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單片機實驗教學范文1
隨著電子技術的迅猛發展，單片機技術在軍事裝備、工業生產、電子消費等領域都有著廣泛的應用。單片機的廠商眾多，型號、功能更是千差萬別，而其中的MCS-51系列單片機，因其具有集成度高、處理功能強、可靠性好、系統結構簡單、價格低廉、易于使用等優點，在我國占據了不小的市場份額[1]。目前各大高校均開設有單片機專業課程，而在學習單片機課程中不僅要讓學生掌握較系統的理論知識外，更為重要的是要培養他們將理論知識應用于實踐的能力，這就需要通過實驗課教學、課程綜合設計、各類單片機競賽等來完成，而其中的實驗教學是關鍵的環節。
2目前MCS-51單片機實驗教學的現狀
2.1實驗教學在校級層面得不到重視
目前，普遍存在的一種現象是從學校認為實驗教學只是理論教學的輔助，是依附在理論教學之中的，而實驗教學的目的也僅僅是為了讓學生加深對理論知識的掌握，所以，在經費、場地、設施方面都得不到學校的投入與支持。
2.2學生往往重理論、輕實驗，難以激發學習興趣
除了得不到校級層面的重視，學生在對待實驗教學環節方面也比較隨意。在MCS-51單片機的學習中，很大一部分同學在實際學習過程中往往覺得理論課更重要，而對實驗課重視不夠。課堂期間能夠按照實驗要求，并且帶著自己的思想完成實驗的同學微乎其微，而大部分同學都是只求應付實驗報告，僅僅完成老師布置的內容，甚至還有一小部分同學根本不自己動手，最后抄襲別人的實驗報告。以上幾種情況是普遍存在的，雖然有學生自身的態度問題，但也間接反映了實驗課沒能很好地激發學生的興趣。
2.3教學內容形式化、方法單一
MCS-51單片機實驗教學的進行應該不僅僅局限于理論知識的鞏固，應注重其實用性學習，要培養學生在應用系統的設計、從軟件到硬件以及各類接口等方面的能力，實驗教學內容也應該抓住單片機的重點難點來展開，內容的難易也要循序漸進[2]。但是，現在一般MCS-51單片機實驗教學都是采購公司開發的現成的綜合實驗箱，此類實驗箱功能豐富，使用簡單，學生只要嚴格按照配套的實驗指導手冊進行基本的導線連接和軟件操作即可看到預期的實驗效果，屬于驗證性實驗，學生可能在初次接觸時比較有興趣，但熟悉操作后便可能會覺得實驗課乏味、枯燥，歸根到底就是因為這樣的教學內容不能夠讓學生成為主體。另一方面，學校對實驗硬件投入有限，一套MCS-51單片機實驗箱往往是用完一年又一年，而實驗內容幾乎沒有更新，教學方式過于單一。
3MCS-51單片機實驗教學中的改革創新措施
3.1引導全校師生認識到MCS-51單片機實驗在學生綜合能力培養中的作用
學校要通過多種方式引導教師、學生重視實驗教學。目前高校普遍采用的是學分制教育，學校可以提高單片機實驗教學的學分比重，并且增加單片機綜合設計學分，單片機實踐學分，同時，學校也要加大單片機實驗教學的經費、場地等方面的投入。
3.2激發學生學習單片機的興趣
興趣，是學習新事物最好的動力，要讓學生在思想上認識到學好MCS-51單片機的重要性，MCS-51單片機由于它的體積小、價格低、易于同器件連接等一系列優點而廣泛用于生活、工作各領域，單片機已經不僅僅是一門課程，更可能是學生未來就業的主要技能，在學習過程中必須要經過大量實驗操作應用。另一方面，要讓學生在單片機實驗教學中成為主體，強化學生的參與度。實驗室使用的單片機實驗箱雖然提供配套的實驗指導書，但我們可以鼓勵學生結合自己的理解進行擴展。在實驗教學中也可以讓學生分組完成MCS-51單片機的系統設計，這些系統不需要太復雜，成本也不高，一般具有一定數模電基礎的學生大多能完成這樣的系統設計，這樣學生會更有興趣，學習的熱情也會明顯提高，通過自己開發單片機應用系統，學生對MCS-51單片機的硬件系統和接口關系就會有了更深的理解，而通過自己動手編程，又使他們的程序設計能力有了一定的提高，更重要的是，學生對學習單片機產生了濃厚的興趣。
3.3創新教學內容，采用多元化教學方式
（1）要結合本校學生的專業特點和實驗室條件來編寫適合的實驗教材，特別是要跟理論課的教學大綱緊密結合起來，互為補充。（2）盡量減少驗證性實驗內容，可以增加一些綜合性的、跟實際生活相關的設計性實驗，也可以讓學生在理論知識學習的基礎上自行設計實驗。（3）實驗內容也要不斷更新。MCS-51單片機有它的優點但同時也有一定不足，當今的單片機技術發展的異常迅速，很多時候都和其他一些熱門技術相結合，如傳感器技術、物聯網技術等，在單片機實驗教學中要適度引入介紹，在讓他們掌握好MCS-51單片機的同時也要了解現代社會的需要，調動學習的積極性和創造力。另一方面，在教學方式上也要多元化，比如可以通過舉辦一些校級、院級甚至專業內部的MCS-51單片機競賽，使他們對51單片機的認識更加清晰，同時也是極大鍛煉了他們的團隊協作能力和動手設計能力，對于那些學有余力的同學可以鼓勵他們參加省級、國家級的競賽。其次可以引導學生積極參與到教師的科研項目中或者大學生科技創新項目，給他們提供一個良好的學習空間[3]。當然如果能夠與企業聯系起來，讓學生親自到企業感受下一個單片機應用系統從設計到最后制成實物的過程，對他們能力的培養是更為有利的。
4結語
單片機實驗教學范文2
【關鍵詞】單片機實驗平臺;改進設計;實現
1.現有實驗教學平臺存在的不足及改進設計方案
現有實驗教學平臺中，單片機芯片各引腳在印制電路板上已經和對應的模塊固定好了，在這種固定模式下，學生設計邏輯電路的空間很小，不利于學生深入思考和創新。學生做實驗時，只要按照商家定義好的電路連接，在實驗指導書的指導下，正確輸入和操作，便能得到正確的結果。這樣的實驗過程很難激發學生參與實驗的熱情和興趣，往往會出現應付實驗的現象，達不到開設實驗的目的。會做實驗和會設計系統之間的差距很大。為了提高學生的實踐動手能力和創新能力，針對實驗室現有單片機實驗平臺的不足之處，本實驗教學平臺在以下兩個方面做了相應的改進：
（1）本實驗教學平臺采用開放式系統結構設計，各個模塊在平臺上是相互獨立的。在改進的實驗平臺上，每個模塊都有獨立的輸入和輸出接口，學生需要哪個模塊就可以通過連接線和轉換板搭接起來，暫時用不上的模塊可以斷開。這樣既可以避免模塊之間的相互干擾，也方便學生根據自己的實際需求來搭建電路，為學生提供了自主設計的空間。
（2）考慮到單片機實驗系統內容的完整性和趣味性，本章在原有實驗平臺的基礎上進行了模塊的添加與改進，主要包括步進電機和繼電器驅動模塊、16*16點陣模塊等。下面將詳細闡述各模塊的改進設計與實現。
圖1 單片機端口連接圖
2.改進的實驗教學平臺各模塊設計
本實驗教學平臺要求系統具有開放性，單片機的I/O資源要得到充分的利用。因此，AT89C51單片機芯片的各端口沒有固定在印制電路板上，而是與相應的輸入和輸出接口相連。做實驗時，學生可通過連接線和轉換板靈活的選擇單片機端口搭建電路，實現了資源的充分利用。單片機端口的連接如圖1所示。
2.1 步進電機和繼電器驅動模塊設計
單片機各引腳提供的電平是無法驅動步進電機和繼電器的，故本課題增設了步進電機和繼電器的驅動電路模塊，該模塊選用了ULN2003芯片驅動。ULN2003由一組達林頓管組成，有16個腳共7路驅動。引腳功能是：1～7腳為單片機脈沖輸入端;8腳為接地端;9腳為內部7個續流二極管負極的公共端;16～10腳為脈沖信號輸出端，與1～7腳的輸入端一一對應。該模塊用P0.0驅動一個繼電器，P0.0接ULN2003的1腳，ULN2003的16腳接繼電器線圈的一端， 繼電器線圈的另一端接+5V電源。當P0.0為高電平時，繼電器吸合;當P0.0為低電平時， 繼電器釋放。電路原理圖如圖2所示。
圖2 步進電機和繼電器驅動模塊電路
2.2 16*16點陣模塊設計
LED顯示屏是一種新型的顯示媒體，是當今大屏幕顯示的主流產品，它具有亮度高、使用壽命長、顯示內容多樣、色彩豐富、對室內外環境適應能力強等優點，在各行業得到了廣泛的應用。因此，為了讓學生能夠很好的掌握用單片機控制LED顯示屏的能力，本實驗教學平臺增加了16*16點陣電路模塊。該模塊采用RS232接口的第3腳（TXD）由計算機向控制電路發送字符或漢字內碼;該內碼被存儲在控制電路中，控制電路找出對應該內碼的點陣，然后向驅動電路發送行列選通信號;根據行列選通信號，顯示驅動電路負責向指定LED提供驅動電流。采用串行的方法，控制電路可以是一根信號線，將列數據一位一位地傳到列驅動器，在硬件方面是十分經濟的。解決串行傳輸中數據準備和列數據顯示的時間問題，可以采用重疊處理的方法。這種方法需要列數據的顯示具有鎖存的功能。因此，該模塊選用帶鎖存輸出的8位移位寄存器74HC595作為LED顯示屏的列線驅動輸入。它是由各自獨立控制的一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器構成，可以實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據。
圖3 16*16點陣模塊電路
該模塊使用了4塊74HC595和4塊8*8點陣構成一個16*16點陣，可以完整的顯示一個漢字。P1.0與74HC595的DS端相連，輸入串行數據;P1.1與SH_CP端相連，提供移位時鐘信號;P1.2與ST _CP端相連，提供鎖存時鐘信號。上一級74HC595芯片的Q7’端與下一級74HC595芯片的DS端相連，實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據（即達到重疊處理的目的）。U16、U17、U18、U19芯片的Q0～Q7端用來驅動16*16點陣對應的行和列。電路如圖3所示。
參考文獻
[1]李學禮，林海峰.基于Proteus軟件的單片機實驗室建設[J].單片機與嵌入式系統應用，2005（9）：5-6.
單片機實驗教學范文3
【摘要】本文分析了目前高校單片機實驗教學中存在的不足，并從教學內容和教學方法兩方面提出了單片機實驗課程改革的一些思路。教師只有不斷豐富教學內容，改進教學方法，才能培養學生的動手能力和創新能力，實現教與學的最佳統一。
【關鍵詞】單片機；實驗；教學改革
單片機又稱微控制器，是微型計算機的一個重要分支。由于單片機具有功能強、體積小、可靠性好、價格便宜、應用靈活等特點，因此廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，可以說單片機已經滲透到我們生活的方方面面。目前高校的計算機類、電子類、控制類等專業都開設了單片機課程。該課程是一門理論性和實踐性都很強的課程，因此實驗教學應該占很重要的地位。然后，目前很多高校中單片機實驗教學存在問題，如何通過改革單片機實驗教學的內容和方法，充分調動學生學習的積極性，進一步發揮他們的主觀能動性和創新能力，成為了本學科實驗教學的重中之重。
1.單片機實驗教學的現狀
大多數高校在單片機課程的理論教學中，先介紹單片機內部結構和引腳、再講匯編指令系統和匯編語言程序設計、然后講存儲器擴展、最后講單片機系統的擴展和各種外圍芯片的應用。實驗課一般在匯編語言程序設計講完之后才開始進行。實驗課設置存在以下問題。
1.1實驗設備不能鍛煉學生的動手能力；實驗教學一般使用教學用實驗箱，實驗箱在出廠時，已經把單片機和外圍芯片的大部分接線連接好了。實驗時，學生按照實驗指導書給出的接線圖、實驗方法和步驟操作，通過安裝在PC機上的仿真軟件，把匯編程序輸到PC機上，然后通過串口通信，把編譯好的機器碼傳送到單片機實驗箱。實驗結果通過PC機、示波器、萬用表以及其它一些輔助設備觀察。
這種實驗箱性能穩定，避免了學生自己搭建實驗設備帶來的不確定性，從—定程度上可以讓學生盡快熟悉和進入實驗環境。但是，它缺少培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力，也不利于進一步激發學生的學習興趣和主觀能動性。本來單片機的內部結構就看不見摸不到，學生們學起來感覺很抽象，再加上實驗箱中單片機和外圍芯片的連接也早已經固定好，所以很不利于學生們掌握單片機和其它芯片的連接。甚至有的同學做完了實驗，竟然不知道單片機在本實驗中起到什么作用。
1.2實驗課時少；由于課時限制等因素，單片機原理與應用實驗學時很少，一般在8-12個課時左右。其中入門實驗、軟件實驗和驗證性實驗至少要占4個課時，所以設計型和綜合型實驗開出率不高，其結果是學生對所學的知識缺少一個整體的了解與認識。
1.3學生在思想上不重視；我國目前的文化教育，重視理論輕視實踐，這造成了學生們從小就重視理論知識的學習而輕視動手實踐。另外，在考核方式上，實驗課一般作為理論課考試分值的一部分，即使實驗課單獨考核，往往也只占很少的學分，并且只要寫過實驗報告就基本可以通過。久而久之，大部分學生也滋生了重視理論課程輕視實驗的思想。
通過以上分析可以看出，目前單片機的實驗教學顯然不利于培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力，也不能進一步激發學生的學習興趣和主觀能動性，學生普遍反映單片機這門課太難學或者沒有收獲。為了適應當今社會對單片機行業人才的需求，必須對單片機實驗教學進行改革。
2.單片機實驗教學的改革
針對單片機實驗教學存在的問題，可以從以下幾個方面進行改革。
2.1教學內容的改革。
2.1.1增加C5l的編程訓練；目前教學中，單片機的開發采用匯編語言。匯編語言是一種面向機器的語言，其匯編指令與機器指令一一對應，要想完成某種操作，就必須考慮計算機的硬件如何工作。由于匯編語言程序要安排運算的每一個細節，這就使得編寫匯編語言程序比較繁瑣、復雜。一個簡單的計算公式或計算方法，也要用一系列匯編指令一步一步來實現。另外，調試匯編語言程序要比調試高級語言程序困難得多。
現在市場上單片機開發己經普遍采用了C51高級語言。和匯編語言相比，C51高級語言具有程序結構清晰、可讀性好、易于維護等優點，一條C語言相當于幾條匯編指令，完成同樣功能程序的行數也大大縮小，更便于復雜算法的實現和調試。C51與C語言十分類似，通過先修課程C語言的學習，學生已經有一定的基礎，學起C51會很快入門。所以為了提高學生的學習興趣和開發能力，我們可以在實驗中給學生增加C51的編程訓練。
2.1.2 Protues軟件的學習；Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件，運行于Windows操作系統上。它支持主流單片機系統的仿真，如68000系列、8051系列、AVR系列、PI C12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。還可以仿真模擬電路、數字電路、RS232、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統、各種虛擬儀器等。同時由于在硬件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態，因此在該軟件仿真系統中，也具有這些功能。
在單片機的實驗教學中，可以讓學生自學Proteus。
學生學習了Proteus之后，可以在課余時間利用這些虛擬工具完成一些實驗題目，整個過程如同操作硬件仿真器一樣。過去需要到實驗室操作電子儀器設備、電子元件才能完成單片機等實驗，現在只要一臺電腦，就可在該軟件環境下快速輕松地實現。對于學習單片機的學生來說，擁有一臺計算機和一套Proteus軟件，就可以隨時隨地開展單片機的學習了。
2.1.3 實驗內容的調整；目前市場上單片機實驗設備種類繁多，但總的來說，都能夠完成相關的軟件實驗和硬件實驗。在教學中，我們可以把實驗分成入門實驗、軟件實驗、驗證實驗、設計性實驗及綜合性實驗五部分。入門實驗主要是完成對單片機仿真實驗箱的硬件結構及相應的集成開發環境的熟悉。軟件實驗可以幫助學生盡快掌握匯編指令，提高編程水平，這類實驗可以選擇外部RAM數據傳送、數據區清零、數據排序等讓學生們練習。驗證性實驗所用的例子應該與實際生活相結合，實驗指導書給出實驗要求、實驗步驟、相應連線以及軟件程序，讓學生按實驗指導書實現相應功能。比如我們可以給出8155控制交通燈的實驗讓學生們驗證。通過驗證性實驗，學生們可以進一步了解單片機及外圍芯片的作用，提高學生的學習興趣。設計性實驗，可以培養學生實踐動手能力及創新能力。這類實驗可以選擇利用P1口進行輸入輸出、利用定時器進行定時、利用中斷系統進行工業現場控制、利用A/D，D/A芯片進行轉換、利用串口進行兩機通信。實驗指導書只列出各個實驗項目的目的、要求和原理性的說明，學生在實驗過程自行設計完成任務。綜合性實驗要求學生要有廣闊的知識面，要對所學知識有較全面的掌握。開設綜合性實驗的目的，是為了提高學生的實驗技能和和培養學生的創新能力。實驗的項目包括：電子音響、LED點陣顯示、數字溫度傳感器、邏輯加密IC存儲卡讀寫等實驗。在進行這部分實驗的過程當中，學生可任意挑選感興趣的實驗項目，自行在課余時間完成。在實現此類實驗過程中，學生們可以利用所學的C51編程和Proteus軟件來幫助完成任務。
2.2教學方法改革。
2.2.1 提高學生學習單片機的興趣；為了提高學生對單片機課程的學習興趣，可以在剛開課時給學生布置課下作業，讓他們在網上搜索單片機的用處以及列舉他自己身邊單片機的影子?；蛘哐堄袉纹瑱C開發經驗的技術人員來學校作有關單片機的講座，使學生了解單片機在工業控制、智能化儀器儀表、計算機外部設備、計算機網絡與通訊技術和家用電器等領域的應用。當學生們明白了單片機的作用，尤其是看到廣闊的就業前景之后，學習興趣自然就會提高。
2.2.2 用目標教學法促進學生學習；目標教學法是指提出教學目標，通過努力實現目標，達到教學目的的一種教學方法。在教學過程中，教師以教學目標為導向，整個教學過程圍繞教學目標展開。在教學目標的刺激下，學生為實現目標而努力學習。這種方法的突出特點是教學活動過程中確立以理論為實踐服務的指導思想，注重知識的實用性，有的放矢地培養學生，倡導教學過程中師生間的互動性，并以此來確保教學目標的實現。教學過程一般分為制定目標—展示目標—實施目標—檢測目標—矯正深化達成目標等幾個階段。
將這種方法應用到單片機實驗教學中，可以引起學生的興趣，提高學生獨立思考能力和解決問題的能力。實施時，教師先制定本次實驗要實現的目標，并在實驗室演示目標問題的實際運行過程。然后，讓學生從硬件設計部分入手，再到軟件編程，使軟、硬件相結合，最后，由老師進行檢查，指出軟硬件設計過程中不合理的地方，由學生進行修改，從而完成單片機實驗課的整個過程。在實施的過程中，老師可以引導學生將實際應用與所學的知識點、指令、原理緊緊地聯系在一起，使學生清楚地了解理論知識在實際應用中的作用。在解決問題的過程中，學生置于實際問題之中，使學生可以清楚地認識到單片機的原理、概念在實際生活中的意義。這對于激發學生的學習興趣，培養創造能力及分析、解決問題的能力極有益處。
2.3 增加實驗學時數。單片機是實踐性很強的一門課程。單片機實驗是掌握單片機應用技術不可缺少的重要環節，對理工科大學生實踐能力和創新能力的培養起到至關重要的作用。筆者認為應該增加實驗課學時，讓學生有盡量多的時間在實踐中進行學習，如果再配合目標教學法，很多理論知識點完全可以從課堂上的理論教學轉移到實驗教學中。當然這也利于綜合性設計實驗的開展。
2.4 實驗考核模式的改革。目前，很多高等院校對單片機這門課程只有理論考試沒有實驗考核，有的院校即便有實驗考核，也只是僅看本學期實驗課所做實驗的實驗報告而已，不進行任何考試。要改變單片機實驗教學的現狀，就必須把理論與實驗分開，分別考試?？荚囯m然不是檢查和促進學生學習的唯—手毆，但是不考試會給學生造成—個誤區，認為實驗課不重要，因此也就不會認真學習。因而筆者在參考了其他一些高校的做法后認為。在做完所有實驗之后，我們進行一次考試。教師事先擬定好幾個題目，題目的內容與本學期所做實驗的內容相近，由考生抽簽來決定自己做的題目并當場于規定的時間內完成。考試時，學生可以帶課本、以前寫好的實驗報告等資料?？荚嚦煽冇山處煓z查實驗結果后給出。期末實驗課成績由實驗課考試成績（占80%）和平時出勤情況、實驗報告提交情況（共占20%）進行綜合評定給出。
3.結束語
由于單片機本身軟、硬兼備的特點，在單片機課程的教學中，實驗環節直接關系到教學效果的好壞。本文分析了目前高校單片機實驗教學中存在的不足，并從教學內容和教學方法兩方面提出了單片機實驗課程改革的—些思路。隨著單片機技術的迅速發展，教師應不斷調整教學理念，豐富教學內容，改進教學模式，調動學生學習的積極性，培養學生的動手能力和創新能力，實現教與學的最佳統一，以適應科技時代不斷發展的需要。
參考文獻
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單片機實驗教學范文4
關鍵詞: 課程改革高職教育實驗教學教學模式
對于醫學高職院校的醫學工程類專業學生來說,單片機原理與控制技術課程是理論與實踐聯系很緊密的一門專業基礎課程。眾所周知,在醫療儀器維修行業中單片機應用技術具有極高的實用價值,因此其教學質量直接影響著學生綜合能力的培養與提高。由于醫療儀器維修技術專業是一個新興的專業,單片機課程在醫學高職院校中是一門全新的課程,所以參考資料少、結果證實性強,再加上教學過程中的一些難點,使教師和學生普遍感覺到本課程難教難學。因此,根據對醫療儀器維修技術專業現狀的分析,對單片機課程的教學迫切需要從教學內容、教學手段、實驗室建設等方面進行教學改革,加強課程建設,強化學生的工程意識,培養學生的動手能力,才能全面提高教學質量,培養出真正滿足社會需求的實用型、技能型的高級技術人才。
根據高職教育的特點和國家對高職教育的要求,理論教學的內容以“必需、夠用”為原則,強調“實用、適度”。因此需要加強單片機課程學習的針對性和目的性,使其學而知其用,減少大量的理論學習,提高課程的實效性、時效性,增加新知識、新技術。
實驗實踐教學對高職院校學生掌握所學課程的內容和靈活運用所學知識解決實際問題的能力至關重要,對于單片機原理與控制技術課程更是如此。高職院校的課程應當讓學生及時了解該領域的先進技術,以及這些技術在行業中的應用和市場情況,應該讓學生多走出校門,到社會上體驗先進控制技術的重要性。這樣有助于提高學生學習興趣和社會適應能力,為此應該建立一個完善的開放性(設計性)的實驗室,實驗項目應由淺入深,讓學生自主設計,提高他們的興趣,培養他們的動手能力和創新能力。
為了提高教學效果和學生技能,本課程應該大力嘗試“實驗周”教學模式,將原來分散在一學期內的實驗課程集中在學期開始和學期結束最后的幾周內完成,當然如果學校實驗條件允許,可以讓部分理論課程和實驗課程都在實驗室條件下進行,這樣可以收到更好的效果。利用“實驗周”,利用“任務驅動”,構建“實踐―理論―再實踐”的課程教學模式,保證課程教學高效。
由于新知識的不斷增加、教學時間的相對減少,傳統的教學方法已難以適應新形勢的需要,所以需要對實驗課程體系和實驗教學方法進行改革,實行新的實驗教學模式,讓理論和實踐有機結合,實施“實踐―理論―再實踐”的教學模式。在教學過程中對實驗課程安排和實驗教學方法進行改革,采用先進的教學手段和理論與實踐相結合的教學方法,以解決傳統教學過程中存在的缺陷,真正實施“實踐―理論―再實踐”教學模式。這樣不僅能解決缺乏連貫性和理論學習過于抽象枯燥的問題,而且能將實踐與理論有機地結合。
在教學過程中,首先要打破以往的先進行理論教學而后進行實踐教學的教學模式,在課程開設之初就先讓學生參加實踐,就是先讓學生觀察設備和熟悉設備、教師做些簡單的演示實驗或讓學生親自動手實驗,以增加感性認識,同時還能激發學生對學習本課程的積極性和興趣。其次,理論教學要充分利用現代化教學設備和現代化的教學手段,如:多媒體和網絡資源教學平臺等。要充分利用課堂時間進行理論學習,讓學生由感性認識上升到理性認識,即由實踐上升到理論。部分理論教學的內容還可以到實驗室中進行,邊學邊做,讓學生對理論知識有更加深刻的理解。最后,再實踐教學就是學生學習完理論知識之后,再到實驗室中去完成相應的實驗實踐項目,通過對實驗項目的設計和完成,讓學生親自動手動腦進行操作或故障排除,在完成實驗實踐項目的同時對理論知識有更為感性的理解和認識,從而更好地掌握理論知識和應用理論知識,以達到理論與實踐的完美結合。
通過實驗周實施“實踐―理論―再實踐”這樣的教學模式,不僅符合學生的認識和認知的規律,同時既能突出學生的操作技能訓練,又能使學生學到與職業技能有關的理論知識,不僅能培養學生的一專多能,還能培養學生的分析問題和解決問題的綜合能力和創新能力。這樣的教學模式讓實踐始終貫穿于整個教學過程中,達到最優化的教學目標,為學生學習后續的專業課程奠定了扎實的基礎。
單片機實驗教學范文5
關鍵詞：單片機原理實驗；開放式；模塊化；實驗教學模式
中圖分類號：TN710 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）04-0135-02
理工科高等院校大學生的素質教育應以培養學生創新精神和實踐能力為重點進行開展。而實驗教學所具有的生動性、真實性和互動性等特點，使其在培養學生創新精神和實踐能力等方面表現尤為突出。近年來，為了適應高等院校理工科高素質人才的培養，以及未來社會對復合型人才的需求，很多文獻提出開展實驗室開放和設置驗證性、設計性、綜合性、創新性以及研究性等實驗項目類型多樣化的實驗教學新思路，并從實驗室開放運行管理和實驗項目的設計和驗收等方面作了詳細的探討，取得了很多的實際成效，這充分肯定了實驗室開放和實驗項目類型多樣化等實驗改進措施在培養人才創新精神和實踐能力等方面的重要性，但同時在日常實驗教學中也發現其面臨著一些其他問題，據實際調查，15.6%的學生對實驗室開放后實驗內容連貫性、實驗課時保障和實驗結果驗收等問題存在一定的不滿情緒。本文以單片機原理實驗課為基礎，本著以人為本、因材施教的教學理念，以驗證基礎、鼓勵探索為指導思想，以實驗內容連貫、實驗過程獨立和考核形勢多樣為原則，構建一整套單片機原理“開放式”模塊化實驗教學模式，經實際測試，該模式在單片機原理實驗教學中實驗教學效果良好，并探索著將其經驗向其他類似實驗課程進行推廣。
一、“開放式”模塊化實驗教學新模式
單片機原理實驗課是電子類學科中實踐性較強的一門課程，不但是學生了解硬件電路設計和底層匯編程序的基礎，而且也是學生從《模擬電路》、《數字電路》和《電路原理》等基礎課向專業課過渡的重要橋梁。針對大多數高等院校在該課程實驗教學過程中師生經常反映的問題，本文構建了“開放式”模塊化單片機原理實驗教學模式。該教學模式針對以往單片機原理實驗教學存在的問題，以提升實驗效果為核心，以整合資源、注重實效、鼓勵創新為原則，打破傳統的理論加實踐運行模式，引入課題組負責、多平臺操作、網絡互動和多元評價機制等概念，將束縛單片機實驗教學的課時少、內容多和評價機制單一等問題進行有效解決。
二、新模式的構建思路與實踐
1.課題組負責的管理模式打破開放式實驗時間局限。開放式實驗模式的建立，要求實驗指導教師投入更多的時間和精力去解決實驗開放過程中出現的問題。傳統的單一實驗教師負責制在此種情況下，略顯不足。而實驗教學課題組的建立，正好彌補因此而產生的缺口。課題組實行組長負責制，成員由2～4名實踐經驗豐富的指導教師組成，課題組統一制定實驗大綱、設計實驗內容、編寫實驗指導書和設定評價機制。為保證開放式實驗的順利進行，課題組在單片機原理實驗課開始之前統一對全部學生進行實驗室管理規則、實驗網絡預約系統使用、實驗裝置使用細則和實驗評價機制等問題進行說明。課題組根據學生實驗預約情況和指導教師工作安排合理規劃教師值班表，確保學生在實驗室期間指導教師能夠指導其實驗和驗收實驗。此舉為學生利用實驗室資源、親自動手驗證實驗、設計實驗提供了時間、空間和技術上的保證，大大提升了實驗教學的效果。
2.依據多種實驗平臺量身打造模塊化實驗內容。單片機技術發展日新月異，建立在“51”平臺的傳統單片機實驗裝置越來越多的受到了由AVR、PIC和STM32等微控制器構建的實驗開發學習板的沖擊，據統計有多達數十種的單片機實驗開發學習板在“淘寶”網站上出售，價格在100～200元，資料齊全且功能豐富，一些動手能力強的學生在這些實驗板上自學單片機技術，成效顯著。課題組不要求學生完全拘泥于實驗室的實驗裝置，而是鼓勵學生放開手腳，在不同的單片機實驗平成實驗任務，并根據單片機原理實驗教學大綱，以內容連貫、層次分明為原則，將18個實驗題目分為基礎層、應用層、提高層和創新層這4個模塊化環節。各個層次實驗的設置內容相互銜接，難度依次遞增，學生可以在任意平臺上完成實驗任務，形成了時間離散、形式多樣而內容豐富的“大實驗室”局面。
3.借助網絡平臺的實時互動。實驗教學的開展不能被傳統的“一對一”或“一對多”等模式所束縛，應順應實驗教育發展的新趨勢而積極求變。隨著校園無線局域網的普及和學生手機用戶的增多，QQ群、微博和討論組等一大批移動互聯新技術將為實驗效果的提升帶來質的飛躍，師生之間授課或討論的地點不再局限于實驗室，時間也不再局限在寶貴的45分鐘內。課題組按年級和興趣分類而組建的QQ群和微博賬號負責及時實驗信息和進行實驗討論，大范圍、長時間的討論使實驗教學在網絡中實現良性互動。據統計，我校2009級和2010級電子專業學生加入單片機實驗QQ群的人數達95%，月人均技術類提問數達5.6個，69.5%的技術類問題都是由學生自己解決；課題組設立的微博賬戶平均每天實用性、前沿性技術信息20條，學生覆蓋面達75%。這些新技術、新手段在實驗教學過程中的應用，為學生在課堂和實驗室之外開創了自由溝通和交流的新平臺。
4.多元化評價機制培育創新之花。學生實驗課程的評價機制對學生開展實驗的認真性和積極性有著重要影響。對于單片機原理這種強調過程、強調理解、重在應用的實驗課程，不能通過簡單的實驗現象或是實驗報告來認定實驗的成績。課題組在設定的4個實驗層次的基礎上，遵循導向性、獨立性、發展性和可操作性等原則，以“診斷、改善、激勵”為目的確立了自我評價、同伴評價和教師評價三個評價主體，綜合考察學生的實驗準備能力、實驗操作能力、實驗設計能力和實驗報告撰寫能力，并加大分析實驗和設計實驗能力的考核權重。課題組在實驗課程后期安排固定的實驗討論活動，師生在共同探討實驗過程中發現的問題或提出新的實驗設計方案，在師生平等而和諧的學習互動環境中讓學生成為真正的實驗主體。2009級學生康德會和申仁玉總結單片機實驗裝置存在的資源占用率高、軟件平臺封閉等問題，自己設計并制作了STC和AVR多功能單片機開發學習板，因便于操作，資源開放等優點現已應用在我院電子工藝實習、單片機原理實驗和課程設計等環節，深受各級同學的喜愛。
在單片機原理實驗課引入“開放式”模塊化實驗教學模式后，課題組統計了近2年學生在該實驗課程的表現，每年學生自主設計實驗20余項，其中創新性實驗占40%，55%的學生利用實驗室開放時間完成了預習和練習工作，29%的學生在自有實驗開發板上完成實驗內容，實驗成績優秀率達42%，實驗教學效果有了較大的飛躍。新的教學模式在“以人為本、因材施教”的原則下優化了教學資源、豐富了實驗內容、完善了評價機制、順應了實驗教學改革發展的方向，具有很好的推廣和借鑒價值。
參考文獻：
[1]李曉莉，侯玲玲，郝雪.高等學校開發式實驗教學模式的問題分析及對策[J].沈陽建筑大學學報，2011，13（3）：282-283.
單片機實驗教學范文6
在高等教育領域，對于電子信息、機電、自動化等專業，單片機技術在整個課程體系中處于承上啟下的核心地位，是學生必須掌握的一門專業技術，也是現代工科學生就業的一個基本條件。
那么，如何才能學好單片機技術這門實踐性很強的課程呢？我們根據“問題式教學法”的改革理念，開展了單片機實驗教學改革研究工作，并在實際教學中實施了一系列的教學改革措施，取得了一定的成效。
2.問題式教學法的特點與應用
“問題式教學法”的改革理念就是實現“授人以魚”向“授之以漁”的轉變［1］。
一般來說，教師首先演示一個實驗現象，或展示一個實物作品功能，進而提出問題，激發學生的求知欲和探索欲，整個教學圍繞這個問題展開。在課堂上，教師不再糾纏于繁瑣的單片機基本概念、單片機內部硬件之類的東西，而是只講應用層面上的重點、難點，并給學生指明自行鉆研的道路，整個教學過程就是老師陪學生一起“探索、求證、顛覆、創新”的過程。
我們在實際教學中對問題教學法的實施有兩個應用層面。
一是以問題為主線，引導學生思考，分析問題、解決問題，并加以拓展。教學中以提出問題—分析問題—解決問題為線索，并把這一線索貫穿于整個教學過程。例如，對于某一課某一技術知識點，可以是老師設計一個核心問題，整堂實驗課圍繞這個核心問題進行實驗研究、探索。當然老師可以先演示一下基礎性引導實驗內容或現象，提供基本思路，讓學生去分析、探索、拓展，在過程中讓學生去“疑”去“問”。
二是在實驗過程中加入較多的“問題”因素，在實驗過程中啟發學生尋找解決方法，從而訓練學生遇到問題（提出問題）—尋找方法（分析問題）—解決問題的方法和技巧，培養獨立實驗能力，使實驗教學更具有實踐性和實用性。
例如，采用一些模塊化的實驗設備，實驗箱有部分模塊有些小問題，連接的手插導線有虛斷的，仿真器有個別的是壞的，電腦串口有生銹虛接的情況，這樣的模塊、導線與仿真器等設備好的與壞的混雜在一起，構成了較多的問題因素。這些因素產生的實驗現象肯定跟正確的不一樣，這就需要學生仔細分析這些問題，一個個地解決問題和完成實驗。
3.具體應用與改革措施
在教學實踐中我們該怎樣結合教研理論來開展實驗教學呢？經過近五年的教學實踐摸索、驗證，我逐步形成了問題教學法實踐教學的一套基本體系。
該體系主要由以下幾部分實踐環節的具體措施構成。
（1）在課堂教學中以“啟發式的問題”教學法為核心，引入“問題”因素綜合教學。
實驗課開始時先由老師先提出一個核心問題，之后10分鐘讓學生帶著問題去認真預習實驗內容與相關的理論知識（實驗講義的課題編排要具有模塊化特色，并附有最具相關性、簡練性的原理講述，或采用實驗參考書），要求學生最大限度地讀懂實驗原理與實驗程序，不懂的地方要做重點標出。老師講課的時候點學生進行討論提問，學生認真聽老師總結分析并做好筆記。
上課時，老師先操作演示一遍實驗現象，然后根據問題補充講解相關的基礎理論知識，引導學生思考質疑，進而提出新的實驗任務與要求，引入拓展性問題。學生先仿做老師演示的實驗，后根據新的問題進行拓展、創新。
以定時器實驗教學為例，我們主要圍繞“如何實現1S的定時”開展教學活動。在學生預習以后教師先操作演示一下指導書上的實驗現象，然后讓學生來討論“定時器的基本原理、工作設置、程序分析如何實現1S定時”等問題，之后老師以“水龍頭滴水模型”講述總結定時的基本原理，簡述相關寄存器的設置，分析實驗書上T0工作在模式2情況下示例源程序，進而提出改進程序的書寫方法與基本思路：如何利用T1工作在模式1實現1S的定時，程序怎么改？怎么編寫？學生自己摸索寫完以后，很多人會忘記中斷重裝初值的問題，教師點評的時候可以加以總結、強調，最后提出：“如何實現1分鐘、一小時、一天的定時設計？”作為課后思考討論的實驗內容。
這里特別強調的是實驗過程要引入“問題”因素綜合教學，讓這些問題加深學生的理解。“直接很快得到的東西總是得不到人的珍惜、回味，只有讓他通過分析思考、查錯、排錯的艱苦探索過程，才讓人刻骨銘心，有了一層新的感悟”。
（2）課后開放實驗室，鼓勵學生利用課外時間進行課外實驗。
以全國大學生電子設計競賽、江西省大學生電子科技活動競賽為契機，充分調動學生學習的積極性。
一般在課堂上，教師在總結時要結合課堂上的內容提出一些設計性題目，或學生自行設計實驗題目與方案，由學生獨立操作調試，最后寫出實驗報告。基礎好的同學得到了施展才能的機會，可以設計出頗有特色的實驗方案，寫出很好的實驗報告，一般同學也會感到有一定的壓力，增強實驗的自覺性。課后可以開設開放性實驗室，鼓勵學生利用課外時間進行課外實驗。這樣做，也可以為參加省級國家級電子設計大賽培養人才、選拔人才。
（3）以Proteus虛擬仿真軟件為平臺，開展課后綜合設計性項目教學創新活動。
Proteus虛擬仿真軟件不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機電路或沒有單片機參與的其他電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，可從工程的角度直接看到程序運行和電路工作的過程和結果。所以，我們一般采用這個平臺結合實驗箱在N501單片機實驗室為學生提供良好的項目開發平臺，課后義務指導學生完成個人立項，從而極大地調動了學生學習單片機的積極性。同時可以采用項目開發團隊的形式完成一些綜合性的課題，甚至是幫助老師完成一些科研小課題，讓學生體會項目開發流程，培養學生基本的工程意識、工程素質和團隊協作精神。
這是實施“啟發式問題教學法”深入化的結果，也只有在學生具有絕對化開放性平臺的條件下，開展課外創新活動，才可能讓學生真正做到自主學習，學生的主動思維能力、動手能力、工程素質才能得到切合實際的培養。
4.結語
近年來，我院學生多次在省大學生課外科技創新活動、單片機技術仿真開發等競賽活動中獲一等獎的佳績表明，啟發式問題教學法在我院單片機技術教學改革中的實施卓有成效。
