單片機教學改革與學生工程素質培養

　　【摘要】： 圍繞“單片機技術與實踐”課程特點開展教學改革，以實物制作為教學載體，采用項目化教學以培養學生工程素質為指導思想貫穿整個教學過程，切實提高學生動手實踐能力。
　　【關鍵詞】：單片機；工程素質；實踐；多媒體
　　中圖分類號:G420 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(c)-0000-00
　　單片機課程是在強調高技能型人才培養的高職院校中一門重要的專業課，為從事電子產品、機電產品的生產與開發企業培養具有單片機應用產品設計、分析、調試和制作能力的實踐型人才，在培養高技能、應用型人才的過程中起著重要的作用。但是，由于該課程知識面廣、邏輯性強，強調實際動手操作，不僅存在教師難教的問題，同時高職院校學生普遍知識底子薄，學習缺乏自主性、主動性，還存在學生難學的問題，因此教學效果不理想。為了解決這個問題，本文從教學內容出發，以提高教學效果，增強學生實踐能力，培養學生工程素養為目標對教學內容和教學方法兩方面進行了改革探索，實現“教、學、做”的統一。
　　１課程改革與創新
　　1.1教學內容改革
　　在教學內容、實踐教學體系上，體現高職高專特色，堅持“夠用為度，培養技能”的原則，以提高學生的實踐能力和應用能力為指導，對課程內容體系進行了重構。在講解一個新的理論時，強調以實際應用引入理論體系。一些理論的教學可以等學生動手實踐過后，再進行理論講解，分析學生實踐中遇到問題的原因，這樣先實踐后理論的教學效果比傳統的教學好，能吸引學生聽理論講解，激發學生理論學習的積極性。“單片機技術與實踐”課程內容和要求如下所示。
　　(1)單片機最小系統的設計與制作 10課時
　　知識要求：了解單片機常用的系列型號；了解單片機應用系統組成結構；掌握單片機的概念；掌握單片機應用的開發流程；掌握單片機相關基礎知識。
　　技能要求：能設計時鐘電路；能設計復位電路；能通過測量復位引腳電壓來檢驗復位電路工作是否正常；會熟練進行數制之間數值轉換
　　(2) 流水燈的設計與制作 10課時
　　知識要求：了解MCS-51型單片機存儲空間的配置；熟悉MCS-51型單片機I/O端口的結構及工作原理；了解MCS-51型單片機的引腳功能；掌握單片機的讀寫時序。
　　技能要求：能將端口輸出高電平或低電平；能從端口上讀入數據到單片機；會編寫程序實現流水燈。
　　(3) LED動態掃描 6課時
　　知識要求：掌握數字、字符轉換成顯示段碼的方法；掌握動態顯示的原理；掌握動態顯示的程序編寫。
　　技能要求：會程序編寫；能使用各種調試方法調試程序；能在5位數碼管上顯示學號的后5位。
　　(4) 多功能電腦時鐘 14課時
　　知識要求：了解液晶顯示器的工作原理；掌握LCD調試方法；掌握定時器/中斷技術和應用。
　　技能要求：會設計液晶顯示器與單片機的接口電路；能編寫程序在指定位置顯示指定字符。
　　(5) 多功能計算器 10課時
　　知識要求：了解鍵盤的接口方法；認識各種按鍵；知道按鍵四個引腳中哪幾對腳是常閉的；掌握查詢式鍵盤的硬件組成和軟件編程方法
　　技能要求：能連接按鍵電路;會編寫程序讀入鍵值;能把鍵值顯示出來
　　(6) 溫度控制/告警器 14課時
　　知識要求：了解A/D轉換器工作原理；掌握D/A轉換器與單片機接口工作原理；掌握A/D、D/A編程方法。
　　技能要求：能設計A/D、D/A轉換電路；能編寫程序進行數據采集，并把數據顯示的數碼管上。
　　1.2教學方法改革
　　(1).多媒體結合黑板開展教學
　　利用教室多媒體設備進行理論教學，化抽象為形象，側重講原理、講應用。多媒體教學信息量很大，一節課可以講很多東西，學生于一些難的知識點不能完全掌握，對于一些重要東西（如程序講解）用黑板的教學效果會更好。最好的方法是先用多媒體講解，對于難點和重點用板書的形式進一步講解。
　　(2).在實驗室完成理論和實踐的教學
　　單片機實驗室建成理實一體化，有多媒體設備和實驗設備。學完理論知識后立馬可以進行實踐檢驗，也可以先開展實踐教學，讓學生先進行試驗，然后再進行理論學習，這樣大大提高了學生的學習積極性。
　　(3).每次課給學生一個任務
　　每堂課都給學生布置一個任務，此任務包含本次課的重要知識點。如實現燈的左移，實現搶答器功能。
　　2典型教學案例
　　搶答器項目的主要部分是按鍵掃描、按鍵處理、按鍵功能編程及七段碼編程。
　　要求掌握的知識點：了解鍵盤的接口方法；知道按鍵四個引腳中哪幾對腳是常閉的；掌握查詢式鍵盤的硬件組成和軟件編程方法；掌握外部中斷相關知識。
　　要求掌握的技能有：能連接按鍵電路，會編寫程序讀入鍵值；能把鍵值顯示在數碼管上；能編寫主持人用的按鍵程序。
　　通過搶答器的制作了解單片機的重要輸入設備——鍵盤接口技術和程序設計方法。熟悉按鍵的結構，掌握獨立式鍵盤的結構和查鍵程序。
　　搶答器教學案例
　　1．教學任務：完成搶答器的設計與制作
　　2．教學目標
　　最終目標：了解數碼管的結構、工作原理、顯示方式和控制方法。
　　促成目標：（1）數碼管能顯示數字0－9；（2）會設計喇叭發聲電路；（3）設計程序保證顯示最先搶答人的號碼。
　　3．教學準備
　　（1）萬用表、仿真器、編程器、電焊鐵、松香、焊錫絲等設備。流水燈所需的元器件。
　　（2）教學PPT、教案、教材、學習指導書、任務書、評價表等。
　　（3）將一個班級的學生劃分為若干學習小組，每組2人，分工合作完成。
　　4．教學課時數4課時
　　5．教學過程
　　（1）收集信息（0.5課時）
　　下發任務書，描述項目學習目標，交代學習任務，發放相關學習資料，教師作10分鐘輔導。
　　（2）制定計劃（0.5課時）
　　每位學生寫出8個LED燈可以實現哪幾種顯示方式，并寫出1種顯示方式的程序。
　　（3）實施計劃（2課時）
　　小組之間討論如何保證顯示最先按下按鍵的號碼，并編寫程序。
　　（4）檢查評估（1課時）
　　完成實物制作后，接通電路板電源，能進行搶答，有人搶答后喇叭發出響聲，學生根據評價表自我評分，再由教師檢查評分。