麻 超 張 穎 羅 曉/上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院
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單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革探索與實踐
麻 超 張 穎 羅 曉/上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院
【摘 要】針對單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的課程特點,探討了課程改革中采取的一些措施。通過改良課堂教學(xué)方式、注重課外實踐等方法,顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】單片微機(jī);教學(xué)改革;實踐式教學(xué)
【Abstr act】Sever al teachi ng r efor m attemp ts of Ap pli cati on of Si ngle- Chip Microcomputer Course ar e i ntr oduced i n thi s p aper,which are focused on the theory and practical teaching.After practice by years,these attempts are proved to be effective and achieved good results.
【Keywords】Single-Chip Microcomputer; Teaching Reform;Practical Teaching
隨著電子與計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、各種電器及設(shè)備自動化水平的日益提高,單片機(jī)技術(shù)在生活中所扮演的角色越發(fā)重要。因此,各理工類院校都將單片機(jī)列為自動化、電氣、電子信息等專業(yè)的核心課程之一。然而,由于該課程理論抽象、邏輯性強、實踐要求較高,學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍感到無所適從,大多以應(yīng)付考試為目標(biāo),對知死記硬背,學(xué)完之后仍然無法獨立完成單片機(jī)的簡單應(yīng)用和開發(fā),違背了該課程的設(shè)置初衷。針對這些問題,我院教師團(tuán)隊近年來嘗試了一些新的教學(xué)手段,增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,改善了教學(xué)效果。
1.1精簡理論教學(xué)
本課程內(nèi)容繁雜,既包括計算機(jī)基礎(chǔ)知識,又包括51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng),串并口、定時計數(shù)器等功能模塊,以及系統(tǒng)擴(kuò)展與接口技術(shù)等應(yīng)用范例。如果教師授課時面面俱到,在48課時的教學(xué)中,留給學(xué)生獨立思考及課堂參與的時間將所剩無幾。如此多的知識內(nèi)容,也會讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時舍本逐末,感到枯燥乏味、逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣。
為改變此現(xiàn)狀,在理論教學(xué)中,將重點放在計算機(jī)基礎(chǔ)知識、51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲器組織、中斷系統(tǒng)、指令系統(tǒng)上。這些是單片機(jī)的核心內(nèi)容,是單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ),扎實掌握后再學(xué)習(xí)其他類型單片機(jī),學(xué)生可以觸類旁通,很快上手。因此將大部分理論教學(xué)時間投入到這些內(nèi)容上。而對單片機(jī)各種功能模塊,理論教學(xué)中僅簡單提及,重點放在應(yīng)用中由學(xué)生邊做邊體會。
通過精簡理論教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中有的放矢,為掌握單片機(jī)的應(yīng)用打牢基礎(chǔ)。
1.2注重實踐
單片機(jī)課程實踐性很強,學(xué)生動手設(shè)計電路、調(diào)試程序,是本課程取得滿意教學(xué)效果的關(guān)鍵。在實驗內(nèi)容的選擇上,照顧學(xué)生的知識積累,由淺入深。初期階段,以純軟件實驗內(nèi)容為主,給出部分參考程序,讓學(xué)生通過修改完成功能替代。待學(xué)生掌握后,逐漸引入如流水燈、交通燈等基礎(chǔ)的軟硬結(jié)合實驗內(nèi)容,并逐漸增加內(nèi)容難度。
為縮短開發(fā)時間,在教學(xué)中引入PROTEUS仿真軟件,讓學(xué)生親自搭建電路、編寫單片機(jī)程序、仿真調(diào)試。在親自動手中理解與掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)、定時計數(shù)器、串并口通信等功能的原理以及應(yīng)用。
1.3加強學(xué)生參與度
充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性,讓學(xué)生積極參與到課堂的教與學(xué)中。
課程前期,采用啟發(fā)式教學(xué)方法,通過一些簡單問題,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,逐步引入知識內(nèi)容。比如有符號數(shù)的表示方法,讓學(xué)生思考+0和-0的原碼、反碼的不同可能會帶來的問題,進(jìn)而給出補碼的知識,加強學(xué)生對三種表示法的理解。
課程后期,教學(xué)以學(xué)生為中心,把學(xué)生劃分為若干小組,每個小組分配一個自由任務(wù),讓學(xué)生根據(jù)興趣,討論確定設(shè)計內(nèi)容、角色分工,共同完成該設(shè)計。每個成員分配完全不同的角色,保證所有人員都能全力投入。通過幾年的觀察和實踐,該方法可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。
由于學(xué)時限制,課堂授課只能起到啟蒙作用。想要獲得更好的學(xué)習(xí)效果,達(dá)到獨立開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的目的,在課外還要引導(dǎo)學(xué)生積極參與各類實踐,以學(xué)習(xí)指導(dǎo)實踐、以實踐帶動學(xué)習(xí)。
2.1大學(xué)生創(chuàng)新
學(xué)生根據(jù)自己興趣,結(jié)合單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用,選擇合適的創(chuàng)新課題申報,立項后可獲得學(xué)校經(jīng)費支持。從組隊、撰寫申報書,到硬件電路設(shè)計、程序編寫、整體調(diào)試,再到最后的項目結(jié)題報告,都由學(xué)生獨立完成。這類創(chuàng)新活動不僅鞏固并提高了學(xué)生對于單片機(jī)的理解與掌握,還增強了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,同時鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)研究與文檔撰寫能力,可謂一舉多得。
近年來學(xué)生參與創(chuàng)新活動的熱情不斷提高,參與人數(shù)、課題質(zhì)量逐年增加。學(xué)生通過創(chuàng)新活動還成功獲得了多項發(fā)明專利和實用新型的授權(quán)。充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性,學(xué)習(xí)與實踐的關(guān)系也進(jìn)入良性循環(huán)。
2.2競賽
大學(xué)生電子競賽、智能車競賽等項目,也是鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握單片機(jī)的良好途徑。這類比賽目標(biāo)明確,要求學(xué)生盡可能完善與優(yōu)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,促進(jìn)了學(xué)生對單片機(jī)知識的深入理解與研究。面對隨時可能出現(xiàn)的各種情況,鍛煉了學(xué)生分析、解決問題的本領(lǐng),提高了學(xué)生的應(yīng)變能力。
此類比賽具有跨學(xué)科特點,涵蓋了控制技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)械工程等多個領(lǐng)域,不同專業(yè)的學(xué)生共同組隊、通過比賽相互交流,拓展了學(xué)生的知識面,開闊了視野。
2.3中外合作
我校與美國勞倫斯理工大學(xué)長期合作,每年派遣學(xué)生赴美參加由中美教師共同指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計項目,該項目要求學(xué)生設(shè)計制作完成特定功能的機(jī)器人,并參加Robofest大賽。在短短四個月時間內(nèi)完成從設(shè)計、制作、調(diào)試,到參賽的機(jī)器人,對學(xué)生單片機(jī)知識的掌握、軟硬件設(shè)計能力是一個考驗,要求學(xué)生在前期相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中打下堅實基礎(chǔ)。為能赴美參賽,學(xué)生具有極大動力認(rèn)真學(xué)習(xí)單片機(jī)課程,整體學(xué)習(xí)效果也得到提升。
作為一門應(yīng)用型課程,單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)要求理論與實踐有機(jī)結(jié)合,教師在授課中對內(nèi)容合理安排、適度取舍。本文所探討的教學(xué)改革方法,在教學(xué)實踐中取得了良好的效果,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了教學(xué)質(zhì)量,同時增強了學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新意識,鍛煉了學(xué)生知識綜合應(yīng)用能力。教學(xué)作為一項長期工程,今后仍需要不斷總結(jié)、改進(jìn)方法。
參考文獻(xiàn):
[1]方向紅.單片機(jī)三段遞進(jìn)式教學(xué)模式實踐與探索[J].中國電力教育,2014(2).
[2]羅偉華,湯婕.單片機(jī)教學(xué)探討[J].科技資訊,2014(29).
基金項目:
本文由上海工程技術(shù)大學(xué)教學(xué)建設(shè)項目基金(k201402003)資助。