單片機實驗教學精選(九篇)
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第1篇：單片機實驗教學范文
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A?搖 文章編號：1674-9324（2012）09-0027-02
引言
各大專院校汽車類專業普遍開設了汽車單片機課程。單片機教學和實驗如何開設已逐漸成為衡量各院校汽車電子類專業學生應用水平高低的重要指標之一。實驗教學在學生能力培養和綜合素質提高方面是一般課堂教學無法替代的，是學生理論聯系實際的重要手段之一。《汽車單片機及車載總線技術》是一門理論性和實踐性都很強的課程，在重視理論教學的同時，必須重視實驗教學。學生通過編寫程序、軟件仿真、硬件電路設計、仿真等實驗過程，可以更好地掌握單片機的理論知識和應用技能。因此，要真正掌握好這門課，必須強調實驗教學在能力培養和學習中的主體地位，加強實驗教學，嚴格實驗考核。我校是個三本獨立性院校，對學生的培養定位是“復合型、應用型”人才，如何改革現有實驗教學效果、提高學生動手能力是我們的當務之急。
一、實驗教學存在的問題
首先，實驗教學模式單一，以往我校傳統單片機實驗教學模式為在規定的時間內，按照教學大綱的要求，遵照教師規定的操作，學生跟著老師完成規定的實驗。這種相對呆板、封閉的實驗模式很難提高學生的學習興趣，更無從談起他們的主動性和創造性的發揮。其次，在理論教學學時內，安排學生上機實驗。實驗課時少，例如車輛工程專業，實驗學時只有10個學時。學生在教師安排下上機實驗，在課后整理實驗報告上交給實驗老師，最后實驗老師根據學生平時實驗的表現給學生打本次實驗的實驗成績。學生沒有明確實驗目標，實驗興趣不大，實驗過后沒有自主學習的積極性，過分依賴實驗輔導老師，加上實驗課本身學時較少，導致多數學生實驗課程結束以后很難掌握單片機的編程方法，甚至部分同學連調試環境都不熟練，實驗教學效果比較差。我校的單片機實驗成績仍依附于理論成績，按整個學時的一定比例計入總成績，所占比重較少。考試雖然不是檢查和促進學生學習的唯一手段，但是沒有正規的考試會給學生造成一個誤區，學生常常以為可以為其它的考試課程讓路。
二、改進措施
汽車單片機實驗教學改革的目的是要培養具有創新性、掌握系統設計方法和能夠設計基于單片機系統的汽車電子產品的汽車電器方向的學生，因此課程內容的選擇、實驗和設計項目的設置都要圍繞這個目的。首先要對實驗內容進行全面改革，對課程教學進行整體設計和整體規劃。將實驗課程內容應按照“基礎型、綜合型、設計型、創新型”的原則循序漸進分層次構建，注重于專業技能的訓練。在教學內容的改革上，實行實驗室開放，可以充分發揮現有實驗室的作用，提高實驗室空間、時間上的利用率，有利于激發學生積極性、獨立性和創新能力。解決傳統實驗室計劃性、強制性管理對教學帶來的弊端。通過研制靈活、合理的開放型實驗室排課方案，讓學生自由地選擇實驗教學內容和實驗時間，不斷發揮學生學習的主動性、創造性，同時引導學生進行個性化學習。其次，應該采用靈活的教學手段，鼓勵實驗教師根據實驗課程制作單片實驗教學課件，采用多媒體進行教學。比如：利用proteus軟件設計一些實例進行講解演示，這種方式比較生動形象，有助于提高學生的學習興趣。在實驗過程中，采用啟發式、討論式進行指導。當學生遇到問題時，教師不能急于馬上解決，應該給出相應的提示，就某一關鍵問題展開討論，盡可能讓學生自己解決問題，這樣一個過程可以避免學生的惰性和依賴性，加強他們學習能力，提高他們的實踐能力。最后，現行的考核辦法注重學生的實驗操作表現，但對學生實踐技能不能完全考核，會有少數同學蒙混過關。為此我們應考慮在原有考核的基礎上采用更為全面的考核方式。實驗平時成績不但按整個學時的一定比例計入總成績，同時，在理論教學與實驗教學結束后，為學生統一安排實驗考試。實驗考試形式為通過性考試，實驗考核未通過者取消期末筆試考試資格。為了有效地測試學生的操作技能，考查內容即給出項目要求，讓學生用所學知識說出解決思路，探究解決問題的方法，考察學生是否具有設計能力和創新能力。學生通過C語言編程實現計算機仿真。此次實驗考核辦法在機械與車輛學院2008級車輛工程專業中試點實施，參加實驗考試學生人數為137人，考試時間為90分鐘。實驗考試分為三個考場，每個考場安排兩名監考老師，由監考教師安排座位，學生按照正規考試要求帶好證件，嚴格考場紀律。實驗考試內容主要考察學生對PROTEUS軟件和KEIL軟件的掌握情況，對單片機C語言編程的掌握情況。要求學生會使用PROTEUS軟件按要求設計硬件電路圖，根據實驗內容要求設計程序，并使用KEIL軟件修改已知程序，實現軟件和硬件的聯調，達到特定要求的功用。實驗考核結果由學生實驗完成情況以及實驗完成所需時間，綜合得分。此種考試形式引起學生對本門課程的足夠重視。促進學生重視實驗課程，避免了少部分學生企圖蒙混過關，減少了平時實驗的抄襲現象。由于實驗學時少，為了能夠通過實驗考試，學生自覺地在課下利用業余時間熟悉和練習軟件操作方法，鞏固復習理論教學內容，加大了自主學習的力度。有些同學在試驗考試中沒有能夠調試出正確結果。考試結束后主動找到任課教師要求老師為其講解實驗內容。同學們在自主學習的過程中，培養了這門課程的學習興趣，取得了良好的學習效果。
三、具體成效
經過長期的實踐教學，各項改革措施不斷深化和完善，教學效果十分明顯，學生的學習積極性高漲，學生在課程中的實踐項目完成情況比預期的要好，學生動手實踐能力提高很快。通過考核反映出學生掌握理論知識和實踐技能的效果比改革前大有提高。通過調查問卷，普遍對改革后的實驗教學方式表示歡迎。學生普遍認為自己在這一門課程的學習過程中不但掌握了以前難于掌握的理論知識，更重要的是通過親自動手實踐提高了自己的動手能力和認知能力。學生利用開放的實驗環境參加多項國家賽事，2011年全國“飛思卡爾”杯智能汽車比賽榮獲廣東省三等獎，2011年全國大學生電子設計競賽榮獲全國二等獎，這對于三本類院校學生是一個極大挑戰。改革后的教學方式，使從事該課程的教師感受到了教學改革后帶來的優越性，教師的教學工作效率得到了提升，實踐指導環節的教學質量顯著提高，教師的理論教學負擔反而減輕。教與學通過改革與實踐很好地融合在了一起。同時說明通過汽車單片機實驗教學改革，可以使學生在實驗過程中有效地運用所學的理論知識，提高實踐學習的興趣，增強學生創新的能力，培養了學生獨立分析和解決實際問題的能力。
參考文獻：
[1]南金瑞.汽車單片機及車載總線技術[M].北京：北京理工大學大學出版社，2007．
[2]王靜霞.單片機應用技術[M].北京：北京理工大學大學出版社，2011．
第2篇：單片機實驗教學范文
關鍵詞：中專；單片機；教學改革；思考
在我國單片機的應用是相當廣泛的，如：工業控制、儀器儀表、汽車、辦公自動化等領域。但是，還有一個問題不容忽視，就是單片機在我國的市場占有率卻很低，所以說單片機在我國的發展空間很大。因此，單片機這門課程成為了中等職業學校相關專業學生必修的課程。但是，對單片機的學習需要在理論和實踐上都有很高的要求，不僅要對抽象的邏輯電路和編程技巧學習，還要具有獨立動手解決實際問題的能力。但對于中專學校的學生而言，在基礎上相對薄弱一些，因此在對單片機課程學習上相對困難些。針對這一現象，教師應注重單片機教學方法的不斷改革，同時還要在教學改革期間不斷思考并創新，進而適應中專學校學生的學習規律。
一、單片機課程教學的現狀
在當前單片機教學中所存在的問題有，理論與實踐之間存在脫節現象、教材的更新過快對知識的傳播有所限制、實驗設備的不足影響學生的創造力、在學生的考核制度上過于片面。對于以前的單片機教學方式主要是以理論知識的受教為主，對于這樣的教學方式雖然教學方法上比較嚴謹，但脫離了實踐，導致學生對學習產生枯燥和厭倦的感覺，進而失去了對這門課程學習的興趣。在單片機課程的教材上看，它屬于一種先進的技術，對技術而言始終走在社會的最前沿，相比之下，更新的相對快些。而對單片機的教材來看，還停留在傳統的知識面上，嚴重影響了學生對單片機最新發展動態的學習。在教學中實驗設備的簡陋，對學生深入學習單片機起到了嚴重影響。在中專學校對學生在學習的考核上知識僅僅強調理論知識，而忽視了應用課程，進而影響到了對學生實際學習情況的全面了解。
二、單片機教學的改革思考
對于課程改革而言，只是一味地對學生綜合職業能力、高新技術能力和創新能力的培訓是不夠的，還應對學生進行全面的素質教育。
1.課程內容的改革
對中專學校而言，課程內容的設計主要依據“夠用、適用、實用”的原則。它主要是以單片機的內部結構和匯編語言為主對理論教學進行設計，軟件仿真部分只是對其進行開發的相關工具進行簡單介紹，而在硬件仿真上被完全的忽視，所以對課程內容的設計應以激發學生動手、動腦的原則為主進行設計，與實驗的設計英語實際結合。因單片機在計算機發展的影響下不斷發展。若中專學校想跟隨單片機的發展，就必須對其所采用的教材進行及時的補充，或以項目的形式引入課堂。同時讓學生對當前單片機產業的發展動態有所了解，這樣更容易讓學生涉及單片機的發展行列。只對教材的編寫技巧注重和程序設計是不能夠讓學生掌握重點知識，必須要與硬件結合。因此，講義的編寫也是很重要的，對講義的編寫應從實際處編寫和設計，還要與實際實驗項目緊密相連。進而讓學生更深入地了解單片機的運行原理。隨著社會的發展，電子信息技術的發展尤其快速，同時新知識、新技術也層出不窮。為培養學生從業后查閱資料和收集信息的能力，在平時教學中利用網絡資料來豐富教學內容，進而培養學生篩選整理資料的能力，也提高了學生自主學習的積極性。
2.教學軟件的應用及對實驗教學設計的優化
隨著社會的發展，傳統的教學方法已無法滿足當今教學的要求。而多媒體的運用，在單片機教學中掀起了一股風波。對于單片機所設計的電路圖、邏輯圖和時序圖在傳統教學方式中不僅費時還費力，但是對軟件教學，可以將有關圖片和文字通過多媒體一一表現出來，進而提高了學生自主學習的積極性，并且省時省力。在單片機課程教學中，實驗教學質最重要的一部分，它主要是對單片機實驗課程教學起到了逐步引導、循環上升的作用，進而起到了優化作用。
3.考核制度制定以應用能力為主
對學生的學習情況采用科學的方式進行考核。對傳統的考核制度進行改革，擺脫以前的對學生知識點的記憶能力的考核，應全面對學生進行考核，包括學生的思維能力、動手能力和創新能力。對考核的改革應從兩方面進行：一是綜合在考核中的應用，為了對學生綜合的考核，應將筆試、項目方案設計以及實際操作等多種方式結合起來。二是注重應用能力的考核，在單片機課程實踐教學中，實驗設計是其中的一個重要的環節，同時也是對學生綜合能力訓練的關鍵所在。因此，在對學生所學情況進行考核時，應用能力的測試是至關重要的。
三、單片機課程設計改革的思考
第3篇：單片機實驗教學范文
[關鍵詞]獨立學院 單片機 實驗教學
引言
目前，單片機在我國的各行各業得到了廣泛應用，眾多院校均開設了單片機原理與應用方面的課程，這是一門技術性和實踐性很強的學科，必須通過一系列的軟硬件實驗、理論聯系實際，才能學好、學懂，取得較好的學習效果。因此，單片機實驗教學是單片機原理及應用課程中必不可少一部分[1]。而獨立本科院校的學生要想在眾多的大學生中具有更強的競爭力，必須在掌握理論知識的基礎上，更加注重實踐動手能力的訓練，這樣將來踏上社會，應聘且從事與本技術相關的工作時，才能脫穎而出。
傳統的單片機課程的實驗教學仍然是利用現有的實驗設備以驗證型實驗為主，各實驗之間相互獨立，聯系不緊密，在實驗課上學生僅僅需要將現成的軟件和硬件進行驗證，就完成了一次實驗任務。由于教學設備是成品，線路大多在實驗箱或者實驗電路板中已經設計好了，從外部根本看不到電路是如何連接的，且生產商很少配備完整的電路原理圖，學生在做實驗時，要求連的線很少，很難參與到電路設計的細節中，動手能力也就很難在實驗課程中得到訓練和提高，導致學生缺乏整體設計能力，動手能力普遍較差[2]。因此在這類實驗課中學生既不能得到有關硬件設計的訓練，也不能得到軟件編程的訓練，這樣學生不能充分的發揮他們的主觀能動性和創新能力，教師的課堂教學效果也不夠理想。針對以上傳統的實驗課教學中出現的弊端，筆者憑借多年從事“單片機”課程的教學經驗，積極認真地對“單片機”的實驗教學方法進行探索和嘗試，發現一種行之有效的方法――單片機應用系統實驗教學法。這種方法需要教師提前設計一個單片機應用系統，然后將系統分解，按照實際的教學周分步驟，按照相關的理論教學內容分層次來安排教學順序，這樣安排的實驗課就為學生提供了一定的設計平臺。
在此，以“4×4矩陣式鍵盤計算器”這個單片機應用系統為例，從實驗任務的設計、教學安排的設計及考核方案的制定等三個方面對“單片機應用系統實驗教學法”進行陳述。
一、實驗任務的設計
當有按鍵按下時，將其鍵值顯示出來，同時有按鍵按下時發出蜂鳴。在按鍵上有+1鍵，可實現當前數值加1，并通過數碼管顯示；在按鍵上有-1鍵，可實現當前數值減1，并通過數碼管顯示。P1口使用灌電流方式驅動一個共陽級8段數碼管，P2口則以行列掃描的方法連接16個按鍵，為了能在有按鍵按下時發出聲音提示，使用P0.0引腳通過NPN三極管驅動一個蜂鳴器。圖1所示為“4×4矩陣式鍵盤計算器”系統原理圖。系統包含單片機最小系統、4×4矩陣式鍵盤、蜂鳴器輸出和數碼管顯示模塊。
圖1：單片機應用系統原理圖
二、教學進度的設計
根據以上對整個實驗任務的描述，可以使學生明確最終的設計目標。按照整個系統的功能，對該系統進行分解，并結合單片機教材的理論內容整理出一份詳細的教學進度安排表，認真設計每一次實驗課的內容及要求，引導學生進行思考和實踐，這樣可以較大地調動學生學習單片機的興趣，如表1所示。表1是根據實驗學時為16課時的教學計劃給出的針對單片機原理課程的課內實驗，要求每周安排2課時的實驗課，因此根據理論課程的進度大致安排從每學期的第9周開始進行，至第16周結束，共計8周。
表1：“4×4矩陣式鍵盤計算器應用系統教學進度安排表”
建議采用“單片機應用系統實驗教學法”的教師在制定教學計劃時，可以根據不同的教學要求設計出一個或多個“單片機應用系統實驗教學進度安排表”。在整個實驗教學過程中，教師可以對一個班級進行分組，由教師指定按照2～5人為一個小組，這樣在鍛煉動手能力的同時，又培養了學生的團隊協作能力。學生在實驗的每個階段都必須與教師充分地交流和探討，這對于教師來說，雖然增加了輔導的工作量，但可以及時地把握學生對課程的理解程度、掌握程度、學習水平和完成情況等，也可以為今后對不同學習層次的學生進行更有針對性的輔導打下基礎，另外也保證了絕大多數學生完成的進度。
三、制定考核方案
為了更全面、客觀、公平地反映出學生實驗的實際水平，尤其是學生的實驗動手能力和分析、解決問題的能力，可以根據實驗教學的安排，對學生的單片機實驗過程進行量化評分，如表2所示，為“4×4矩陣式鍵盤計算器應用系統”的實驗成績考核量化表。以小組為單位，對每個階段的進展情況進行評價，在最后一個階段對成果進行驗收，檢查是否滿足設計要求，并以答辯的形式對每位學生進行考核，要求每位學生展示和講解設計內容，并回答至少2個有關該系統的硬件、軟件、仿真、制作等方面的問題，最后由教師根據以上完成情況進行成績評定。按照此類考核方案對學生進行打分，可以確保從各方面對學生的實驗綜合能力的考察。教師還可以針對每個階段的特點制定出更為詳盡的評分細則。
表2：考核量化表
四、結束語
由于單片機技術的迅速發展，社會上對此類人才的要求也越來越高，大學生更加渴望在踏入社會之前就能掌握這些本領，這無疑給教師提出了更高的要求，因此，教師應該更加重視實踐教學環節，合理地設計實驗內容，讓學生學有所成。本論文提出的單片機應用系統實驗教學法給學生提供了一個自主學習單片機、進行系統設計和創新的平臺，能夠在很大程度上激發學生的學習興趣，也為學生創建了一個鍛煉團隊協作能力的機會，能夠使學生在專業能力、社交能力、團隊合作和自信心等諸多方面得以鍛煉，教學效果非常明顯。
[參考文獻]
[1]王鵬峰.項目式單片機實驗教學模式的研究.時代教育[J].2013.7
[2]劉燎原，孫秋波.Proteus軟件在單片機項目教學中的應用[J].徐州建筑職業技術學院學報，2009 （2）：63-65.
第4篇：單片機實驗教學范文
關鍵詞:單片機實驗 proteus 教學改革 能力培養
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0213-01
在單片機學習過程中,單片機實驗課程是必不可少的重要實踐環節,它不僅為單片機課堂教學提供了一個實驗平臺,而且通過單片機實驗實際內容的編程,使學生對單片機的工作原理及特性可形成直觀的感性認識,從而深化課程內容的理解,讓學生更好地掌握單片機原理及其實用接口技術。
針對獨立學院三本學生的實際情況,大部分學生理論研究水平較二本學生和研究生相對弱點,在教學過程別是實驗課程應該以提高學生的實踐動手能力為主,加強實踐教學環節,提高學生的實際動手能力,培養學生的創新能力和解決問題的能力。
傳統的單片機原理與應用實驗課程一般都是16學時,在實驗室實驗箱上編寫程序,基本上不需要完成硬件的連線。各個學校實驗箱有限,而且實驗室課程比較滿,很少有時間開放給學生自己做實驗。從而導致學生自主學習能力下降,編程能力很難提高。
1 改革教學方法
傳統的教學方法是通過實驗箱編寫程序完成某個實驗內容的完成,由于實驗課程課時一般不多,學生在實驗室做實驗的次數非常少。再加上實驗課程上面的一些實驗都是驗證性的實驗,有參考程序,學生就真正獨立設計的機會比較少,達不到設計的目的。
基于以上原因,我們做以下幾點改革。
(1)根據單片機實驗箱要求做的幾個單片機實驗在proteus仿真軟件設計一個電路圖,每個實驗都可以在這個仿真電路圖上運行調試。以滿足學生在宿舍也可以編寫程序調試電路。
(2)上單片機實驗課的時候,在教學生編寫軟件程序之前先教學生在proteus仿真軟件上如何設計單片機硬件電路,讓學生在編寫軟件程序之前先了解好硬件電路實現的功能,對編寫程序有很大幫助。
(3)采用合一教學,每講一個知識點,就讓學生動手操作完成內容。不懂的問題當場解決。對軟件使用或者比較難編寫的程序采用一步步現場教的方法,讓學生更加容易掌握并消化。
2 學生考核方式的改革
傳統單片機原理與應用實驗都是采用閉卷考試,學生往往要花很多時間去記一些編程語句,而在獨立設計上面花的時間就很少了,針對這一特點,我們對學生成績的考核采用多樣化,主要包括以下幾個內容。
(1)平時成績:占20%,把平時成績提高起來督促平時學生認真學好每一節課程。平時每次實驗都要驗收一個成績,最后把每次實驗的驗收情況綜合打一個分,這樣可以讓學生把學習重在平時過程,也培養學生遵守課堂紀律和自我管理能力。
(2)上機考核成績:占40%,利用實驗室將過去的閉卷考試改革為開卷上機編程考核,要求學生在規定時間內完成一個小任務設計比如說按一個按鍵實現8個發光二極管左移流水燈功能,再按一下暫停,按另外一個按鍵實現8個發光二極管右移流水燈功能,再按一下暫停,對有創新思路設計的學生成績有加分,激發學生的創新潛能。
(3)課后制作成績:占40%,每學習完一個實驗內容知識點后出一些小型題目讓學生獨立設計制作,因為是用proteus仿真軟件設計的,所以學生們在宿舍也可以進行編寫程序并調試。解決了只有去實驗室上單片機實驗箱才能調試程序的缺點。當整個單片機實驗課程學習完畢后出一些綜合型的小項目讓學生選擇適合自己的題目制作,比如數字鐘,搶答器,交通燈,液晶顯示等。
通過這種考核方式的改革,使學生把被動的學習編程轉為主動的編寫程序。從易到難,從小到大。使學生從單片機編程剛入門到會做大型電路的編程。
3 舉行課程電子設計競賽培養學生的創新能力
針對單片機實驗課程,每個班級實行電子設計競賽方式促進他們更好的學習掌握單片機原理實驗這門課程,每次課程快結束的時候布置一些綜合些的單片機賽題,把單片機原理與應用實訓結合進來一起進行。要求學生在proteus仿真軟件上繪制硬件電路圖,然后編寫程序進行仿真設計,知道任務要求完成了,再制作硬件電路板,下載調試好的程序。
我院定期舉辦單片機電子設計競賽以及電子制作入門比賽,各種各樣的賽事提高了學生們的動手實踐能力和創新能力以及培養他們的團隊精神。學生利用課余時間查找資料、方案論證、電路設計、編寫程序及最后對電路仿真調試并進行硬件制作。學生把所學的知識真正的應用到實際項目中,提高了學生項目的開發能力,激發了學生的創新實踐能力。
4 結語
通過這幾年的教學情況來看,這種教學方法很受學生歡迎,學生們每次來實驗室上課的時候都有一個自己預習好的并且已經調試過的程序,在課堂上面調試起來就非常方便。充分提高了學生的學生興趣并且提高學生的動手實踐能力和創新應用能力,每年都有學生參加各種電子設計競賽都獲得好成績。從大四的畢業生做畢業設計情況來看,也發現單片機proteus仿真軟件的作用是非常巨大的。
參考文獻
[1] 白駒行,雷曉平.單片計算機及其應用[M].成都:電子科技大學出版社,1997:8～49.
[2] 趙亮,侯國銳.單片機C語言編程與實例[M].北京:人民郵電出版社,2003.
[3] 張齊,杜群貴.單片機應用系統設計技術[M].電子工業出版社,2004.
第5篇：單片機實驗教學范文
關鍵詞：模塊化；項目化；單片機
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）06-0087-04
引言
單片機是目前各類智能產品中經常選用的微處理器之一，也是現在電子類高校技能競賽中常運用的技術之一。因此，單片機課程是電子技術、計算機、電氣、自動化、機電一體化、信息工程等專業的主干專業課程，并且是一門實踐性、應用性很強的課程，這也說明了單片機課程的實驗教學尤其重要。
傳統的單片機實驗教學主要是采用高度集成的實驗箱進行實驗教學，但實驗箱價格昂貴、操作繁瑣、結構復雜，所以這種方式不僅實驗成本高，而且學生的實驗效果也不理想。因為實驗的電路都是已經制作好的現成品，學生在做實驗時只需機械地按照圖紙在實驗板上連接幾根導線，然后錄入程序，最后觀察實驗結果即可，整個過程耗時僅需10～25分鐘。[1]這樣的實驗只屬于驗證性實驗。
由于控制電路和實驗電路集成在一起，所以學生很難了解所做實驗的實際工作電路，對電路的原理根本無法獲知，這樣的實驗教學方式很難鍛煉學生的實際應用能力，由此可見，實驗設備的高度集成化已經漸漸不適應現代化單片機實驗教學的要求。隨著單片機技g的不斷更新和廣泛應用，單片機實驗教學系統采用模塊化設計，價格低，普及性高，能培養學生的動手能力和創新能力；同時，采用項目化的實驗教學模式，能夠以工作過程為導向，培養學生的工程意識和解決實際問題的能力。[2]
單片機模塊化實驗教學設計
改革單片機實驗教學模式，是指不再采用傳統的實驗箱設備，而是采用一種學生自主、自行制作，開放式、模塊化的實驗板來進行單片機實驗教學。
該實驗板主要由基礎模塊和擴展模塊兩部分組成。其設計思路是基礎模塊為系統核心模塊，擴展模塊為系統子模塊。基礎模塊（核心模塊）搭架上任何一個擴展模塊（子模塊）可完成一個特定的子功能，形成一個產品。所有的擴展模塊（子模塊）還可以按照某種方式多個組合在一起，再搭架上基礎模塊（核心模塊）形成一個更大的系統和有更多復雜功能的產品。擴展模塊（子模塊）是可組合、分解和更換的單元，但基礎模塊（核心模塊）是必不可少的單元。具體的框架圖如下頁圖1所示。
該實驗板的優點是價格低（根據配置擴展模塊不同，價格在十幾元到幾百元不等），而且省去了中間通過編程器或開發板來燒錄程序的環節，采用ISP直接下載，十分方便。此模塊化實驗板可以完全由學生自己焊接、制作，體積較小，攜帶方便，學生可以人手一套，滿足在線仿真調試、開發設計單片機系統以及制作小產品的需要。此外，它還可以為以后的課程設計、電子設計競賽、機器人競賽、技能大賽等活動提供技術準備。[3]
1.基礎功能模塊設計
基礎模塊為單片機最小系統，也可稱為CPU控制模塊，主要由單片機芯片、復位電路、晶振電路和電源電路組成。它是做任何一個單片機實驗或產品必不可少的部分，也是系統的核心部分，如圖2所示。
為了方便后續搭架基礎模塊與擴展模塊，可以將單片機的32個I/O（P0-P3口）全部引出，將單片機的引腳與2.54mm間距的單排排針焊接在一起，通過排針將引腳引出。然后通過杜邦線，把基礎模塊排針與擴展模塊排針相連接，實現搭架組合。
2.擴展功能模塊設計
擴展模塊主要包括流水燈模塊，數碼管顯示模塊，點陣顯示模塊，LCD顯示模塊，蜂鳴器模塊，鍵盤模塊，紅外收發模塊，傳感器模塊，A/D、D/A模塊，電機控制模塊，時鐘模塊和E2PROM模塊。這些擴展模塊不僅可以使學生基本掌握單片機的輸入、顯示、控制、數據采集和轉換、儲存等相關技能，還可以使學生在熟悉和掌握以上擴展模塊的電路原理、制作和編程的基礎上，根據自身需求自行設計和制作新的擴展功能模塊，學習到更多的知識，掌握單片機更多的運用技能。
通過“基礎模塊+擴展模塊”可以制作和實現的功能如下：
廣告牌的設計與制作：單片機最小系統（基礎模塊）+點陣顯示模塊（擴展模塊）。
功能：通過編程實現單片機控制點陣模塊顯示相應的漢字、圖形、數字等廣告信息。
搶答器的設計與制作：單片機最小系統（基礎模塊）+鍵盤模塊（擴展模塊）+流水燈（擴展模塊）。
功能：通過編程實現當有按鍵按下時（有人搶答時），將信號反饋給單片機，然后單片機做出相應的反應動作，如小燈點亮，說明搶答成功，并顯示搶答成功相對應的位置。
智能溫度測控系統的設計與制作：單片機最小系統（基礎模塊）+傳感器模塊（擴展模塊）+數碼管顯示模塊（擴展模塊）+流水燈（擴展模塊）+蜂鳴器（擴展模塊）。
功能：通過編程實現當溫度傳感器模塊采集到溫度后，將溫度信號發送給單片機，單片機接收到信號后，由數碼管顯示模塊顯示出當前溫度。若溫度超過了預先設定的最高溫度值，流水燈模塊亮起，表示啟動降溫控制操作；若溫度低于預先設定的最低溫度值，蜂鳴器模塊響起，表示啟動升溫控制操作。
單片機項目化實驗教學設計
面對高職教育培養高級技能型、應用型人才的目標，理論與實驗相分離的教學模式已不再適應當前職業教育發展的需要。針對競爭日益激烈的就業市場和企業對人才的需求，筆者提倡一種以工作為導向的新教學模式，其本質是讓學生在學習中感受到實際工作環境，教師充當需求者或管理者，給學生（工作者）下達任務或訂單，學生從接到任務到制作產品整個過程都全程參與。[4]
這樣的模式也稱為項目化教學模式，即學生和教師一起實施一個工作任務或項目而進行的教學活動，它能實現學生“學中做，做中學”[5]，實現課程設置職業化、理論實踐教學一體化、技能訓練崗位化、素質訓練企業化[6]，提高學生的工程意識和解決實際問題的能力。
對于單片機這門實踐性、應用性要求都很強，且易制作產品的課程，采用項目化教學模式，能夠讓學生通過教師下達的實際工作任務，學會Protel99se等仿真軟件的理論知識，然后通過實踐實現電路板繪制、系統仿真、電路板印制、焊接、調試等，掌握一套完整的單片機硬件電路設計和制作過程，同時學習匯編語言或C語言編程的理論知識，通過實踐實現對單片機程序編輯、調試、燒錄等，掌握一套完整的單片機軟件設計過程，最終做到將理論學習、實踐應用、產品制作有機地合為一體。
單片機項目化實驗教學的思路和實施步驟具體如下：
第一步，提出任務，選擇方案。
掌握技能：能提出至少3種以上方案，通過對比、論證選出最優方案；能利用網絡、圖書館等查閱資料和分析資料。
第二步，硬件電路設計。
掌握技能：能利用protel99se或其他繪制電路板仿真軟件，繪制出對的電路原理圖、PCB封裝圖。
第三步，電子元器件采購計劃。
掌握技能：能識別、篩選電子元器件；能統籌和規劃采購計劃，制作采購清單，實施采購任務，進行成本統計；能檢測電子元器件的性能指標。
第四步，制作電路板（手工焊接）。
掌握技能：能將之前繪制的PCB封裝圖，通過刻版機雕刻法或化學藥劑腐蝕法制作出PCB電路板；能將電子元器件焊接到PCB電路板上；能檢測PCB電路板和電子元器件。
第五步，軟件設計。
掌握技能：①設計程序。能分析任務或項目需求、設計程序算法以及畫程序流程圖。②開發程序。能使用Keil編程軟件、錄入程序和編譯程序。③調試程序。能調試程序，查找錯誤，修正錯誤；能生成可下載到單片機的.hex文件。④燒錄程序。根據不同的下載工具，能采用不同的燒錄方式；能使用燒錄程序的軟件，了解燒錄程序的步驟，實現將.hex文件燒錄到單片機。可以利用基礎模塊（單片機最小系統）實現燒錄程序。
第六步，上交產品及編寫項目報告。
這包括PCB電路原理圖、封裝圖，采購耗材清單，手工焊接電路板及軟件程序清單。
掌握技能：能制作產品使用說明書；歸納、總結產品制作全流程的步驟；利用單片機的知識和技能，分析和解決一定的工程實際問題。
在項目化教學中，教師根據實際工作需求的項目，給學生下發任務。學生自行組隊，通過網絡、圖書館等資源多方面搜集資料，小組討論，師生互動，討論方案的可行性，這樣能留給學生發揮的空間，激發他們的創造性思維。對于確定后的方案，學生開始展開硬件電路、軟件程序的設計與制作。在這個過程中，教師只需要針對項目進展和實施，在適當的時候引導學生進行相關理論知識的鏈接，做到理論與實踐相結合。每個小組獨立完成項目后，上交產品和項目報告，并進行集體點評。
結論
實踐證明，采用模塊化的單片機實驗教學，能夠提高學生識別電路結構的能力，從而提高他們的動手能力和創新設計能力。并且模塊化電路板較為靈活、普及性高，各個模塊都相對獨立，在出現故障時易于檢測。由于價格較低，學生能夠人手一套，自行設計各類擴展功能模塊。采用項目化的單片機實驗教學，能夠培養學生的工程意識和解決實際問題的能力。在項目化教學過程中，教師通過角色扮演，給學生下達工作任務，這樣能激發學生的學習興趣和積極性，開拓學生的思維，從而提高教學效率。同時，項目的實施和完成能將理論和實踐融為一體，讓學生學以致用。將模塊化與項目化教學模式相結合，是一種創新型的單片機實驗教學改革模式，它能通過設計和制作模塊化的單片機實驗板，實現項目化教學過程。
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第6篇：單片機實驗教學范文
（吉林建筑大學，吉林 長春 130000）
【摘要】分析單片機課程設計在實踐教學中的重要性，設計一個目的明確、設計方案伸縮性強的單片機課程設計題目。在所設計的題目中，給出實驗原理、設計方案指導、教學模式強化等內容。實踐表明，所設計的課程設計題目可以提高學生學習興趣、增強學生的創新意識等。
關鍵詞 單片機；課程設計；探索
0 引言
單片機技術是電子信息專業的學生必須掌握的基本技術。在重視實踐環節、強調培養學生創新能力的今天，設計出一個好的單片機課程設計題目，對提高教學效果、培養學生興趣，在教學改革中具有一定的意義。好的課程設計題目，對培養應用型人才，培養學生發現問題、分析和解決問題的能力，樹立實踐觀念，提高學生綜合分析和創新能力具有重要意義。
單片機已經由8位技術，提升到32位技術，乃至64位技術，生產單片機的廠家也由當年Inter的一家獨大，到現在的百家爭鳴。現在主要的單片機生產廠家有AVR、ST、Freescale、Microchip等，他們生產多應用領域的單片機，更有ARM內核的單片機，與之51內核的8位單片機比較，運算速度快、功能強大。同時，時代變遷，各個領域都可以用到單片機，如何選擇貼近生活而又全面反映單片機的功能應用，是我們設計一個號的單片機課程設計題目所要思考的。傳統單片機課程設計，要求學生在實驗室依據老師給的資料，完成部分設計，主要是把幾個較大的程序，改變幾個參數，觀察現象，學生無法知道程序如何書寫，更少有知道原理獨自寫出程序的學生。造成學生不知道單片機在實踐中是如何設計、如何編寫程序。為此，對課程設計從選題、設計軟件和硬件到調試出正確結果，都做了改革。設計一個實用性強的題目，既體現單片機課程自身特色，又很好培養學生對單片機的興趣，提高學生的應用技能，收到良好的教學效果。
1 單片機課程設計方案
單片機原理及應用課程的教學內容以實用性和應用技能培養為主線。教學中要理論與實踐相結合，并且要提高內容的趣味性。教學中，單片機課程設計是關鍵環節，單片機課程設計的效果對單片機學習效果具有決定性意義。
1.1 課程設計的目的
單片機課程設計教學環節的目的在于培養學生熟練掌握單片機系統的開發與設計能力，培養優秀的電子信息工程學科人才。具體地說，通過這一新的實踐教學的途徑，達到以下目標：鞏固和掌握單片機技術的基本原理，在此基礎上培養學生的綜合設計能力；培養、訓練理工科學生的創新應用能力，使學生通過這一實踐環節的訓練，能夠獨立的設計一個單片機系統，并實現系統的各項功能；著重從以下幾個方面培養學生理論聯系實際的能力：單片機的應用開發能力；軟硬件綜合應用能力；單片機應用中的故障判斷及排除能力；單片機系統的設計能力；提高學生理論與實踐相結合的能力。
1.2 課程設計內容
下面給出設計的參考題目，學生可以根據興趣進行選擇題目，在兩周內完成設計。脈搏血氧儀設計；無線傳感網絡的溫濕度采集及控制系統設計。
1.3 課程設計任務要求
針對題目要求進行功能分析。首先對系統的原理進行分析，對硬件電路進行設計，使用Altium Designer軟件繪圖，對單元電路使用Multisim軟件仿真。制作Pcb圖后焊接完成硬件的制作。其次根據系統功能要求設計軟件并調試。第三步是系統整體調試和脫機運行，這是設計中最為困難和關鍵的一步。最后要求學生寫出系統的詳細說明和設計報告。
2 脈搏血氧儀設計實例
下面是以脈搏血氧儀的設計為實例，來說明設計的單片機課程設計題目的要求、教學過程等。
2.1 脈搏血氧儀原理
無創脈搏血氧飽和度測量是以朗伯-比爾定律和血液中還原血紅蛋白(Hb)和氧合血紅蛋白(HbO2)對光的吸收特性不同為基礎的。通過兩種不同波長的紅光600～700nm和紅外光800～1000nm分別照射組織經反射（或者透射）后再由光電接收器轉換成電信號。組織中的其他成分吸收光信號是恒定的，經過光電接收器后得到直流分量DC，而動脈血中的HbO2和Hb對光信號的吸收是隨著心跳作周期性變化，經過光電接收器后得到交流分量AC，由于HbO2和Hb對同一種光線的吸收率各不相同，通過測量紅光和紅外光的光吸收比率便可以計算出兩種血紅蛋白含量的百分比。血氧飽和度的計算公式如下：
SpO2=A-BR+CR2
式中，A、B、C為定標常數，可以由定標實驗得到，兩個波長的光吸收比率R為：
其中，Vredac為紅光的交流分量；Vreddc為紅光的直流分量；Viredac為紅外光的交流分量；Vireddc為紅外光的直流分量。
2.2 電路設計指導
系統設計總體框圖如圖1所示，圖中給出了設計的指導性建議，并不是一定要按照這個框圖設計，可以根據學生自身的情況，適當修改。單片機要求學生使用16位單片機或者32位單片機。
2.3 軟件設計指導
要求使用C語言或者C++語言來進行軟件設計，在設計過程中，要使用模塊化思想進行設計。脈搏的計算只依賴紅外光的光波信號，通過3個機器周期的采樣點的個數來計算脈搏。在所有采樣點的數據中，做一個類似模擬遲滯比較器。經過遲滯比較器，脈搏信號變成了矩形波型號，近似測量相鄰兩個上升沿的時間，最后得出脈搏。如果把脈搏信號看成周期信號，測量上升沿的時間可以轉換為測量脈搏信號的頻率，由定時器周期查詢信號狀態并完成查詢次數計數，這樣可以方便完成脈搏測量。
2.4 教學模式
設計好一個單片機課程設計的實驗，老師要用怎樣的教學模式把相關的信息傳達給學生，至關重要。老師教學的模式，就是學生的學習模式，好的教學模式，才能培養出學生好的學習模式。教育家喬伊斯在《教學模式》一書中，介紹了很多教學模式，我們把三種教學模式綜合起來用于我們的課程設計教學中：信息加工型教學模式，構建學習群體教學模式，個人型教學模式。信息加工型教學模式是向學生提供相應的信息和概念，老師給學生布置任務、說明實驗目的，講解實驗原理，這是一個概念、理論傳達的教學過程；構建學習群體教學模式，實際上就是一個團體學習的模式，實驗是三個人一組，大家可以一起討論，知識共享，火花一起碰撞，同時也是分工明確、各司其職；個人型教學模式，就是要發揮個人潛力，鼓勵獨立思維、自主創新，學生可以根據自己的知識，創新設計，這時，可以有針對性的對學生進行指導。
3 結論
《單片機課程設計》是實踐環節課程，我們所選擇的題目，從2012年開設以來得到了學生的好評，取得了非常好的教學效果。用學生的話說：貼近生活的題目進行實踐教學，把幾年所學數字電路，模擬電路，光電技術，傳感器技術等知識綜合起來，把所學的知識在實踐中應用。在滿足了教學任務的同時，學到了更有競爭力的能力。
實踐證明，選擇合適的單片機課程設計題目，有助于提高學生學習興趣、有效地掌握所學知識，有效的把理論學習過渡到實際應用。開放式的課程設計題目，有利于增強學生的創新意識，提高學生實踐應用能力。
參考文獻
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第7篇：單片機實驗教學范文
關鍵詞：單片機;模塊化;實驗教學
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2015）20-0212-02
實驗教學是教學活動的重要環節，主要是針對課程的理論做出科學驗證，讓學生加深對理論的認識，同時通過實驗培養學生的創新意識和科學嚴謹的作風。但從目前專業課程教學情況來看，根據現有條件，讓學生自己動手構思和設計的實驗開設比較少。這在不同程度上影響到學生動手能力的培養，尤其是在硬件動手能力方面。目前單片機技術已廣泛應用于各個領域，因為其重要性，是工科專業的專業基礎課，具有很強的工程實踐性，在各個工科專業的實踐設計環節中普遍被學生采用[1-3]。因此研究其實驗教學的特點，幫助學生有效的掌握單片機設計知識，具有重要的意義。下面從教學內容課程設置的角度深入分析模塊化教學在單片機實踐教學環節的教學內容和教學思路。
一、傳統單片機實驗教學方法的不足及改進
目前在單片機實驗教學中，廣泛采用的是實驗箱操作模式。試驗箱教學是一種優秀的教學學習模式，可以讓學習者在較短時間內了解系統的基本開發過程。但其集成性強、開放性不足的特點，也會讓學生在學習中產生“黑盒子效應”，對內部模塊的工作過程不求甚解，認識不深入。在實踐過程中教師按操作步驟逐步進行，留給學生分析思考的余地很少，學生基本上都將操作程序化，當作一種任務來完成，即測量、記錄所需的數據并形成報告就算完成設計。從某種意義上講，學生將“單片機設計”當成了傳統的“實驗課”來實施，實驗只是對前人知識的驗證、重復和再現，對鍛煉學生的動手能力，以及加深原理理解有一定的作用，但對于培養學生綜合分析問題和解決實際問題的能力方面是遠遠不夠的[1]。
模塊課程最早見于20世紀50～70年代的職業技術教育課程，即將內在邏輯聯系緊密、學習方式要求和教學目標相近的教學內容整合在一起，構成小型化的模塊課程。實施模塊教學的首要工作是對教學內容的改革，而教學內容的確立最終應歸結于課程體系的建立。因此，實施模塊教學的重點是建立模塊課程體系。模塊課程體系就是打破原有學科課程體系，以實用能力和必備素質為培養目標，采用模塊教材形式，改進原有學科內容的編排方式，綜合原有相關學科內容，而形成的各個全新課程的集合。模塊化教學多見于大學課程，是按照程序模塊化的構想和原則來設計教學內容的一整套教學體系，采用模塊化思想，構建一個單片機模塊化設計平臺，學生可以采用提供的模塊，根據要求，自己動手獨立完成一個完整的單片機設計題目。通過這樣的實驗教學模式，學生可以擺脫試驗箱固有模式對設計思想的束縛，采用類似搭積木的方式構建硬件連接，從而把更多的精力放在創造性的設計上來;采用模塊化方式構建硬件架構，圍繞單片機核心，學生可以在后期的專業設計中，采用擴展模塊的方式，自主選擇各種功能模塊，并添加進自己的電路中，大大豐富了應用層面的內容，加強了其他專業課和單片機課之間的聯系，無論對單片機內容的學習，還是相關專業內容的學習，都起到了強有力的推動作用;模塊化式的硬件平臺構建模式中所有的功能模塊是可以被替換和增加的，可以很方便在不舍棄其他功能模塊的基礎上，將新芯片融合到已有的設計中去，不僅能夠加快對新芯片的消化過程，而且不再另外增加硬件成本。
二、實驗教學內容設置
CDIO是基于項目教育和學習的新型教學模式，它以工程項目從研發到運行的生命周期為載體，讓學生主動獲取知識，培養學生的工程能力、硬件設計和軟件設計技能;注重知識與多種能力的關聯，培養學生運用知識解決問題的能力、終生學習能力、交流能力和大系統掌控能力[4]。
根據CDIO工程教育理念，將實驗環節與產品開發生命周期――構思、設計、實現和運作緊密結合起來，實驗課程體系可分解為4個層次：基礎性實驗、設計性實驗、綜合性實驗和專業創新性實驗[5。
在此設計理念指導下，總體設計思路是以完整的系統設計內容為主線，在4個層次的實驗內容分配中，先易后難，先基礎后綜合，通過該系統完整功能的實現將實驗的主要內容貫穿起來，使實驗內容成為一個整體，形成進階式的學習模式，提高學生的學習興趣。具體的實施時，先將該系統進行模塊分解，然后將分解后的模塊按照系統的設計進程，貫穿到整個實驗中，每個模塊是相關的，前一次實驗是后一次實驗實施基礎[6]。教師在設計課程時，也必須考慮到如下問題：教學過程中所有成分都要能體現在課程內容中;所選的內容和題目要遵循教學論的基本原理;內容的設置要考慮到教學目的、設計的可行性，教學任務、內容的統一，以及教學的組織形式;在選擇課程內容設置時充分考慮到每一步的教學手段與方法的不足之處;在體現教學方法多樣化的時候，不可貪多求繁;課程內容的設置要有發展的眼光，具體的設計方法和題目要隨著技術的發展而變，隨著教學對象的變化而變化。
以激光器驅動源的設計為例，該設計是本專業學生在后續專業課學習中經常要用到的基本設計。按照設計進程，將內容拆解，第一次實驗內容是基本編譯環境構建和IO口的編程控制，可以用IO口控制LED實現指示燈亮滅，以便于后續作狀態顯示;第二次實驗進行擴展接口的調試，如AD和DA，為后續實現開環和閉環控制做準備;第三次實驗進行中斷系統的調試，采用按鍵通斷觸發控制外部中斷，以便于實現人機交互;第四次實驗在壓控恒流源的基礎上，通過按鍵加減改變DA輸出，控制恒流源電流大小。前兩次課內容屬于基礎性實驗，只有少量的設計性實驗內容，后兩次課就開始增加了設計性實驗內容的比重。最后兩次課屬于綜合設計內容和在此基礎上的專業創新性實驗，可以利用AD采樣實現恒流源電流采樣，并通過負反饋實現驅動電流的閉環控制，對于進度較快的同學，可以引入負反饋控制算法的改進探討。這樣，學生每一次實驗都必須是在前一次實驗完成的情況下進行，并且實驗內容可以很好的結合專業方向的應用，對學生更有吸引力。進階式的連續設計也使得學生在不知不覺中從難道易，逐步掌握了單片相關的實驗內容。同時由于實驗內容的設計導致每一次實驗課都是下一次實驗課的延續，如果沒有上次實驗課的實現，下次的實驗課也無法繼續進行，這樣也就迫使學生克服危難情緒，勇于去面對實踐中碰到的問題，這樣在每次成功后的成就感也會鼓勵學生繼續自主學習。
類似這樣的設計例子有很多，基本都可以按照同樣的思路進行模塊化分解，同時所選的設計內容可以靈活結合專業特點。
三、實驗課程實施
實驗課實施環節是課程內容達到預期效果的保證。“做中學”是CDIO的一個顯著的特點。在實驗實施過程中，教師通過提出設計要求，讓學生根據要求，查找相應地資料，跟同學交流探討。所有的實驗軟硬件平臺的構建和調試都是由學生主動來完成，教師只是設計一些問題，引導學生自己從互聯網查找資料，積極思考，學生獨立分析項目實施過程的每個步驟，獨立解決項目過程出現的問題，培養學生解決問題的能力。
綜合性設計實驗以個人為單位進行，可以避免部分學生“搭順風車”的思想。以前試驗箱教學方法由于條件限制，需要將學生以小組形式進行實驗，每個組基本統一一個成績，這樣甚至會出現一個做、其他人看的局面，無法保證整體的學習效果。而采用模塊化教學，每個學生都將領到一套實驗課中需要用到的器件，不僅能鍛煉學生的獨立學習能力，同時在實踐過程中，也會驅使學生主動去跟其他同學溝通、學習，解決自己碰到的問題。
四、結論
單片機的實驗教學內容對于整個“單片機”課程而言，是非常重要的一個部分，在教學過程中合理的教學內容設置，可以有效的提高教學效果。采用模塊化教學模式，將專業設計中一些經典的設計實例進行分解，按照先易后難，先基礎后綜合的方式，合理分配基礎性實驗、設計性實驗、綜合性實驗和專業創新性實驗四個層次實驗內容的比重，形成進階式學習進度控制。同時由于設計內容更貼近學生的專業，可以更好地提高學生的學習興趣，并為后續專業課設計打好基礎。這樣的教學改革與實踐筆者已經實施了三年，可以明顯看到，學生在學習內容后，在后期的課程設計以及畢業設計中能夠主動將本課程內容與各自的具體研究課題相結合，熟練應用本課程學到的實驗技能，提高了實踐應用能力。
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第8篇：單片機實驗教學范文
【關鍵詞】單片機 項目教學法 智能小車 教學改革
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）08C-0161-02
在電子技術快速發展的時代，單片機技術在電子行業中扮演著極其重要的的角色，掌握了單片機技術，就掌握了電子技術的核心，因此，各大中專院校的電氣工程、機電工程、自動化專業及計算機專業等電類專業都把單片機作為一門重要專業課程來抓。然而，在現實教學過程中，單片機實驗課程教學卻存在著諸多的不足。很多學生反映該課程不好學，知識難記，程序難寫，講課內容不好理解等。教師也反映學生剛開始認真學，后來越來越不認真，最后布置的練習和作業都不做，學習態度不好等，由此產生教師的教和學生的學達不到平衡，教學效果不理想，教學過程偏離教學計劃，達不到教學的預期培養目標。本文針對上述所存在的問題，以制作“智能小車”為整門課程的大項目，采用項目教學法將課程的各章節融入項目制作過程中，通過做項目，讓學生在制作的過程中理解并掌握課程的知識點。
一、單片機實驗教學的現狀與不足
職業院校不同于普通高等院校，職業院校的學生更是異于普通高等院校的學生。普通高等院校的學生自學能力強，自覺性高，相反，職業院校的學生則大多自我認識不高，自學能力較差，自覺性不高，比較好動。如果在職業院校教學中采用傳統的教學方法，教師在黑板前單純講課，或通過多媒體單純授課，學生在下面聽，即便教師講得十分生動、精細，也許臺下的學生也是無心聽課，不能真正掌握好單片機技術。
一些教師采用計算機房進行授課，先講一定的教材內容，然后通過計算機演示和示范程序，讓學生按照示范程序進行練習，然后用Proteus軟件或單片機系統板進行程序仿真。此種教學方法比上述傳統方法好很多，但授課一段時間后卻發現，學生基本上是將教師的示范程序照抄一遍，然后下載到Proteus軟件或單片機系統板中，仿真成功后，接下來就是拿出手機開始玩游戲，沒有繼續強化知識的意識或精神。而那些打字慢或搬抄過程中存在錯漏的學生，可能準備下課了都沒打完字，也可能是因為中途編譯錯誤太多，又找不出錯誤的地方，最后干脆就放棄，直接玩手機或睡覺。
為了避免上述現象問題的發生，提高教學質量和教學效果，我們應該根據職業院校學生的情況，制定出符合他們特點的教學方法，讓他們對課程感興趣，進而激發他們自主去學習和探索知識。
二、單片機實驗教學項目教學法改革
經過多年的教學經驗總結，本文對51單片機實驗課采用項目教學法進行改革，主要由以下幾個環節組成：
（一）興趣入門。心理學上有一個專業的術語叫做“初次效果”，意思是初次見面的一瞬間就能決定勝敗。這是對人說的，其實對教學課程也有同樣的效果。如果在第一次給學生上這門單片機實驗課時，做好開頭，讓學生從一開始就對這門課充滿興趣和期待，那么，可以說，這門課程的教學就算成功三分之一了。
對本課程第一次課的教學設計，大部分教師都是簡單做自我介紹，提出課程的學習要求，然后就開始打開課本上新課。本文的設計則不同，為了做好“初次效果”，本文的第一次課沒有直接上新課，而是跟學生一起看視頻、交流和討論，通過交流與討論的形式讓學生對單片機有一個感性的認識，再通過一定手段使學生對課程學習產生興趣和欲望，然后才慢慢引入新課。具體內容如下：
1.相互認識。先由教師簡單向學生做自我介紹，然后再對全班學生進行點名，認識班里的班干，簡單了解班級的一些基本情況。
2.看視頻。相比學習文字材料，職業院校的學生對圖片、視頻，甚至實物更加感興趣，利用這一特點，教師在上課前準備好搬運機器人、足球機器人、工業生產自動焊接機器人等幾個具有代表性的視頻材料，通過多媒體播放給學生看，然后再向學生介紹這些智能機器人之所以能完成那么多智能控制功能，都是由我們即將學習的單片機芯片來控制，隨即放出單片機芯片的相關圖片。運用此種方法，通過播放視頻和圖片的形式，將全班學生的目光吸引到屏幕上，讓學生從感官上對單片機有一個初步的認識。
3.項目實物演示。此環節是第一次課的部分，教師準備好本門課程項目教學的項目實物――智能小車，用一紙箱裝好，等到這一環節時將它亮相在學生面前，然后試運行給學生看，甚至讓學生親手操作智能小車，讓智能小車動起來，最后現場給學生指出單片機芯片，由此激發學生對本課程學習的興趣。
4.布置項目任務與討論。通過以上幾個步驟后，學生對單片機已經有一定的興趣，此時，教師粗略地講一下智能小車的大致工作原理，然后向學生宣布項目任務―― 制作一輛智能小車。教師將實現的功能和要求羅列出來，最后與學生一起討論如何去完成這個項目，包括硬件部分如何制作，需要用什么電路模塊，最后如何去編寫程序等，擬出一個大體的方案，調動學生的積極性，激發學生求知欲。
5.材料準備。做完項目布置和討論環節后，最后一環節就是材料準備的布置，要求學生列出自己項目所需要的材料，然后用一周的時間去準備，材料可以自己制作，也可以購買現成模塊，這樣，學生有事可做后，也不會再覺得課程枯燥無味，相應地學習興趣也就提高了。
（二）硬件制作。通過前期學生的材料準備后，接下來就進入硬件的制作過程。
教師將學生帶到實驗室，通過分小組的形式進行硬件的制作指導。首先對全班學生提出總的制作要求和注意事項，然后將全班學生分成若干個小組，再召集各組的組長進行硬件的制作指導。比如，教師親自動手示范指導組長們如何裝配智能小車的底盤，如何安裝驅動電機和輪子，如何安裝電路板及相應控制電路模塊等，然后再由各組長對本組的組員進行指導和裝配示范，組員們按照組長的裝配方法進行裝配。同時，教師巡視課堂，了解每個組的制作情況和進度，對有問題或裝不對的學生進行指導和提醒，最終完成項目的硬件裝配與制作過程。
（三）簡單驅動。項目的硬件制作完成以后，教師組織學生帶上課本和智能小車進入單片機仿真實驗室（或計算機機房），對硬件的相應部件進行功能測試以及程序的編寫和仿真，完成一些簡單功能的驅動任務。
首先驅動智能小車的運動部件，即驅動電機帶動輪子轉動。在驅動之前，先給學生設一個疑問：如何讓輪子轉進來？引發學生對本任務的思考。然后對硬件的電路及原理進行簡單的講解，引出單片機的IO口控制知識，并提示學生翻到課本的相應頁碼，融合課本教材相應內容進行簡單的講解。接著，教師寫示范程序并下載到小車單片機中，驅動車輪轉起來，再讓學生按此方法進行程序的編寫和驅動。
學生驅動得電機讓小車跑起來后，學習興趣肯定大大提高，場面也會很熱鬧。此時，教師又提出探索性任務，提示學生如何驅動LED指示燈亮起來，又如何實現燈閃鑠，以及蜂鳴器的驅動等。通過完成這類小任務，學生去探索和驅動其他的一些電路，達到知識拓展的目的，同時也完成單片機IO口的簡單驅動任務。
（四）功能完善。通過以上的方法驅動簡單電路后，學生對單片機IO口的編程和控制已經有了一定的認識和掌握，接下來就可以引導學生一步一步地將一些功能電路模塊綜合起來驅動，實現從簡單到復雜的智能控制過程。
比如，引導學生運用紅外光電傳感器來識別路面的黑線，再控制小車的運動情況，如當小車沒檢測到黑線時，小車一直向前行進；當檢測到黑線時，小車停止前進。學生完成此任務后，教師又提出深一點要求，如當小車沒檢測到黑線時，小車一直向前行進；當檢測到黑線時，小車轉彎或調頭行進等，實現綜合性控制功能。
當學生掌握這些較簡單的綜合控制功能的編程和控制方法后，再往知識較深、程序較難、單片機功能更強的內容去學，比如超聲波避障功能、液晶顯示功能、定時器使用等，引導學生一步一步地、從簡單到復雜地學習，最終完成智能小車所有功能的實現，從而完成本課程主要內容的授課與學習。
（五）考核評比。本課程的最后幾次課是項目完成情況的考核評比與總結。當學生把課程項目的所有功能都完成后，安排一個時間對全班學生制作的項目進行演示和考核評比。在教室的講臺做一個演示臺，讓每個學生將自己的項目作品拿到演示臺上，在全班同學面前展示和演示自己做的項目作品，看看所能實現的功能與開學初的計劃是否一致，再簡單講解作品的工作原理和制作方法，最后，教師再對作品的結果進行點評和總結。
通過演示作品和教師的點評總結，學生不但收獲了學習成功的喜悅，也認識了自己的一些缺陷和不足，進而努力去彌補和更正。同時，教師也能從這個環節中了解到學生學習的掌握情況和教學上存在的不足，進而對下一節課程進行完善和改進。
三、實驗教學改革效果分析
51單片機實驗課項目教學法的教學改革，打破了傳統理論教學和單純Proteus軟件或單片機系統板仿真教學的缺陷，將整門課程改成項目作品的制作，再將課程內容知識融入項目的制作過程中，讓學生既學會了課本知識，又掌握了知識的實際運用，達到理論與實踐相結合的教學目的。
通過多年的嘗試發現，改革后的單片機實驗教學，教師的教學過程輕松了很多，對學生的指導時間多了很多，學生學習的興趣和積極性更是大幅度地提高，課上睡覺或玩手機的學生大幅度地減少，更多學生將時間和精力投入到了項目的制作過程中，碰到問題時，學生也懂得借助網絡進行相關資料的查找，學會了知識的探索，最后在畢業設計中，單片機項目的論文尤其是單片機畢業作品都明顯多了很多。
綜上，以制作“智能小車”為整門課程的大項目，采用項目教學法將課程的各章節融入項目制作過程中，通過學生親自動手做項目的形式，培養學生對本課程的學習興趣，提高學生的學習的積極性和主動性，引導學生將理論知識應用到實踐中，增強學生的技能水平和實際應用能力，達到理論與實踐相結合的目的。經過多年的教學實踐證明，改革后的項目教學法不但提高了教育教學質量和教學效果，而且學生學習的興趣了大為提高，實際動手能力也增強了。
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第9篇：單片機實驗教學范文
關鍵詞：創新創業教育；實踐教學；項目驅動；自主學習
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）05-0110-02
《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》（〔2015〕36號）要求高校到2020年建立健全課堂教學、自主學習、結合實踐、指導幫扶、文化引領融為一體的創新創業教育體系。如何通過實踐教學環節培養學生的創新創業能力，是教學改革中值得探索的一個問題。對此，生物醫學工程專業在“醫學儀器原理及單片機實踐”課堂教學中引入創新理念，實施理論與實踐緊密結合的做法，基于自身的專業特點和教學需求做了一些探索和嘗試，在培養學生創新創業能力為主的教學模式上，取得了較好的成效。
一、當前實踐教學環節的創新創業教育現狀分析
課程設計是高校開設的實踐教學的重要環節，也是高校培養合格技術人才的必要措施。目前在課程設計的教學與實踐過程中還存在著一些弊端，如過分注重課堂教學的知識傳授與灌輸，忽視了對學生的實踐能力、知識的綜合運用和科研能力的培養，使得學生的創新精神比較缺乏，創業手段比較貧乏，創業技能比較匱乏，以致創新產業績效不突出。所以，我們在教學過程中，要抓住教師的主導地教與學生主動地學這對牛鼻子，不遺余力地在教學的全過程注重發揮教師在教學中的主導作用，同時特別不能忽視學生學習過程中的主動性和創造性。
大多數高校所開設的課程設計實踐教學環節是教師指定一些實驗題目由學生進行選擇，再由實驗室規定了可供使用的元器件明細表，由學生在其中選擇，讓學生按照已知的方法和步驟進行設計。另外，課程設計的題目也多以驗證性為主，課程設計的考核方式也主要以學生驗證性課程設計作品和教師對學生的主觀印象為主。結果這些做法在一定程度上限制了學生的思路，不利于對學生的創新意識、創新能力和創新思維的培養，甚至在一定程度上還束縛了學生創新創業才能的充分發揮。
目前，本專業單片機實踐教學，主要要求學生利用單片機采集相關信息，進行簡單處理，顯示相應結果，或實現簡單的控制功能，與醫療儀器專業聯系不緊密。在這種教學環境下，學生在專業綜合應用能力上沒有得到應有的提高，與社會需求存在一定的差距，并且難以獲得應用單片機系統整體開發醫療儀器的經驗，難以樹立和提高創新創業能力。
二、醫學儀器原理及單片機實踐課程進行創新創業教育的可行性
創新創業教育具體到專業學習時，必不可少地要通過實驗技術大力培養學生工程實踐能力及創新設計能力。創新創業能力在學生實踐過程中主要體現在“交流溝通、自主學習、專業知識應用、產品設計”等方面。在目前的專業培養計劃中，我們首次將“醫學儀器原理”與“單片機”課程整合為“醫學儀器原理及單片機實踐”的重創新設計的課程。其特色和優勢在于該課程是以醫療儀器的設計為載體，通過對醫療儀器進行分析，在選題、方案及原理分析、硬件設計、軟件設計、系統調試、產品化設計、撰寫設計報告等實踐環節，對學生進行醫療儀器設計全過程的訓練。將創新創業教育融入到教學環節中，在工程實踐中培養學生綜合產品設計和創新創業能力。
三、醫學儀器原理及單片機實踐課程創新創業教育的實踐
本課程分別從理論教學、實踐教學、項目實施和自主學習方面進行了創新創業教育實踐，旨在提高學生交流溝通、自主學習、專業知識應用、產品設計等創新創業能力，并使之能得到可持續發展。
1.“嵌入式”理教學。在“醫學儀器原理及單片機實踐”課程教學中，通過精心選擇教學內容，采用“嵌入式”教學方法，將一些先進的醫療儀器的設計方法和創新理念融入到課堂教學中，從而提高學生專業知識、自主學習、產品設計等創新創業能力。
2.“啟發式及開放式”實踐教學。“醫學儀器原理及單片機實踐”課程，具有內容雜、難度大、時間長、實用性強的特點，有必要結合課程實際采用啟發式學習及開放式實踐的教學模式，并以“學生為主體、教師為引導”的教學方法來提高課堂教學效率與效果。比如結合研究項目，在具體內容、方法及其應用方面進行啟發式及開放式教學，可提高學生交流溝通、自主學習、產品設計等創新創業能力。
3.項目驅動。“醫學儀器原理及單片機實踐”教學環節，是全面應用所學專業知識的過程。項目選擇上體現以人為本、以學生為主的理念。項目擬題緊扣專業特點，采用學生自主擬題和教師擬題相結合，既符合學生運用新思維、新方法將學到的知識用于實踐的愿望，又解決了部分學生擬題缺乏可行性和創新性的問題。
“項目驅動”實踐教學模式，其核心就是將實踐教學內容項目化，即以項目為框架，以項目設計方法細分為各個“子項目”作為支架，各“子項目”對應相應課程，使學生在學習相應課程時沿著“支架”逐步攀升。“項目驅動”在設計方面可分為“方案及原理分析、硬件設計、軟件設計、系統調試、產品化、設計報告”6個“子項目”。其中硬件設計分為“電源電路、信號采集、信號調理、信號處理、執行電路、電路板設計”6個“子項目”；軟件設計又分為“系統軟件設計、底層驅動設計”2個“子項目”，并將系統調試再分為“硬件電路調試、軟件調試”2個“子項目”。各“子項目”對應相應課程，如“方案及原理分析”對應“醫學儀器原理”和“微機式儀器設計”課程。項目實施分解圖如圖1所示。
采用“項目驅動”通過多門課程共同完成具體醫療儀器產品設計，把復雜問題簡單化，極大地激發了學生的學習熱情和實踐興趣，鍛煉了學生專業知識應用、自主學習、產品設計等創新創業能力，能使其在今后就業與創業中大展身手，創造業績。
4.教學互動平臺建設。為了打破課內課外教學的限制，為學生自主學習提供教學互動平臺，課題組在學校網絡教學平臺網頁中構建了“醫學儀器原理及單片機實踐”網絡課程，向學生提供教師團隊、教學大綱、教學方法、教學條件、教學效果、參考教材、教學資源等內容。通過互動平臺實現教學互動、資源共享、移動學習等功能，為學生自主學習的創新創業能力提供全方位支持。
四、結束語
在“醫學儀器原理及單片機實踐”課程中進行創新創業教育，對學生進行醫療儀器設計全過程的訓練，有助于培養學生的創新思維，掌握醫療儀器設計開發的方法和創新創業能力。通過本課程創新創業教育，學生在課題申報、、專利申請等創新能力較以前有了很大提高，為將來在醫療電子領域做出更大貢獻奠定了堅實的基礎，是一個值得普遍推廣的教學新法。
參考文獻：
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