单片机实验教学

点赞:4753 浏览:18740 近期更新时间:2024-02-08 作者:网友分享原创网站原创

摘 要 :针对传统单片机实验教学的弊端和实际教学过程中遇到的问题,对单片机实验教学进行了探索,提出实现实验设备多样化、重视课外时间、更新实验内容、注意课程知识联系、建立合理的考核评价体系等实验教学改进方法.

关 键 词 :单片机;实验;教学

作者简介:章华幸(1976-),男,浙江苍南人,浙江农林大学信息工程学院,讲师.(浙江 临安 311300)

基金项目:本文系浙江农林大学校发展基金资助项目(项目编号:2006FK24)、基于STR710的USB驱动程序研究的研究成果.

中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)05-0184-02

“单片机原理及接口技术”是电子信息类的一门主要专业基础课,与生产生活结合密切,实践性很强.其以数电、模电为先修课程,以嵌入式等为后续课程,在课程体系中起到了承上启下的作用.而单片机实验教学是其中一个很重要的环节,但不被传统教学所重视.近年来,教学管理人员和从教人员开始意识到这个问题,也提出了一些改进的办法,[1-3]但效果并不明显,基于此,提出了单片机实验教学的改进思路.

一、单片机实验教学现状

1.实验手段单一

高校里传统的单片机实验课教学通常采用实验箱或实验台等设备,[4]硬件部分仅需简单的连线即可,实验手段非常简单.学生只是简单地模仿,简单的编程验证即可,有的学生甚至要求教师提供参考程序,仅需简单的修改就可运行,导致创新能力被严重伤害.这种教学方法只使学生懂得了一些程序.

2.内容陈旧

传统的教学内容陈旧,教科书内容与实际脱节严重,而根据教材内容设计的实验箱或实验台内容一样落后.另外,与教材相比,依赖于硬件设备的实验内容更加难以更新,导致很多届学生做的实验完全一样.整个班级的学生做同样的实验,且实验以验证性为主,编写简单的程序或简单地修改现成的例程就能完成,缺少深度和广度,与实际应用相去甚远.单片机技术日新月异,而陈旧的教学内容会极大地限制学生的视野.

3.学生被动接受

在实验教学中,传统的方法以教师为主体,学生处于被动地接受地位,发挥不了其积极性和创新能力,甚至培养不了兴趣.由于被动接受,缺少深入的钻研,学生做完实验之后还不明白是怎么一回事,导致教学效果很差.

二、单片机实验教学改进

1.实现实验设备多样化

针对实验箱或实验台模式固定,硬件电路不能改动,实验内容老旧,难以适应技术的发展等问题,自制实验板以作为重要的补充.文献[5]和文献[6]提出了自制实验板.实验板小巧、灵活,携带、使用都很方便,可以在实验室、教室、寝室等地方使用,成本低.文献[7]提出将Protues和Keil结合的仿真软件用于实验教学,可以脱离实验箱限制等.但这些设备、手段单独使用均有不足之处,仅有实验板功能还不够完善.仿真工具不能完全代替实物,但可以在预习阶段或者课后总结时使用.

如图1所示,各种实验设备或软件可以取长补短,结合实际情况合理选用.把实验箱或实验台当做基础平台,结合仿真手段,根据需要自制实验板和实验模块,将新型芯片及其相关电路做成实验模块,作为实验设备的重要补充,以保证实验内容跟上单片机技术的发展,实现实验设备的多样化.

2.重视课外时间

任何一门课程,都需要大量的课外时间作补充.单片机的实验课需要重视课外时间,实验前的预习环节是重点.学生的实验过程如图2所示.

实验前教师布置任务,列出预习的具体要求,要求学生做好预习工作、写好预习报告.没有完成预习工作的学生,不允许做实验.在预习阶段,允许学生自由发挥,教师参照指导书里的实验内容给出实验方向和准则,让学生查阅资料,设计实验方案,进行论证,画出电路图,详细说明实验原理和步骤,列出预期结果并做仿真调试.由学生自行决定使用何种实验设备,符合实验的方向和准则即可.这种实验方法,学生必须在课外时间查阅大量的资料,获取很多的信息,变被动为主动,充分调动自身积极性.当然,该过程也需要适当的考核方式来保证.为从源头上杜绝抄袭的情况,同班级的学生在同一次实验里所做内容应各不相同.

3.更新实验内容

实验内容的设计关系到知识点,是关键.传统的实验内容是依据实验箱或实验台的硬件电路编制的,而这些内容往往是生产厂家提供的,与实际脱节严重.可以在此基础上拓宽选材途径,例如从理论教学、学生竞赛、教师科研、企业案例中选择,精心设计,贯穿知识点,特别要结合新发展的技术.例如D/A转换实验,实验箱提供的往往是DAC0832电路模块,但实际应用很少,在设计D/A转换实验时可以增加较常用的串行多通道10位以上的D/A转换实验,通过两种转换器的比较,加深学生的理解,提高学生在应用场合选择芯片和设计电路的能力.或者指定实验的内容为D/A转换、电压输出,具体的方案由学生自行设计、自由发挥.

4.注意课程知识的联系

单片机是一门综合性很强的课程,需要用到电子、计算机、数学等学科的知识.模电、数电和C语言程序设计是其先修课程,先修课程的基础对单片机课程的学习影响很大,容易拉大学生的学习差距.由于实验学时的限制,先修课程的知识点无法在课堂上重新讲解,需要学生平时自行完成相关学习.针对这种情况,为加强各门课程之间的联系,编写了一本实验指导书补充手册,将实验中用到的单片机课程以外的知识要点和原理列出来,以供学生查阅参考.例如实验中用到了运算放大器,这是模电课程的知识,但在单片机应用里却不可缺少,学生若是不能理解,极有可能影响到整个实验的完成.这种情况要在手册中注明,以供学生预习时查阅.


5.建立合理的考核评价体系

考核评价体系需要公平合理的体现学生在整个实验中的工作量、发挥和创新,杜绝抄袭现象,因此设计考核方式需要科学、合理.实验的考核可以分成预习报告、实验操作、实验报告、发挥创新几部分.预习报告主要在于实验原理的描述,包括电路连接原理、芯片工作原理、程序设计原理、实验效果原理等部分.预习报告要求学生自行查阅资料、自学实验中用到的其他课程知识、清楚实验的原理和步骤以及要得到的数据与结果等.整个实验的情况为:实验操作部分的考核着重在规定的时间内实验完成的结果和质量;实验报告体现学生的实验结果,在实验过程中遇到的问题和解决方法,以及对本实验的心得体会及改进意见等,这部分可以考查学生分析问题、解决问题的能力,改进和创新的能力;发挥和创新部分着重激励学生不拘泥于所做的实验、突破惯性思维的限制、大胆创新,鼓励学生深入并广泛的探索,或者自行设计类似的实验、设定要验证的内容等.实验的成绩构成及比例如下所示:

总分等于预习报告(占20%)+实验操作(占20%)+实验总结报告(占20%)+实验答辩(占20%)+发挥(占20%).每一项还可以细分成几个小项.

三、结束语

总之,单片机实验教学是单片机教学中的一个重要环节,需要切实从培养学生动手和创新能力的角度出发,跟上单片机技术的发展,从实验内容设计、实验设备多样化、重视课程知识体系间的联系、充分利用学生课外时间、完善考核评价体系等方面着手,进行实验教学改进,推动单片机实验教学的发展.