執(zhí)行時(shí)的內(nèi)部過程，這樣學(xué)生學(xué)指令輕松了，就激起了學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)匯編指令時(shí)不再枯燥無味。與此同時(shí)，盡可能讓學(xué)生逐漸熟悉匯編程序編寫調(diào)試的方法、技巧等。同時(shí)教導(dǎo)學(xué)生多讀書上的例題和別人編寫的程序，自己再結(jié)合實(shí)際初步編寫一些程序。
2.2練――單片機(jī)基本功能應(yīng)用練習(xí)
“練”這個(gè)層次主要是對(duì)單片機(jī)熟練掌握各功能模塊應(yīng)用，包括基本輸入輸出應(yīng)用、定時(shí)器應(yīng)用、中斷應(yīng)用、串行口應(yīng)用、并行口擴(kuò)展應(yīng)用、A/D、D/A應(yīng)用等，同時(shí)加強(qiáng)編程能力。在這個(gè)層次倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，課堂教學(xué)為輔的教學(xué)指導(dǎo)思想，同時(shí)加大實(shí)驗(yàn)室開放力度，保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間。具體來說，就是以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為主，教師主要任務(wù)就是針對(duì)每個(gè)功能選擇、設(shè)計(jì)實(shí)例，同時(shí)把實(shí)例分解成若干個(gè)任務(wù)，針對(duì)每個(gè)任務(wù)細(xì)分為具體的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，以深入理解第一個(gè)層次學(xué)習(xí)的各知識(shí)點(diǎn)，通過對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深入理解，再獨(dú)立完成每個(gè)任務(wù)所需的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來達(dá)到教學(xué)目的。所以教師在設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)例時(shí)，遵循由淺入深，由易到難的原則，可設(shè)計(jì)/選擇三種層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
① 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，用來驗(yàn)證每一個(gè)功能模塊的工作原理，在設(shè)計(jì)時(shí)一般較簡單，功能單一，就是用來加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，并不斷反復(fù)修改實(shí)現(xiàn)不同功能要求，以提高基本運(yùn)用和基礎(chǔ)編程能力。
② 綜合性實(shí)驗(yàn)，多個(gè)功能模塊綜合使用，程序較復(fù)雜，使編成能力和運(yùn)用能力進(jìn)一步提高。
③ 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)查閱參考資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的硬件電路和程序，并對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試的能力。
同時(shí)要正確地引導(dǎo)學(xué)生從已熟知的內(nèi)容入手，不斷增強(qiáng)自信心、慢慢的把所學(xué)的知識(shí)有效地形成一個(gè)方向明確、思實(shí)驗(yàn)路清晰、具有內(nèi)在聯(lián)系的問題鏈。
2.3用――單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐
這個(gè)層次主要是把單片機(jī)分散、獨(dú)立的知識(shí)融會(huì)貫通，集中應(yīng)用到具體系統(tǒng)中去，培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)的實(shí)際綜合開發(fā)能力，通常以課程設(shè)計(jì)的形式體現(xiàn)。在設(shè)計(jì)之前只為學(xué)生作簡單的提示，主要靠學(xué)生自己去摸索，學(xué)會(huì)查閱參考資料，自己決定采用什么方案、如何選用芯片、如何組織器件、如何編程實(shí)現(xiàn)等，并對(duì)軟硬件進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試、指標(biāo)測試。在調(diào)試過程中，學(xué)生學(xué)會(huì)自己動(dòng)手分析結(jié)果，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的理解，提高學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)學(xué)生的自信心。當(dāng)課題完成后，還要求學(xué)生寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，使課程設(shè)計(jì)的過程與畢業(yè)設(shè)計(jì)相似，使學(xué)生了解完成一個(gè)課題的全過程。這樣的課程設(shè)計(jì)不僅提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為他們今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和深造打下了基礎(chǔ)。實(shí)踐證明在完成課程設(shè)計(jì)后，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力普遍提高了。
2.4考――單片機(jī)教學(xué)的考核
為了強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力和應(yīng)用能力，對(duì)課程的考核成績采用結(jié)構(gòu)化成績，由3部分組成:主卷成績(期終理論筆試)占40%，副卷成績占30%，平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績30%組成，創(chuàng)新、論文等作另外加分。
平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績主要由出勤率、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)成功率和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績等內(nèi)容組成。實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等組成。
副卷成績主要包括課程設(shè)計(jì)成績和實(shí)驗(yàn)考核成績。課程設(shè)計(jì)成績主要是考查學(xué)生在知識(shí)運(yùn)用上表現(xiàn)出來的獨(dú)立設(shè)計(jì)和綜合分析能力以及解決問題的能力，要求學(xué)生重視平時(shí)知識(shí)的積累、能力的培養(yǎng)和樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)考核要求學(xué)生現(xiàn)場抽題完成，允許學(xué)生帶教材、作業(yè)本和輔導(dǎo)書參加考試，但不能討論，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)較為簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并且現(xiàn)場完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)場給予評(píng)分，旨在考查學(xué)生的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用知識(shí)的能力。
加分項(xiàng)用于鼓勵(lì)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。當(dāng)學(xué)生有所創(chuàng)新、有不同于其他同學(xué)的設(shè)計(jì)功能、程序部分涉及教學(xué)以外的知識(shí)、協(xié)助老師完成科研成果、發(fā)表相關(guān)的論文時(shí)，教師酌情加分。新的考核方式更注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
3結(jié)束語
經(jīng)過幾年實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法能滿足不同能力的學(xué)生的需求，逐步改變了學(xué)生對(duì)單片機(jī)技術(shù)畏懼的態(tài)度，從下手到自行開發(fā)出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，這都是加強(qiáng)教學(xué)改革的結(jié)果。本教學(xué)方法符合我校提出的加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)“應(yīng)用型、開發(fā)型”人才為目標(biāo)，開拓學(xué)生出口(就業(yè))。當(dāng)然在教學(xué)改革中仍然有大量的工作要做，還有許多課題有待進(jìn)一步探索、完善。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 肖洪兵,胡輝,郭速學(xué). 跟我學(xué)單片機(jī)[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社,2002.
[2] 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社,2000.
[3] 丁留貫. 《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)方法的探討[J]. 氣象教育與科技,2006,(3):20-23.
[4] 魯俊生,萬忠,萬光毅. 單片機(jī)課程教學(xué)改革的實(shí)踐和思考[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,(3):54-56.
[5] 張晴. 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2003,22(4):27-29.
[關(guān)鍵詞]獨(dú)立學(xué)院 單片機(jī) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
引言
目前，單片機(jī)在我國的各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，眾多院校均開設(shè)了單片機(jī)原理與應(yīng)用方面的課程，這是一門技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，必須通過一系列的軟硬件實(shí)驗(yàn)、理論聯(lián)系實(shí)際，才能學(xué)好、學(xué)懂，取得較好的學(xué)習(xí)效果。因此，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是單片機(jī)原理及應(yīng)用課程中必不可少一部分[1]。而獨(dú)立本科院校的學(xué)生要想在眾多的大學(xué)生中具有更強(qiáng)的競爭力，必須在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，更加注重實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練，這樣將來踏上社會(huì)，應(yīng)聘且從事與本技術(shù)相關(guān)的工作時(shí)，才能脫穎而出。
傳統(tǒng)的單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然是利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，各實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，聯(lián)系不緊密，在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生僅僅需要將現(xiàn)成的軟件和硬件進(jìn)行驗(yàn)證，就完成了一次實(shí)驗(yàn)任務(wù)。由于教學(xué)設(shè)備是成品，線路大多在實(shí)驗(yàn)箱或者實(shí)驗(yàn)電路板中已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，從外部根本看不到電路是如何連接的，且生產(chǎn)商很少配備完整的電路原理圖，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求連的線很少，很難參與到電路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)中，動(dòng)手能力也就很難在實(shí)驗(yàn)課程中得到訓(xùn)練和提高，導(dǎo)致學(xué)生缺乏整體設(shè)計(jì)能力，動(dòng)手能力普遍較差[2]。因此在這類實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生既不能得到有關(guān)硬件設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也不能得到軟件編程的訓(xùn)練，這樣學(xué)生不能充分的發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力，教師的課堂教學(xué)效果也不夠理想。針對(duì)以上傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中出現(xiàn)的弊端，筆者憑借多年從事“單片機(jī)”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，積極認(rèn)真地對(duì)“單片機(jī)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行探索和嘗試，發(fā)現(xiàn)一種行之有效的方法――單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。這種方法需要教師提前設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分解，按照實(shí)際的教學(xué)周分步驟，按照相關(guān)的理論教學(xué)內(nèi)容分層次來安排教學(xué)順序，這樣安排的實(shí)驗(yàn)課就為學(xué)生提供了一定的設(shè)計(jì)平臺(tái)。
在此，以“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器”這個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為例，從實(shí)驗(yàn)任務(wù)的設(shè)計(jì)、教學(xué)安排的設(shè)計(jì)及考核方案的制定等三個(gè)方面對(duì)“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”進(jìn)行陳述。
一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)的設(shè)計(jì)
當(dāng)有按鍵按下時(shí)，將其鍵值顯示出來，同時(shí)有按鍵按下時(shí)發(fā)出蜂鳴。在按鍵上有+1鍵，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)值加1，并通過數(shù)碼管顯示；在按鍵上有-1鍵，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)值減1，并通過數(shù)碼管顯示。P1口使用灌電流方式驅(qū)動(dòng)一個(gè)共陽級(jí)8段數(shù)碼管，P2口則以行列掃描的方法連接16個(gè)按鍵，為了能在有按鍵按下時(shí)發(fā)出聲音提示，使用P0.0引腳通過NPN三極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器。圖1所示為“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器”系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)包含單片機(jī)最小系統(tǒng)、4×4矩陣式鍵盤、蜂鳴器輸出和數(shù)碼管顯示模塊。
圖1：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)原理圖
二、教學(xué)進(jìn)度的設(shè)計(jì)
根據(jù)以上對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的描述，可以使學(xué)生明確最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)。按照整個(gè)系統(tǒng)的功能，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分解，并結(jié)合單片機(jī)教材的理論內(nèi)容整理出一份詳細(xì)的教學(xué)進(jìn)度安排表，認(rèn)真設(shè)計(jì)每一次實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容及要求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和實(shí)踐，這樣可以較大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，如表1所示。表1是根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為16課時(shí)的教學(xué)計(jì)劃給出的針對(duì)單片機(jī)原理課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，要求每周安排2課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，因此根據(jù)理論課程的進(jìn)度大致安排從每學(xué)期的第9周開始進(jìn)行，至第16周結(jié)束，共計(jì)8周。
表1：“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器應(yīng)用系統(tǒng)教學(xué)進(jìn)度安排表”
建議采用“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”的教師在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，可以根據(jù)不同的教學(xué)要求設(shè)計(jì)出一個(gè)或多個(gè)“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度安排表”。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可以對(duì)一個(gè)班級(jí)進(jìn)行分組，由教師指定按照2～5人為一個(gè)小組，這樣在鍛煉動(dòng)手能力的同時(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的每個(gè)階段都必須與教師充分地交流和探討，這對(duì)于教師來說，雖然增加了輔導(dǎo)的工作量，但可以及時(shí)地把握學(xué)生對(duì)課程的理解程度、掌握程度、學(xué)習(xí)水平和完成情況等，也可以為今后對(duì)不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生進(jìn)行更有針對(duì)性的輔導(dǎo)打下基礎(chǔ)，另外也保證了絕大多數(shù)學(xué)生完成的進(jìn)度。
三、制定考核方案
為了更全面、客觀、公平地反映出學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)際水平，尤其是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和分析、解決問題的能力，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排，對(duì)學(xué)生的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行量化評(píng)分，如表2所示，為“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器應(yīng)用系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)成績考核量化表。以小組為單位，對(duì)每個(gè)階段的進(jìn)展情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，在最后一個(gè)階段對(duì)成果進(jìn)行驗(yàn)收，檢查是否滿足設(shè)計(jì)要求，并以答辯的形式對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行考核，要求每位學(xué)生展示和講解設(shè)計(jì)內(nèi)容，并回答至少2個(gè)有關(guān)該系統(tǒng)的硬件、軟件、仿真、制作等方面的問題，最后由教師根據(jù)以上完成情況進(jìn)行成績?cè)u(píng)定。按照此類考核方案對(duì)學(xué)生進(jìn)行打分，可以確保從各方面對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力的考察。教師還可以針對(duì)每個(gè)階段的特點(diǎn)制定出更為詳盡的評(píng)分細(xì)則。
表2：考核量化表
四、結(jié)束語
由于單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)此類人才的要求也越來越高，大學(xué)生更加渴望在踏入社會(huì)之前就能掌握這些本領(lǐng)，這無疑給教師提出了更高的要求，因此，教師應(yīng)該更加重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)有所成。本論文提出的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法給學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)單片機(jī)、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的平臺(tái)，能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為學(xué)生創(chuàng)建了一個(gè)鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的機(jī)會(huì)，能夠使學(xué)生在專業(yè)能力、社交能力、團(tuán)隊(duì)合作和自信心等諸多方面得以鍛煉，教學(xué)效果非常明顯。
[參考文獻(xiàn)]
[1]王鵬峰.項(xiàng)目式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究.時(shí)代教育[J].2013.7
[2]劉燎原，孫秋波.Proteus軟件在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用[J].徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009 （2）：63-65.
關(guān)鍵字：單片機(jī)；教授；LED霹靂燈；實(shí)驗(yàn)室
單片機(jī)是計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。單片機(jī)課程，是電子信息專業(yè)、電氣自動(dòng)化專業(yè)等學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間，必須完成的一項(xiàng)重要的動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，單片機(jī)技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對(duì)我們的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。近年來，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。
作為電氣自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)好單片機(jī)課程對(duì)以后的工作有著舉足輕重的作用。單片機(jī)課程是一門理論與實(shí)踐結(jié)合非常緊密的課程，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力要求非常高，而作為高職的學(xué)生能否學(xué)好單片機(jī)課程顯得尤其重要。作為一名高職院校的專業(yè)課教師如何上好單片機(jī)課程，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，激發(fā)他們的動(dòng)手能力，是單片機(jī)老師必須好好思考的一個(gè)重要問題。
一、備課認(rèn)真充分
要想上好一門課，備課的好壞直接決定著學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的效果，而作為老師首先必須對(duì)自己所教這門課的教材要有一個(gè)清晰的整體的了解，把握所選用的教材的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)合課堂教學(xué)的實(shí)際情況，做出合理的調(diào)整，有條不紊的把單片機(jī)的知識(shí)傳授給自己所教授的學(xué)生。例如我選用的《例說51單片機(jī)C語言版》，這本教材主要分為三大塊：第一部分是基本開發(fā)環(huán)境的介紹，其中包含8X51的基本結(jié)構(gòu)、開發(fā)系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)語言。第二部分是8X51結(jié)構(gòu)與應(yīng)用，其中包含輸入、輸出端口、中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口等。第三部分是系統(tǒng)應(yīng)用，包括音樂程序的開發(fā)、步進(jìn)電機(jī)的控制、AD/DAC接口芯片的應(yīng)用、LED點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)、LCD模塊的應(yīng)用、習(xí)題解答等。我在備課時(shí)考慮到，單片機(jī)課程與數(shù)字電路和C語言都有非常密切的聯(lián)系，而學(xué)生可能對(duì)以前學(xué)過的這些知識(shí)有所遺忘，所以在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的前奏和學(xué)習(xí)過程當(dāng)中我都會(huì)引導(dǎo)學(xué)生共同回顧這些知識(shí)，做到上課心中有數(shù)，條理清楚的教授每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
二、改變單一的授課方式
因?yàn)楦呗殞W(xué)生與本科學(xué)生相比，理論基礎(chǔ)知識(shí)有所欠缺，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)純理論知識(shí)時(shí)會(huì)感覺到比較枯燥而且知識(shí)相對(duì)比較抽象，學(xué)習(xí)起來感覺有困難，提不起來興趣。所以我在上單片課程時(shí)，選用此教材時(shí)，授課時(shí)結(jié)合高職學(xué)生理論知識(shí)不扎實(shí)的特點(diǎn)做了相應(yīng)的調(diào)整，在硬件部分學(xué)習(xí)中我降低了難度，讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室去學(xué)習(xí)，在抽象的理論知識(shí)和實(shí)物結(jié)合在一起學(xué)習(xí)時(shí)，抽象變得具體，學(xué)生在認(rèn)真學(xué)習(xí)時(shí)一切難點(diǎn)都會(huì)迎刃而解。學(xué)生的興趣提高了，學(xué)習(xí)起來也有明確的目的性，萬事開頭難，一旦在學(xué)習(xí)單片機(jī)的初始興趣就被調(diào)動(dòng)起來，為學(xué)好單片機(jī)課程做了一個(gè)良好的開端。
三、理論與實(shí)踐相結(jié)合
我在教授單片機(jī)課程時(shí)，課堂基本都放在實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)不再按照課本的排序講解，而是按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行逐步講解，在講解每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前，我都會(huì)先把這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象先演示給學(xué)生看，這樣可以很好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望，學(xué)生會(huì)在心里有一個(gè)學(xué)習(xí)的欲望，會(huì)想這是怎么完成的。然后我在引導(dǎo)學(xué)生，和學(xué)生一起逐步學(xué)習(xí)要學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)習(xí)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，把相關(guān)連的理論知識(shí)逐步進(jìn)行講解學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)就不會(huì)覺得理論知識(shí)枯燥，并且在學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)時(shí)也有著明確的目的，知道他們是用來做什么的，邊講解，邊動(dòng)手操作，理論與實(shí)踐緊密的結(jié)合在一起，學(xué)生學(xué)習(xí)起來印象深刻，對(duì)所學(xué)的東西也會(huì)產(chǎn)生極厚的興趣，俗話說的好，興趣是學(xué)習(xí)一切最好老師，有了情趣，就為學(xué)好單片機(jī)打下了堅(jiān)實(shí)的根基。例如在講授學(xué)生接觸到的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)霹靂燈時(shí)，在學(xué)生學(xué)習(xí)完成必須完成的學(xué)習(xí)任務(wù)后，我給學(xué)生出了一個(gè)思考題目，讓學(xué)生自主的改變自己的LED燈的變換方式，但是一定要有自己特定的閃爍規(guī)律，并且最后作為平時(shí)上課表現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)積分，這樣以來學(xué)生學(xué)起來有壓力同時(shí)又有動(dòng)力，而且更好的激發(fā)了學(xué)生自己的創(chuàng)造能力，開拓了學(xué)生的思維，激發(fā)他們創(chuàng)造性。讓學(xué)生真正掌握學(xué)好單片機(jī)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞: 單片機(jī) Proteus 網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī) 開放實(shí)驗(yàn)室
1.引言
高校實(shí)驗(yàn)室不僅要滿足課程實(shí)驗(yàn)的需要,而且要為科研和學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供基地。它是培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力應(yīng)用型人才的重要保障,直接影響著創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理是教學(xué)改革的重中之重,其中實(shí)驗(yàn)室的開放是實(shí)驗(yàn)室生命的源泉,而這一點(diǎn)常常被人們忽視[1]。我通過分析所在學(xué)校單片機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn),以及單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中存在的問題,提出了網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方法,并根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)狀,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)化和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的虛擬化,以及實(shí)驗(yàn)室開放管理等方面進(jìn)行了探索研究。
2.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀
《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的特點(diǎn)是應(yīng)用性強(qiáng),要求有較多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室的開放性與硬件實(shí)驗(yàn)資源的充足程度是讓學(xué)生有更多動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)的關(guān)鍵所在。目前,我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要存在如下不足。
2.1實(shí)驗(yàn)條件不足,開放度不夠。
目前,很多學(xué)校都嘗試開放實(shí)驗(yàn)室,希望能夠讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探索,這有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,提高綜合素質(zhì)。但是,由于實(shí)驗(yàn)條件所限,往往效果都不盡如人意。以我院為例,《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)室的硬件情況是約20臺(tái)套實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái),開設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí),每組3―4人。這樣,每次操作的學(xué)生只有1―2人。另外,實(shí)驗(yàn)課程平均每學(xué)期80學(xué)時(shí),而實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間大約50學(xué)時(shí)/學(xué)期,其他時(shí)間基本都是空閑的。顯然,由于實(shí)驗(yàn)硬件條件、時(shí)間和空間所限,該實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)條件不能為學(xué)生提供更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)。
2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊,實(shí)驗(yàn)缺乏創(chuàng)新。
由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)所限,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的教學(xué)內(nèi)容都相對(duì)簡單,并且大部分的實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供的操作步驟,學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中都是“傻瓜式”操作。對(duì)于不善于思考的學(xué)生,不能很好地起到思維訓(xùn)練的教學(xué)目的。另外,學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都相對(duì)較固定。由于硬件實(shí)驗(yàn)箱所限,學(xué)生不能靈活完成綜合性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這一點(diǎn)不足,在每學(xué)期學(xué)生做課程設(shè)計(jì)的時(shí)侯,顯得尤為突出。
2.3設(shè)備管理維護(hù)困難。
由于在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生的流動(dòng)性比較大,常常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱中元器件燒壞、實(shí)驗(yàn)臺(tái)式電腦的軟件平臺(tái)丟失文件和其他的一些問題。這些問題給實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)都增加了不少人力和硬件成本。另外,對(duì)于開放實(shí)驗(yàn)室時(shí)間,需要額外為安排工作人員負(fù)責(zé)管理實(shí)驗(yàn)室,這也增加了管理成本。
3.基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實(shí)驗(yàn)室
通過以上對(duì)我院《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)課程與管理方面存在問題的分析,論文下面對(duì)具有網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)開放實(shí)驗(yàn)的建設(shè)方案進(jìn)行了研究和探索。
3.1 Proteus的功能。
Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析、實(shí)物仿真與印制電路板設(shè)計(jì)軟件,它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路,軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件與外部設(shè)備,以及各種虛擬儀器,特別是它具有對(duì)單片機(jī)及其電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。它支持的單片機(jī)類型很多,支持大量的存儲(chǔ)器和芯片,并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì),是未來單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的新趨勢(shì)之一[2]。Proteus有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版產(chǎn)品,支持局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工作,這使得建立虛擬開放的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)室成為可能。
3.2網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在的不足,充分利用Proteus軟件的強(qiáng)大單片機(jī)和電路仿真功能,以及支持網(wǎng)絡(luò)平網(wǎng)功能的特性,結(jié)合我院實(shí)際情況,我構(gòu)建了以下網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)虛擬開放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái),如圖2所示。
網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)虛擬開放實(shí)驗(yàn)室總體上包括3部分內(nèi)容。第一部分是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理部分,即圖中的網(wǎng)絡(luò)管理中心部分。該部分的主要功能是完成整個(gè)網(wǎng)上開放實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器部分。Proteus服務(wù)器上需要安裝網(wǎng)絡(luò)版的Proteus軟件,該軟件是進(jìn)行校園內(nèi)網(wǎng)上單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模擬仿真的基礎(chǔ)軟件。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心網(wǎng)絡(luò)通過校園網(wǎng)與學(xué)生宿舍和實(shí)驗(yàn)室(教師辦公室)相連,以便于用戶隨時(shí)可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行“開放”的單片機(jī)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。第二部分是校園網(wǎng)部分。該部分基于我?，F(xiàn)成的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,提供虛擬開放實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)平臺(tái)。第三部分是分布在校園內(nèi)的各種Proteus客戶終端?？蛻艚K端主要由兩大類用戶構(gòu)成,即宿舍內(nèi)的學(xué)生個(gè)人電腦和實(shí)驗(yàn)室、辦公室的電腦。所有的客戶端需要安裝Proteus的客戶端程序?？蛻舳送ㄟ^校園網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器上的資源包。
3.3網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。
首先,現(xiàn)有電子類實(shí)驗(yàn)室是封閉式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,即在規(guī)定的課時(shí)時(shí)間內(nèi),學(xué)生在規(guī)定的場地內(nèi),進(jìn)行規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;現(xiàn)有的各種電子類教學(xué)實(shí)驗(yàn),基本是進(jìn)行固定程式的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)所用的元器件,線路板已選好,學(xué)生所做的工作僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)箱連連線,使用一下測試儀器、儀表,建立相應(yīng)概念而已。理論上,以上不足都不利于鞏固所學(xué)內(nèi)容、提高實(shí)驗(yàn)效果;不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。當(dāng)采用基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,有利于克服以上不足。
其次,在實(shí)踐方面,基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,一方面,解決了時(shí)間與場地的限制(建立Proteus的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,只要有網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)隨地都可以登錄服務(wù)器學(xué)習(xí)),使學(xué)生能有充夠的時(shí)間深入了解及研究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣也得到了鼓勵(lì)和保護(hù)。另一方面,有利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。基于網(wǎng)絡(luò)的Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)室,使得以下過程成為可能:學(xué)生從有一個(gè)概念(或想法)開始,然后著手電路原理圖的設(shè)計(jì)、編寫程序代碼、調(diào)試、PCB設(shè)計(jì),最后形成產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過程的訓(xùn)練。
最后,利用Proteus軟件建立的單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室,只要配備相應(yīng)的軟件,就可以作為電路分析、電子技術(shù)、嵌入式等課程的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。因此,該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將是一個(gè)多功能的、先進(jìn)的、創(chuàng)新型的、易于管理和維護(hù)及低投入高回報(bào)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
4.結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實(shí)驗(yàn)室不僅合理利用了學(xué)生個(gè)人的電腦資源,在開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中學(xué)生隨時(shí)都可以做實(shí)驗(yàn),而且網(wǎng)絡(luò)化的平臺(tái)降低了管理人員的數(shù)量和維護(hù)工作量。該平臺(tái)能給予學(xué)生更大的自由度,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,極大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]謝玲等.高校開放嵌入式實(shí)驗(yàn)室的探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2010,(7):55-57.
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；教學(xué)改革；六步教學(xué)法；應(yīng)用性
中圖分類號(hào)： TP368.1-4；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）31-100-2
0 引言
單片機(jī)技術(shù)是目前電子技術(shù)領(lǐng)域PLC、嵌入式、單片機(jī)三大主流技術(shù)之一，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、生活中已經(jīng)得到了廣泛而深入的應(yīng)用。單片機(jī)教材種類繁多，版本五花八門，傳統(tǒng)的教材以匯編語言教學(xué)居多。在教學(xué)方法和教學(xué)模式上，國內(nèi)各高校具體實(shí)施時(shí)也是各有特色。在培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力方面，每個(gè)老師的重視程度以及學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果也是參差不齊。但有一點(diǎn)大家都必須承認(rèn)，很多學(xué)生學(xué)完單片機(jī)后，不能靈活的應(yīng)用到工程實(shí)踐中，甚至到畢業(yè)時(shí)還不會(huì)用單片機(jī)做個(gè)小系統(tǒng)，這一點(diǎn)從學(xué)生的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)中可見一斑。因此，剖析傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的不足，改革教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容，探索出真正能夠培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、達(dá)到理想教學(xué)效果的教學(xué)方法勢(shì)在必行。
1 單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
在傳統(tǒng)的教學(xué)中，筆者和全國很多高校教師一樣，采用的教材為純匯編語言教材，講課過程是采用先理論后實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，理論學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，比如80（理論）+16（實(shí)驗(yàn)），而且實(shí)驗(yàn)課一般安排在課程結(jié)束前的幾個(gè)周進(jìn)行。理論和實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)給學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)太少，很多學(xué)生都是學(xué)的稀里糊涂，一知半解?？己朔绞揭话愣疾捎美碚摴P試閉卷進(jìn)行，難以考查學(xué)生能力。這種傳統(tǒng)方式已經(jīng)嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。存在的主要問題有以下幾個(gè)：
1.1 教材選擇落后，教學(xué)內(nèi)容滯后
很多老師固守成規(guī)，不愿意嘗試使用新教材，學(xué)習(xí)新內(nèi)容。喜歡吃老本，用慣了匯編語言版本教材，而不愿換用C語言版本教材，在教學(xué)中重視匯編語言的教學(xué)，對(duì)于單片機(jī)各單元硬件模塊、寄存器、功能指令講解過于詳細(xì)，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，對(duì)于程序設(shè)計(jì)也僅僅是數(shù)據(jù)的運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、寄存器的操作使用等，沒有涉及什么實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目。指令種類太多，難以記憶。學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣，感覺枯燥無味，上課無精打采。
1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇不足以滿足教學(xué)要求
很多高校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多為8051單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱式，且老化陳舊。這種設(shè)備一般會(huì)配帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，連線、原理、程序清單都會(huì)給出，學(xué)生只需要按照說明書連線，然后運(yùn)行程序結(jié)果就出來了，沒有什么實(shí)質(zhì)性教學(xué)意義。開放性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)按照自己的設(shè)計(jì)思路去動(dòng)手實(shí)踐，不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。
1.3 開發(fā)平臺(tái)和學(xué)習(xí)用器件跟不上技術(shù)發(fā)展
有很多學(xué)校還在學(xué)8051單片機(jī)，器件還在用鎖存器、AD、DA等，其實(shí)現(xiàn)在有很多單片機(jī)已經(jīng)集成了很多電路，如STC15、STM32、PIC、STM8單片機(jī)等，開發(fā)應(yīng)用起來很方便。在教學(xué)中，很多老師跟不上現(xiàn)代電子技術(shù)和芯片的發(fā)展，還在使用已經(jīng)落后的芯片和開發(fā)手段，與現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)要求已經(jīng)脫節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)后也用不上，導(dǎo)致學(xué)好無用的尷尬局面。
1.4 考核偏重理論，考核方式單一
多數(shù)高校在單片機(jī)課程考試方面，依然采用傳統(tǒng)紙質(zhì)試卷考試，基本是對(duì)單片機(jī)概念、指令和部分知識(shí)的片面考核，難以體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力，即使考1OO分的學(xué)生，可能也不會(huì)編寫一個(gè)簡單的應(yīng)用程序。筆者的一個(gè)2011級(jí)畢業(yè)生在答辯時(shí)曾告訴我，她連晶振都不認(rèn)識(shí)，更不用說設(shè)計(jì)出類似點(diǎn)亮流水燈的簡單項(xiàng)目了?？梢妼W(xué)生的創(chuàng)新能力、開發(fā)設(shè)計(jì)能力、編程能力難以得到系統(tǒng)鍛煉。
2 教學(xué)改革與六步教學(xué)法探索與實(shí)踐
從以上教學(xué)中存在的問題可以看出，單片機(jī)教學(xué)改革已刻不容緩。高校要轉(zhuǎn)型，高校教師也要轉(zhuǎn)型，變則通不變則廢。作為高校教師，要敢于改革、敢于實(shí)踐和教學(xué)創(chuàng)新。
六步教學(xué)法具體內(nèi)容及實(shí)施方法如下。
2.1 教
教什么？針對(duì)一門課程，這是任課老師首先思考的問題。我們要分清主次，抓主要矛盾，必須突出重難點(diǎn)。單片機(jī)課程教學(xué)，老師應(yīng)該教給學(xué)生的知識(shí)主要是五個(gè)方面：①單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括芯片引腳功能、晶振和電源、復(fù)位電路；②對(duì)單片機(jī)任意I/O口的操作，輸出控制電平高低，輸入檢測電平高低，進(jìn)行C語言編程控制引腳工作；③定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，重點(diǎn)掌握最常用的方式2，學(xué)會(huì)計(jì)算初值，學(xué)會(huì)編寫定時(shí)程序；④中斷，包括外部中斷、定時(shí)器中斷和串口中斷；⑤串口通信，掌握單片機(jī)之間通信、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通信、單片機(jī)與無線模塊通信等。老師只要通過一定的手段和方法把這些核心知識(shí)給學(xué)生講清講透即可。
2.2 學(xué)
學(xué)什么？怎么學(xué)？這是學(xué)生要思考的問題。對(duì)于學(xué)生，關(guān)鍵要掌握住一門課的最重要內(nèi)容，有些是必須學(xué)的，有些只需了解即可，甚至有些內(nèi)容你沒有必要關(guān)心。針對(duì)單片機(jī)課程，筆者認(rèn)為學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)，只需要花精力學(xué)習(xí)芯片引腳使用、最小系統(tǒng)接線、會(huì)點(diǎn)亮LED、會(huì)控制數(shù)碼管和液晶屏、會(huì)靈活利用中斷和定時(shí)功能、會(huì)進(jìn)行串口通信、無線模塊收發(fā)等就可以啦。這些核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以按照老師安排的項(xiàng)目，如流水燈、交通燈、數(shù)碼管時(shí)鐘、萬年歷、溫濕度監(jiān)測、無線遙控循跡小車等課內(nèi)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行知識(shí)和技能的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。
2.3 做
在理論知識(shí)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，老師可以再另外給學(xué)生布置一些學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生也可以根據(jù)自己的特長和興趣在網(wǎng)上找一些實(shí)例，進(jìn)行鞏固和練習(xí)。在練習(xí)的過程中，有可能一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作完成，會(huì)涉及很多專業(yè)課程知識(shí)，這樣又倒逼學(xué)生主動(dòng)去復(fù)習(xí)過去所學(xué)知識(shí)，學(xué)生會(huì)帶著問題去翻書、查閱相關(guān)資料等。鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。
2.4 練
在“教、學(xué)、做”的基礎(chǔ)上，學(xué)生基本已經(jīng)掌握了單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，然后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生拓寬思路，增大知識(shí)面，通過大量的工程項(xiàng)目反復(fù)練習(xí)，熟能生巧，練習(xí)的多了，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目多了，會(huì)使學(xué)生獲得一定的成就感，就會(huì)激發(fā)學(xué)生的求知欲望。
2.5 研
就是研發(fā)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。不管是老師教，還是學(xué)生學(xué)，都不能總是拘泥于課內(nèi)那幾個(gè)簡單的項(xiàng)目，簡單的基礎(chǔ)項(xiàng)目只是敲門磚。要想提升自己，就必須把目光瞄準(zhǔn)市場、了解企業(yè)崗位真正需要的知識(shí)和技能、熟悉生產(chǎn)和生活中單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用。
2.6 賽
教學(xué)中，教師可以組織小規(guī)模的單片機(jī)知識(shí)和技能競賽、問題式和討論式比賽，也可以舉辦單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作大賽，也可以組織參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽和其他各種級(jí)別和形式的專業(yè)競賽。通過鼓勵(lì)學(xué)生參加比賽，能夠檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，能夠以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促改，能夠鍛煉學(xué)生的競爭意識(shí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作潛能，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和合作精神，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)本領(lǐng)。
3 考核方式改革和后期能力提升
“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法在最后的考核方式設(shè)計(jì)上，要改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)筆試方式，最好采用過程考核和最終項(xiàng)目考核相結(jié)合，依據(jù)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)和做項(xiàng)目的表現(xiàn)給出過程考核分，期末考試采用教師指定項(xiàng)目或?qū)W生自選項(xiàng)目進(jìn)行考核，做到獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立制作和安裝、獨(dú)立編程和調(diào)試，然后進(jìn)行成果答辯，最終給出項(xiàng)目考核分。
4 結(jié)束語
在教學(xué)中，筆者進(jìn)行過深刻反思，到底怎么教才能讓學(xué)生愛學(xué)、樂學(xué)呢？“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法是筆者在教學(xué)中的一點(diǎn)總結(jié)和體會(huì)，不能算是十分成熟和成功的教學(xué)模式，每個(gè)學(xué)校和不同的老師，想必都有自己的思考和看法，有道是教學(xué)有法、教無定法、貴在得法。但在教學(xué)改革中，沒有終點(diǎn)，高校教師要不斷創(chuàng)新、不斷拓寬教學(xué)思路、更新教學(xué)方法和手段、提升教學(xué)能力和知識(shí)水平，才能跟上現(xiàn)代化教育發(fā)展步伐。教學(xué)改革，我們永遠(yuǎn)在路上！
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：民航專業(yè)；單片機(jī)；教學(xué)改革
作者簡介：陳維興（1981-），男，天津人，中國民航大學(xué)航空自動(dòng)化學(xué)院，講師；徐萍（1983-），女，遼寧鞍山人，中國民航大學(xué)航空自動(dòng)化學(xué)院，講師。（天津300300）
基金項(xiàng)目：本文系2010年中國民航大學(xué)院級(jí)優(yōu)質(zhì)課建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：D1386）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）10-0077-02
單片機(jī)是工科院校自動(dòng)化、電子類及相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)必修課，是一門結(jié)合控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。該課程主要學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、編程方法及設(shè)計(jì)等，可以幫助學(xué)生對(duì)前期專業(yè)基礎(chǔ)課程的理解和掌握；同時(shí)單片機(jī)又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)課程，是學(xué)生日后從事相關(guān)行業(yè)工作的基本技能之一，它的教學(xué)效果直接影響學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展。[1]
民航大學(xué)具有鮮明的行業(yè)特色，畢業(yè)的學(xué)生主要到機(jī)場、航空公司等民航相關(guān)機(jī)構(gòu)從事維修和管理等工作。隨著數(shù)字化機(jī)務(wù)維修和智能機(jī)場建設(shè)的深化，單片機(jī)課程對(duì)于日后從事機(jī)務(wù)和機(jī)場機(jī)電的學(xué)生來講意義重大。對(duì)于這樣的“飯碗型”課程，學(xué)生卻普遍感到枯燥難學(xué)，學(xué)習(xí)熱情不高，更談不上應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力了，這就使單片機(jī)課程對(duì)學(xué)生日后畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)的幫助也不大。[2]
鑒于以上情況，學(xué)院單片機(jī)教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極探索和嘗試，對(duì)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，通過多種方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識(shí)應(yīng)用能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)未來個(gè)人發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的需要。
一、改革課堂教學(xué)，注重行業(yè)特點(diǎn)，提高教學(xué)質(zhì)量
在課程學(xué)習(xí)之初，就結(jié)合民航行業(yè)設(shè)備特點(diǎn)，把科技競賽或畢業(yè)設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀作品以演示、介紹和互動(dòng)的方式介紹給學(xué)生，如發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器智能檢測方案、助航燈光調(diào)光器的控制、助航燈水蝕檢測裝置等，使學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，體會(huì)單片機(jī)技術(shù)的實(shí)用性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。
優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。[3]傳統(tǒng)單片機(jī)教材的編排順序是先介紹基礎(chǔ)知識(shí)、硬件結(jié)構(gòu)，然后介紹指令系統(tǒng)、中斷和外部擴(kuò)展等。這種編排方式雖符合先基礎(chǔ)后綜合的邏輯規(guī)律，但學(xué)生普遍反映抽象難懂，學(xué)完了教材也不會(huì)應(yīng)用。為此在教學(xué)中把“以應(yīng)用為目的”作為指導(dǎo)思想，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃、整合教學(xué)內(nèi)容，每章都引入適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)實(shí)例，例如學(xué)習(xí)用P1.0做輸出口點(diǎn)亮LED時(shí)，可以結(jié)合助航燈水蝕檢測這個(gè)實(shí)例，燈具上的水蝕信息經(jīng)單片機(jī)處理后通過P1.0做輸出口點(diǎn)亮LED，LED的亮滅反映了燈具的水蝕與否，當(dāng)然真正的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜；再如講解中斷實(shí)時(shí)性問題的時(shí)候，引入場面監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警模塊，讓學(xué)生從現(xiàn)場工作角度理解中斷優(yōu)先級(jí)和實(shí)時(shí)性處理的問題，隨著學(xué)習(xí)的深入，陸續(xù)把新知識(shí)點(diǎn)與實(shí)例有機(jī)聯(lián)系起來。在實(shí)例中講解某些知識(shí)點(diǎn)，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
廣泛使用多媒體，密切結(jié)合行業(yè)教學(xué)。采用多媒體技術(shù)設(shè)計(jì)和制作相關(guān)教學(xué)課件，融入動(dòng)畫、動(dòng)態(tài)注釋等環(huán)節(jié)增強(qiáng)知識(shí)的可視性，加深學(xué)生理解和印象。將行業(yè)內(nèi)常用設(shè)備的板級(jí)實(shí)物引入到教學(xué)中，比如在通信相關(guān)章節(jié)中以行李分揀系統(tǒng)、機(jī)場場面監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備接口舉例，內(nèi)容精辟、主題明確、層次清晰、文字簡練，盡可能多地采用圖片圖表形式，避免冗長的文字表述。通過豐富的動(dòng)畫演示，生動(dòng)形象地描述課本中的抽象概念，將枯燥的理論具體化、形象化，通過感官和想象力的互相配合，幫助學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行理解和記憶，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)利用校園網(wǎng)上先進(jìn)的Blackboard（Bb）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)資源，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資料、相關(guān)芯片資料、設(shè)備資料、項(xiàng)目開發(fā)指導(dǎo)建議和師生交流論壇，方便學(xué)生課后學(xué)習(xí)，也營造了一個(gè)獨(dú)立思考研究、相互交流的良好氛圍。
本課程基于民航領(lǐng)域?qū)y控系統(tǒng)的要求，加入了工控機(jī)（IPC）的相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生較為完整地了解上位機(jī)與檢測控制裝置協(xié)同工作的機(jī)制；同時(shí)通過融入行李分揀、值機(jī)、離崗等機(jī)場常見系統(tǒng)的實(shí)例，學(xué)生從行業(yè)應(yīng)用角度了解到單片機(jī)如何作為系統(tǒng)的一個(gè)組成部分進(jìn)行工作，同時(shí)也形成了控制系統(tǒng)的概念。例如，將單片機(jī)串口通信技術(shù)與IPC的COM接口控制結(jié)合使用；將單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集、AD轉(zhuǎn)換技術(shù)與IPC的數(shù)字量輸入和組態(tài)方法結(jié)合使用。通過這種在行業(yè)實(shí)例中講解技術(shù)，同時(shí)將不同方面技術(shù)橫向聯(lián)系的方法，學(xué)生更全面地掌握單片機(jī)知識(shí)和其應(yīng)用，更深入地理解設(shè)備、系統(tǒng)的構(gòu)造，為今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，IPC內(nèi)容的引入和系統(tǒng)化的講解也使學(xué)生從單機(jī)設(shè)備到整體系統(tǒng)完整了解民航業(yè)內(nèi)常見的控制系統(tǒng)。
二、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)專業(yè)特點(diǎn)，培養(yǎng)綜合能力
單片機(jī)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，為達(dá)到良好的教學(xué)效果，必須加以大量的實(shí)踐訓(xùn)練才能使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)和理解課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性，是單片機(jī)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。[4]
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒有考慮學(xué)生的個(gè)體差異，全班同學(xué)用相同的試驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給出的接線圖、實(shí)驗(yàn)方法和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并輸入程序代碼，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的特定環(huán)境下對(duì)程序進(jìn)行編譯、運(yùn)行，在實(shí)驗(yàn)箱上觀察結(jié)果。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法在一定程度上可以讓學(xué)生盡快了解和熟悉單片機(jī)，但它不利于學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)，不利于進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。對(duì)于同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，完成情況也有較大差異，基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的學(xué)生“吃不飽”；基礎(chǔ)和能力差一些的同學(xué)“吃不消”。
鑒于以上原因教師對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)兩類?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)占實(shí)驗(yàn)成績的60%，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占40%（見表1）。
基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)如數(shù)據(jù)傳送類實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)計(jì)算類實(shí)驗(yàn)和定時(shí)中斷類實(shí)驗(yàn)，給出實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，目的是讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固課堂的教學(xué)知識(shí)、夯實(shí)理論基礎(chǔ)、掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)如飛機(jī)停止泊位的單片機(jī)控制、基于單片機(jī)的助航燈光巡檢裝置、機(jī)坪車輛限速報(bào)警裝置和選擇呼叫信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)等，只給出實(shí)驗(yàn)題目和必備的開發(fā)包，要求學(xué)生分成2～3人的小組，從功能要求、方案論述、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試這幾個(gè)方面入手，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但每人的側(cè)重點(diǎn)不同，其實(shí)驗(yàn)方法和步驟可通過查閱相關(guān)資料自擬，實(shí)驗(yàn)完成后由任課教師組織簡單的答辯，目的是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和獨(dú)立思考能力。同時(shí)，根據(jù)機(jī)務(wù)和機(jī)場不同專業(yè)學(xué)生今后職業(yè)特點(diǎn)，分配不同題目。如機(jī)場自動(dòng)化類學(xué)生多進(jìn)行通信、監(jiān)控功能較強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，如飛機(jī)泊位、助航燈光控制、特種車定位等；而機(jī)務(wù)維修專業(yè)學(xué)生多進(jìn)行傳感器檢測、數(shù)據(jù)總線采集、實(shí)時(shí)控制功能較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，如多路采集、總線管理等。對(duì)于這種改革，學(xué)生感到實(shí)驗(yàn)課變得生動(dòng)有趣，因而投入了極大地?zé)崆?，充分地發(fā)揮了自主性和創(chuàng)造性，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。
三、開展實(shí)踐教學(xué)，緊跟行業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)工程思想
國內(nèi)外高等教育很注重引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神、理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題的解決能力。民航大學(xué)是一所行業(yè)特點(diǎn)十分鮮明的院校，在這方面筆者也做了一些有益的嘗試，結(jié)合行業(yè)發(fā)展，以創(chuàng)新基地為平臺(tái)，積極開展實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程思想。
為了更好地應(yīng)對(duì)未來的工作，筆者吸收學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)新基地。教師通過到民航企事業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和調(diào)研等機(jī)會(huì)凝練來自生產(chǎn)一線的實(shí)際題目用于學(xué)生科技活動(dòng)，如助航燈光模擬控制、旅客行李信息檢測、特種車輛防撞等，這些題目全部基于單片機(jī)嵌入式技術(shù)解決，需要學(xué)生具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)。通過一定的培訓(xùn)后，鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校組織的科技立項(xiàng)和校外競賽，配備專門老師指導(dǎo)學(xué)生撰寫立項(xiàng)申請(qǐng)書，經(jīng)學(xué)校組織的專業(yè)教師論證評(píng)審后，獲得一定的儀器設(shè)備或經(jīng)費(fèi)支持，進(jìn)行課外科技研究。學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計(jì)及安裝調(diào)試電路，獨(dú)立處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果；指導(dǎo)教師定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的方法。
在課外實(shí)踐過程中，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。[5]從選題開始，就強(qiáng)調(diào)收集資料、協(xié)作分工、工作記錄、心得體會(huì)等細(xì)節(jié)工作，并做好設(shè)計(jì)說明書等相關(guān)文檔的管理，使學(xué)生熟悉立項(xiàng)、方案論證、PCB 設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試、安裝調(diào)試等電子設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐漸熟悉和掌握硬件開發(fā)的整個(gè)流程。這樣系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、交流技能等，理解并認(rèn)識(shí)良好的工程規(guī)范，為日后獨(dú)立從事單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行開題答辯、中期檢查和結(jié)題驗(yàn)收等工作，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考問題，注重總結(jié)歸納，將實(shí)踐中得來的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行升華和沉淀，寫成科技論文或總結(jié)報(bào)告，鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力、文字組織能力、應(yīng)變能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
四、結(jié)論
自單片機(jī)教學(xué)改革以來，學(xué)生對(duì)單片機(jī)內(nèi)容接受得更快、理解得更深，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。采用新的教學(xué)方法和教學(xué)手段后，學(xué)生接受單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程知識(shí)和掌握高新技術(shù)的能力明顯增強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極性也有明顯提高。實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)改革后，通過課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、競賽等環(huán)節(jié)反饋的信息表明學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)明顯提高。參與實(shí)踐組織的學(xué)生完成多個(gè)具有民航特色的課題，如“機(jī)場助航燈光模擬屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”、“機(jī)場旅客行李標(biāo)簽自動(dòng)檢測裝置”、“機(jī)場助航燈光積水檢測系統(tǒng)”等得到了行業(yè)內(nèi)專家的認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)，并在“挑戰(zhàn)杯”等競賽中獲獎(jiǎng)，其中“機(jī)場助航燈光模擬屏”已經(jīng)做成實(shí)物（長9米、寬2米），用于本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這些都是課程改革的良好成果。
教學(xué)改革是一個(gè)長期的過程，要把它作為一種常態(tài)進(jìn)行下去，不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)、完善創(chuàng)新，只有這樣才能真正完成不斷提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱清時(shí),方健華,丁偉紅.創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與我國當(dāng)前教育的改革(上)[J].江蘇教育研究,2009,(16):3-8.
[2]龐永師,劉玲,陳德豪.工程類應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué),2008,(9):43-45.
[3]楊洪亮.“單片機(jī)原理”課程層次式教學(xué)改革研究[J].計(jì)算機(jī)教育,2008,(18):60-61.
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；創(chuàng)新實(shí)踐；有效教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）01-0238-02
一、引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品在人們生活中隨處可見。在機(jī)電設(shè)備的控制中，單片機(jī)是最常見的控制器之一。因此單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用是機(jī)電類、電子信息類學(xué)生的必備技能。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生往往只停留在課本上，對(duì)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)經(jīng)常無從下手。另外，不少高校的單片機(jī)課程都是以教師為主，學(xué)生被動(dòng)接收，也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，甚至導(dǎo)致一些有興趣的學(xué)生還會(huì)因?yàn)檫@種枯燥的學(xué)習(xí)方式而產(chǎn)生逆反心理，失去興趣或信心。因此，改革傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和提高創(chuàng)新實(shí)踐能力，是目前高校教學(xué)改革亟待解決的迫切任務(wù)。
單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是在微機(jī)原理課程基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)的，它更注重于應(yīng)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程后應(yīng)該具備獨(dú)立完成一個(gè)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的硬件及軟件的設(shè)計(jì)。
1.課堂教學(xué)方法改革。傳統(tǒng)的教學(xué)方式仍然是以教師為主體，按照按單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、軟件編程、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展、各種器件的應(yīng)用、單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例為主線講解。學(xué)生被動(dòng)的接收老師所傳授的東西，沒有主動(dòng)去思考，影響了學(xué)習(xí)的積極性。
單片機(jī)的主要學(xué)習(xí)目的是能夠解決實(shí)際問題。經(jīng)過對(duì)單片機(jī)教學(xué)過程的研究，作者對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式作了一定的調(diào)整，始終以案例為主貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。首先，在課前提出問題，讓學(xué)生思考解決問題的方法，調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性。問題的難度設(shè)置在講授的內(nèi)容范圍。針對(duì)問題，課程按方案、硬件和軟件三部分內(nèi)容進(jìn)行講解。如此一來，每個(gè)案例都從具體問題出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生從整體去分析和思考問題的能力。以“定時(shí)計(jì)數(shù)器”為例，給學(xué)生提出“交通燈”任務(wù)，根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，學(xué)生就很不難以實(shí)現(xiàn)。在課堂上讓學(xué)生敘述自己的方案，然后帶入新課堂知識(shí)進(jìn)行方案的比較，讓學(xué)生印象更深，再結(jié)合電路，學(xué)生可以明確的知道自己所學(xué)的知識(shí)可以應(yīng)用在哪些地方。
傳統(tǒng)課堂學(xué)生是無法真實(shí)看到實(shí)際的運(yùn)行情況，實(shí)驗(yàn)課因?yàn)闀r(shí)間有限，無法展開講解。而仿真軟件的使用，讓我們找到了一種好方法，可以有效把這兩個(gè)過程結(jié)合在一起。Proteus仿真軟件是目前世界上唯一能進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)與仿真。結(jié)合該仿真軟件，可以在課堂上將“交通燈”的電路畫得直觀形象，還可以從軟件中直接觀測到程序執(zhí)行時(shí)各位置的狀態(tài)變化。圖1為教學(xué)中制作的單片機(jī)仿真界面。圖中即包含了單片機(jī)系統(tǒng)，還包含了交通燈和時(shí)間顯示等模塊的實(shí)際電路，可以很直接給學(xué)生介紹電路的原理和邏輯控制。
通過案例加仿真的方法，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，活躍課堂的氣氛，還能實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的有效互動(dòng)，讓學(xué)生直觀看到當(dāng)場修改場景，達(dá)到真正的有效教學(xué)。
2.課后任務(wù)改革。經(jīng)課堂研究實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式作為學(xué)生的課后訓(xùn)練，可有效的增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力。在課后，給學(xué)生分配一個(gè)小任務(wù)，要求學(xué)生利用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并用KEIL C軟件進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。在這個(gè)過程中，學(xué)生要求注意設(shè)計(jì)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，只要有一步錯(cuò)誤，那么整個(gè)任務(wù)就無法很好的完成。并且電路是由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)的電路各有特點(diǎn)，再把一些優(yōu)秀的作業(yè)拿到課堂上演示，可以讓學(xué)生體會(huì)到一種成就感。這種訓(xùn)練方式，學(xué)生從一開始就全面的思考整個(gè)任務(wù)，對(duì)一些不懂的電路，還能促使他們?nèi)シ喴郧八鶎W(xué)的課程，在編程過程中遇到錯(cuò)誤還能思考如何解決，而并不是像以往，寫出代碼卻不知道是否正確。從而提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手和解決問題的能力。
3.考核方式的改革?？己耸菣z驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要組成部分。傳統(tǒng)的考核主要是卷面考試。卷面考試雖然可以考查學(xué)生緊握知識(shí)的程度，但無法了解學(xué)生的應(yīng)用能力。因此作者在考核中加入一項(xiàng)綜合設(shè)計(jì)。在課程結(jié)束之前的兩周，針對(duì)平時(shí)的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，給每個(gè)小組分配不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，完成一個(gè)綜合設(shè)計(jì)的實(shí)踐訓(xùn)練，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。還安排時(shí)間，針對(duì)設(shè)計(jì)的任務(wù)的報(bào)告內(nèi)容，對(duì)每個(gè)小組成員進(jìn)行答辯。根據(jù)答辯情況進(jìn)行打分，該成績?yōu)槠谀┛荚嚦煽兊慕M成部分。這樣可以很好的考查學(xué)生實(shí)際掌握的情況和應(yīng)用能力，同時(shí)也能提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。以下是作者給學(xué)生任務(wù)答辯設(shè)置的幾項(xiàng)指標(biāo)：
經(jīng)過這幾個(gè)方面的設(shè)置，可以較公平和有效的了解學(xué)生對(duì)該課程的掌握情況。
4.課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。單片機(jī)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，應(yīng)用到生活和生產(chǎn)中的各個(gè)方面。因此，學(xué)習(xí)單片機(jī)不能僅僅局限于課堂。在課后，作者倡導(dǎo)學(xué)生組成單片機(jī)創(chuàng)新小組，建立小組討論群，定期舉行經(jīng)驗(yàn)分享活動(dòng)。從而可以交流他們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，如果有好的思路和想法也可以到創(chuàng)新小組中分享和討論。經(jīng)過幾屆學(xué)生的積累，就可以實(shí)現(xiàn)“傳幫帶”的氛圍，由老師或者高年級(jí)的同學(xué)為大家解決實(shí)際問題。
除此之外還鼓勵(lì)學(xué)生參與各種科技競賽?，F(xiàn)在的一些常見的科技競賽如：“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”、“飛思卡爾智能汽車比賽”以及各大企業(yè)組織的如“STC單片機(jī)創(chuàng)新大賽”、“ARM-STM32校園創(chuàng)新大賽”等，都是以單片機(jī)為主要的控制芯片。不僅可以將所學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，還能達(dá)到與參賽選手相互交流能作用。對(duì)有興趣的學(xué)生還可以參與到老師的項(xiàng)目中，或者在假期推薦到企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)等，從而有效的搞高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。
經(jīng)過課程的改革，組織學(xué)生組成課外興趣小組，得到學(xué)院和系里的大力支持。學(xué)生自發(fā)組隊(duì)參加了“STC單片機(jī)創(chuàng)新大賽”“飛思卡爾智能汽車競賽”等科技創(chuàng)新比賽，取得一定的成績。有部分低年級(jí)學(xué)生，也開始對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，主動(dòng)要求加入興趣小組，并自行購置開發(fā)板進(jìn)行學(xué)習(xí)，創(chuàng)新小組已逐步穩(wěn)健的發(fā)展起來。
二、課程改革中出現(xiàn)的問題與反思
1.課堂教學(xué)內(nèi)容的編排。在課堂教學(xué)改革這個(gè)過程，雖然看上去像是教學(xué)方法上做了很大的改革，但其改革的難度主要在課堂案例的編排，每個(gè)案例選擇要求恰倒好處，既要結(jié)合新的課堂知識(shí)，又不能太難，超出學(xué)生學(xué)習(xí)的范圍。對(duì)案例教學(xué)中，仿真實(shí)例，要認(rèn)真制作仿真界面和程序，讓學(xué)生有一種耳目一新的感覺，而且電路設(shè)計(jì)要求清晰明了，才能有助于學(xué)生理解。否則會(huì)適得其反，學(xué)生看到電路太復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生厭煩心理。因此，做好教學(xué)內(nèi)容的編排和制作工作，是整個(gè)教學(xué)過程改革的重點(diǎn)。
2.考核方式和指標(biāo)設(shè)置?？己朔绞降淖兏?，打破了傳統(tǒng)考核方式。容易引起部分老師和學(xué)生對(duì)考核公平性以及合理性的疑問。因此如何合理的設(shè)置考核指標(biāo)，并有效的實(shí)踐等問題還需要有更為行之有效的辦法，并通過實(shí)際教學(xué)來檢驗(yàn)其的有效性和合理性。
3.課外創(chuàng)新小組的建立。課外創(chuàng)新的建立是一下持續(xù)的過程。因前期參與小組的成員中有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生較少，還需要老師多加引導(dǎo)，因此在前期建立時(shí)需要有一批老師作為小組的指導(dǎo)教師，定期的組織學(xué)生進(jìn)行交流和互動(dòng)，解決學(xué)生遇到的問題等。一旦形成一定的規(guī)模后，還應(yīng)配置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和建立配套的管理制度，并由高年級(jí)學(xué)生組織和引導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新小組的自我管理。
三、結(jié)語
經(jīng)過一段時(shí)間教改實(shí)踐的努力，學(xué)生對(duì)于單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣和在單片機(jī)應(yīng)用能力等方面都有了較顯著的提高。學(xué)生參加學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增多。以機(jī)電工程系學(xué)生為例，參與的創(chuàng)新項(xiàng)目占全院項(xiàng)目的約40%，基本都選用單片機(jī)作為控制芯片。創(chuàng)新小組的成立也初見成效，有324個(gè)創(chuàng)新興趣小組。學(xué)生已經(jīng)成功申請(qǐng)國家實(shí)用新型專利總計(jì)12項(xiàng)。
參考文獻(xiàn)：
[1]林育茲，張丹.淺談電工學(xué)課程教學(xué)改革及成效[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（23）.
[2]陳松平，林育茲.機(jī)電類本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[C].廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院教學(xué)研究論文專輯，2011.
[3]陳穎，林育茲.案例教學(xué)法在智能儀器設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，（1）.
論文關(guān)鍵詞：電子系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方法；設(shè)計(jì)能力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，社會(huì)對(duì)大學(xué)生提出了許多新的要求。大學(xué)生應(yīng)該具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調(diào)能力、強(qiáng)烈的責(zé)任感和服務(wù)意識(shí)等。
當(dāng)今世界，電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展，并且向智能化方向發(fā)展，日益突出單片機(jī)和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對(duì)電子信息專業(yè)的學(xué)生有更高的要求：第一，要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，例如學(xué)習(xí)和掌握“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“高頻電子技術(shù)”、“單片機(jī)原理”和“微機(jī)原理”等主要課程；第二，動(dòng)手能力要強(qiáng)；第三，要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，要有較強(qiáng)的適應(yīng)工作的能力，使用先進(jìn)應(yīng)用軟件的能力，例如會(huì)利用諸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試。用人單位對(duì)畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎(chǔ)理論和工具之外，還要求畢業(yè)生具有基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
電子設(shè)計(jì)競賽正是對(duì)人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學(xué)方法和內(nèi)容等起到了促進(jìn)作用，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。電子設(shè)計(jì)競賽的選題引進(jìn)了新的理論與技術(shù)，是跨學(xué)科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競賽，特對(duì)綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)模式、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考評(píng)進(jìn)行改革。
一、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的性質(zhì)
電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是指基于單片機(jī)控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識(shí)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系是以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為核心，由“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“傳感器技術(shù)”、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”、“可編程邏輯器件及應(yīng)用”、“C語言程序設(shè)計(jì)”等相關(guān)課程組成。它是一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程，通過本課程的理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。
學(xué)生經(jīng)過前期基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，通過隨課的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識(shí)有了了解和掌握，在老師的指導(dǎo)下基本能夠進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，通過課程設(shè)計(jì)也能完成本課程簡單的綜合性實(shí)驗(yàn)。但一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多數(shù)是教材內(nèi)容原理的演示和再現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法都是老師指定，學(xué)生基本沒有進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)，綜合實(shí)踐能力有待提高，學(xué)生沒有發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，積極性不高，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。
鑒于上述情況，對(duì)綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論內(nèi)容和實(shí)踐方法進(jìn)行改革創(chuàng)新。
二、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論課內(nèi)容
根據(jù)本課程的實(shí)際情況和學(xué)生所具備基礎(chǔ)知識(shí)，安排如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：模擬電路單元設(shè)計(jì)，數(shù)字系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì)，微處理器單元電路的設(shè)計(jì)以及電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)等環(huán)節(jié)。
結(jié)合全國電子大賽，模擬單元電路主要講述運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)以及正確使用、有源濾波器的設(shè)計(jì)方法、外圍電子元器件（電子、電容）的計(jì)算和選擇；直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法以及參數(shù)元器件的選擇；各種信號(hào)產(chǎn)生的方法，重點(diǎn)講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。以上這些單元內(nèi)容的安排是結(jié)合歷年來全國電子設(shè)計(jì)大賽有關(guān)模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的，通過這些內(nèi)容的講解有利于提高學(xué)生模擬電子技術(shù)的設(shè)計(jì)方法。
數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)——EDA設(shè)計(jì)方法；可編程邏輯器件的特點(diǎn)及選擇；數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例，比如AD、DA控制器的實(shí)現(xiàn)、交通燈控制器的實(shí)現(xiàn)、電子密碼鎖的設(shè)計(jì)等。通過大量實(shí)例的講解使學(xué)生能初步掌握用大規(guī)模可編程邏輯實(shí)現(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。
微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器，例如51內(nèi)核單片機(jī)、MSP430單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)等型號(hào)，介紹它們的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、怎樣根據(jù)項(xiàng)目需求來選擇合適的微處理器；根據(jù)學(xué)生目前對(duì)微處理器的掌握和學(xué)習(xí)情況，重點(diǎn)講述基于單片機(jī)串行通信的設(shè)計(jì)，包括幾種流行的串行通信協(xié)議：SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議，分析它們的特點(diǎn)，在不具有SPI總線、IIC總線的微處理器中怎樣通過IO口模擬它們的總線協(xié)議；以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學(xué)生的C語言編程能力。
在微處理器單元里，另外的重點(diǎn)內(nèi)容多基于單片機(jī)的并行通信設(shè)計(jì)，包括常用的人機(jī)接口電路（鍵盤、LCD、LED顯示），這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)備中都具有的，學(xué)生有必要掌握它們的設(shè)計(jì)方法以及編程技術(shù)。
電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)也是綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容。當(dāng)系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下，抗干擾設(shè)計(jì)的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強(qiáng)，但是用微處理器構(gòu)造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問題。為防止外界對(duì)系統(tǒng)的干擾，并確保電子系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來自于供電系統(tǒng)、過程通道及空間電磁波。電子應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。
在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設(shè)計(jì)、器件選型、降熱散熱計(jì)算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測試等綜合知識(shí)。通過對(duì)本小節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：熟悉系統(tǒng)的各種干擾來源及形式；學(xué)會(huì)供電系統(tǒng)及過程通道的抗干擾措施；能說出在印制電路板設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的抗干擾措施；學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)軟件陷阱及看門狗電路，從而為綜合電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
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三、精心設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)
這門課實(shí)踐性很強(qiáng)，除了教師講述的理論內(nèi)容和方法外，安排大量的實(shí)驗(yàn)以及鼓勵(lì)學(xué)生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設(shè)計(jì)的比賽，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而提高他們的實(shí)際動(dòng)手能力。根據(jù)課程的內(nèi)容合理安排一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題目。安排的實(shí)驗(yàn)不同于在學(xué)習(xí)相應(yīng)的基礎(chǔ)時(shí)所做的實(shí)驗(yàn)，要體現(xiàn)獨(dú)立思考的能力。
教師布置實(shí)驗(yàn)題目、講述方法，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為中心，整合理論知識(shí)，查閱相關(guān)資料，具體的實(shí)驗(yàn)方案和電路要學(xué)生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨(dú)立完成。在做實(shí)驗(yàn)前，電路圖以及程序代碼要在課下完成，實(shí)驗(yàn)室只是調(diào)試電路和程序以及老師考核實(shí)驗(yàn)成績。這樣做可以更好地將理論與實(shí)踐結(jié)合到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中去，使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐能力和分析解決問題的能力上有一定的提升；也可以鍛煉學(xué)生學(xué)會(huì)搜集資料、整理資料，提高他們獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中也在不斷地提升自己，積累經(jīng)驗(yàn)。
結(jié)合電子設(shè)計(jì)競賽，安排各章節(jié)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：模擬電路單元主要是運(yùn)算放大器和二階有源濾波器的設(shè)計(jì)；重點(diǎn)是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)；數(shù)字系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)安排了數(shù)字頻率計(jì)、交通燈控制器，重點(diǎn)是DDS數(shù)字頻率的合成實(shí)驗(yàn)。微處理器單元安排了基于單片機(jī)SPI總線時(shí)鐘顯示器和基于單片機(jī)并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實(shí)驗(yàn)條件，這些實(shí)驗(yàn)主要是通過仿真軟件來完成。模擬單元電路里，利用Multisim電子電路仿真軟件來完成運(yùn)算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)；在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用MAX+PLUS II軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實(shí)驗(yàn)；微處理器單元，利用PROTEUS軟件完成單片機(jī)的并行和串行通信實(shí)驗(yàn)。這樣在不需要任何實(shí)驗(yàn)儀器和元器件的情況下，為學(xué)生提供了一個(gè)展示才華的平臺(tái)，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。
四、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考核標(biāo)準(zhǔn)
目前我國教育領(lǐng)域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對(duì)于考核學(xué)生的知識(shí)掌握情況是非常重要的，但對(duì)于綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門技術(shù)性實(shí)踐性和綜合性非常強(qiáng)的課程，不適合采用閉卷考試對(duì)學(xué)生能力進(jìn)行考查。
為了真正鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)這門課的考核采取如下方式：平時(shí)上課出勤、答疑以及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性占20%；實(shí)驗(yàn)占30%（其中課前預(yù)習(xí)的情況比重占80%）；最后50%的成績是學(xué)生的作品。學(xué)生可以完成一個(gè)老師指定的題目，在確定最佳設(shè)計(jì)方案后，到實(shí)驗(yàn)室完成了系統(tǒng)單元電路的仿真，進(jìn)行安裝、測量和調(diào)試，把實(shí)際的設(shè)計(jì)作品做出來。也可以根據(jù)學(xué)科專業(yè)方向并結(jié)合自身興趣，自主選擇一個(gè)課題作為課程的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，經(jīng)過系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、電路實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試完成一個(gè)完整的電子作品；最后通過驗(yàn)收、答辯、總結(jié)、演講結(jié)束課程的學(xué)習(xí)。在系統(tǒng)的制作和調(diào)試過程中，讓學(xué)生想方設(shè)法采取各種措施解決所遇到的實(shí)際問題，不斷調(diào)整參數(shù)，修改和完善設(shè)計(jì)方案，得到真正的訓(xùn)練。