单片机课程设计实践教学

2022-09-11

单片机原理与应用技术课程是一门技术性和实践性很强的课程, 必须通过一系列的软硬件实验, 才能做到理论联系实际, 才能学好学懂, 取得良好的教学效果。因此, 在理论教学中应更多的融入实践教学环节, 来培养学生的动手实践能力。

为了巩固和加深学生对基本概念及基本原理的理解与掌握, 并进一步培养和提高学生分析问题和解决问题的能力, 因此, 在理论教学过程中完成相关的实验课程。但是, 单片机实验环节中往往都是学生被动的学习, 实验的内容也都是固定好的, 不利于培养学生自主创新能力。因此, 有必要在理论和实验教学的基础上开设单片机课程设计实践环节, 它是单片机教学实践中的一个重要环节。

当今世界, 随着电子信息技术的迅速发展, 要求学生在掌握所学的理论知识的同时, 自主的应用这些所学的专业知识, 在日后的就业中体现出创新意识, 成为社会有用之才, 而单片机课程设计实践教学环节就有利于培养学生这种自主创新的能力。

1 课程设计的对象和内容

单片机课程设计是为了让学生更好的学习和掌握对51系列单片机的学习, 其核心知识围绕着“单片机原理”理论教程, 为了让学生更好的掌握对所学知识的综合应用, 通过本次设计培养学生工程实践能力和自我创新能力。课程设计一般安排在第5学期, 学生通过前序课程的学习, 掌握了电子技术、计算机技术的相关实践知识, 才能开展本次设计。主要是针对学校在校大三的学生, 培养他们对所学知识的一个系统的、综合的应用, 又为大四毕业设计打下基础。

在我校以往的单片机教学过程中, 实践环节只是通过实验课程来体现, 这样并不能是学生灵活运用所学知识, 而单片机课程设计的开设通过学生自主选题、分工协作完成和答辩三个环节, 培养了学生独立思考解决问题的能力和团队意识, 大大提高了学生的学习热情。另一个方面, 实验课程缺乏一种系统的设计锻炼, 而在理论教学环节完成后安排课程设计实践环节, 十分有助于学生对所学的知识有一个系统的学习。

2 课程设计的教学过程

2.1 自主选题

在单片机课程理论教学中, 最大的特点就是学生层次良莠不齐, 因此在课程设计中应更加注重因材施教。为了满足不同层次学生的学习要求, 在课程设计过程中依据学生的能力设计难度不同的题目供学生进行选择, 满足不同口味的学生要求, 给学生更多的自主权, 激发了学生的学习兴趣。

本次设计中精心准备了三个层次的题目, 按照由易到难的顺序, 满足不同学生的口味要求。第一类是基础性的题目, 要求学生在对所学知识基本掌握的情况下就能实现一个功能简单的设计, 这个层次的题目对学生的要求不高, 满足底子薄弱的学生的学习要求, 此类题目见表1中所示。

二是中等难度的题目, 满足一般口味的学生, 要求学生在设计过程中能按设计要求顺利完成, 这个层次要求学生具有一定的的动手实践能力和处理问题能力, 并且涉及其它领域的知识, 要求学生具有较广的知识面, 此类题目见表2中所示。

三是拔高性的题目, 要求学生在比较短的时间内, 能够独立完成一些实际应用中的题目, 这种题目工作量较大, 既要求学生具有较广的知识面, 综合利用所学知识, 又要在设计过程中有有自己的想法, 有创新点, 此类题目见表3中所示。

2.2 分工协作

在知识爆炸的而今天, 一个人不可能完成所有的工作, 因此, 应在学生在校期间就培养学生分工合作的能力。在每个小组选完题目后, 在本次课程设计中每三个人划分为一组, 第一个人进行硬件连接和电路板绘制, 第二个人完成软件编程和调试, 最后一个人进行方案论证、资料汇总整理, 准备答辩。

2.2.1 硬件连接和电路图绘制

本次课程设计中采用Z Y 1 5 M C U 1 2 B D型综合单片机实验箱作为硬件电路。学生根据课堂上的实验内容, 小组讨论, 提出设计方案, 进行硬件电路连接。

教师根据学生电路连接情况, 给学生讲解电路连接的相关知识点, 并指导学生利用Protell99se软件进行电路板的绘制。大学的教育应当培养学生所学即所用, 如果学生不知道一个软件做什么用, 学习效果一定不会很好, 因此, 在课程设计过程中, 对照实物给学生绘制电路原理图, 针对学生绘图中出现的不同问题进行答疑是教学, 取得了良好的效果。

2.2.2 软件编程及调试

在硬件电路连接完成后, 由软件编程部分的学生对程序进行调试, 本次课程设计的实验箱内置仿真器的软件开发平台是使用Keil C51集成软件, Keil C51可以编写汇编语言源程序和C语言程序, 学生根据自身优势, 进行编程和调试。

2.2.3 方案论证、资料汇总及设计报告攥写

学生能针对课程设计中提出的要求, 写出可行性报告和拟采用的方法, 对资料的搜集可在网上或者图书馆进行查阅, 在根据同组人软件编程的代码和硬件绘制的图纸进行设计报告的攥写, 准备答辩。这个过程培养了学生的写作能力, 为今后毕业论文攥写和毕业后走上工作岗位上攥写个人工作报告打下了基础。

在这次单片机课程设计中让学生进行把一项任务进行分工, 让学生根据自己的特长和喜好进行分工协作, 即保证了个人的优势得以充分发挥, 又培养了学生的团队精神。

2.3 答辩及成绩考核

在课程设计的最后一个下午, 邀请学院的领导和学校单片机的教师参加答辩, 通过学生自述、老师提问、学生提问的方式来完成, 这个过程更有利月学生对单片机理论知识的学习和掌握, 也充分调动了学生的学习积极性。

3 结语

单片机课程设计教学实践教学环节注重培养学生的动手实践能力和独立思考问题、解决问题的能力, 为日后毕业设计打下了良好的基础。对于工科类的学生, 除了要掌握所学的理论知识外, 更需要具有较强的动手实践能力, 因此, 在理论教学过程中通过课程设计教学环节, 通过选题、分组和答辩的方式, 培养学生自主创新能力、分工协作能力和言语表达能力。

摘要：为了更好的学习和应用单片机理论知识, 在教学过程中开设了单片机课程设计环节, 并通过选题、分组、答辩的形式, 开发学生内在潜力, 培养学生创新精神和动手能力。

关键词：单片机,课程设计,实践教学