時間：2023-05-30 09:37:36
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機(jī)原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：高等院校；微機(jī)原理；單片機(jī)；教學(xué)改革
中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)07-0074-03
0 引 言
微機(jī)原理及應(yīng)用和單片機(jī)原理及應(yīng)用是現(xiàn)今大多數(shù)院校自動化、電氣自動化等信息工程類專業(yè)的重要課程。微機(jī)原理偏向于原理性的介紹，涉及的實(shí)驗(yàn)比較簡單；而單片機(jī)則更偏向于應(yīng)用性，涉及的實(shí)驗(yàn)較多。這兩門課程的實(shí)驗(yàn)過程及使用的芯片及編程的的方式非常類似。大多數(shù)院校選擇先開設(shè)微機(jī)原理的課程，在隨后的一個學(xué)期開設(shè)單片機(jī)的課程。這樣的選擇在邏輯上沒有錯誤，可畢竟這兩門課程有很大的相似之處，但又有各自的特點(diǎn)。微機(jī)原理和單片機(jī)的內(nèi)容既相關(guān)又有明顯的區(qū)別，前后開課會使得學(xué)生可能產(chǎn)生忘了前面、記不住后面的感覺，同時兩門課的相似點(diǎn)又使得學(xué)生區(qū)分不清，對內(nèi)容產(chǎn)生混淆。而實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，用的實(shí)驗(yàn)箱不同，雖然芯片不同，學(xué)生也僅僅為做而做。在實(shí)際教學(xué)中，會經(jīng)常碰到學(xué)生提出“微機(jī)原理的匯編語言編程要分段(segment)，而單片機(jī)的匯編語言編程為何不分段”、“微機(jī)原理課里的標(biāo)志寄存器有16位，為什么單片機(jī)里才有8位”等問題。此外，這兩門課一般都由同一位教師講授，教師備課時不由得對比著備課，在教學(xué)中自然把兩門課相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行描述或比較，使得單一門課程的教學(xué)時間無形中被占用。對此，以筆者實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對這兩門課程的教學(xué)改革進(jìn)行一些探討。
1 課程改革思路
微機(jī)原理及應(yīng)用課程主要是幫助學(xué)生理解計算機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)，通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉一款比較經(jīng)典的CPU和以該CPU為中心的總線、存儲器存儲過程等數(shù)據(jù)處理以及用匯編語言編寫程序的方法；同時，還涉及了諸如8255、8259A等一些芯片的運(yùn)用及接口編程知識，微機(jī)原理及應(yīng)用偏向于原理性的闡述。而單片機(jī)原理及應(yīng)用課程主要是針對某類型已經(jīng)非常成熟的單片機(jī)型號，幫助學(xué)生學(xué)會如何使用單片微型機(jī)以及針對實(shí)現(xiàn)不同的功能進(jìn)行編程的知識，該課程更偏向于應(yīng)用。
這兩門課程的內(nèi)容既有很大交叉，又有各自的特點(diǎn)：微機(jī)原理及應(yīng)用理論更系統(tǒng)，單片機(jī)應(yīng)用性更強(qiáng)。獨(dú)立開設(shè)兩門課程，不可避免地會出現(xiàn)知識點(diǎn)的重復(fù)和各自重點(diǎn)的缺失。由此，針對這兩門課程授課過程中的不足，筆者有了對這兩門課程進(jìn)行改革的想法。即：同步開課，結(jié)合實(shí)際教授理論內(nèi)容，合理分配實(shí)驗(yàn)學(xué)時等。
2 教學(xué)方面
2.1 教學(xué)內(nèi)容
在理論教學(xué)方面，筆者對微機(jī)原理和單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合。微機(jī)原理基于馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，這種理論更易于學(xué)生了解計算機(jī)體系和計算機(jī)系統(tǒng)的工作方式；單片機(jī)本質(zhì)上也是計算機(jī)系統(tǒng)，只是性能弱，功能單一。因此，在理論講課過程中，應(yīng)該以微機(jī)原理為主，同時針對微機(jī)原理和單片機(jī)的明顯不同，比如同是45H，在微機(jī)原理中是立即數(shù)，在單片機(jī)中是存儲的地址等，在這方面加以重點(diǎn)講解。微機(jī)原理的內(nèi)容較多，涉及面廣，如果對知識點(diǎn)面面俱到，不僅時間不夠，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性肯定不高。單片機(jī)原理課程主要基于80C51單片機(jī)進(jìn)行講解，并介紹單片機(jī)的特點(diǎn)、在片資源、匯編語言編程、片內(nèi)接口及中斷、通信及A/D、D/A轉(zhuǎn)換等。在這當(dāng)中，肯定會遇到一些和微機(jī)原理相沖突的地方，不論講解與否，勢必會影響到后續(xù)課程講授的連貫和流暢，因此，必須要對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行取舍。
關(guān)鍵詞 仿真 單片機(jī) 教學(xué)應(yīng)用
0 引言
“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”課程是機(jī)電一體化專業(yè)的一門專業(yè)技能課，課程要求學(xué)生能夠掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用，能夠應(yīng)用51單片機(jī)進(jìn)行簡單的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件設(shè)計能力，提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力。但單片機(jī)課程內(nèi)容較為抽象，學(xué)生理解困難，課程要求學(xué)生勤動手動腦，需要通過大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)幫助學(xué)生理解所學(xué)知識。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)箱所設(shè)計的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多是驗(yàn)證性質(zhì)的，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定。學(xué)生對照實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主觀能動性不足，這種實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)限制了學(xué)生的綜合設(shè)計能力以及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。[1]
Proteus軟件是一種嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)軟件，可以對電子線路設(shè)計與仿真，也能對很多種單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行電路設(shè)計、軟件設(shè)計、編譯和程序下載、仿真、層次電路和PCB 設(shè)計等。[2]學(xué)生可以根據(jù)設(shè)計需要進(jìn)行系統(tǒng)搭建，并可進(jìn)行調(diào)試、仿真驗(yàn)證。設(shè)計方便靈活，實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。
1 教學(xué)案例
鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸入裝置。矩陣鍵盤減少了對單片機(jī)I/O口的占用，可提供數(shù)量較多的按鍵。在矩陣鍵盤中，與I/O口相連的行線與列線通過一個按鍵連接，此種連接比獨(dú)立式按鍵復(fù)雜，識別也更困難。因該部分內(nèi)容涉及到判斷是否有無按鍵按下、確定是哪一個按鍵按下、該按鍵對應(yīng)的功能是什么等較多問題，因此一直是教學(xué)難點(diǎn)。[3]
為了讓學(xué)生掌握該內(nèi)容，教學(xué)圍繞“項(xiàng)目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動，案例教學(xué)，理論實(shí)踐一體化”的教學(xué)模式展開，教學(xué)由實(shí)際工作任務(wù)驅(qū)動，教學(xué)中以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，將Proteus軟件引入教學(xué)，將抽象知識轉(zhuǎn)化為具體技能；[4]分組討論分析案例，提高分析問題解決問題的能力；通過編程、調(diào)試、仿真將理論知識轉(zhuǎn)化為職業(yè)技能，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。
1.1 硬件電路設(shè)計
首先講解工作任務(wù)：利用單片機(jī)建立系統(tǒng)對矩陣鍵盤進(jìn)行按鍵顯示，矩陣鍵盤共有12個按鍵，對按鍵進(jìn)行編號如1、2、3---A、 B，要求按下任意按鍵，數(shù)碼管顯示該按鍵編號。通過Proteus軟件設(shè)計該系統(tǒng)的硬件電路連線圖，如圖1所示。
1.2 軟件設(shè)計
教學(xué)時，教師充分與學(xué)生進(jìn)行交流，教學(xué)中注意應(yīng)用啟發(fā)式，循序漸進(jìn)。首先要講解如何判斷有無按鍵按下。將列或行線輸出0，然后從行或列線讀入，判斷讀入的是否全為1，若不全為1，則有健按下。還要考慮消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。
確定按下按鍵是通過逐行動態(tài)掃描得以實(shí)現(xiàn)，需要詳細(xì)講解每一個按鍵所對應(yīng)的編碼值。不同的按鍵有不同的編碼值，由編碼值來確定按鍵。當(dāng)然不同的矩陣鍵盤，不同的設(shè)計思路，其按鍵的編碼值也不相同，但編程原理、設(shè)計思路是相同的。此處系統(tǒng)的鍵盤矩陣中，可使列線1、2、3、4輸出掃描碼， 按鍵逐行動態(tài)接地（鍵盤的列值），行線5、6、7輸入按鍵狀態(tài)，稱回饋信號（鍵盤的行值）， 由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵、通過軟件查表，查出該鍵的功能。
教學(xué)中啟發(fā)引導(dǎo)應(yīng)注意鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考，解決問題的能力。讓學(xué)生擺脫被動式學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的精神。矩陣鍵盤掃描程序流程圖如圖2所示。
1.3仿真驗(yàn)證
通過以上分析后編寫調(diào)試程序、編譯程序、鏈接后生成HEX文件下載到51單片機(jī)系統(tǒng)中，運(yùn)行后觀察仿真效果。按下不同的按鈕，數(shù)碼管顯示對應(yīng)的數(shù)字。在掌握了教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生自己動手設(shè)計一個8*8的64個按鍵的矩陣鍵盤，增加設(shè)計難度，給W生以挑戰(zhàn)。此教學(xué)環(huán)節(jié)能夠帶給學(xué)生成就感，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。
2 結(jié)束語
通過Proteus軟件引入教學(xué)，可實(shí)時設(shè)計電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情， 對那些迫切需要老師指導(dǎo)學(xué)習(xí)單片機(jī)且觀察效果的學(xué)生來說幫助巨大。利用好該軟件就無需單片機(jī)實(shí)物開發(fā)板，也能做到理論、實(shí)踐、仿真、密切結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做、練一體化。更做到引導(dǎo)學(xué)生如何自主學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用能力，使得學(xué)生在以后從事單片機(jī)開發(fā)的工作中具有一定的動手能力。
參考文獻(xiàn)
[1] 李生明，楊紅.PROTUES軟件在學(xué)習(xí)單片機(jī)中的應(yīng)用[J].清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（12）：40-42.
[2] 劉建海，方曉群.Protues仿真軟件在電子實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用[J].電子制作，2014（6）：115.
關(guān)鍵詞：單片機(jī)原理；考試改革；Proteus軟件
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0133-02
一、前言
單片機(jī)又稱為單片微型計算機(jī)，是計算機(jī)體系的一個重要分支，也是現(xiàn)今較為流行的嵌入式系統(tǒng)的一部分。由于其體積小、控制功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)可方便地組裝成各種智能控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化，因此廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，可以說單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程也是目前高校計算機(jī)、電子、電氣、自動化等專業(yè)均開設(shè)的一門專業(yè)課。由于該課程是一門理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，因此該課程對實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很高的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中占了很重要的地位。但是，目前很多高校的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)及考核方式都存在著一些問題。學(xué)生在傳統(tǒng)的以理論考核為主的學(xué)習(xí)方式下很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很難提高動手能力。通過考試改革，使學(xué)生在重視基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)的同時，更加注重實(shí)踐能力和動手能力的境況，促進(jìn)創(chuàng)新精神的形成。
二、目前的教學(xué)考核形式及存在的問題
《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是一門專業(yè)課，其前續(xù)課程主要有《電路》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《微機(jī)原理》等，課程理論教學(xué)的主要內(nèi)容包括以下幾方面：（1）單片機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。包括單片機(jī)的基本組成，CPU結(jié)構(gòu)及時序，RAM、ROM的組織結(jié)構(gòu)及擴(kuò)展，并行I/O接口的基本原理等。（2）單片機(jī)指令系統(tǒng)。包括單片機(jī)尋址方式及指令，匯編語言程序設(shè)計等。（3）單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用。包括單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基本方法和步驟，單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展及外部的接口，單片機(jī)的綜合應(yīng)用等內(nèi)容。考核主要以閉卷的考試為主，學(xué)生的總評成績這樣劃分：平時作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績和考勤各占10%，期末考試成績70%。這樣的教學(xué)及考核形式尚存在諸多問題。
1.教學(xué)方面問題。實(shí)驗(yàn)課時少。根據(jù)學(xué)院制定的教學(xué)計劃，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的總學(xué)時為32學(xué)時，其中實(shí)驗(yàn)課程8學(xué)時。實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時數(shù)太少，也是影響學(xué)生動手能力的一個方面。在實(shí)驗(yàn)課程的分配中，軟件實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)至少占了6學(xué)時，所以綜合性設(shè)計性實(shí)驗(yàn)開設(shè)率不高，學(xué)生對所學(xué)課程缺乏整體性了解和綜合運(yùn)用的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏。由于學(xué)校擴(kuò)大招生規(guī)模，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)太少，為滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)，不得不增加每組實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)。我國目前的文化教育，重視理論輕視實(shí)踐，這造成了學(xué)生們從小就重視理論知識的學(xué)習(xí)而輕視動手實(shí)踐。另外，在考核方式上，實(shí)驗(yàn)課一般作為理論課考試分值的一部分，往往也只占很少的學(xué)分，并且只要寫過實(shí)驗(yàn)報告就基本可以通過。久而久之，大部分學(xué)生也滋生了重視理論課程輕視實(shí)驗(yàn)的思想。
2.考核方面問題。考核方式不合理。學(xué)生的考核以閉卷的考試占主要部分，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所占成績比例低。這樣的考試形式使得大部分同學(xué)以理論學(xué)習(xí)及考試成績?yōu)橹鲗?dǎo)，對于課程學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐動手環(huán)節(jié)只是消極地參與，并沒有真正起到動手動腦的作用。考試內(nèi)容不合理。由于考試形式以閉卷考試為主，考試內(nèi)容只能局限于教材，加上期末考試前劃范圍、勾重點(diǎn)等，使得一部分同學(xué)以考前重點(diǎn)突擊復(fù)習(xí)為主，造成了這些同學(xué)在平時學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的松懈。考試題型不合理。考試中客觀性題型較多，分值比例較大，綜合設(shè)計性題型、論述性題型較少。這對于學(xué)生的思考能力及綜合分析問題能力的考查不全面，也不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性。能過以上分析，目前《單片機(jī)原理及應(yīng)用課程》的考核方法已經(jīng)不能滿足學(xué)校提出的“培養(yǎng)創(chuàng)新性人才”的要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力，也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。
三、教學(xué)考試改革的方式及具體措施
針對單片機(jī)教學(xué)考試存在的問題，可以從以下幾個方面進(jìn)行改革。
1.為考試改革而進(jìn)行的教學(xué)改革。首先，教學(xué)改革要進(jìn)行教學(xué)方法的改革。采用從完成實(shí)際問題出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性的目標(biāo)教學(xué)方法。在課程的開始階段，設(shè)置一個簡單的綜合性實(shí)例，利用仿真軟件或?qū)嶒?yàn)箱將實(shí)際工程問題解決方案演示給學(xué)生看，并要求學(xué)生下來查找一些與此相關(guān)的實(shí)際生活中的應(yīng)用。以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在接下來的教學(xué)過程中教師以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，整個教學(xué)過程圍繞教學(xué)目標(biāo)展開。在教學(xué)目標(biāo)的刺激下，學(xué)生為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而努力學(xué)習(xí)。在完成目標(biāo)的過程中，教師積極引導(dǎo)，并將教學(xué)內(nèi)容滲透其中。這種教學(xué)方法不僅可以使學(xué)生清楚地認(rèn)識到單片機(jī)的原理、概念在實(shí)際生活中的意義，而且對于激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力極其有益。其次，教學(xué)內(nèi)容的改革。注重接口技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)，適當(dāng)減少體系結(jié)構(gòu)的理論學(xué)習(xí)。在目標(biāo)教學(xué)法中，學(xué)生以實(shí)際目標(biāo)引導(dǎo)其學(xué)習(xí)^程，那么在教學(xué)內(nèi)容上就應(yīng)增加能夠達(dá)成實(shí)際目標(biāo)的應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，理論體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)可以把框架性的知識傳授給學(xué)生，學(xué)生在應(yīng)用中遇到的理論問題，他們會在框架的知識基礎(chǔ)上自己進(jìn)一步細(xì)化豐富內(nèi)容；從匯編語言轉(zhuǎn)向C語言的編程方式。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師喜歡使用匯編語言編程，匯編語言雖然具有高效控制精確的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)性差，語句復(fù)雜，調(diào)試難度大，學(xué)生接受也比較困難。C51高級語言具有程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，一條C語言相當(dāng)于幾條匯編指令，學(xué)生在有C語言的基礎(chǔ)上入門很快，這樣也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；使用Proteus仿真軟件。通過使用仿真軟件，學(xué)生只需要一臺電腦就可以完成實(shí)驗(yàn)室里的基本實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生自己動手，提高其動手能力。再次，實(shí)驗(yàn)的改革。把實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)及綜合性實(shí)驗(yàn)四個部分，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們可以進(jìn)一步了解單片機(jī)及芯片的作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力及創(chuàng)新能力。綜合性實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在原有的實(shí)驗(yàn)課時的基礎(chǔ)上增加實(shí)驗(yàn)課時，同時提高設(shè)計性及綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，真正讓學(xué)生把理論與實(shí)踐結(jié)合起來。
2.考試方法改革。根據(jù)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)，考試可以采用筆試、做設(shè)計、寫論文、進(jìn)行實(shí)際操作以及開卷、閉卷等多種方式相結(jié)合。我們不能因?yàn)楣P試的一些缺點(diǎn)就否定筆試在成績評定中的作用，在筆試的過程中還可以增加開卷、閉卷等多種形式。在出卷時增加試卷的靈活性，適當(dāng)增加設(shè)計、分析和綜合思考題型。題目的設(shè)計應(yīng)能使每一位學(xué)生在解每道題時都有對知識的理解、分析、比較、融會貫通的過程，從而鍛煉學(xué)生的思維，多給學(xué)生提供探索的機(jī)會和可能性，鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考、標(biāo)新立異、強(qiáng)調(diào)智力開發(fā)、避免考試中的偶然性。同時在筆試的基礎(chǔ)上還應(yīng)該增加反映學(xué)生平時學(xué)習(xí)情況的評價內(nèi)容，比如平時作業(yè)，實(shí)驗(yàn)報告成績等。還可以增加實(shí)際操作環(huán)節(jié)的評定，比如對每次實(shí)驗(yàn)課程都ρ生的操作進(jìn)行評分，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的考評，把學(xué)生綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的操作調(diào)試及結(jié)果作為總評成績的一部分進(jìn)行考核。或?qū)?shí)踐環(huán)節(jié)改為操作考試，由學(xué)生現(xiàn)場操作，教師根據(jù)操作內(nèi)容正確性進(jìn)行評分。最后在課程結(jié)束后，還可以鼓勵學(xué)生通過學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，將其所做的設(shè)計或者通過網(wǎng)絡(luò)、圖書查閱到的資料通過分析總結(jié)后寫成論文的形式提交，以附加分的形式納入總評成績中。這種方法鍛煉了學(xué)生的分析、設(shè)計和對信息的處理能力。
3.考試效果的評估和對教學(xué)方法的反饋。淡化考試分?jǐn)?shù)之間的微小差異，增大平時考試成績的比例，實(shí)行百分制、等級制及與評語相結(jié)合的綜合評分方法，對有獨(dú)立見解或創(chuàng)新的學(xué)生加分鼓勵。應(yīng)獎勵有個性者，獎勵有主見、有獨(dú)立思維能力的學(xué)生。同時，建立考試結(jié)果分析制度，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，拓寬、疏通教學(xué)質(zhì)量的有效反饋渠道，建立健全溝通機(jī)制。改革后的總體效果還有待長時間的檢驗(yàn)。在教學(xué)過程中可以明顯的發(fā)現(xiàn)，提問題的同學(xué)明顯增多，同學(xué)之間相互討論的次數(shù)明顯增加。希望此次考試改革能給《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的學(xué)習(xí)帶來新的氣象，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識，實(shí)現(xiàn)人才的全面發(fā)展。
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Single Chip Microcomputer Principle and Application of Examination Reform Exploration and Research
YANG Yan-xin，HUANG Zhao-bo，ZOU Huan，ZHANG Xue-ping，LI Yu
（Faculty of Mechanical & Electrical Engineering，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201，China）
關(guān)鍵詞 海明碼；流程；單片機(jī)
中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）19-0038-01
1 普通信號糾偏原理
在今天計算機(jī)技術(shù)廣泛被應(yīng)用于各行各業(yè)，當(dāng)然也包括信息的傳播，傳播信號由于受到了傳播媒介和外界的各種干擾，信號在傳播的過程中可能會有波形的變化，所以不可避免的出現(xiàn)了一些錯誤。因此，開發(fā)人員在信息傳播的過程中可以及時將錯誤找出并將其糾正，在整個通信工程中成為了亟待解決的問題。從目前的各個工程中為了降低誤碼率，最常用的方式就是利用單片機(jī)眾多功能當(dāng)中的串行雙工通信方式進(jìn)行信息的傳輸，這種方式在目前的各種方式當(dāng)中通信的準(zhǔn)確率相對較高。上面所說的串行雙工通信方式通常包含有兩種方式：第一種方式就是通過不斷提升信道通信的質(zhì)量，這樣的方式是將信道本身所發(fā)生的誤碼情況降到最低；第二種方式是如果第一種方式的誤碼率外界無法進(jìn)行干擾的狀況下，則運(yùn)用控制差錯的技術(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤的編碼在數(shù)據(jù)的發(fā)送端加發(fā)一個抗干擾的編碼，到達(dá)數(shù)據(jù)的接收端時再將之前的信息譯碼，這樣就可以發(fā)現(xiàn)異常碼字從而進(jìn)行糾正，這樣做的目的就是可以使數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確度不斷的提高。如果一個系統(tǒng)已經(jīng)具有非常固定的系統(tǒng)了，那么通常都會運(yùn)用第二種方法，這種方法除了要完成上面所說的加入抗干擾編碼外，同時還需要加裝編譯碼在控制電路在線路兩端，其原理是利用硬件的方式來實(shí)現(xiàn)糾偏的功能。
2 海明碼編碼原理及編碼過程
2.1 基本原理
我們來看一下上面的公式（1），可以做這樣的理解，假設(shè)在C位的信息出現(xiàn)了一位的錯誤，那么一定會有C種出現(xiàn)錯誤的代碼，而C位的信息當(dāng)中所包含的校驗(yàn)位有B個，因此在2B個狀態(tài)當(dāng)中，那么如果其中一位信息碼出現(xiàn)錯誤那么n種狀態(tài)我們就可以用（2B-1）個狀態(tài)分別來代表，最后的一個所代表的是正確的代碼。通過這樣的方式就可以找出錯誤的碼位，以便設(shè)計開發(fā)人員進(jìn)行糾正。根據(jù)公式1我們可以得到不同校驗(yàn)位的編碼長度，如表1所示。通過表1我們可以看出，如果數(shù)據(jù)位比較少，那么說需要的編碼長度也會對應(yīng)增加，校驗(yàn)位同編碼長度的是隨著數(shù)據(jù)位數(shù)越來越多，校驗(yàn)位就相對較少。
2.2 海明碼的編譯碼過程
想要單片機(jī)實(shí)現(xiàn)海明碼糾錯，要執(zhí)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，我們先來看下海明碼是如何進(jìn)行編碼的。首先將數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位兩者相加的數(shù)設(shè)為C，我們將校驗(yàn)位B分配于海明碼第2的位置上，剩下的都留給數(shù)據(jù)位，我們將數(shù)據(jù)位依次由低向高的順序進(jìn)行排列分配；其次海明碼的當(dāng)中的每個碼，這里所說的碼包括了數(shù)據(jù)位以及校驗(yàn)位是由多個校驗(yàn)位去進(jìn)行校驗(yàn)，被校驗(yàn)的每一個位置都被編上固定的編碼，編碼的號是等于各個校驗(yàn)位的位置號相加。想要得到錯誤碼的位置號，只有通過這樣的方式來進(jìn)行安排。在數(shù)據(jù)另外一側(cè)的接收端對收到的信息進(jìn)行一個解碼出來，也就是之前所說的譯碼，在譯碼的過程中非常重要的一個操作就是得到狀態(tài)碼。
2.3 單片機(jī)海明碼糾錯基本原理
上面對海明碼編譯碼的編碼原理做了簡單的論述，通過單片機(jī)的軟硬件都能實(shí)現(xiàn)，無論是軟件的實(shí)現(xiàn)還是硬件的實(shí)現(xiàn)都有各自的優(yōu)勢。為了將數(shù)控的可靠性進(jìn)一步提升，我們將單片機(jī)同數(shù)字邏輯部件相配合的方式來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的傳輸采用串行的方式，串行的方式可以將傳輸?shù)乃俣燃涌斓忍攸c(diǎn)，執(zhí)行的時候需要硬件電路的支持，但是增加了硬件電路也就是將數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的成本增加了同時增加了復(fù)雜性。下面對單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)編譯碼的過程做以介紹。首先介紹的是單片機(jī)軟件如何實(shí)現(xiàn)海明碼的發(fā)送，海明碼進(jìn)行編碼和發(fā)送的基本流程就是設(shè)定一個專門的區(qū)域M1，用來存放1個8位的數(shù)據(jù)，首先通過計算得出相應(yīng)的校驗(yàn)位，然后根據(jù)規(guī)則為校驗(yàn)位排列，存在之前設(shè)好的區(qū)域內(nèi)，在發(fā)送時將區(qū)域內(nèi)的內(nèi)容要統(tǒng)一發(fā)往接收端；發(fā)送的過程是發(fā)送機(jī)首先對數(shù)據(jù)塊長度和累加和進(jìn)行發(fā)送，如果接收機(jī)沒有正常接收，那么給出錯誤的信號，進(jìn)行重新的發(fā)送，一直到接收機(jī)回答正確為止，發(fā)送機(jī)將每一種信號都按照此流程進(jìn)行發(fā)送，直到全部數(shù)據(jù)發(fā)送完成。接收機(jī)的接收程序同發(fā)送機(jī)有很多相似的地方，對接收的數(shù)據(jù)也會執(zhí)行校驗(yàn)。如果校驗(yàn)的時候發(fā)現(xiàn)有錯，則會給發(fā)送機(jī)送出回饋，給出錯誤信號，同時進(jìn)行重新接收信息；如果校驗(yàn)是正確的，那沒就會將正確的信號發(fā)送到發(fā)送機(jī)，同時開始接收數(shù)據(jù)信息，同時存儲到專門的區(qū)域M2當(dāng)中。
3 結(jié)束語
通過全文的介紹可以知道海明碼可以發(fā)現(xiàn)一位差錯并對其執(zhí)行糾正，也就是說可以把差錯控制在最新同時不用發(fā)送機(jī)進(jìn)行再一次發(fā)送，這樣很大程度節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)的信息流量。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)糾錯偏，不僅容易實(shí)現(xiàn)而且可以節(jié)約硬件資源，只要在原來的基礎(chǔ)之上加入數(shù)據(jù)編碼以及解碼的子程序就可以實(shí)現(xiàn)。軟件編程中的匯編語言、C語言都可以將這一過程實(shí)現(xiàn)。所以說，海明碼的構(gòu)造是非常靈活的對于糾錯方面必將有很好的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
1.1指導(dǎo)教師培訓(xùn)及選題環(huán)節(jié)把控不嚴(yán)
由于學(xué)生的數(shù)量激增而教師隊(duì)伍的數(shù)量基本上沒有改變，以至于每位教師所要指導(dǎo)的學(xué)生的數(shù)量都有所增加，部分教師為第一次指導(dǎo)，對指導(dǎo)過程不是很了解，缺乏對課程設(shè)計各環(huán)節(jié)所需的必要的培訓(xùn)。課程設(shè)計工作開始前期，沒有對題目進(jìn)行精心的篩選。課程設(shè)計的題目是否合適，直接關(guān)乎到整個課程設(shè)計的成敗。選題過于簡單，學(xué)生做起來認(rèn)為該門課程沒有什么難度；選題難度過大，學(xué)生產(chǎn)生了畏難情緒，認(rèn)為該設(shè)計無法實(shí)現(xiàn)，從而無法到達(dá)學(xué)以致用。
1.2設(shè)計過程流于形式思想上重視不夠
由于學(xué)生人數(shù)過多，教師人數(shù)偏少。以至于設(shè)計過程處于“放羊”狀態(tài)，教師在指導(dǎo)過程中，沒有對同學(xué)們提出準(zhǔn)確地要求，其原因是在該環(huán)節(jié)中指導(dǎo)教師都沒有相應(yīng)的實(shí)施方案，導(dǎo)致指導(dǎo)環(huán)節(jié)過于形式、敷衍，教師無法一一了解每位學(xué)生的設(shè)計情況。同學(xué)們也沒有認(rèn)真對待該環(huán)節(jié)，其主要原因是網(wǎng)絡(luò)化程度的發(fā)展，很多相應(yīng)的資料網(wǎng)絡(luò)上一應(yīng)俱全，同學(xué)們直接下載修改而不加思考，完成報告上交，沒有主動去探索設(shè)計。種種原因使該課程設(shè)計流于形式。
1.3最終考核方式單一檢查評價力度不足
在很多高校，課程設(shè)計的最終體現(xiàn)形式就是課程設(shè)計報告，只要學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成報告，一般就被認(rèn)為通過了該環(huán)節(jié)的考查，考核形式單一。并且對整個設(shè)計過程的評價沒有細(xì)分，體現(xiàn)不出設(shè)計過程中的工作量。
2課程設(shè)計組織實(shí)施管理及質(zhì)量控制
2.1前期認(rèn)真組織，確保選題質(zhì)量
為了保證題目的難易程度適中，在課程設(shè)計前期，組織教學(xué)第一線的有經(jīng)驗(yàn)的和常年指導(dǎo)學(xué)生參加電子設(shè)計類競賽的教師根據(jù)自己的課題項(xiàng)目，從中精煉出一些適合學(xué)生完成課程設(shè)計的題目，每年保證有一定的更新率。并且對選出的題目也分出難度系數(shù)的等級，便于因材施教。而后，組織指導(dǎo)教師進(jìn)行培訓(xùn)。講解該課程設(shè)計的指導(dǎo)大綱，講述指導(dǎo)過程中教師應(yīng)該完成的任務(wù)，注意設(shè)計的時間節(jié)點(diǎn)，以便教師掌握學(xué)生的設(shè)計進(jìn)度。尤其是第一次指導(dǎo)該課程設(shè)計的教師，為其指定幫帶教師全程學(xué)習(xí)。建立教師評價辦法，提升指導(dǎo)教師責(zé)任心，評價教師在整個指導(dǎo)過程中是否盡心指導(dǎo)學(xué)生選題、是否按時答疑并監(jiān)督學(xué)生的進(jìn)度、后期是否按要求進(jìn)行答辯。檢查評比工作由學(xué)院督導(dǎo)完成，并進(jìn)行考核評分。評分結(jié)果直接作為優(yōu)秀指導(dǎo)教師評定的依據(jù)，該結(jié)果作為下學(xué)年教師指導(dǎo)學(xué)生人數(shù)的依據(jù)。
2.2全程指導(dǎo)，把控各個環(huán)節(jié)
整個設(shè)計過程選題，答疑，設(shè)計，答辯，成績評定幾個環(huán)節(jié)。
1）選題環(huán)節(jié)
學(xué)生可以在教師指定的題庫中選出適合自己或者自己感興趣的題目；也可以根據(jù)自己的興趣與指導(dǎo)教師商討確定選擇題庫以外的題目，實(shí)現(xiàn)“雙向選擇”。該課程設(shè)計涉及自動化學(xué)院3個專業(yè)10個班，其中每班指定一名負(fù)責(zé)人。每位指導(dǎo)老師指導(dǎo)人數(shù)按學(xué)院單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計上學(xué)年評價結(jié)果排名在前1/3的安排15～20名學(xué)生，排名在中間1/3的安排10～15名學(xué)生，排名在后1/3的人數(shù)較去年人數(shù)減少分派，帶本課程的上課老師優(yōu)先安排。每位指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生人數(shù)不宜過多，保證指導(dǎo)教師有精力指導(dǎo)每一位同學(xué)。
2）答疑環(huán)節(jié)
該課程設(shè)計為期兩周，各指導(dǎo)教師安排答疑的具體時間及地點(diǎn)。每位教師的答疑時間和答疑地點(diǎn)在課程設(shè)計開始后匯總到教務(wù)辦以便學(xué)院督導(dǎo)檢查，作為評價教師指導(dǎo)工作的依據(jù)之一。每位老師在課程設(shè)計期間應(yīng)積極主動為學(xué)生答疑，固定答疑次數(shù)不少于五次，并根據(jù)情況檢查學(xué)生的完成情況。該環(huán)節(jié)是最容易被忽視，但又是十分重要的環(huán)節(jié)。學(xué)生在整個設(shè)計過程中的表現(xiàn)只能通過答疑的形式體現(xiàn)出來。指導(dǎo)教師應(yīng)該在每次答辯過程中不僅幫助學(xué)生解決問題，而且要針對每位同學(xué)的設(shè)計內(nèi)容提出問題，檢查其設(shè)計過程中是否對問題已經(jīng)理解，辨別其是否存在抄襲他人設(shè)計的可能性。
3）學(xué)生自主設(shè)計環(huán)節(jié)
在整個設(shè)計過程中，一定要發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。學(xué)生需要按照課程設(shè)計大綱的進(jìn)度安排以及要求按時完成設(shè)計任務(wù)。熟悉設(shè)計任務(wù)和要求，查閱相關(guān)設(shè)計資料；進(jìn)行系統(tǒng)軟、硬件總體設(shè)計；設(shè)計電原理圖，系統(tǒng)硬件調(diào)試；系統(tǒng)軟件設(shè)計，設(shè)計仿真或?qū)嵨镎{(diào)試；完成課程設(shè)計報告書；課程設(shè)計答辯。
4）答辯環(huán)節(jié)
答辯環(huán)節(jié)由小組答辯和集體答辯兩個環(huán)節(jié)構(gòu)成。小組答辯：該答辯過程是指導(dǎo)教師對本組所指導(dǎo)的學(xué)生進(jìn)行答辯。首先由學(xué)生講述自己的設(shè)計過程，而后指導(dǎo)教師提出問題，學(xué)生回答問題。最后指導(dǎo)教師根據(jù)答辯情況給出答辯的成績。集體答辯：①每組的指導(dǎo)老師提交成績匯總表并注明排在最后一名的原因，指定成績排在本組內(nèi)最后一名同學(xué)參加答辯。指導(dǎo)教師提交的成績有一人或多于一人不及格者該學(xué)生成績定為不及格本組不再派學(xué)生參加集體答辯。②每組排在第一名的同學(xué)參加優(yōu)秀課程設(shè)計答辯。③答辯委員會根據(jù)答辯情況進(jìn)行排序，并簡要注明答辯存在問題情況。④若參加答辯的同學(xué)成績評定與原成績有較大出入時，該組同學(xué)的成績按答辯同學(xué)的情況相應(yīng)降級或升級。答辯組織：各專業(yè)組成專業(yè)答辯委員會，對評定優(yōu)秀課程設(shè)計和集體答辯同學(xué)的答辯工作。答辯委員會由系主任任答辯委員會主席，答辯委員由系主任和課程負(fù)責(zé)人共同商定，答辯委員會成員由7～10人組成，指定一名老師為答辯秘書。在課程設(shè)計完成日的最后一天進(jìn)行答辯，答辯題目為自己所做課程設(shè)計題目并提交自己的設(shè)計報告。
5）成績評定
課程設(shè)計成績分五部分：①平時表現(xiàn)及考勤占10%（即10分）；②紀(jì)律及答疑占10％（即10分），遵守設(shè)計紀(jì)律，按時完成各階段任務(wù)，認(rèn)真答疑，積極提問；③設(shè)計過程占40%（即40分，含報告的修改10分，報告無修改符合要求得10分，修改一次和修改的正確性扣2分，修改5次數(shù)以上得0分；設(shè)計過程完成程度總計20分：方案設(shè)計5分，硬件設(shè)計5分，軟件設(shè)計5分，系統(tǒng)調(diào)試5分；老師提問10分，根據(jù)提問問題及解答情況給分等）④設(shè)計報告和圖紙占30％（即30分）：(分值：30-27分)設(shè)計敘述清楚，書寫規(guī)范；設(shè)計方案合理，設(shè)計內(nèi)容正確；掌握基礎(chǔ)理論知識，具有較強(qiáng)的分析問題和解決問題的能力。(分值：26-22分)設(shè)計敘述清楚，書寫較為規(guī)范；設(shè)計方案較合理，設(shè)計內(nèi)容較正確；較好的掌握基礎(chǔ)理論知識，具有一定的分析問題和解決問題的能力。(分值：21-18分)設(shè)計敘述清楚，書寫較規(guī)范；設(shè)計方案基本合理，設(shè)計內(nèi)容基本正確；掌握一定基礎(chǔ)理論知識，具有初步的分析、解決問題的能力。(分值：17-0分)設(shè)計敘述不清楚，書寫不規(guī)范；設(shè)計方案基本合理，設(shè)計內(nèi)容不正確；不掌握基礎(chǔ)理論知識，不具備分析問題和解決問題的能力；⑤答辯占20%：分?jǐn)?shù)根據(jù)學(xué)生對答辯委員會提出的問題回答情況進(jìn)行給定。有下列情況之一者課程設(shè)計不及格：不能按時提交設(shè)計；設(shè)計報告有嚴(yán)重雷同者；圖紙有嚴(yán)重雷同者；對老師的提問完全不能正確回答者；答辯不及格者獲不按指定時間參加答辯者。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；課程實(shí)踐；答辯；KEIL C
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）36-8369-02
單片機(jī)課程實(shí)踐是高校自動化專業(yè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)的必修課，是學(xué)生學(xué)習(xí)《單片機(jī)原理》課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合實(shí)踐，其目的旨在加深對單片機(jī)基礎(chǔ)理論和基本知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生具有單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計和開發(fā)的能力，在具體實(shí)現(xiàn)過程中強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐意識，提高應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和合作精神。在項(xiàng)目的實(shí)踐中，使得學(xué)生掌握一定的理論與技術(shù)知識，而且應(yīng)該樹立管理理念，建立項(xiàng)目工程思維觀念，而這一點(diǎn)正是高級語言編程思維的一種體現(xiàn)。
通過將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級語言程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使學(xué)生在理解單片機(jī)理論和高級語言編程思想的基礎(chǔ)上，實(shí)際動手開發(fā)一個實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，來提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識的能力。
1 研究內(nèi)容或?qū)ο?/p>
引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的單片機(jī)理論知識、單片機(jī)程序設(shè)計方法和高級語言編程思想，具體設(shè)計一個實(shí)用的小型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)設(shè)計過程按以下順序進(jìn)行――選定課題、調(diào)查用戶需求、總結(jié)歸納數(shù)據(jù)流程、分析性能、書寫需求分析及總體設(shè)計報告（包括組成原理圖、硬件連接、程序流程、系統(tǒng)功能模塊）、完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、撰寫課程實(shí)踐報告、系統(tǒng)驗(yàn)收、組織課程實(shí)踐答辯。讓學(xué)生在這一系列工作中綜合運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)原理以及編程語言等相關(guān)課程知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。
根據(jù)單片機(jī)課程實(shí)踐和專業(yè)課程實(shí)踐兩個實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)各有4～5周但分散的實(shí)際情況，考慮將其進(jìn)行整合。并在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中安排相應(yīng)的指導(dǎo)老師對學(xué)生進(jìn)行必要的指導(dǎo)和幫助，為學(xué)生提供分析思路，解決學(xué)生項(xiàng)目完成中碰到的實(shí)際問題。
2 研究擬達(dá)到目標(biāo)
通過在單片機(jī)課程實(shí)踐中結(jié)合高級語言編程思想，使學(xué)生在掌握單片機(jī)理論基礎(chǔ)知識的同時，通過參與項(xiàng)目的分析、設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，建立軟件工程理念，具備一定的理論與單片機(jī)實(shí)物實(shí)踐相結(jié)合、解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。同時在完成項(xiàng)目的過程中，鍛煉科研開發(fā)能力和科研論文寫作能力，為大四的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的順利完成奠定基礎(chǔ)，并為以后工作中的理論與實(shí)踐相結(jié)合奠定良好的基礎(chǔ)。
使學(xué)生在單片機(jī)課程實(shí)踐和高級語言程序編程實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，利用所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)原理和C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)知識設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，解決單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中的實(shí)際問題，掌握高級語言編程思想，借助相關(guān)編程工具，完成一個小型項(xiàng)目的自主分析、設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。
3 主要研究方法
教師提供部分項(xiàng)目供學(xué)生選擇，學(xué)生亦可自擬項(xiàng)目，但課題的選擇要由教師審查核準(zhǔn)。項(xiàng)目盡量選擇實(shí)際需求的題目，讓學(xué)生走出校園，通過調(diào)查走訪，了解國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展的狀況，開闊眼界，而且在開發(fā)一個真實(shí)項(xiàng)目的過程中，帶來求知的源動力，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的渴望以及創(chuàng)造力；對于虛擬項(xiàng)目，要求學(xué)生做到切合實(shí)際需求，能解決一定的應(yīng)用問題，有一定的應(yīng)用價值。
編程開發(fā)工具原則上推薦學(xué)生使用KEIL C，如果學(xué)生認(rèn)為其它開發(fā)工具更適合可由學(xué)生自主選擇。由于實(shí)際可用的編程開發(fā)工具與日俱增且不斷更新，為此在課程實(shí)踐中，對學(xué)生開發(fā)工具的選擇不做過多限制，使得學(xué)生可以選擇自己感興趣的程序設(shè)計工具進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，既鍛煉了學(xué)生自學(xué)的能力，又能讓學(xué)生成為項(xiàng)目開發(fā)的決策者，這種主人翁意識使得學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。
為了防止學(xué)生對課程實(shí)踐任務(wù)敷衍了事，對課程實(shí)踐的考核方式由原來的提交程序和文檔改變?yōu)榇疝q的方式。且在集中教學(xué)環(huán)節(jié)之前就讓學(xué)生明確單片機(jī)課程實(shí)踐的任務(wù)，同時考慮在集中教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后適當(dāng)放寬學(xué)生上交可運(yùn)行的項(xiàng)目程序和課程實(shí)踐報告以及組織答辯的時間，讓學(xué)生能更好的延續(xù)自主學(xué)習(xí)的積極性并進(jìn)一步完善項(xiàng)目的開發(fā)。
4 特色、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用價值
通過將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生在項(xiàng)目的分析、設(shè)計、與實(shí)現(xiàn)的過程中掌握單片機(jī)理論知識、單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計方法和高級語言程序編程思想 ，提高自動化專業(yè)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。
《單片機(jī)原理》課程實(shí)踐教學(xué)，將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級語言程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)兩個教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)整合，讓學(xué)生能在該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)原理和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)以及相關(guān)編程思想等多種知識，培養(yǎng)初步的科研能力和科研論文寫作能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神。并通過組織課程實(shí)踐答辯使學(xué)生進(jìn)行類似畢業(yè)答辯的演習(xí)。
在自動化專業(yè)學(xué)生的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過團(tuán)隊(duì)合作的方式，以共同完成項(xiàng)目為目標(biāo)，讓學(xué)生在單片機(jī)課程實(shí)踐中綜合運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)原理和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)的理論知識來完成項(xiàng)目的分析與設(shè)計，并借助相關(guān)的編程語言來完成項(xiàng)目的編程實(shí)現(xiàn)。將原本獨(dú)立但有高度關(guān)聯(lián)的兩個實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)整合，可以讓學(xué)生有更多的時間來系統(tǒng)而連續(xù)的綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識，進(jìn)而更好的將理論與實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī)，原理與應(yīng)用，實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號：G622文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一.前言
在當(dāng)今教學(xué)環(huán)節(jié)中，如何充分利用多種單片機(jī)開發(fā)工具,掌握綜合運(yùn)用單片機(jī)的軟硬件實(shí)用技術(shù),為工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等領(lǐng)域的單片機(jī)應(yīng)用開發(fā),培養(yǎng)具有技術(shù)應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才,單片機(jī)課程教學(xué)面臨的新挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)多數(shù)中職或技工學(xué)校電子專業(yè)的單片機(jī)課程存在理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象,本文針對目前國內(nèi)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)法中普遍存在的問題和不足進(jìn)行深入探討。
二.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)
1.原理
單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的特點(diǎn)和教學(xué)中存在的問題。結(jié)合技工學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)，從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面進(jìn)行改革探索。提出一種注重理論聯(lián)系實(shí)踐，在應(yīng)用中掌握知識的方法。結(jié)果表明改革能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力。改革經(jīng)驗(yàn)為提高該課程的教學(xué)質(zhì)量提供了新途徑。
2. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)
單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程是電子專業(yè)的主干課程,也是多年來公認(rèn)的“問題課程”,學(xué)生普遍感到難學(xué)。主要表現(xiàn)在課程內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)、與其他課程的關(guān)聯(lián)度大。教學(xué)過程極易陷入難教、難學(xué)的境地并形成惡性循環(huán)。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、集成電路技術(shù)和計算機(jī)軟、硬件軟件技術(shù)的飛速發(fā)展,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的內(nèi)容與教學(xué)手段和方法都發(fā)生了很大的變化。如何充分利用多種單片機(jī)開發(fā)工具,掌握綜合運(yùn)用單片機(jī)的軟硬件實(shí)用技術(shù),為工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等領(lǐng)域的單片機(jī)應(yīng)用開發(fā),培養(yǎng)具有技術(shù)應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才,是技工學(xué)校單片機(jī)課程教學(xué)面臨的新挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)多數(shù)技工學(xué)校單片機(jī)課程存在理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象,本文針對目前國內(nèi)技工學(xué)校電子專業(yè)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)中普遍存在的問題和不足進(jìn)行深入探討,結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),提出基于“項(xiàng)目驅(qū)動法”的單片機(jī)課程一體化教學(xué)的新思路,以期為單片機(jī)課程教學(xué)的改革提供參考。
三.單片機(jī)課程特點(diǎn)
單片機(jī)原理與應(yīng)用是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，概括起來有四大特點(diǎn)：首先，課程涉及面廣，課程綜合了程序設(shè)計、電子技術(shù)、微機(jī)原理、自動控制等技術(shù)，學(xué)生先修的基礎(chǔ)課沒學(xué)好將直接影響本課程的學(xué)習(xí)；第二，單片機(jī)課程概念多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理復(fù)雜而抽象，容易出現(xiàn)教師難教、學(xué)生難學(xué)的狀況；第三，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路復(fù)雜、各種芯片元器件功能各異，學(xué)生若分不清各部分的作用，易造成學(xué)習(xí)困難；第四，單片機(jī)技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，如果缺乏實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生很難真正理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，更無法實(shí)現(xiàn)知識的靈活應(yīng)用。
四.單片機(jī)教學(xué)中存在的主要問題
1.教材結(jié)構(gòu)未考慮學(xué)生的接受能力。教材內(nèi)容主要依照單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)匯編語言設(shè)計系統(tǒng)擴(kuò)展接口技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的順序編寫的,注重課程的學(xué)科性與系統(tǒng)性,而未考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn);教學(xué)過程也是以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線,先介紹單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),接著是指令和軟件編程,然后是單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展和器件的應(yīng)用,最后是應(yīng)用實(shí)例。按此教學(xué)結(jié)構(gòu),單片機(jī)課程就演繹為以單片機(jī)知識為藍(lán)本的微機(jī)原理課程,高職學(xué)生理解力和邏輯思維能力較薄弱,對復(fù)雜的電路和抽象的指令往往不知所云,學(xué)習(xí)過程枯燥乏味,學(xué)生大多產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
2.普遍存在理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象。在教學(xué)形式上,單片機(jī)課程多以課堂理論教學(xué)與少量硬件仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,實(shí)驗(yàn)教學(xué)也多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。先理論后實(shí)踐教學(xué),或理論與實(shí)踐教學(xué)分階段交叉進(jìn)行,造成長期以來單片機(jī)教學(xué)理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)。加之許多學(xué)校單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)資源相對比較匱乏,多以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺為主,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也僅僅體現(xiàn)在為數(shù)不多的幾個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上。許多情況下,學(xué)生只是依照老師給出的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行簡單連線,有些同學(xué)直接將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的源程序調(diào)出來運(yùn)行一下就算完成任務(wù)了。整個課程結(jié)束后,許多學(xué)生也未能真正了解清楚單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的全過程,不會使用仿真軟件調(diào)試程序的同學(xué)也不在少數(shù),甚至連單片機(jī)開發(fā)工具如硬件仿真器、編程器的用途都不知道,更不用說掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的一般性方法。
五.單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)法
1.教學(xué)做合一。教學(xué)過程不是教師的個人表演過程，而是教師完成一個單片機(jī)工程的開發(fā)全過程，教學(xué)過程是做單片機(jī)項(xiàng)目的真實(shí)過程，有電路分析、有單片機(jī)基礎(chǔ)分析，有匯編語言（或C語言）語法、語句、算法等分析。并且把所有過程，一步一步呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生有現(xiàn)場感、真實(shí)感，讓學(xué)生最后看到我們的最終成果——單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路板上呈現(xiàn)的現(xiàn)象。整個過程是教師開發(fā)了一個單片機(jī)工程項(xiàng)目，對事說是做、對教師說是教、對學(xué)生說是學(xué)，此之謂陶行知先生所說“教學(xué)做合一”。
2.嘗試教學(xué)實(shí)踐與創(chuàng)新實(shí)踐的緊密結(jié)合
采取部分開放的實(shí)踐教學(xué)模式的試點(diǎn),在時間、內(nèi)容、儀器設(shè)備、教學(xué)形式等方面給學(xué)生空間。在學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了指令學(xué)習(xí)和鞏固。也逐步學(xué)會單步、斷點(diǎn)、全速運(yùn)行的調(diào)試方法和排除故障能力,并能使用寄存器窗口、存儲器窗口等仿真器的功能,分析各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,開展形式靈活、面向不同年級學(xué)生、連續(xù)不間斷地創(chuàng)新實(shí)踐,如組織電子協(xié)會進(jìn)行課外科技創(chuàng)新活動,以多層面學(xué)生為對象與專業(yè)技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新項(xiàng)目活動、組織培訓(xùn)學(xué)生海南省中職學(xué)生單片機(jī)裝配與調(diào)試技能競賽等。
3.講練結(jié)合教學(xué)法。學(xué)生單靠教師在多媒體教室的“教學(xué)做合一”的教學(xué)過程是根本學(xué)不會單片機(jī)的，單片機(jī)是理論與實(shí)踐結(jié)合的一門學(xué)問，必須經(jīng)過大量的實(shí)踐活動才能學(xué)會單片機(jī)，沒有經(jīng)過實(shí)際的演練不可能掌握單片機(jī)的精髓。我采用一節(jié)教學(xué)一節(jié)機(jī)房加實(shí)驗(yàn)板的實(shí)訓(xùn)方法進(jìn)行教學(xué)安排，讓學(xué)生把學(xué)到的東西馬上進(jìn)行實(shí)際練習(xí)，使理論與實(shí)踐結(jié)合。今年的單片機(jī)教學(xué)我又在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改革，全部在機(jī)房利用實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行教學(xué)，采用邊教學(xué)、邊練習(xí)的方法，讓教師的教與學(xué)生的學(xué)真正做到無縫對接。
3.項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法。在完成基礎(chǔ)模塊的教學(xué)后，學(xué)生的單片機(jī)學(xué)習(xí)就進(jìn)入到另一個階段，進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)——做實(shí)際的工程。前面的教學(xué)與實(shí)踐都是在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)扳上完成的，這對學(xué)生來說仍然不真實(shí)，不實(shí)在，為了使學(xué)生能學(xué)生出校門就能搞項(xiàng)目，學(xué)生在學(xué)校必須經(jīng)歷實(shí)際工程的鍛煉。讓學(xué)生做電子表、數(shù)字溫度計、數(shù)字電壓表等項(xiàng)目。從畫原理圖、PCB圖、制作電路板、硬件連接。軟件程序編制、下載、調(diào)試與修改等所有過程都親自參與。學(xué)生不再是學(xué)習(xí)過程的旁觀者，而是整個過程的親歷者，讓學(xué)生體會到創(chuàng)造的快樂，學(xué)習(xí)就象玩一樣。
六.結(jié)束語
單片機(jī)自從問世以來,經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代,其應(yīng)用也從最初的工業(yè)控制領(lǐng)域擴(kuò)展到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域。學(xué)習(xí)這門課程對于學(xué)生將知識綜合應(yīng)用能力轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐能力,順利地邁向今后的工作崗位,起著舉足輕重地作用。因此,如何在教學(xué)過程中確保教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),一直是大家所關(guān)注的焦點(diǎn)。所以做好單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)法是有著十分重要的意義的。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]單片機(jī) 項(xiàng)目教學(xué)法 知識應(yīng)用能力
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和超大規(guī)模集成電路設(shè)計以及制造工藝的進(jìn)一步提高, 單片機(jī)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。單片機(jī)已經(jīng)深深地滲入我們的日常生活的各個領(lǐng)域。因此多數(shù)院校都開設(shè)了單片機(jī)的課程。而課程所主要講述的多數(shù)都是MCS-51單片機(jī)。但是,單片機(jī)的軟硬件發(fā)展很快,新技術(shù)和新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。如何安排教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生既能了解新技術(shù)又能對單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)融會貫通成了主要的問題。《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門課程,我們按傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)法是以大綱為基準(zhǔn), 以教材為基礎(chǔ), 以教師為主體。 教師講, 學(xué)生聽為主要教學(xué)方式, 以教材章節(jié)順序?yàn)榻虒W(xué)進(jìn)程, 先講單片機(jī)概論、硬件;再講指令、語句、流程圖, 最后舉一些開發(fā)應(yīng)用實(shí)例。開始的時候?qū)W生聽得可能很認(rèn)真,但是由于這門課程是一門專業(yè)課,前面所涉及到很多的前序課程。由于前面的理論知識很抽象,這就導(dǎo)致越學(xué)越糊涂,最后失去了學(xué)習(xí)的興趣。如何設(shè)計教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,真正理解和掌握單片機(jī)技術(shù),是目前單片機(jī)教學(xué)中急需解決的問題。因此我們提出了一些改革,并提出了一邊學(xué)一邊練、以干具體的項(xiàng)目為目標(biāo)。使學(xué)生在鍛煉中得到提高,激發(fā)學(xué)生的興趣,達(dá)到良好的教學(xué)效果。具體措施如下。
1.在教學(xué)上運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法。以項(xiàng)目為引導(dǎo),案例教學(xué)等教學(xué)方法,本著不僅向?qū)W生傳授知識, 更重要的是教會學(xué)生學(xué)習(xí)的方法, 培養(yǎng)學(xué)生的知識處理及知識轉(zhuǎn)換能力和分析問題、解決問題能力及創(chuàng)新能力。讓學(xué)生懂得怎樣自己去學(xué)會一門課程。
具體步驟如下。
(1)提出任務(wù)目標(biāo):提出本次課要解決的一個具體的工作任務(wù)。
(2)分析任務(wù)特點(diǎn):分析解決本任務(wù)的方法及步驟,選出最優(yōu)方案。
(3)掌握相關(guān)知識:講解實(shí)現(xiàn)本任務(wù)所必需的知識。
(4)實(shí)施具體項(xiàng)目:本任務(wù)實(shí)現(xiàn)的過程及結(jié)果。
比如在講匯編語言程序設(shè)計時, 可以通過一個項(xiàng)目提出問題, 如何設(shè)計程序控制LED小燈的亮與滅。通過大約4個學(xué)時左右的時間將這一章節(jié)所用到的知識講述給學(xué)生。然后讓學(xué)生去查閱資料,從軟件和硬件兩個方面去查閱。軟件方面可以比較哪個程序所用的語句最少,編程最簡單。硬件方面看誰的結(jié)構(gòu)簡單,成本最低。然后選擇出一個最佳的軟硬件方案自行制作。使學(xué)生從查閱資料到制作都自行完成,老師只是起到指導(dǎo)和答疑的作用。從傳統(tǒng)的老師教會轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的學(xué)生自己學(xué)會的轉(zhuǎn)變,大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
2.在實(shí)驗(yàn)上根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、基本接口實(shí)驗(yàn)兩個部分。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要有硬件的認(rèn)知、指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、匯編語言程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)。基本接口實(shí)驗(yàn)安排在課堂進(jìn)行,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。它包括硬件接線與軟件編程兩部分。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成硬件設(shè)計、設(shè)計主體電路,然后編寫程序,最后調(diào)試。試驗(yàn)內(nèi)容主要為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),主要目的在于通過實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生掌握基本的操作,和軟硬件的了解。為以后具體的做某一個項(xiàng)目打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.在考試環(huán)節(jié)上,主要通過三方面成績來確定學(xué)生最后的期末成績。這三方面主要包括期末筆試部分,平時實(shí)驗(yàn)部分,和實(shí)踐創(chuàng)新部分。其中期末筆試部分占總成績的40%,試驗(yàn)成績占30%,實(shí)踐創(chuàng)新成績占30%。其中實(shí)踐創(chuàng)新主要是指,在學(xué)習(xí)的過程中針對于每一章節(jié)所提出的項(xiàng)目完成情況的評定。比如我們在講中斷系統(tǒng)的時候,引入一個項(xiàng)目“交通燈的控制”。學(xué)生可以分組自行制作。根據(jù)學(xué)生的完成的情況給出一定的分值,然后將每一章的分值乘以系數(shù)合成總分值。這樣可以對學(xué)生的成績有一個綜合分值。這樣學(xué)生在準(zhǔn)備考試時會將精力投入到實(shí)際應(yīng)用中去, 而非死記硬背一些枯燥難記的指令和書本知識,更有利于對學(xué)生知識應(yīng)用能力及知識轉(zhuǎn)換能力和分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)和考察。這種考試形式給教師增加了很大的工作量, 但使每個學(xué)生的知識應(yīng)用能力都得到不同程度的提高。
最后,我們在教學(xué)過程中, 本著對學(xué)生負(fù)責(zé)的態(tài)度。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,提高學(xué)生的動手能力和應(yīng)用能力為目標(biāo), 做了一些探索。 改進(jìn)后的教學(xué)方法,內(nèi)容由淺入深,理論實(shí)踐相結(jié)合。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性, 使學(xué)生能夠更好地掌握單片機(jī)的原理,并且相關(guān)的知識和應(yīng)用能力都得到不同程度的提高。
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關(guān)鍵詞：單片機(jī)原理和應(yīng)用;課程評價;教學(xué)改革
引言
新課程教改大綱指出，課程的功能要從單純的向?qū)W生注重傳授知識，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，形成正確的價值觀，學(xué)會做人，學(xué)會做事。《單片機(jī)原理和應(yīng)用》課程是礦山機(jī)電、機(jī)電一體化、自動控制及數(shù)控技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)的一門專業(yè)骨干課程，它將電子技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合、將硬件與軟件相結(jié)合，應(yīng)用面很廣泛。
隨著新形式發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化發(fā)展的新需要。筆者結(jié)合自身一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勗撜n程的一些教學(xué)改革的個人意見。
1 整合教材內(nèi)容，保證教學(xué)質(zhì)量
《單片機(jī)原理和應(yīng)用》課程因?yàn)榻滩氖庆o態(tài)的，理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，為降低理論難度，結(jié)合我校學(xué)生特點(diǎn)，對教材進(jìn)行整合，把教材內(nèi)容劃分為必學(xué)、選學(xué)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三個層次，采用靈活多變的教學(xué)方式，以保證教學(xué)質(zhì)量。
1.1 必學(xué)內(nèi)容：是教學(xué)大綱中那些最重要、最基本的內(nèi)容。如單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計基礎(chǔ)、中斷系統(tǒng)和定時器等。結(jié)合教學(xué)實(shí)際案例，作為重點(diǎn)講授，約占總課時量的50%。
1.2 選學(xué)內(nèi)容：是指教材中的知識拓展部分，難度高于必學(xué)內(nèi)容，如單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展、單片機(jī)的測控接口等。引入相關(guān)課題，讓學(xué)生討論，主動權(quán)放給學(xué)生，最后教師和學(xué)生一起總結(jié)出結(jié)論，約占總課時量的20%。
1.3 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目內(nèi)容：是指理論聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容，一方面鞏固所學(xué)的理論知識，另一方面培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約能源、節(jié)省原材料、愛護(hù)工具設(shè)備、保護(hù)環(huán)境、安全文明生產(chǎn)的意識。如單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)演示;MCS-51單片機(jī)常用指令練習(xí);匯編語言程序設(shè)計及簡單接口技術(shù);I/O口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn);定時器和中斷實(shí)驗(yàn);顯示程序?qū)嶒?yàn)等。約占總課時量的30%。
2 采用靈活多變的現(xiàn)代教學(xué)資源手段
2.1 多媒體組合教學(xué)法<現(xiàn)有>
引入多媒體教學(xué)。由于該門課是一門專業(yè)課，圖表非常繁多，因此可以借鑒多媒體教學(xué)的信息容量大的特點(diǎn)，但由于多媒體教學(xué)的互動式教學(xué)相對較差，而本門課理解起來又很廢周折，因此板書也是不可或缺的，把難點(diǎn)、重點(diǎn)可以在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過板書進(jìn)一步講清、講透。
2.2 充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，豐富課外輔導(dǎo)手段<進(jìn)行中>
我把《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》這門課程的課件、理論和實(shí)踐練習(xí)題、模擬試題、自測題等放在校園網(wǎng)上，供學(xué)生隨時上網(wǎng)自學(xué)。充分滿足了學(xué)生的自學(xué)需要。
2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合<改革點(diǎn)>
學(xué)生通過應(yīng)用軟件仿真的方法，自己設(shè)計電路、對電路進(jìn)行仿真，使用實(shí)際電路板測量，完成了虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力和硬件操作動手能力。
2.4 自主選擇創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目<創(chuàng)新點(diǎn)>
配合學(xué)校研究型課程，采取老師引導(dǎo)、學(xué)生自主組隊(duì)、自選或自定題目，完全開放，以研究創(chuàng)新為主線的模式。學(xué)生的自學(xué)需要。
2.5 積極引導(dǎo)，提升專業(yè)技能<創(chuàng)新點(diǎn)>
單片機(jī)應(yīng)用技能是應(yīng)用電子技術(shù)的核心技能，為了讓一部分學(xué)有余力的 學(xué)生能獲得更大的提高，開放大學(xué)生創(chuàng)新中心，以學(xué)生為主體、以項(xiàng)目為單元，利用課余時間對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。布置一個項(xiàng)目由學(xué)生自已設(shè)計電路，自已設(shè)計程序，指導(dǎo)老師利用1-2次課進(jìn)行集中答疑，集中驗(yàn)收。
2.6 開展競技教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才<創(chuàng)新點(diǎn)>
競技活動能擴(kuò)大對外交流、鍛煉師資隊(duì)伍、促進(jìn)教育教學(xué)改革、檢驗(yàn)教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。
3 注重工學(xué)結(jié)合
將實(shí)際問題或企業(yè)實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目（子項(xiàng)目）引入課堂教學(xué)（如電子鐘、自動控制、遠(yuǎn)程串行通信等項(xiàng)目），進(jìn)行適當(dāng)簡化處理，作為教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。以工學(xué)結(jié)合為切入點(diǎn)，根據(jù)課程內(nèi)容和工作過程，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，采用任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目導(dǎo)向的教學(xué)方法，把工作項(xiàng)目開發(fā)過程的工作環(huán)節(jié)及任務(wù)穿插于各個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，以獨(dú)立項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)形式，強(qiáng)化訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。
以實(shí)際工作項(xiàng)目為主，內(nèi)容兼具趣味性和實(shí)用性，例如模擬計算器、猜數(shù)字游戲、小學(xué)生算術(shù)測試、競賽評分、交通信號燈控制、串行通信模擬程序等;與電子產(chǎn)品開發(fā)公司或工礦企業(yè)進(jìn)行合作，以實(shí)際項(xiàng)目來進(jìn)行教學(xué)。
4 考核方式改革
考核評價應(yīng)包括學(xué)生學(xué)習(xí)過程評價及學(xué)習(xí)效果評價。
4.1 學(xué)習(xí)過程評價：學(xué)生是否完成了作業(yè)（或活動任務(wù)），有無抄襲現(xiàn)象發(fā)生，是否及時完成了作業(yè)，對學(xué)生應(yīng)具備的能力要定期檢查，可以采用提問、撰寫分析報告等形式。
4.2 學(xué)習(xí)效果評價：改閉卷考試為開卷考試，試題著重進(jìn)行能力的考核，也可以把考核分為筆試和操作兩部分進(jìn)行，評價方式要逐步過渡到通過綜合實(shí)訓(xùn)活動對學(xué)生的學(xué)習(xí)作出評價（綜合實(shí)訓(xùn)可以考核一個學(xué)生對知識的理解與掌握、已經(jīng)獲得的能力、對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的組織方法以及學(xué)習(xí)態(tài)度）。
結(jié)束語
在教學(xué)實(shí)踐中，筆者對《單片機(jī)原理和應(yīng)用》這門課程教學(xué)中的一些教學(xué)進(jìn)行了初步的改革和探索，初見成效，在此分享出來，以期向同行們提供參考借鑒價值。
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Abstract： A teaching philosophy method for improving the student ability and programming ability was proposed. By introducing the proteus and keil software in the classroom， students see the control object in real time and can do it themselves. It helps to lay a solid foundation for students graduating from design and electronic contest.
關(guān)鍵詞： proteus；keil；單片機(jī)；教學(xué)改革
Key words： proteus；keil；single-chip microcomputer；teaching reform
中圖分類號：G40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）07-0219-02
0 引言
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，目前是講課28學(xué)時、實(shí)驗(yàn)12學(xué)時，一共40學(xué)時。以前的教學(xué)都是主要講述單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的組成部分的工作原理，對編程的要求不高，而且用的教材一直是以匯編語言為基礎(chǔ)的，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來，單片機(jī)的匯編語言指令系統(tǒng)容易與另一門課程《微型計算機(jī)原理與應(yīng)用》的指令混淆。而且匯編語言編程對于有些學(xué)生而言有些難度，不太容易記住。在《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課的12個學(xué)時的實(shí)驗(yàn)中，大部分學(xué)生剛對編程環(huán)境有些熟悉，剛進(jìn)入狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)就已經(jīng)完了。很多學(xué)生學(xué)完《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課后，讓他編寫一個簡單跑馬燈的程序都無法完成。這樣對學(xué)生后期要參加的一些競賽活動都會有一些影響，如全國大學(xué)生電子競賽、飛思卡爾電子競賽等競賽活動中，都會用到單片機(jī)，而且對學(xué)生的編程能力有一定的要求。以前參加競賽的學(xué)生都是利用暑假時間來重新學(xué)習(xí)單片機(jī)的編程知識，這樣學(xué)生就會花一部分時間去補(bǔ)習(xí)學(xué)過的知識。而且在畢業(yè)設(shè)計中，很多學(xué)生對于課題中用到的單片機(jī)的相關(guān)的編程也不太會。鑒于目前《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這么課程教學(xué)與實(shí)踐中存在著的以上問題，所以《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課有必要進(jìn)行課堂教學(xué)的改革。我們將通過改變教學(xué)觀念和模式，注重實(shí)驗(yàn)動手能力培養(yǎng)和分析解決能力培養(yǎng)，在考試考核等方面也相應(yīng)的改革嘗試。
1 改革的理念及思路
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課程教學(xué)改革主要是對教學(xué)方式的改革，本次改革的側(cè)重點(diǎn)是學(xué)生的動手能力和編程能力的鍛煉，選擇C51教材。教學(xué)方式有兩種主要形式：一是以教師為中心的傳授知識型教學(xué)偏重于原理的論述和編程方法的介紹；二是以學(xué)生為中心的探究與體驗(yàn)型教學(xué)，重視應(yīng)用和編程，解決具體問題。探究與體驗(yàn)型教學(xué)的特點(diǎn)是：把問題交給學(xué)生，在老師引導(dǎo)下收集資料、擬定方案、動手編程實(shí)驗(yàn)最終解決問題，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能，并進(jìn)行歸納總結(jié)。
基本的思路是：是讓學(xué)生在探究對象解決“問題”的過程中掌握本課程的知識點(diǎn)和原理。教師在探究式學(xué)習(xí)中的主要任務(wù)是“引導(dǎo)”。讓學(xué)生圍繞問題去琢磨，真正進(jìn)入到探究的狀態(tài)。因此實(shí)施本項(xiàng)課改探究體驗(yàn)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵：
①是根據(jù)教學(xué)要求和課程內(nèi)容，使學(xué)生充分了解當(dāng)前該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，以及《單片機(jī)原理與應(yīng)用》相關(guān)的知識。
②提供條件動手實(shí)驗(yàn)解決具體問題，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。
③課堂上引入Proteus和keil軟件，使學(xué)生在課堂上可以對相關(guān)的軟硬件有一個直觀的了解，并激發(fā)學(xué)生對該門課程的興趣。
1.1 具體的實(shí)施方案與路徑 本課程的教學(xué)實(shí)施分兩步：①課堂教學(xué)提出問題，講授原理要能引起學(xué)生思考和探究興趣。要用調(diào)研、查資料的方式讓學(xué)生獲取學(xué)科知識體系，引起學(xué)生探究熱情。在課堂上引入Proteus和keil兩種軟件，讓學(xué)生在課堂上對單片機(jī)相關(guān)的硬件和軟件有一個直觀的接觸和了解。②綜合運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計方案、電路原理圖的繪制、軟件的編寫和調(diào)試、完成任務(wù)達(dá)到掌握知識的目的。
1.2 考核方式的改革 考核我們從以下幾個方面全面綜合評價學(xué)生成績：
①采用階段評價、目標(biāo)評價、項(xiàng)目評價，理論與實(shí)踐—體化評價模式。
②結(jié)合設(shè)計方案答辯、現(xiàn)場解決問題、提交作品、測驗(yàn)、考試等情況，綜合評價學(xué)生成績。
③既注重學(xué)生在實(shí)踐中獨(dú)立分析問題和解決問題能力的考核，又注重學(xué)生協(xié)同作業(yè)的溝通、協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神。
2 預(yù)期的成果
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》新教學(xué)方法的研究和推廣，能真正把教師的一言堂變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生積極思考、思想交流的大講堂，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)會分析思考，掌握科學(xué)研究基本方法，在學(xué)習(xí)實(shí)踐中喚醒自己的潛能，激發(fā)自己最大的創(chuàng)造力。學(xué)生自主提出的問題更能引起學(xué)生的興趣和解決問題的欲望。獲得深刻的體驗(yàn)。
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課是我院自動化、測控、電子信息和通信工程、物理學(xué)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，每年約有400學(xué)生要學(xué)習(xí)該課程。也可以為相關(guān)工科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)。
采用與開放性實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計以及大學(xué)生電子競賽相結(jié)合的方式，充分利用現(xiàn)代媒體、實(shí)驗(yàn)室和圖書館資源，不僅為學(xué)生提供了鍛煉動手能力環(huán)境，還為不同年級、不同專業(yè)的學(xué)生提供了交流、探討和相互學(xué)習(xí)的機(jī)會。使我們的課堂得到延伸。培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊(duì)精神。為學(xué)生的就業(yè)和將來工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3 實(shí)際效果和存在的問題
從目前的教學(xué)效果來看，比以前取得比較好的教學(xué)效果。由于在講課過程中，當(dāng)講到具體實(shí)例時，都會用Proteus給出仿真的電路圖和實(shí)際運(yùn)行的效果圖，這樣學(xué)生可以很直觀的看到單片機(jī)具體的控制過程，而且讓學(xué)生參與互動，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，學(xué)生通過在課堂上自己動手編寫和修改程序來控制一個具體的例程，這樣大家可以把學(xué)的知識馬上進(jìn)行應(yīng)用，可以看到實(shí)際的控制效果，學(xué)生都愿意參與。而且，我們每4人為一個學(xué)習(xí)小組，有一個開發(fā)板，大家學(xué)完相關(guān)的知識點(diǎn)后可以在宿舍自己互相討論，這樣可以把相關(guān)的知識點(diǎn)學(xué)得更加的牢靠，而且動手能力差的學(xué)生可以通過其他同學(xué)的指導(dǎo)也可以很快上手。這樣學(xué)完這門課后整個班級沒有一個不會編程的學(xué)生。如果大家有問題不清楚的可以通過電話或者QQ的方式與老師聯(lián)系，可以及時的解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。學(xué)生學(xué)完后，都不再懼怕編寫程序了。
當(dāng)然也存在一些問題，如剛開始的時候大家互動不是很積極，但是通過幾次鼓勵以后大家逐漸的積極參與到互動環(huán)節(jié)中來，還有就是我們的開發(fā)板是用串口線進(jìn)行下載的，但是現(xiàn)在很多學(xué)生都是用的筆記本電腦，沒有附帶串行口，調(diào)試起來不方便，就讓大家通過Proteus先仿真，通過后再到有臺式機(jī)的同學(xué)那調(diào)試具體的程序。后期將通過修改開發(fā)板下載模式或加usb轉(zhuǎn)串口線的方法來改變這個問題。
4 結(jié)束語
通過這次教學(xué)改革，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》這門課從原先的匯編語言教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的C51編程教學(xué)模式，并通過KEIL和Proteus軟件的引入，使學(xué)生在課堂上可以比較直觀的看到單片機(jī)對具體硬件的控制實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象，加深對單片機(jī)的認(rèn)識和理解。使學(xué)生學(xué)完這門課后可以自己獨(dú)立的設(shè)計一些簡單的單片機(jī)控制系統(tǒng)，為學(xué)生后期的畢業(yè)設(shè)計、參加大學(xué)生電子競賽等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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[3]黃秀海，滕清秀.教學(xué)改革效果的實(shí)證研究.當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2012，1：111-113.
和以往教學(xué)模式的差別在于，虛擬教學(xué)系統(tǒng)是建立在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上的新型教學(xué)模式。通過采用這種教學(xué)技術(shù)手段能夠營造出一個仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過對人體各種感官的刺激，使人體驗(yàn)到身臨其境的感覺，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)習(xí)熱情，從而實(shí)現(xiàn)快速提高學(xué)習(xí)能力的目的。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)教學(xué)，可以對單片機(jī)的硬件電路原理進(jìn)行直觀的演示和講解。采用基于 Flex 的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā) 的教學(xué)系統(tǒng)，不但界面美觀，用戶交互體驗(yàn)感強(qiáng)，而且提高了學(xué)生的動手實(shí)踐能力和教學(xué)質(zhì)量。
1.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》虛擬教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計
1.1系統(tǒng)框架和功能模塊設(shè)計
虛擬教學(xué)系統(tǒng)采用三層B/S結(jié)構(gòu)，開發(fā)技術(shù)采用.NET，MXML+ Action Script，JavaScript技術(shù)等，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2000，其中第一層為客戶端層，該層主要表現(xiàn)為系統(tǒng)界面，在Web瀏覽器上外掛Flay Player播放器，該層用來實(shí)現(xiàn)用戶與整個系統(tǒng)的交互，在該層中，部分頁面可以采用Flex技術(shù)來建構(gòu)RIA應(yīng)用程序，給用戶以豐富的人機(jī)交互體驗(yàn);第二層為業(yè)務(wù)層，該層主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的邏輯業(yè)務(wù)，以此來完成客戶端層與信息資源層之間的數(shù)據(jù)交互;第三層為信息資源層，提供平臺所需的場景信息與數(shù)據(jù)信息，這一層實(shí)現(xiàn)信息資源的集中統(tǒng)一管理，該層主要包括師生信息庫、模型庫、課件庫、試題庫等。系統(tǒng)功能模塊主要包括管理模塊、教學(xué)資源庫模塊、教學(xué)模塊以及協(xié)作學(xué)習(xí)模塊。
1.2系統(tǒng)界面設(shè)計
界面設(shè)計主要包括界面布局、字體、頁面色彩等環(huán)節(jié)。其設(shè)計原則在遵循藝術(shù)美的前提下更加注重個性化，強(qiáng)調(diào)教學(xué)系統(tǒng)所要表達(dá)的主題，淡化非主流信息對學(xué)習(xí)者的干擾。對于虛擬教學(xué)系統(tǒng)的界面而言，選用藍(lán)色為主體背景色，并通過調(diào)整色彩的透明度和飽和度來產(chǎn)生文字和圖標(biāo)的色彩，對需要交互對象的按鈕等工具采用三維立體的形狀來凸顯出虛擬系統(tǒng)的多感知性。采用Flex技術(shù)來優(yōu)化網(wǎng)站界面有著很大的優(yōu)勢，它通過提供豐富的組件來增強(qiáng)網(wǎng)站界面的表現(xiàn)力，使得界面更為友好。可以采用圖表控件，創(chuàng)建豐富的圖表，達(dá)到數(shù)據(jù)可視化效果。同時，F(xiàn)lex還提供了大量的用戶交互組件，對于知識體系的呈現(xiàn)，利用【Combo Box】組件對所有知識點(diǎn)以列表的形式展現(xiàn)并與用戶進(jìn)行交互。
1.3導(dǎo)航策略設(shè)計
虛擬教學(xué)系統(tǒng)的信息量巨大，內(nèi)部信息之間的關(guān)系復(fù)雜，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者由于缺乏專業(yè)教師的指引，迷航現(xiàn)象時有發(fā)生，所以應(yīng)當(dāng)提供導(dǎo)航策略設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，以提高學(xué)習(xí)效率。目前比較多的導(dǎo)航方式有檢索導(dǎo)航、導(dǎo)航圖導(dǎo)航、菜單導(dǎo)航、書簽導(dǎo)航、提示導(dǎo)航、演示導(dǎo)航、觸摸區(qū)導(dǎo)航等。
1.4交互策略設(shè)計
交互性主要包含人機(jī)交互以及人與人的交互。所謂的人機(jī)交互，是指人與計算機(jī)之間使用某種對話手段，以一定的交互方式，為完成確定任務(wù)而進(jìn)行的人機(jī)之間信息交流的過程，這種類型的交互是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個重要特征，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于虛擬教學(xué)系統(tǒng)中的一個主要優(yōu)勢，系統(tǒng)中的虛擬現(xiàn)實(shí)場景能否實(shí)現(xiàn)自然流暢的人機(jī)交互，將直接關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)計的成敗。從技術(shù)特點(diǎn)來看，基于Flex的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為交互性提供了很多的交互機(jī)制，如視點(diǎn)、導(dǎo)航、事件的發(fā)送與接收等。主要體現(xiàn)在：視點(diǎn)是用戶在人機(jī)交互的過程中通過改變攝像機(jī)的位置來改變觀察點(diǎn)，從而在不同的位置場景顯現(xiàn)出不同的形態(tài)及具有空間感的三維效果;導(dǎo)航是用戶在虛擬場景中漫游的信息指示，通過導(dǎo)航，用戶可以在虛擬環(huán)境中移動或檢查某個對象;基于Flex的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是采用Action Script腳本語言對虛擬環(huán)境中的對象產(chǎn)生作用，通過編程控制來發(fā)送及接收對象。
2.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》虛擬教學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
2.1虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建
在Flex Builder 3開發(fā)環(huán)境中，借助Papervision3D開源的3D引擎，建立一個Sphere形體，然后對形體進(jìn)行貼圖，最后固定Camera的坐標(biāo)，通過舞臺上鼠標(biāo)移動的距離來控制Camera旋轉(zhuǎn)的角度，從而實(shí)現(xiàn)360°全方位的展示。
2.2單片機(jī)及相關(guān)硬件的三維虛擬模型展示
Papervision3D中也自帶一些基本的形體(球體、立方體、平面、圓錐等)，但無圖形界面，不能像專業(yè)的建模工具那樣通過點(diǎn)擊、拖拽等操作來創(chuàng)建幾何體，要實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的模型，就需要借助3DS MAX、MAYA等工具。在3DS MAX中可以通過Polygon多邊形建模、特殊建模、修改建模、Patch面片建模、NURBS建模等方式來建構(gòu)出虛擬場景及儀器模型，然后通過材質(zhì)為模型表面加入色彩、光澤和紋理等來達(dá)到與真實(shí)事物相似的特性。建模的過程中，在不影響模型整體效果的情況下盡量減少多邊形的個數(shù)以達(dá)到減小輸出文件的體積。
2.3 MXML+Action Script編程控制
MXML是一種描述Flex應(yīng)用程序界面的XML語言，它通過一組標(biāo)簽集來定義用戶界面，同時提供一些不可見類庫的調(diào)用，在開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)時，可以在Flex工程文件中利用MXML語言來設(shè)計界面元素，優(yōu)化界面美觀，增強(qiáng)人機(jī)交互體驗(yàn)。Action Script是一種面向?qū)ο蟮哪_本語言，在Flex中，用戶可以采用的標(biāo)簽來嵌入Action Script代碼，也可以從獨(dú)立的外部文件來導(dǎo)入相關(guān)代碼。在開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，Papervision3D作為外部的類庫導(dǎo)入到 Flex Builder開發(fā)工具中，放置在Flex工程文件目錄下src文件中來進(jìn)行調(diào)用。
3.總結(jié)
作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之一的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有開發(fā)成本低、不需要昂貴的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、只需在客戶端安裝相應(yīng)插件即可，應(yīng)用價值較高，推廣性強(qiáng)，更適合應(yīng)用于教學(xué)之中。同時，虛擬協(xié)同工作、儀器的遠(yuǎn)程虛擬仿真操作技術(shù)等方面有待更深入的探索與創(chuàng)新，這些也將是作者進(jìn)一步研究的方向。
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】 單片機(jī)原理與應(yīng)用 樓宇智能化專業(yè) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)目標(biāo) 考核內(nèi)容
1 引言
經(jīng)廣泛的社會調(diào)研，樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的高職學(xué)生畢業(yè)后主要從事四種類型的工作：①樓宇設(shè)備的安裝、調(diào)試、運(yùn)行及維護(hù)；②樓宇智能化系統(tǒng)的設(shè)計、選型、施工、運(yùn)行、管理；③計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和綜合布線設(shè)計施工；④建筑施工組織管理及物業(yè)管理。其中第二種工作的核心技術(shù)就是樓宇智能化技術(shù)，即包括現(xiàn)代建筑技術(shù)（Architecture）、現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)（Computer）、現(xiàn)代控制技術(shù)（Control）、現(xiàn)代通信技術(shù)（Communication）和現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)（Cathode Ray Tube，CRT）的“4C+A”技術(shù)。
這就意味著集現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)的單片機(jī)技術(shù)是樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生需要掌握的一種技術(shù)，但對該專業(yè)的課程學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)與自動化工程技術(shù)專業(yè)的有所區(qū)別，且教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)緊扣專業(yè)。而我院該專業(yè)的傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容與樓宇智能化專業(yè)關(guān)系不大，采用傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”教學(xué)手段，偏重理論教學(xué)，理論與實(shí)踐完全脫節(jié)，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)效果非常差。
本文從我院樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃出發(fā)，充分考慮專業(yè)的前修與后續(xù)課程，就《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、考核內(nèi)容等方面上做了一些探討。
2 依據(jù)人才培養(yǎng)計劃，合理設(shè)定課程教學(xué)目標(biāo)
該課程是樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，授課的對象是高職學(xué)生，主要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，并為后續(xù)專業(yè)核心課程如《建筑設(shè)備控制技術(shù)》、《樓宇安防技術(shù)》的學(xué)習(xí)及畢業(yè)后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
結(jié)合后續(xù)專業(yè)課程所需及我院單片機(jī)的實(shí)訓(xùn)設(shè)施，重新設(shè)定樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的能力目標(biāo)為：掌握單片機(jī)C語言常用指令的功能和應(yīng)用： include、sbit、define、if、while、for、switch；能編寫延時子程序和中斷子程序；掌握定時器、計數(shù)器和中斷的使用；掌握單片機(jī)與發(fā)光二極管、七段數(shù)碼管、獨(dú)立鍵盤（按鈕）的接口電路；了解并行A/D和D/A轉(zhuǎn)換及與單片機(jī)的接口電路；能繪制簡單控制系統(tǒng)的程序流程圖；能熟練應(yīng)用“Keil Vision2集成開發(fā)環(huán)境”進(jìn)行C語言程序輸入、調(diào)試；能熟練運(yùn)用“proteus”仿真軟件構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行仿真調(diào)試；能設(shè)計簡單的單片機(jī)控制系統(tǒng)；具備一定的專業(yè)英語閱讀能力。
3 緊扣專業(yè)，調(diào)整與更新教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容的選取是課程教學(xué)改革的重點(diǎn)，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是一門實(shí)踐性、綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，課程內(nèi)容復(fù)雜、抽象，傳統(tǒng)的教學(xué)是先學(xué)習(xí)硬件結(jié)構(gòu)，后學(xué)習(xí)指令，最后才是單片機(jī)的簡單應(yīng)用，學(xué)用嚴(yán)重脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)了忘，感覺極其抽象、枯燥乏味、難以理解，逐漸喪失興趣。因此，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行必要的取舍、更新和整合是單片機(jī)課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。
筆者經(jīng)過多年的單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為單片機(jī)適于采用當(dāng)前眾人所推崇的“項(xiàng)目化”教學(xué)組織教學(xué)，但如何選取合適的項(xiàng)目值得深思熟慮，筆者綜合考慮：①樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的前修課程有電路基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)與電氣控制技術(shù)，學(xué)生已具備一定的電路及電氣控制知識，對控制系統(tǒng)的工程流程已較為熟悉；②可視對講及室內(nèi)安防系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)等常見樓宇系統(tǒng)本身就是一個單片機(jī)系統(tǒng)，其中是防盜報警系統(tǒng)是一個學(xué)生熟悉且非常重要安防系統(tǒng)，本課程以該系統(tǒng)作為載體，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有利于學(xué)生對本專業(yè)樓宇系統(tǒng)工作原理的理解；③充分考慮C語言對單片機(jī)結(jié)構(gòu)的依賴性小、無需選擇存儲器和尋址方式、程序結(jié)構(gòu)及語法與組態(tài)王非常類似，學(xué)習(xí)C語言編寫程序，既能降低編程的難度，更能為后續(xù)專業(yè)核心課程《建筑設(shè)備控制技術(shù)》中利用組態(tài)軟件構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)打基礎(chǔ)。
最終，選取了如表1所示的項(xiàng)目，A線項(xiàng)目主要在課內(nèi)實(shí)現(xiàn)，所有學(xué)生均需完成，而B線項(xiàng)目為有能力學(xué)生課外完成，所選項(xiàng)目遵循了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深、由表及理，與專業(yè)領(lǐng)域緊密相連，充分考慮前修與后續(xù)課程，既復(fù)習(xí)、鞏固了舊知，也后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及將來從事現(xiàn)代樓宇工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
表1 《單片機(jī)技術(shù)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)的任務(wù)
4 融合多種教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)效果
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程涉及多門學(xué)科知識和多種應(yīng)用技能，是一門軟、硬件結(jié)合的綜合性應(yīng)用技能課程，若采用單一的教學(xué)方法難以取得良好的教學(xué)效果，因此，在教學(xué)的過程中，我們針對不同的教學(xué)內(nèi)容采用了不同的教學(xué)方法與手段，主要的教學(xué)方法是“項(xiàng)目法”，即把課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容分解為一個個小項(xiàng)目，所需理論知識全部隱含到各個項(xiàng)目中，項(xiàng)目做完，知識點(diǎn)也就學(xué)習(xí)完了。
在此基礎(chǔ)上，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，融合了其它不同的教學(xué)方法與手段，如學(xué)習(xí)單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成、主要設(shè)備及接線等，通過現(xiàn)場參觀實(shí)驗(yàn)箱里的實(shí)物并講解，使學(xué)生更直接的掌握教學(xué)內(nèi)容的硬件結(jié)構(gòu)；而對于一個實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，我們通常的做法是：①老師演示項(xiàng)目的效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；②教師以問題形式把項(xiàng)目所需新知識、設(shè)計的要點(diǎn)、設(shè)計的注意事項(xiàng)等通過多媒體呈現(xiàn)給學(xué)生；③在教師的引導(dǎo)上，學(xué)生分組學(xué)習(xí)、討論，共同尋找答案；④學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)踐操作；⑤學(xué)生展示成果；⑥學(xué)生代表發(fā)言、教師總結(jié)。
此外，考慮到學(xué)院單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)量少、學(xué)生人數(shù)多，不利于單片機(jī)隨時隨地學(xué)習(xí)，我們采用“虛實(shí)結(jié)合”的方式，充分利用單片機(jī)硬件軟件Protues設(shè)計單片機(jī)虛擬系統(tǒng)，具體做法是：對于簡單的系統(tǒng)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱中完成；而對于復(fù)雜的系統(tǒng)，如防盜報警系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)，通過Protues構(gòu)建其硬件結(jié)構(gòu)，并把編譯好的hex文件加載到虛擬單片機(jī)中，直接實(shí)現(xiàn)真正單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，使得單片機(jī)的教學(xué)不再受設(shè)備數(shù)量及時間地點(diǎn)的限制，只要有計算機(jī)，學(xué)生隨時隨地都能學(xué)習(xí)單片機(jī)。
實(shí)踐證明，多樣化的教學(xué)方法與手段能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，教學(xué)效果更好。
5 改變考核方式，注重能力考核
考試是檢測教學(xué)效果、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容和加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果的必要手段，但如果以傳統(tǒng)的理論考試評定學(xué)生學(xué)習(xí)效果是不客觀的。有的學(xué)生理論考試成績很高，但卻連最基本的單片機(jī)最小系統(tǒng)也無法實(shí)現(xiàn)；而有的學(xué)生雖然能很熟練地完成教學(xué)實(shí)踐操作，但理論知識明顯欠缺，若在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上稍作修改，便無法重組系統(tǒng)。應(yīng)此，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的考核，強(qiáng)調(diào)的應(yīng)當(dāng)是過程考核、技能考核，考核的內(nèi)容除了考勤、課堂表現(xiàn)、期末考核等常規(guī)考核內(nèi)容外，更重要的是考核學(xué)生在教學(xué)過程中獨(dú)立完成每個單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的情況，以及考核學(xué)生自主開發(fā)設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的能力。
筆者在09級樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的單片機(jī)教學(xué)中進(jìn)行了一些嘗試：把課程共分3個項(xiàng)目進(jìn)行訓(xùn)練，其中第1個項(xiàng)目又細(xì)分為7個小項(xiàng)目是所有學(xué)生均需完成的，這7個小項(xiàng)目中的5個項(xiàng)目按項(xiàng)目訓(xùn)練考評表進(jìn)行過程考核，B線項(xiàng)目屬加分項(xiàng)。各個項(xiàng)目的占分如“《單片機(jī)技術(shù)與C語言》項(xiàng)目訓(xùn)練成績匯總表”所示，共70分；終結(jié)（理論）考試為30分；總計100分。
表2 《單片機(jī)原理與應(yīng)用》項(xiàng)目訓(xùn)練成績匯總表
6 結(jié)束語
總的來說，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是樓宇智能化工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其綜合性與實(shí)踐性非常強(qiáng)，怎樣面向?qū)I(yè)選取相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、采用何種教學(xué)方法與手段，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果，怎樣才能更好地為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)服務(wù)，是一個循序漸進(jìn)的過程，仍然需要我們在教學(xué)實(shí)踐中不斷地研究和探索。
參考文獻(xiàn)
1 嚴(yán)其艷.高職單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國西部科技，2010 （2）
