2023年【基于学生应用能力和实践能力培养的单片机教学改革】论单片机教学改革.docx

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1、2023年【基于学生应用能力和实践能力培养的单片机教学改革】论单片机教学改革 摘要针对高等院校单片机原理及应用的教学现状,从教学内容,教学手段和模式以及教学方法等方面分析现状,提出有效可行的改革方案,以实现培育学生应用实力和实践实力的目标。 关键词单片机教学 应用实力 实践实力 教学改革 中图分类号:G420文献标识码:A 目前在很多高校里,单片机原理及应用这门课程是应用电子、计算机、自动化甚至机电一体化等专业学生的必修课,尤其从学生就业方面来考虑,由于单片机是一门实践性很强的课程,因此对学生的应用实力和实践实力的培育是必要的。笔者结合多年单片机教学的实际状况和学生平常上课的表现以及考试的结果

2、,细致分析学生的反馈看法,发觉目前的单片机教学当中存在着诸多问题和不足亟待解决和改革。为了保证教学质量和教学效果,让学生毕业后能够尽快适应工作岗位,基于应用实力和实践实力培育的教学改革势在必行。 1 明确教学目标,合理组织教学内容 目前有些高校开设本课程的目标并不明确。目标不明确主要表现在三个方面:一是“为什么要学?”,二是“学什么?”,三是“如何学?”。教学目标不仅要让学生在他的求职简历中反映这门课程的成果,而且要使学生在聘请企业的有关单片机的软硬件设计的笔试或面试中,能够反映学生的应用实力和实践实力。考虑到单片机的概念多、专出名词多、内容抽象、编程语言指令多、综合性强和解决实际问题的实力强

3、等特点,在教学时数的限制下对于单片机的教学内容的选择和组织至关重要。 目前单片机原理及应用的教学内容分为理论教学和实践教学两部分,理论教学内容主要包括:单片机硬件结构,汇编语言指令系统和程序设计,系统扩展, 接口技术及应用系统设计;实践教学主要包括试验和课程设计。 长期以来,单片机的教学都是以汇编语言为主,而汇编语言的学习和单片机抽象的内部硬件结构亲密相关,其程序涉及到存储器、寄存器、状态标记等,使学生在学习的过程中难阅读、难理解、难编程,简单感觉枯燥乏味从而失去了学习的激情和爱好,致使教学质量和效果都不尽人意。而C语言是一种结构化的高级语言,它具有丰富的库函数,可以削减大量的代码编写负担,可

4、以轻松实现困难的数值计算。同时,C语言较汇编语言有可读性、可维护性好,便于维护、调试以及移植简单等优点,越来越多的单片机编程人员转向运用C语言开发程序。另外,一般学生在学习单片机之前刚刚学习过标准C语言,而且单片机的C语言KEIL C的大部分和标准C是一样的,这样有利于学生在短期内驾驭单片机的C语言编程。 在实践教学中,由于Proteus具有强大的仿真功能以及原理图和PCB设计实力,而且可以与Keil C整合构建完整的试验开发平台,完全可以替代硬件电路相对固定的试验箱或试验台,让学生进行丰富敏捷的实践。运用Proteus进行实践教学既可以激发学生的学习爱好,又能熬炼学生的动手实力,培育学生从原

5、理图制作,程序开发,仿真验证和测试以及PCB制作等一系列的全面且完备的实力。另一方面,学校试验室引入Proteus,可以削减大量由于试验设备的损坏和维护带来的资金投入。因此,在单片机的教学中引入单片机C语言开发工具Keil C51和仿真工具Proteus的相关内容,增加一些详细应用实例的教学和实践,以培育学生单片机的应用实力和实践实力为目标,将有助于提高单片机教学的质量和教学效果。 2 充分利用现有优势资源,改革教学手段,构建新的教学模式 目前大多数院校的单片机教学手段都是以板书讲授为主,缺乏生动、直观的一些协助手段,试验教学大多以单片机试验箱或试验台为试验平台,而且试验时间一般支配在“汇编指

6、令系统”讲完之后,理论学习和试验进行时间的不对应,无法实现课堂上理论教学和试验室的实践相联系。另外试验的内容也多为验证性试验,很少进行开放性和设计性的试验,导致学生过度追求试验结果,而忽视了软硬件设计和调试等过程,单片机的应用实力、开发技巧得不到很好的熬炼。因此,在教学手段方面引入多媒体教学,在单片机C语言开发工具Keil C51和仿真工具Proteus的平台支持下,先利用Proteus可以快速地完成元器件的放置和原理图的设计,然后在Keil C51开发环境下编写程序,把源程序编译连接后,学生可从窗口中清晰地看到程序每条指令的地址、机器码和源代码。而且还可以通过单步运行,还可看到单片机内部特别

7、功能寄存器的改变。这样不仅可以帮助学生比较直观地学习单片机的内部硬件结构,而且简单理解堆栈、定时器、中断向量、中断调用等抽象的概念。在Keil C51下生成一个可运行的目标文件(如HEX文件),再添加到Proteus的平台下就可以进行系统仿真了。Proteus所进行的是一种交互式仿真,在仿真进行中可以对各限制按钮和按键等进行操作,系统实时地输出对输入的响应。这样在课堂教学中协作多媒体手段,可以节约大量的绘图时间,而且可快速敏捷地修改硬件设计和软件编程,实现不同功能的应用设计。 利用多媒体不仅可以增加学问的传授量,使教学更直观,教学内容更加丰富多彩、形象、生动,而且可以激发学生的学习爱好,促进学

8、生对学问的理解和应用。这样试验教学可以和理论教学同步进行,在教室中老师利用仿真软件和学生一起做验证性试验,课下让学生提前在Keil C51和仿真工具Proteus的平台下做设计性、动手性试验,最终到试验室进行验证和实践,这样就可增加他们自主分析问题和解决问题的实力。课程学完之后通过单片机课程设计这一实践环节,使学生从单片机的选型、外围接口电路设计、编程及调试等各环节进行一次系统的综合训练,例如电子钟、步进电机限制器、单片机交通灯限制器等的软、硬件设计,使学生具有单片机应用系统的初步设计实力。 在教学手段方面,采纳板书和多媒体相结合进行直观教学以及学生通过试验室实践操作外,还应充分发挥校内网、I

9、nternet在教学中的作用。老师可以引导学生学会查阅、消化和运用一些网络资源,如厂家供应的芯片技术资料、单片机论坛和教学网站里面大量的设计案例、技术文章和单片机软硬件资源,为自己进行单片机软硬件设计打下良好基础。 3 综合运用多种教学方法,提高教学质量和效果 在单片机的教学中依据不同的教学对象和教学内容采纳不同的教学方法,如演示法、实物法、互动法、类比法、启发法、探讨法、任务驱动法等,可以起到事半功倍的教学效果。上单片机第一堂课,老师可以带一个单片机试验板的实物到教室,为学生演示一个单片机限制的“走马灯”实例,其它上课时间也可以依据须要通过实物或多媒体向学生演示单片机的工作过程,这不仅可以有

10、效激发学生学习单片机的爱好,而且使学生对单片机及外围电路有一个感性相识,为其逐步学会应用单片机进行软硬件设计打下肯定的基础。讲课过程中要有师生间的沟通互动,激励学生质疑,并为学生供应自由提问、质疑、探究、探讨问题的机会,让学生通过个人、小组、集体等多种形式解难释疑。作为老师,要亲密留意学生在教学活动中的表现,适当适时启发学生思索,充分挖掘不同层次学生的潜力,这是取得良好教学效果的保证。另外,对重点概念却比较抽象的学问可采纳类比法进行教学。比如中断、定时器溢出概念,可分别用接电话和闹钟等生活中的事例来类比讲解,有助于学生理解和驾驭这些难懂的概念。当学生对单片片机的应用有了初步了解后,可以针对某个

11、学问块采纳任务驱动法对学生提出详细的设计要求,比如对并行I/O口的运用这部分内容,可以给出这样一个任务,单片机的P1口连接8个按键,P0口通过上拉电阻接8个发光二极管,编程实现按下某个按键对应发光二极管亮的程序。运行胜利后可以变更硬件连接,比如断开上拉电阻,视察运行结果;或者变更P1口为P2口,如何修改程序等,通过对任务的实现过程,可以达到对并行I/O口的敏捷运用。 4 结束语 本文基于学生单片机应用实力和实践实力的培育,从教学内容、教学手段、教学模式和教学方法等多方面提出了单片机改革的必要性和详细措施,在单片机的教学中引入单片机C语言开发工具Keil C51和仿真工具Proteus,在实际教学过程中取得良好的教学效果,值得其他院校借鉴。 注释 房惠龙.基于Proteus的单片机试验平台的创建J.常州:常州信息职业技术学院学报,2023(6). 林志琦等.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真M.北京:北京航空航天高校出版社,2023. 张玉均.基于Proteus的单片机实践教学探讨与探讨J.太原:太原城市职业技术学院学报,2023(76).