主頁 > 技術（shù）文（wén）章 > 試析在單片機課程中工（gōng）學結合教學法的改革（gé）2024-10-10

試（shì）析在單片機課程中工學結合教學法的改（gǎi）革

摘要：單片機技術是當前社會較為流行和熱門的技術（shù）之一，社會對硬件設計工程師的需求增長（zhǎng）相當迅速，該課程的重要性（xìng）也越來越明（míng）顯。本文根據工學結合教學法（fǎ）在單片機課程中應用方（fāng）式進行分析，探討教學改革的效果。

一、單片機技術教學（xué）發展概述：
　　單片機技（jì）術是現代電子工程領域一門迅速發（fā）展的（de）技術，應（yīng）用於各種嵌入式係統中。單片（piàn）機技術的發（fā）展極大地推動（dòng）了（le）電子工業的發展，無論在教育界還（hái）是（shì）在產業界，單片機技術的推廣仍然（rán）是一個熱點。建立開放式的實驗（yàn）室管理模式單片機實驗室應實行開放式管理，在不影響（xiǎng）正常實驗教學任務的（de）前提下，麵向全校（xiào）學生，在課餘時間向（xiàng）學生提供實驗所需要的場所（suǒ）、儀器設備等。開放範圍除了實驗（yàn）開（kāi）放項目、課（kè）程設計外（wài），也包括學生興趣愛好、第二課堂活動、創新活動等。開（kāi）放性實驗管理模式是在注重知（zhī）識、能力和素（sù）質協調發展（zhǎn）的同時，貫徹因材（cái）施教、注重個性培養的教學原則，目的是激發學生的學習興趣和熱情。
　　目前，各個高校都建立了單片機實驗室，但是很多學（xué）校的實驗教（jiāo）學現狀卻不容樂（lè）觀。就中職而（ér）言，主要存在以下問題（tí）：（一）實驗場地和時間（jiān）不足（zú）。學生除了上實驗課外，平時難得有機會實踐；（二）以驗證性實驗為主。實驗室所配備的實驗箱隻（zhī）能滿足驗證性實驗的要求。由於實驗箱（xiāng）是成品，學生很難參與到其（qí）中的細節設計中去，學生的實踐能力很難得到鍛煉和提高，學生也很難建立起單片機（jī）係統開發的整體概念。並且，這（zhè）種（zhǒng）實驗設（shè）備的配置方式（shì）局限了實驗項目數量，還存在（zài）設備維護（hù）工作量大（dà）的現實（shí）問題；（三）由於實驗設備僅適用（yòng）於某一係列的單片機，若開設新的單片機課（kè）程，則需要重新配置實驗設備，增加了學校的投入。
　　在實施過程中，要注意實驗內容不應與教學計劃及教學大綱所規定的實驗教學內（nèi）容相重（chóng）複，應屬於課程教學內容的拓展性實驗；還要（yào）注意綜合性和針對性，強化基礎，拓寬知識覆蓋麵，注（zhù）重培養知識的綜合運（yùn）用能力。要（yào）根（gēn）據科（kē）技的（de）發（fā）展及其實際應用，結合實際工作，加強對學生科學研究思維和建立工程概念的（de）訓練，培養學生的創新能力和動手（shǒu）能力（lì）。開放性實驗的組織中要突出學（xué）生的自主性，要全方位體現以學生為主體的自主式學習方式。在實驗（yàn）方（fāng）案設計、操作、實驗（yàn）結果（guǒ）的分（fèn）析處理等方麵（miàn）最大限度地發揮學生的主體作用，教師布置任務、講解及指（zhǐ）導等要點到為止，留有餘地，給學生獨立思考（kǎo）、獨立操作、獨立分析、獨立解決問題的空間，充分調動學生的積（jī）極性和主動性（xìng）。
二、改革中單片機（jī）教學內容和方法（fǎ）：
　　（一）教（jiāo）材的改革
　　傳統的單片機課程教（jiāo）材一般（bān）是以單片機的結構和各模塊（kuài）的使用為核心進行編寫的。這樣（yàng）的教材詳細（xì）的解析（xī）了單片（piàn）機的（de）結構和各種功能，有利於學生全（quán）麵掌握單片機的理論知識（shí）。但（dàn）是對於高職的學生來講這樣的教材（cái）是不合適的。結（jié）合項目化課（kè）程改革，單片機課程的教材必須進行改進，以工作任務為主線，有機的組織理論和實踐（jiàn）知（zhī）識的學習。新教材應該擯棄原來的章節概念（niàn），代之以（yǐ）一個個項目和模塊，將（jiāng）整個理論體係進行有（yǒu）機的、覆蓋性的分解後融入項目和模塊的實現過（guò）程中。在（zài）每一（yī）個項目或模塊的編（biān）寫中，應勾勒出本（běn）項目所涉及的理論基礎，以方便教師（shī）組織學生進行必（bì）要的理論準備。同（tóng）時要給（gěi）學生提出基本要（yào）求（qiú）和提高要求，使得學生在完成基本的教（jiāo）學任務的同時擁有自主學習、自主創新的空間，方便學有餘力的學生進一步提高自己。所（suǒ）有的項目應該秉承由簡入深的原則，通過漸進的（de）學習逐步的提高和完善學生的知識麵（miàn）。
　　（二（èr））教學方法的改革
在傳統的教學模式（shì）中，都是按照單片機的結（jié）構體（tǐ）係來授課（kè）的，存在很多問題。如（rú）單片機係統（tǒng）結構抽象，指令功能多，程序編寫困難（nán）等，使學生入門學習望而生畏，嚴重挫傷（shāng）了學習興（xìng）趣和熱情。為了解決這些（xiē）問題，必（bì）須進行教學模式改革，引（yǐn）入了項目教學法、案例教學法等教學方法。興趣是最好的老師。在第一次課的緒論中，除了（le）簡要列舉大量圖文並茂的應用案例外，還把（bǎ）“新穎60秒LED旋轉電子鍾”、“高精度程控函數信號發生器”等作品的實物，帶進教室，並簡要介紹它們的工作原理及應用（yòng），創建一個“學習《單片機原理及應用》不但有用（yòng）而且有趣”的情景，從而激發同學們的學習興趣。
壓力是最（zuì）大的動力。此處的壓力有多層含義：1、責任感（gǎn）的壓（yā）力，學好《單（dān）片機原理及應用》是工業技術改造和經濟建設的需要，是（shì）我們青年人的責任；2、就（jiù）業（yè）的壓力，學好該課程是就業的需（xū）要，掌握單片機（jī）技術，可以（yǐ）大大拓（tuò）展就業機會；3、考核的壓（yā）力，即學期（qī）末每個同學除了常規的筆試、實驗（yàn）和平時作業外，還有一（yī）個5000字以上獨立完成的“單（dān）片機應用係統設計”，短學期要完成“新穎60秒LED旋轉電子鍾”或“高精度程（chéng）控函數信號發生器”等課程設計。以項目任務（wù）為（wéi）教學單（dān）元（yuán），打（dǎ）破原有界（jiè）限，不管（guǎn）硬件結構、指令、編程的先後順序，將（jiāng）各部份知識分解成（chéng）一個個知識（shí）點，為了（le）完成一個項目任務抽取（qǔ）每個部份的（de）不同知識點，加以組合，完成第一個項目任（rèn）務就能清楚單片機的開發過程，完成第二（èr）、三個項目（mù）任（rèn）務，就（jiù）能自已模仿性地編出自已（yǐ）的程（chéng）序，使得學（xué）習過程是一個不斷成功地完成基礎上任務的過程。當所有項目任務全部（bù）完（wán）成（chéng），知識點就全學完了。即便隻完成部份項目任務（wù），也（yě）可以去做一些程序了——事實並沒有必要學完全部知識才可（kě）以去做開發的（de）。
　　選取大量直接來自於工程（chéng）實際，自（zì）己親自實踐過的應用案例（lì），激發學生的求知欲。利用網絡開展自主學習:為充分發揮校園網的優勢，培養學生自主學習的能力，我們（men）把課程教學大綱、電子教案、教師精心製作的教學課件等教學資源上網供學生自學，並利用電子郵件、係網站的交流（liú）園地與學生進行課外交（jiāo）流，為學生答疑解惑，為學生提供了更為廣泛的溝通渠道與環境。不斷根據（jù）企業需要來調整教學（xué）大綱:單片機技術在不斷發展，其應用（yòng）也在不斷的變革，市場的需求就是企業的需求，也是我們培養學生的需求，為此我們要根（gēn）據這些變化的需求來調整教學大綱，培養具有（yǒu）企業需求的技能學生，提高學生的就業技能。
　　（三）考核方式的改革
　　傳統教學注重知識和理論的學習，考核以期（qī）末閉（bì）卷理論考核為主。高職（zhí）教育在保證新知（zhī）識傳授和理論係統性的同時，特（tè）別（bié）強（qiáng）調（diào）職業技能的訓（xùn）練，考核的內容和方式要“以能力的（de）考核為中心”作相應改革。這就是能力與知識、操作與理論（lùn）並重的考核模式。因此（cǐ），在傳統的期末閉卷筆試考核基礎上，我們增加了“操作考核”的項目,並且將學生（shēng）的課外小製作也納入平時成績。
三、開設大型綜合（hé）設計實驗，培養（yǎng）學（xué）生的創新能力：
　　大型綜合的設計實驗需要在學生完成基礎實驗之後視學生掌握程度而（ér）開設，這個環節在整（zhěng）個單片機教（jiāo）學中非常重要，隻有經過完整的項目訓（xùn）練，學生（shēng）才會建立起完整的係統的概念。學生需要根據設計任務（wù）書上的要求（包括軟硬件的（de）資源配置、實驗要求達到的效果）進行設計實驗。這樣的訓練（liàn）可以將科技方法的（de）訓練、機電綜合設計、創新（xīn）設計及畢業設計等實踐內容融合到大型綜（zōng）合設計實驗項目中，使原來分散的小規模設計和訓練集成為一個大型的係統設計項目，從而培（péi）養學（xué）生的創新（xīn）能力。此外，在單片機實（shí）驗開發的基礎上，在學生參與下開（kāi）發一些應用板，組成機電一體化的實驗平台，如（rú）我院已經開發出的步進電機的單片機（jī）控製實（shí）驗平（píng）台。這些訓練可以使學生更加熟悉單（dān）片機的組成、工作原理、程（chéng）序開發、係（xì）統的擴展。更重（chóng）要的是，學生（shēng）可以（yǐ）積累自（zì）己（jǐ）實踐的經驗，增強工程意識，為將來順（shùn）利進入（rù）實際的工程環境打（dǎ）下堅實的基礎。
　　用戶還可以建立新的元器件模型。對於MCS-51係列單片機而言，Proteus還能（néng）夠與Keilc51集成環境實現（xiàn）聯機同步調試。而Keil是德國（guó）開發的一個（gè）51單片機開（kāi）發軟件平台，是目前應用最廣泛的、最重要的單片機開發（fā）平台。它的界麵簡單，操作容易。Keil的uVision2可以進（jìn）行純粹的軟件仿真，也可以利用硬（yìng）件仿真（zhēn）器，搭接上單片機硬件（jiàn）電路（lù），在仿真器中載入（rù）項目程序後進行實時仿真。此外，還可以使用KeilMonitor-51在不需要額外硬件仿真器的條件下，搭接單片機硬件係統對項目程（chéng）序進行實時仿真。uVision調試器（qì）的調試功（gōng）能也很豐富，具有常規源極調試、符號特性調試（shì）、曆史跟蹤，代碼（mǎ）覆蓋，複雜斷點等功能。構建虛（xū）擬實驗室主要是利用Proteus進行硬件（jiàn）電路的設計，用Keil進行軟件（jiàn）設計。硬（yìng）件電路的設計主要有兩個方麵：係統擴展（zhǎn）（包括ROM、RAM、I/O口、定時器等功能單（dān）元的擴展）和係統的配置（zhì）（即根據係統的要求進行外圍設備的（de）配置，如鍵盤、顯示（shì）器、A/D轉換器、D/A轉（zhuǎn）換器、打印機等的接口電（diàn）路的設計），通過（guò）該軟件（jiàn）的使用，可以使學生掌握硬件（jiàn）電路的設計方法。軟件設計主要是應用程序的編製、調試，使學（xué）生掌握軟件（jiàn）開發的步驟、方法和技巧。而軟硬件的設計完成之後，還需要進（jìn）行係統的總調，將這兩（liǎng）大執行環境組合起（qǐ）來構（gòu）成聯（lián）合的仿真係統，其中，KEIL作（zuò）為軟件的調試界麵，而Proteus作為硬件的仿真和調試（shì）界麵。這樣，就可以像仿真器一樣調試程序了。
作（zuò）為一門硬件設（shè）計的專業課程，就必須突出“三重（chóng）”原則：重基礎、重能力、重（chóng）應用（yòng）。以培（péi）養單片機技（jì）術綜合（hé）應用能力為目標，選擇能（néng）代表專業特色的單片機綜合應用訓練項目，將需要（yào）具備（bèi）的綜合能力分解成各項基本能力，圍繞（rào）基本能（néng）力訓練項目，依照認知規律構建訓練（liàn）模塊。

上一篇：淺析辦公自動化網絡安全（quán）防護策略探討
下一篇：機械製造與自（zì）動化對接問題的探討

試（shì）析在單片機課程中工學結合教學法的改（gǎi）革

我們的優勢：