單片機原理與應(yīng)用實驗教學(xué)改革研究

劉莉 遼寧科技大學(xué)

一、前言

隨著單片機應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展。單片機原理與應(yīng)用成為電氣自動化專業(yè)、機電類專業(yè)的主干課程之一，也是畢業(yè)生拓寬就業(yè)面的必備能力。大學(xué)實行改革以后，教育模式從精英化向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)移。在現(xiàn)階段的教育模式下，如何培養(yǎng)出社會需求的專業(yè)人才和具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，成為目前高校教學(xué)改革的主要目標(biāo)。

二、現(xiàn)有實驗狀況分析

1、應(yīng)用技術(shù)學(xué)院一直重視實驗教學(xué)，讓學(xué)生掌握實踐技能是我院辦學(xué)特色。2000 年。我們購買了南京偉福公司的單片機開發(fā)系統(tǒng)，系統(tǒng)功能齊全。設(shè)備的特點是可以很方便地開設(shè)各種單片機硬件實驗。充分了滿足實驗的需求。但是內(nèi)部硬件電路擴展比較復(fù)雜，由于學(xué)生操作不當(dāng)，硬件經(jīng)常出問題，對于初學(xué)單片機的學(xué)生，無論從軟件編程還是硬件兒學(xué)習(xí)，都存在畏難情緒。

2、實驗箱集成度較高，學(xué)生在進行單片機實驗時，只需按照實驗指導(dǎo)書操作或參照其他同學(xué)連線和編程，驗證運行效果，即可完成。 不能滿足學(xué)生技能的培養(yǎng)的需求，不利于學(xué)生對單片機學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。單片機原理與應(yīng)用課程是一門實踐性非常強的課程。不經(jīng)過實際動手進行制作單片機系統(tǒng)，不可能掌握單片機原理與應(yīng)用。應(yīng)該使學(xué)生了解了干什么、怎么干以后親自動手去體驗。干中學(xué)，學(xué)中干，有效學(xué)習(xí)培養(yǎng)能力

3、目前，單片機課程仍然大多使用51 單片機作為教學(xué)單片機，嵌入式開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域中，單片機種類繁多，傳統(tǒng)的51 單片機已經(jīng)沒有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，如果在教學(xué)仍只51系列，學(xué)生在完成單片機課程的學(xué)習(xí)以后，進入工作崗位如果需使用其他型號的單片機，他們還需要較長的時間去重新學(xué)習(xí)和適應(yīng)。

三、單片機原理與應(yīng)用課程，實驗教學(xué)改革研究

單片機學(xué)習(xí)既包括硬件系統(tǒng)設(shè)計也包括軟件系統(tǒng)設(shè)計，讓學(xué)生自己親自動手參與制作與調(diào)試單片機最小開發(fā)板。通過制作與調(diào)試單片機最小開發(fā)板，使學(xué)生熟練掌握單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理、程序設(shè)計、中斷系統(tǒng)、IO 接口和總線等問題，以及單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法。

1、首先，單片機實驗和單片機最小開發(fā)系統(tǒng)的制作圍繞步進電機控制系統(tǒng)講解，使同學(xué)們學(xué)習(xí)有一個明確的目的。由學(xué)生利用Pro tel 軟件設(shè)計，完成步進電機控制系統(tǒng)在線編程開發(fā)板原理圖及PCB板的控制，然后進行電路板原理圖的繪制、元器件的選型、元器件的焊接、電路調(diào)試等，同時也提高了同學(xué)們能正確使用開發(fā)工具，并能進行軟件設(shè)計，匯編與調(diào)試，合理使用各種儀器儀表進行測試，并能初步診斷故障及分析與排除，能編制恰當(dāng)?shù)某绦颍瑢嶒瀳蟾婺苷_歸納實驗原理，畫出實驗原理圖及接線圖軟件框圖，寫出正確實驗程序，分析故障產(chǎn)生的原因，并寫出解決措施。

2、學(xué)生熟練使用stc-isp-15xx-v6.85 與Keil 軟件進行在線編程、匯編與調(diào)試。這個軟件兒通過串口下載編程。并可以直接對STC 系列單片機編程寫入，從而省略了專門的單片機編程器。學(xué)生在自己的電腦上使用這個軟件，便可以進行單片機制作，給學(xué)生提供了一個節(jié)省高效的單片機系統(tǒng)設(shè)計制作的開發(fā)工具，這個軟件17、18 級學(xué)生中普遍使用，有效提高學(xué)生創(chuàng)造思維，獨立分析解決問題能力。

四、單片機實驗考核采用綜合成績評定法

1、全面評價學(xué)生能力、探索多元化的考核方式，把期末一次性考核轉(zhuǎn)變?yōu)槠綍r多次考核，把對理論知識的考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生綜合素質(zhì)能力的考核。因此要在傳統(tǒng)的考核方式上增加對學(xué)生實踐能力和開發(fā)能力的考核部分，將“3+7”考核方式變?yōu)椤?+1+5+3”，即平時成績10 分，主要包括考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)等；理論知識考核50 分，期末考試；課內(nèi)實驗操作10 分，在實驗過程中進行考核； 實驗考試成績占30 分，實驗考試。

2、為了避免實驗考試程序拿來復(fù)制粘貼，互相抄襲，無法真正考出學(xué)生的實際水平。采用一人一題目，題目分A、B、C 三檔難易供學(xué)生選擇，其中A 檔總分100 分，B 檔總分85 分，C 檔總分70 分，教師根據(jù)每位學(xué)生的實驗結(jié)果現(xiàn)場評分，采用這樣的成績評定方式，可以更好地反映學(xué)生對單片機的掌握和應(yīng)用程度。

五、結(jié)束語

經(jīng)過幾屆學(xué)生實驗的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容以及考核方式的改革，加深了學(xué)生對理論知識的理解，鍛煉了學(xué)生的動手操作和解決實際問題的能力，推動了單片機原理與應(yīng)用教學(xué)工作穩(wěn)步進行。教學(xué)質(zhì)量明顯提升，申報學(xué)科競賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目的學(xué)生數(shù)量顯著增加，學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，全國大學(xué)生機器人競賽都取得了優(yōu)異的成績。充分體現(xiàn)了單片機實驗教學(xué)改革對培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力和創(chuàng)新能力的積極影響。

遼寧科技大學(xué)單片機原理及應(yīng)用實驗教學(xué)改革與研究項目號SYJG201933。