“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革的研究

黃偉軍,肖金球,張兄武,楊利娟

(蘇州科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院,江蘇蘇州 215011)

我院“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實(shí)踐項(xiàng)目組提出了“重視基礎(chǔ)、提高綜合、引導(dǎo)創(chuàng)新”三層次的教學(xué)模式,將單片機(jī)課程的教學(xué)分為基本知識(shí)教學(xué)、綜合應(yīng)用知識(shí)教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐指導(dǎo)教學(xué)三種類(lèi)型,強(qiáng)化對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),提高應(yīng)用單片機(jī)新技術(shù)解決具體實(shí)際問(wèn)題的能力。

1 教材建設(shè)

我們?cè)谡n程教學(xué)內(nèi)容上,注重單片機(jī)結(jié)構(gòu)體系原理以及傳統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,增加了當(dāng)前的一些主流技術(shù),包括USB接口和網(wǎng)絡(luò)芯片接口等熱門(mén)應(yīng)用內(nèi)容。為此,我們組織教師編寫(xiě)了新教材《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》[1],該教材以MCS-51系列單片機(jī)為核心,著重介紹了一些應(yīng)用新興技術(shù),如T LC2543串行A/D、SED1330系列大屏幕LCD、全雙工單片MODEM和高速并行USB接口芯片等內(nèi)容。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)則列舉了自主開(kāi)發(fā)完成的系統(tǒng)實(shí)例,通過(guò)實(shí)例闡述應(yīng)用單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的基本方法和技術(shù),該教材已于2005年出版。

2 理論教學(xué)

我們對(duì)單片機(jī)理論和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)及安排,重點(diǎn)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。對(duì)大部分學(xué)生的教學(xué)執(zhí)行基本教學(xué)大綱的要求,對(duì)部分學(xué)有余力的學(xué)生,創(chuàng)造條件提高他們的實(shí)際應(yīng)用能力,以滿足其個(gè)性發(fā)展需求。

1)課程網(wǎng)站和“天空教室”

我們建立了單片機(jī)課程網(wǎng)站和“天空教室”。課程網(wǎng)站有豐富的課程資源,在“天空教室”中有“教學(xué)要求”、“課件”、“習(xí)題”和“自測(cè)題”等欄目,教師可通過(guò)“天空教室”布置作業(yè),學(xué)生也可通過(guò)“天空教室”網(wǎng)上提交作業(yè)。我們并開(kāi)設(shè)了討論區(qū)和答疑區(qū)。

2)教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)本課程工程實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn),我們側(cè)重訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力。其核心是訓(xùn)練學(xué)生在獲得單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),掌握單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。

針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)入門(mén)難的問(wèn)題,我們?cè)诮虒W(xué)中注重實(shí)例的選擇,開(kāi)始通過(guò)簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入單片機(jī)應(yīng)用制作,然后鼓勵(lì)他們進(jìn)行完整應(yīng)用系統(tǒng)的仿真及制作,避免學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒影響學(xué)習(xí);

針對(duì)單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用中C51成為主流的現(xiàn)實(shí),我們?cè)诮虒W(xué)中編程既講匯編也介紹C51,通過(guò)匯編幫助理解基本概念,特別是存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)問(wèn)題,通過(guò)C51解決復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)編程問(wèn)題。

3)教學(xué)方法

在單片機(jī)教學(xué)中,課堂上主要是介紹單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、時(shí)序、存儲(chǔ)器、指令、程序設(shè)計(jì)和接口電路及應(yīng)用。我們?cè)谡n堂教學(xué)中,采用了Proteus進(jìn)行仿真實(shí)例演示。教師帶上典型實(shí)物,如LED顯示和交通燈等進(jìn)行演示,讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)用Proteus畫(huà)同樣的線路圖,調(diào)用同樣的程序進(jìn)行仿真,便可產(chǎn)生同樣的效果。由于大部分學(xué)生都有電腦,課外有條件進(jìn)行相應(yīng)的編程和Proteus仿真練習(xí)。隨著課堂內(nèi)容的推進(jìn)和深入,教師的講解在使用板書(shū)和多媒體課件的同時(shí),能不斷擴(kuò)展Proteus仿真功能。從最初的內(nèi)部存儲(chǔ)器的使用到簡(jiǎn)單的I/O端口操作,從內(nèi)部功能塊的使用到外部接口的擴(kuò)展,從簡(jiǎn)單的按鍵與LED顯示操作到擴(kuò)展A/D與D/A構(gòu)建成為一個(gè)完整系統(tǒng)。學(xué)生能將單片機(jī)原理與結(jié)構(gòu)、程序的編寫(xiě)、硬件線路圖的構(gòu)建和仿真運(yùn)行有機(jī)地結(jié)合在一起。學(xué)生最終基本上可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)軟硬件系統(tǒng)。

4)考核評(píng)價(jià)

我們?cè)诮虒W(xué)考核方式上,采用“考試+實(shí)踐考核+綜合評(píng)定”的考核方式。期末考試重點(diǎn)考核學(xué)生的理論知識(shí)的掌握程度;實(shí)踐環(huán)節(jié)考核學(xué)生的動(dòng)手能力;綜合評(píng)定(大作業(yè))由學(xué)生根據(jù)自己情況,設(shè)計(jì)一套單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),采用Proteus仿真完成,通過(guò)天空教室提交。

3 實(shí)踐教學(xué)

我院學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)分為課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、自主訓(xùn)練、集中訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計(jì)五個(gè)階段?！皢纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用”這門(mén)課程的實(shí)踐場(chǎng)地除了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室外,還開(kāi)辟了綜合實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室,供學(xué)生自主使用。

為了使學(xué)生具有較好的單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力,我們專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了基于MCS-51單片機(jī)的多功能板,上面有 LED、LCD 、交通燈 、繼電器控制、A/D、溫度傳感器、日歷時(shí)鐘及擴(kuò)展口。學(xué)生籍此自我命題并自主完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)[2]。

我們把綜合實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室作為開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室,供給部分對(duì)單片機(jī)有興趣的學(xué)生使用。我們還支持學(xué)生參與各類(lèi)課外科技活動(dòng),申請(qǐng)科研立項(xiàng),開(kāi)展項(xiàng)目研究。我院學(xué)生在各類(lèi)設(shè)計(jì)大賽中獲得了優(yōu)異的成績(jī)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本課程的教學(xué)改革與實(shí)踐已取得了一定的成績(jī),編寫(xiě)的教材《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》被評(píng)為2007年江蘇省高等學(xué)校優(yōu)秀精品教材。項(xiàng)目組教師完成的“大眾化教育背景下`單片機(jī)原理與應(yīng)用'課程改革與實(shí)踐”獲得了2007年“江蘇省高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)。而且,本課程被評(píng)為2009年江蘇省精品課程。

[1] 肖金球等.《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》教材的編寫(xiě)思路及特點(diǎn)[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2005(1)

[2] 肖伸平,凌云,何小寧等.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程實(shí)踐化教學(xué)改革的探索[J].北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006(12)

[3] 唐鴻儒,夏揚(yáng)等.單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)探索[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2005(1)