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单片机实验教学改革的探索

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  摘要:本文分析了“单片机原理及应用”课程实验教学改革的必要性,提出了新的实验教学改革方案。目的在于激发学生学习的积极性,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生的创新能力和综合素质。
  关键词:单片机实验;实验教学;教学改革
  
   1 引言
  
   作为典型代表,单片机推动了嵌入式系统的发展,成为现代电子系统中重要的智能化工具。无论是尖端科技,如军事、通信、能源、机器人、IT,还是现代工业、农业等诸多领域,都离不开单片机,其使用率远远超过了其他类型的计算机。因此“单片机原理及应用”课程在高校的计算机类、电子类、电气类等专业的教学计划中占有着特殊的地位。这些专业除了单独设课程外,还涉及到许多实践环节,如课程设计、毕业设计等领域。近年来,在高校各种电子设计竞赛中,单片机已成为主要方法。
  
   2 单片机实验改革的必要性
  
   “单片机原理及应用”是一门理论性和实践性都很强的课程,在重视理论教学的同时,必须重视实验教学。但是,传统的实验教学形式比较单一、方法呆板,实验课一直以教师为中心,学生在规定的时间内,用统一的模式,按照指导书上规定的步骤做相同的实验。这种实验教学方法不利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力。所以,为了适应当今社会对单片机行业人才的需求,必须对单片机实验教学进行改革。
  
  3单片机实验教学内容的改革
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  1).实验内容的调整。我校采用的实验系统为广州周立功单片机发展有限公司开发的DP-51PRO单片机综合仿真实验仪,该综合仿真实验仪功能强大,可以让学生在装置上进行许多综合性和设计性实验。DP-51PRO单片机综合仿真实验仪主要有如下一些模块:① MON51仿真调试模块;②总线I/O扩展模块;③8155外扩I/O实验区;④输入系统:拨盘开关、单键按钮、键盘系统;⑤输出系统:8个LED及LCD模块;⑥8×8点阵LED模块;⑦并行、串行8位A/D及D/A实验模块;⑧直流电机、步进电机实验模块;⑨数字温度采集试验模块,还有许多与实际工程相关的实验模块。为了让学生全面熟悉这些模块及器件,根据单片机课程的特点,将实验教学内容分为三个部分:第一部分为硬件、软件基础知识相关内容的训练。第二部分为基本接口实验,安排的内容主要有利用8155进行输入、输出实验;定时器/计数器应用实验;ADC0809转换器实验、DAC0832转换器实验;中断系统实验;串行口通信实验。第三部分为综合性设计实验,要求学生充分利用DP-51PRO单片机综合仿真试验仪的硬件资源,用所学的汇编及C51程序知识进行的。安排的内容主要有电脑时钟、频率计、数字温度计、电子音乐、步进电机、直流电机控制、电子液晶显示屏设计等。
   (2).增加C51应用编程方面的训练。现在社会上的单片机系统己经普遍采用基于C51高级语言的软件系统。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点。为了提高学生的软件开发能力和实验效率,我们在实验中给学生增加了相应C51的编程训练。
  (3).增加实验教学时数。在学习理论课程时,学生要么只注意到了局部的硬件知识或者简单的汇编指令等内容,要么只注意到单片机系统具有很强大的功能,而不知自己如何应用单片机资源开发设计自己的产品。所以,必须把理论教学和实践教学有机地结合起来,充分发挥实践教学的优势。
  
  4单片机实验教学方法的改革
  
   (1).提高学生学习单片机的兴趣。为了提高学生对《单片机原理及应用》这门课程的学习兴趣,可以在开课几周之后,邀请一些著名的单片机开发公司技术人员来校做“单片机与就业”、“单片机应用”等方面的专题讲座,使学生们充分了解单片微机在工业控制、智能仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的广泛应用前景及作为一个电子工程师学好单片机的重要性和必要性。
  (2).在实验中发挥学生的主观能动性。在单片机实验教学中,我们把验证性实验安排在教学环节的前期,这样有助于学生尽快熟悉单片机软硬件环境。同时,为了培养学生综合运用所学知识的能力,我们还增加了设计性实验的分量。实验指导书上只给出实验的任务和要求以及实验的原理性说明,学生必须根据实验的目的和要求,独立设计实验的硬件电路和程序,并对软硬件进行联机调试,然后观察实验现象,分析实验结果,写出实验报告。在整个实验进行过程中,要以学生为实验主体,指导教师在实验的组织管理上唱“主角”,而在实验中只能唱“配角”,引导学生分析并解决实验中出现的问题,避免走弯路,并解答实验当中出现的疑难问题。例如,在时钟实验中,有学生问定时/计数器的计数初值如何设置。这个问题涉及晶振频率对机器周期的影响和定时/计数器的工作原理。我们先引导学生通过实验修改定时器计数初值前后的实验结果,使学生得到感性认识,然后再指出为什么有时走得快,有时走得慢,使学生加深了对理论知识的理解,学到了实际知识。
  (3).鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发。在课余时间开放实验室,创造一个宽松的学习环境。这种实验教学模式,既体现了高等教育以学生为中心的理念,又提高了他们的责任感和自信心,进而为激发其创造力发挥更大的作用。
  (4).侧重学生应用、创新能力的考核。以往单片机课程的考核只注重理论知识,在考前学生会花很多时间死记硬背书中的原理知识,最后的考试成绩都很好。实际上,大多数高分学生只知其然而不知其所以然,连运用单片机实现一个简单的系统都不会,造成了“高分低能”现象。作为一门实践性很强的课程,应该把实践环节纳入考核之中,加大实践环节所占的比例,这样才有利于使学生对知识真正的掌握。
   5 结束语
   实验教学的改革是一项长期而复杂的任务。我们只有立足单片机实验教学的实际,逐步深入,取长补短,推陈出新,才能建立起一套完整的实验教学体系,新的教学方法才能日趋完善,才能更好地适应时代发展的需要。
  
   参考文献:
   [1] 胡汉才.单片机原理及其接口技术学习辅导与实践教程[M].北京:清华大学出版社,2004.6.
   [2] 唐涌杰,王祯岩等.面向21世纪高校实验教学改革的思路[J].实验室研究与探索,2000,(5):8-10.
   [3] 朱月秀,尤佳.单片机实验教学改革的探索[J].实验室研究与探索, 2002,21(4):27-29.
  

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