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单片机实验教学范文1
随着电子技术的迅猛发展，单片机技术在军事装备、工业生产、电子消费等领域都有着广泛的应用。单片机的厂商众多，型号、功能更是千差万别，而其中的MCS-51系列单片机，因其具有集成度高、处理功能强、可靠性好、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在我国占据了不小的市场份额[1]。目前各大高校均开设有单片机专业课程，而在学习单片机课程中不仅要让学生掌握较系统的理论知识外，更为重要的是要培养他们将理论知识应用于实践的能力，这就需要通过实验课教学、课程综合设计、各类单片机竞赛等来完成，而其中的实验教学是关键的环节。
2目前MCS-51单片机实验教学的现状
2.1实验教学在校级层面得不到重视
目前，普遍存在的一种现象是从学校认为实验教学只是理论教学的辅助，是依附在理论教学之中的，而实验教学的目的也仅仅是为了让学生加深对理论知识的掌握，所以，在经费、场地、设施方面都得不到学校的投入与支持。
2.2学生往往重理论、轻实验，难以激发学习兴趣
除了得不到校级层面的重视，学生在对待实验教学环节方面也比较随意。在MCS-51单片机的学习中，很大一部分同学在实际学习过程中往往觉得理论课更重要，而对实验课重视不够。课堂期间能够按照实验要求，并且带着自己的思想完成实验的同学微乎其微，而大部分同学都是只求应付实验报告，仅仅完成老师布置的内容，甚至还有一小部分同学根本不自己动手，最后抄袭别人的实验报告。以上几种情况是普遍存在的，虽然有学生自身的态度问题，但也间接反映了实验课没能很好地激发学生的兴趣。
2.3教学内容形式化、方法单一
MCS-51单片机实验教学的进行应该不仅仅局限于理论知识的巩固，应注重其实用性学习，要培养学生在应用系统的设计、从软件到硬件以及各类接口等方面的能力，实验教学内容也应该抓住单片机的重点难点来展开，内容的难易也要循序渐进[2]。但是，现在一般MCS-51单片机实验教学都是采购公司开发的现成的综合实验箱，此类实验箱功能丰富，使用简单，学生只要严格按照配套的实验指导手册进行基本的导线连接和软件操作即可看到预期的实验效果，属于验证性实验，学生可能在初次接触时比较有兴趣，但熟悉操作后便可能会觉得实验课乏味、枯燥，归根到底就是因为这样的教学内容不能够让学生成为主体。另一方面，学校对实验硬件投入有限，一套MCS-51单片机实验箱往往是用完一年又一年，而实验内容几乎没有更新，教学方式过于单一。
3MCS-51单片机实验教学中的改革创新措施
3.1引导全校师生认识到MCS-51单片机实验在学生综合能力培养中的作用
学校要通过多种方式引导教师、学生重视实验教学。目前高校普遍采用的是学分制教育，学校可以提高单片机实验教学的学分比重，并且增加单片机综合设计学分，单片机实践学分，同时，学校也要加大单片机实验教学的经费、场地等方面的投入。
3.2激发学生学习单片机的兴趣
兴趣，是学习新事物最好的动力，要让学生在思想上认识到学好MCS-51单片机的重要性，MCS-51单片机由于它的体积小、价格低、易于同器件连接等一系列优点而广泛用于生活、工作各领域，单片机已经不仅仅是一门课程，更可能是学生未来就业的主要技能，在学习过程中必须要经过大量实验操作应用。另一方面，要让学生在单片机实验教学中成为主体，强化学生的参与度。实验室使用的单片机实验箱虽然提供配套的实验指导书，但我们可以鼓励学生结合自己的理解进行扩展。在实验教学中也可以让学生分组完成MCS-51单片机的系统设计，这些系统不需要太复杂，成本也不高，一般具有一定数模电基础的学生大多能完成这样的系统设计，这样学生会更有兴趣，学习的热情也会明显提高，通过自己开发单片机应用系统，学生对MCS-51单片机的硬件系统和接口关系就会有了更深的理解，而通过自己动手编程，又使他们的程序设计能力有了一定的提高，更重要的是，学生对学习单片机产生了浓厚的兴趣。
3.3创新教学内容，采用多元化教学方式
（1）要结合本校学生的专业特点和实验室条件来编写适合的实验教材，特别是要跟理论课的教学大纲紧密结合起来，互为补充。（2）尽量减少验证性实验内容，可以增加一些综合性的、跟实际生活相关的设计性实验，也可以让学生在理论知识学习的基础上自行设计实验。（3）实验内容也要不断更新。MCS-51单片机有它的优点但同时也有一定不足，当今的单片机技术发展的异常迅速，很多时候都和其他一些热门技术相结合，如传感器技术、物联网技术等，在单片机实验教学中要适度引入介绍，在让他们掌握好MCS-51单片机的同时也要了解现代社会的需要，调动学习的积极性和创造力。另一方面，在教学方式上也要多元化，比如可以通过举办一些校级、院级甚至专业内部的MCS-51单片机竞赛，使他们对51单片机的认识更加清晰，同时也是极大锻炼了他们的团队协作能力和动手设计能力，对于那些学有余力的同学可以鼓励他们参加省级、国家级的竞赛。其次可以引导学生积极参与到教师的科研项目中或者大学生科技创新项目，给他们提供一个良好的学习空间[3]。当然如果能够与企业联系起来，让学生亲自到企业感受下一个单片机应用系统从设计到最后制成实物的过程，对他们能力的培养是更为有利的。
4结语
单片机实验教学范文2
【关键词】单片机实验平台;改进设计;实现
1.现有实验教学平台存在的不足及改进设计方案
现有实验教学平台中，单片机芯片各引脚在印制电路板上已经和对应的模块固定好了，在这种固定模式下，学生设计逻辑电路的空间很小，不利于学生深入思考和创新。学生做实验时，只要按照商家定义好的电路连接，在实验指导书的指导下，正确输入和操作，便能得到正确的结果。这样的实验过程很难激发学生参与实验的热情和兴趣，往往会出现应付实验的现象，达不到开设实验的目的。会做实验和会设计系统之间的差距很大。为了提高学生的实践动手能力和创新能力，针对实验室现有单片机实验平台的不足之处，本实验教学平台在以下两个方面做了相应的改进：
（1）本实验教学平台采用开放式系统结构设计，各个模块在平台上是相互独立的。在改进的实验平台上，每个模块都有独立的输入和输出接口，学生需要哪个模块就可以通过连接线和转换板搭接起来，暂时用不上的模块可以断开。这样既可以避免模块之间的相互干扰，也方便学生根据自己的实际需求来搭建电路，为学生提供了自主设计的空间。
（2）考虑到单片机实验系统内容的完整性和趣味性，本章在原有实验平台的基础上进行了模块的添加与改进，主要包括步进电机和继电器驱动模块、16*16点阵模块等。下面将详细阐述各模块的改进设计与实现。
图1 单片机端口连接图
2.改进的实验教学平台各模块设计
本实验教学平台要求系统具有开放性，单片机的I/O资源要得到充分的利用。因此，AT89C51单片机芯片的各端口没有固定在印制电路板上，而是与相应的输入和输出接口相连。做实验时，学生可通过连接线和转换板灵活的选择单片机端口搭建电路，实现了资源的充分利用。单片机端口的连接如图1所示。
2.1 步进电机和继电器驱动模块设计
单片机各引脚提供的电平是无法驱动步进电机和继电器的，故本课题增设了步进电机和继电器的驱动电路模块，该模块选用了ULN2003芯片驱动。ULN2003由一组达林顿管组成，有16个脚共7路驱动。引脚功能是：1～7脚为单片机脉冲输入端;8脚为接地端;9脚为内部7个续流二极管负极的公共端;16～10脚为脉冲信号输出端，与1～7脚的输入端一一对应。该模块用P0.0驱动一个继电器，P0.0接ULN2003的1脚，ULN2003的16脚接继电器线圈的一端， 继电器线圈的另一端接+5V电源。当P0.0为高电平时，继电器吸合;当P0.0为低电平时， 继电器释放。电路原理图如图2所示。
图2 步进电机和继电器驱动模块电路
2.2 16*16点阵模块设计
LED显示屏是一种新型的显示媒体，是当今大屏幕显示的主流产品，它具有亮度高、使用寿命长、显示内容多样、色彩丰富、对室内外环境适应能力强等优点，在各行业得到了广泛的应用。因此，为了让学生能够很好的掌握用单片机控制LED显示屏的能力，本实验教学平台增加了16*16点阵电路模块。该模块采用RS232接口的第3脚（TXD）由计算机向控制电路发送字符或汉字内码;该内码被存储在控制电路中，控制电路找出对应该内码的点阵，然后向驱动电路发送行列选通信号;根据行列选通信号，显示驱动电路负责向指定LED提供驱动电流。采用串行的方法，控制电路可以是一根信号线，将列数据一位一位地传到列驱动器，在硬件方面是十分经济的。解决串行传输中数据准备和列数据显示的时间问题，可以采用重叠处理的方法。这种方法需要列数据的显示具有锁存的功能。因此，该模块选用带锁存输出的8位移位寄存器74HC595作为LED显示屏的列线驱动输入。它是由各自独立控制的一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器构成，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。
图3 16*16点阵模块电路
该模块使用了4块74HC595和4块8*8点阵构成一个16*16点阵，可以完整的显示一个汉字。P1.0与74HC595的DS端相连，输入串行数据;P1.1与SH_CP端相连，提供移位时钟信号;P1.2与ST _CP端相连，提供锁存时钟信号。上一级74HC595芯片的Q7’端与下一级74HC595芯片的DS端相连，实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据（即达到重叠处理的目的）。U16、U17、U18、U19芯片的Q0～Q7端用来驱动16*16点阵对应的行和列。电路如图3所示。
参考文献
[1]李学礼，林海峰.基于Proteus软件的单片机实验室建设[J].单片机与嵌入式系统应用，2005（9）：5-6.
单片机实验教学范文3
【摘要】本文分析了目前高校单片机实验教学中存在的不足，并从教学内容和教学方法两方面提出了单片机实验课程改革的一些思路。教师只有不断丰富教学内容，改进教学方法，才能培养学生的动手能力和创新能力，实现教与学的最佳统一。
【关键词】单片机；实验；教学改革
单片机又称微控制器，是微型计算机的一个重要分支。由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好、价格便宜、应用灵活等特点，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，可以说单片机已经渗透到我们生活的方方面面。目前高校的计算机类、电子类、控制类等专业都开设了单片机课程。该课程是一门理论性和实践性都很强的课程，因此实验教学应该占很重要的地位。然后，目前很多高校中单片机实验教学存在问题，如何通过改革单片机实验教学的内容和方法，充分调动学生学习的积极性，进一步发挥他们的主观能动性和创新能力，成为了本学科实验教学的重中之重。
1.单片机实验教学的现状
大多数高校在单片机课程的理论教学中，先介绍单片机内部结构和引脚、再讲汇编指令系统和汇编语言程序设计、然后讲存储器扩展、最后讲单片机系统的扩展和各种外围芯片的应用。实验课一般在汇编语言程序设计讲完之后才开始进行。实验课设置存在以下问题。
1.1实验设备不能锻炼学生的动手能力；实验教学一般使用教学用实验箱，实验箱在出厂时，已经把单片机和外围芯片的大部分接线连接好了。实验时，学生按照实验指导书给出的接线图、实验方法和步骤操作，通过安装在PC机上的仿真软件，把汇编程序输到PC机上，然后通过串口通信，把编译好的机器码传送到单片机实验箱。实验结果通过PC机、示波器、万用表以及其它一些辅助设备观察。
这种实验箱性能稳定，避免了学生自己搭建实验设备带来的不确定性，从—定程度上可以让学生尽快熟悉和进入实验环境。但是，它缺少培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，也不利于进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性。本来单片机的内部结构就看不见摸不到，学生们学起来感觉很抽象，再加上实验箱中单片机和外围芯片的连接也早已经固定好，所以很不利于学生们掌握单片机和其它芯片的连接。甚至有的同学做完了实验，竟然不知道单片机在本实验中起到什么作用。
1.2实验课时少；由于课时限制等因素，单片机原理与应用实验学时很少，一般在8-12个课时左右。其中入门实验、软件实验和验证性实验至少要占4个课时，所以设计型和综合型实验开出率不高，其结果是学生对所学的知识缺少一个整体的了解与认识。
1.3学生在思想上不重视；我国目前的文化教育，重视理论轻视实践，这造成了学生们从小就重视理论知识的学习而轻视动手实践。另外，在考核方式上，实验课一般作为理论课考试分值的一部分，即使实验课单独考核，往往也只占很少的学分，并且只要写过实验报告就基本可以通过。久而久之，大部分学生也滋生了重视理论课程轻视实验的思想。
通过以上分析可以看出，目前单片机的实验教学显然不利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，学生普遍反映单片机这门课太难学或者没有收获。为了适应当今社会对单片机行业人才的需求，必须对单片机实验教学进行改革。
2.单片机实验教学的改革
针对单片机实验教学存在的问题，可以从以下几个方面进行改革。
2.1教学内容的改革。
2.1.1增加C5l的编程训练；目前教学中，单片机的开发采用汇编语言。汇编语言是一种面向机器的语言，其汇编指令与机器指令一一对应，要想完成某种操作，就必须考虑计算机的硬件如何工作。由于汇编语言程序要安排运算的每一个细节，这就使得编写汇编语言程序比较繁琐、复杂。一个简单的计算公式或计算方法，也要用一系列汇编指令一步一步来实现。另外，调试汇编语言程序要比调试高级语言程序困难得多。
现在市场上单片机开发己经普遍采用了C51高级语言。和汇编语言相比，C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条C语言相当于几条汇编指令，完成同样功能程序的行数也大大缩小，更便于复杂算法的实现和调试。C51与C语言十分类似，通过先修课程C语言的学习，学生已经有一定的基础，学起C51会很快入门。所以为了提高学生的学习兴趣和开发能力，我们可以在实验中给学生增加C51的编程训练。
2.1.2 Protues软件的学习；Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，运行于Windows操作系统上。它支持主流单片机系统的仿真，如68000系列、8051系列、AVR系列、PI C12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。还可以仿真模拟电路、数字电路、RS232、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统、各种虚拟仪器等。同时由于在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也具有这些功能。
在单片机的实验教学中，可以让学生自学Proteus。
学生学习了Proteus之后，可以在课余时间利用这些虚拟工具完成一些实验题目，整个过程如同操作硬件仿真器一样。过去需要到实验室操作电子仪器设备、电子元件才能完成单片机等实验，现在只要一台电脑，就可在该软件环境下快速轻松地实现。对于学习单片机的学生来说，拥有一台计算机和一套Proteus软件，就可以随时随地开展单片机的学习了。
2.1.3 实验内容的调整；目前市场上单片机实验设备种类繁多，但总的来说，都能够完成相关的软件实验和硬件实验。在教学中，我们可以把实验分成入门实验、软件实验、验证实验、设计性实验及综合性实验五部分。入门实验主要是完成对单片机仿真实验箱的硬件结构及相应的集成开发环境的熟悉。软件实验可以帮助学生尽快掌握汇编指令，提高编程水平，这类实验可以选择外部RAM数据传送、数据区清零、数据排序等让学生们练习。验证性实验所用的例子应该与实际生活相结合，实验指导书给出实验要求、实验步骤、相应连线以及软件程序，让学生按实验指导书实现相应功能。比如我们可以给出8155控制交通灯的实验让学生们验证。通过验证性实验，学生们可以进一步了解单片机及外围芯片的作用，提高学生的学习兴趣。设计性实验，可以培养学生实践动手能力及创新能力。这类实验可以选择利用P1口进行输入输出、利用定时器进行定时、利用中断系统进行工业现场控制、利用A/D，D/A芯片进行转换、利用串口进行两机通信。实验指导书只列出各个实验项目的目的、要求和原理性的说明，学生在实验过程自行设计完成任务。综合性实验要求学生要有广阔的知识面，要对所学知识有较全面的掌握。开设综合性实验的目的，是为了提高学生的实验技能和和培养学生的创新能力。实验的项目包括：电子音响、LED点阵显示、数字温度传感器、逻辑加密IC存储卡读写等实验。在进行这部分实验的过程当中，学生可任意挑选感兴趣的实验项目，自行在课余时间完成。在实现此类实验过程中，学生们可以利用所学的C51编程和Proteus软件来帮助完成任务。
2.2教学方法改革。
2.2.1 提高学生学习单片机的兴趣；为了提高学生对单片机课程的学习兴趣，可以在刚开课时给学生布置课下作业，让他们在网上搜索单片机的用处以及列举他自己身边单片机的影子。或者邀请有单片机开发经验的技术人员来学校作有关单片机的讲座，使学生了解单片机在工业控制、智能化仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的应用。当学生们明白了单片机的作用，尤其是看到广阔的就业前景之后，学习兴趣自然就会提高。
2.2.2 用目标教学法促进学生学习；目标教学法是指提出教学目标，通过努力实现目标，达到教学目的的一种教学方法。在教学过程中，教师以教学目标为导向，整个教学过程围绕教学目标展开。在教学目标的刺激下，学生为实现目标而努力学习。这种方法的突出特点是教学活动过程中确立以理论为实践服务的指导思想，注重知识的实用性，有的放矢地培养学生，倡导教学过程中师生间的互动性，并以此来确保教学目标的实现。教学过程一般分为制定目标—展示目标—实施目标—检测目标—矫正深化达成目标等几个阶段。
将这种方法应用到单片机实验教学中，可以引起学生的兴趣，提高学生独立思考能力和解决问题的能力。实施时，教师先制定本次实验要实现的目标，并在实验室演示目标问题的实际运行过程。然后，让学生从硬件设计部分入手，再到软件编程，使软、硬件相结合，最后，由老师进行检查，指出软硬件设计过程中不合理的地方，由学生进行修改，从而完成单片机实验课的整个过程。在实施的过程中，老师可以引导学生将实际应用与所学的知识点、指令、原理紧紧地联系在一起，使学生清楚地了解理论知识在实际应用中的作用。在解决问题的过程中，学生置于实际问题之中，使学生可以清楚地认识到单片机的原理、概念在实际生活中的意义。这对于激发学生的学习兴趣，培养创造能力及分析、解决问题的能力极有益处。
2.3 增加实验学时数。单片机是实践性很强的一门课程。单片机实验是掌握单片机应用技术不可缺少的重要环节，对理工科大学生实践能力和创新能力的培养起到至关重要的作用。笔者认为应该增加实验课学时，让学生有尽量多的时间在实践中进行学习，如果再配合目标教学法，很多理论知识点完全可以从课堂上的理论教学转移到实验教学中。当然这也利于综合性设计实验的开展。
2.4 实验考核模式的改革。目前，很多高等院校对单片机这门课程只有理论考试没有实验考核，有的院校即便有实验考核，也只是仅看本学期实验课所做实验的实验报告而已，不进行任何考试。要改变单片机实验教学的现状，就必须把理论与实验分开，分别考试。考试虽然不是检查和促进学生学习的唯—手殴，但是不考试会给学生造成—个误区，认为实验课不重要，因此也就不会认真学习。因而笔者在参考了其他一些高校的做法后认为。在做完所有实验之后，我们进行一次考试。教师事先拟定好几个题目，题目的内容与本学期所做实验的内容相近，由考生抽签来决定自己做的题目并当场于规定的时间内完成。考试时，学生可以带课本、以前写好的实验报告等资料。考试成绩由教师检查实验结果后给出。期末实验课成绩由实验课考试成绩（占80%）和平时出勤情况、实验报告提交情况（共占20%）进行综合评定给出。
3.结束语
由于单片机本身软、硬兼备的特点，在单片机课程的教学中，实验环节直接关系到教学效果的好坏。本文分析了目前高校单片机实验教学中存在的不足，并从教学内容和教学方法两方面提出了单片机实验课程改革的—些思路。随着单片机技术的迅速发展，教师应不断调整教学理念，丰富教学内容，改进教学模式，调动学生学习的积极性，培养学生的动手能力和创新能力，实现教与学的最佳统一，以适应科技时代不断发展的需要。
参考文献
[1] 胡汉才。单片机原理及其接口技术[M]．清华大学出版社．2004．
[2] 林志琦．郎建军等．基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真[M]．北京：北京航空航天大学出版社．2006．
[3] 李莉．单片机实验教学改革与创新能力的培养[J]．电脑与电．2008，4：71—72
单片机实验教学范文4
关键词: 课程改革高职教育实验教学教学模式
对于医学高职院校的医学工程类专业学生来说,单片机原理与控制技术课程是理论与实践联系很紧密的一门专业基础课程。众所周知,在医疗仪器维修行业中单片机应用技术具有极高的实用价值,因此其教学质量直接影响着学生综合能力的培养与提高。由于医疗仪器维修技术专业是一个新兴的专业,单片机课程在医学高职院校中是一门全新的课程,所以参考资料少、结果证实性强,再加上教学过程中的一些难点,使教师和学生普遍感觉到本课程难教难学。因此,根据对医疗仪器维修技术专业现状的分析,对单片机课程的教学迫切需要从教学内容、教学手段、实验室建设等方面进行教学改革,加强课程建设,强化学生的工程意识,培养学生的动手能力,才能全面提高教学质量,培养出真正满足社会需求的实用型、技能型的高级技术人才。
根据高职教育的特点和国家对高职教育的要求,理论教学的内容以“必需、够用”为原则,强调“实用、适度”。因此需要加强单片机课程学习的针对性和目的性,使其学而知其用,减少大量的理论学习,提高课程的实效性、时效性,增加新知识、新技术。
实验实践教学对高职院校学生掌握所学课程的内容和灵活运用所学知识解决实际问题的能力至关重要,对于单片机原理与控制技术课程更是如此。高职院校的课程应当让学生及时了解该领域的先进技术,以及这些技术在行业中的应用和市场情况,应该让学生多走出校门,到社会上体验先进控制技术的重要性。这样有助于提高学生学习兴趣和社会适应能力,为此应该建立一个完善的开放性(设计性)的实验室,实验项目应由浅入深,让学生自主设计,提高他们的兴趣,培养他们的动手能力和创新能力。
为了提高教学效果和学生技能,本课程应该大力尝试“实验周”教学模式,将原来分散在一学期内的实验课程集中在学期开始和学期结束最后的几周内完成,当然如果学校实验条件允许,可以让部分理论课程和实验课程都在实验室条件下进行,这样可以收到更好的效果。利用“实验周”,利用“任务驱动”,构建“实践―理论―再实践”的课程教学模式,保证课程教学高效。
由于新知识的不断增加、教学时间的相对减少,传统的教学方法已难以适应新形势的需要,所以需要对实验课程体系和实验教学方法进行改革,实行新的实验教学模式,让理论和实践有机结合,实施“实践―理论―再实践”的教学模式。在教学过程中对实验课程安排和实验教学方法进行改革,采用先进的教学手段和理论与实践相结合的教学方法,以解决传统教学过程中存在的缺陷,真正实施“实践―理论―再实践”教学模式。这样不仅能解决缺乏连贯性和理论学习过于抽象枯燥的问题,而且能将实践与理论有机地结合。
在教学过程中,首先要打破以往的先进行理论教学而后进行实践教学的教学模式,在课程开设之初就先让学生参加实践,就是先让学生观察设备和熟悉设备、教师做些简单的演示实验或让学生亲自动手实验,以增加感性认识,同时还能激发学生对学习本课程的积极性和兴趣。其次,理论教学要充分利用现代化教学设备和现代化的教学手段,如:多媒体和网络资源教学平台等。要充分利用课堂时间进行理论学习,让学生由感性认识上升到理性认识,即由实践上升到理论。部分理论教学的内容还可以到实验室中进行,边学边做,让学生对理论知识有更加深刻的理解。最后,再实践教学就是学生学习完理论知识之后,再到实验室中去完成相应的实验实践项目,通过对实验项目的设计和完成,让学生亲自动手动脑进行操作或故障排除,在完成实验实践项目的同时对理论知识有更为感性的理解和认识,从而更好地掌握理论知识和应用理论知识,以达到理论与实践的完美结合。
通过实验周实施“实践―理论―再实践”这样的教学模式,不仅符合学生的认识和认知的规律,同时既能突出学生的操作技能训练,又能使学生学到与职业技能有关的理论知识,不仅能培养学生的一专多能,还能培养学生的分析问题和解决问题的综合能力和创新能力。这样的教学模式让实践始终贯穿于整个教学过程中,达到最优化的教学目标,为学生学习后续的专业课程奠定了扎实的基础。
单片机实验教学范文5
关键词：单片机原理实验；开放式；模块化；实验教学模式
中图分类号：TN710 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）04-0135-02
理工科高等院校大学生的素质教育应以培养学生创新精神和实践能力为重点进行开展。而实验教学所具有的生动性、真实性和互动性等特点，使其在培养学生创新精神和实践能力等方面表现尤为突出。近年来，为了适应高等院校理工科高素质人才的培养，以及未来社会对复合型人才的需求，很多文献提出开展实验室开放和设置验证性、设计性、综合性、创新性以及研究性等实验项目类型多样化的实验教学新思路，并从实验室开放运行管理和实验项目的设计和验收等方面作了详细的探讨，取得了很多的实际成效，这充分肯定了实验室开放和实验项目类型多样化等实验改进措施在培养人才创新精神和实践能力等方面的重要性，但同时在日常实验教学中也发现其面临着一些其他问题，据实际调查，15.6%的学生对实验室开放后实验内容连贯性、实验课时保障和实验结果验收等问题存在一定的不满情绪。本文以单片机原理实验课为基础，本着以人为本、因材施教的教学理念，以验证基础、鼓励探索为指导思想，以实验内容连贯、实验过程独立和考核形势多样为原则，构建一整套单片机原理“开放式”模块化实验教学模式，经实际测试，该模式在单片机原理实验教学中实验教学效果良好，并探索着将其经验向其他类似实验课程进行推广。
一、“开放式”模块化实验教学新模式
单片机原理实验课是电子类学科中实践性较强的一门课程，不但是学生了解硬件电路设计和底层汇编程序的基础，而且也是学生从《模拟电路》、《数字电路》和《电路原理》等基础课向专业课过渡的重要桥梁。针对大多数高等院校在该课程实验教学过程中师生经常反映的问题，本文构建了“开放式”模块化单片机原理实验教学模式。该教学模式针对以往单片机原理实验教学存在的问题，以提升实验效果为核心，以整合资源、注重实效、鼓励创新为原则，打破传统的理论加实践运行模式，引入课题组负责、多平台操作、网络互动和多元评价机制等概念，将束缚单片机实验教学的课时少、内容多和评价机制单一等问题进行有效解决。
二、新模式的构建思路与实践
1.课题组负责的管理模式打破开放式实验时间局限。开放式实验模式的建立，要求实验指导教师投入更多的时间和精力去解决实验开放过程中出现的问题。传统的单一实验教师负责制在此种情况下，略显不足。而实验教学课题组的建立，正好弥补因此而产生的缺口。课题组实行组长负责制，成员由2～4名实践经验丰富的指导教师组成，课题组统一制定实验大纲、设计实验内容、编写实验指导书和设定评价机制。为保证开放式实验的顺利进行，课题组在单片机原理实验课开始之前统一对全部学生进行实验室管理规则、实验网络预约系统使用、实验装置使用细则和实验评价机制等问题进行说明。课题组根据学生实验预约情况和指导教师工作安排合理规划教师值班表，确保学生在实验室期间指导教师能够指导其实验和验收实验。此举为学生利用实验室资源、亲自动手验证实验、设计实验提供了时间、空间和技术上的保证，大大提升了实验教学的效果。
2.依据多种实验平台量身打造模块化实验内容。单片机技术发展日新月异，建立在“51”平台的传统单片机实验装置越来越多的受到了由AVR、PIC和STM32等微控制器构建的实验开发学习板的冲击，据统计有多达数十种的单片机实验开发学习板在“淘宝”网站上出售，价格在100～200元，资料齐全且功能丰富，一些动手能力强的学生在这些实验板上自学单片机技术，成效显著。课题组不要求学生完全拘泥于实验室的实验装置，而是鼓励学生放开手脚，在不同的单片机实验平成实验任务，并根据单片机原理实验教学大纲，以内容连贯、层次分明为原则，将18个实验题目分为基础层、应用层、提高层和创新层这4个模块化环节。各个层次实验的设置内容相互衔接，难度依次递增，学生可以在任意平台上完成实验任务，形成了时间离散、形式多样而内容丰富的“大实验室”局面。
3.借助网络平台的实时互动。实验教学的开展不能被传统的“一对一”或“一对多”等模式所束缚，应顺应实验教育发展的新趋势而积极求变。随着校园无线局域网的普及和学生手机用户的增多，QQ群、微博和讨论组等一大批移动互联新技术将为实验效果的提升带来质的飞跃，师生之间授课或讨论的地点不再局限于实验室，时间也不再局限在宝贵的45分钟内。课题组按年级和兴趣分类而组建的QQ群和微博账号负责及时实验信息和进行实验讨论，大范围、长时间的讨论使实验教学在网络中实现良性互动。据统计，我校2009级和2010级电子专业学生加入单片机实验QQ群的人数达95%，月人均技术类提问数达5.6个，69.5%的技术类问题都是由学生自己解决；课题组设立的微博账户平均每天实用性、前沿性技术信息20条，学生覆盖面达75%。这些新技术、新手段在实验教学过程中的应用，为学生在课堂和实验室之外开创了自由沟通和交流的新平台。
4.多元化评价机制培育创新之花。学生实验课程的评价机制对学生开展实验的认真性和积极性有着重要影响。对于单片机原理这种强调过程、强调理解、重在应用的实验课程，不能通过简单的实验现象或是实验报告来认定实验的成绩。课题组在设定的4个实验层次的基础上，遵循导向性、独立性、发展性和可操作性等原则，以“诊断、改善、激励”为目的确立了自我评价、同伴评价和教师评价三个评价主体，综合考察学生的实验准备能力、实验操作能力、实验设计能力和实验报告撰写能力，并加大分析实验和设计实验能力的考核权重。课题组在实验课程后期安排固定的实验讨论活动，师生在共同探讨实验过程中发现的问题或提出新的实验设计方案，在师生平等而和谐的学习互动环境中让学生成为真正的实验主体。2009级学生康德会和申仁玉总结单片机实验装置存在的资源占用率高、软件平台封闭等问题，自己设计并制作了STC和AVR多功能单片机开发学习板，因便于操作，资源开放等优点现已应用在我院电子工艺实习、单片机原理实验和课程设计等环节，深受各级同学的喜爱。
在单片机原理实验课引入“开放式”模块化实验教学模式后，课题组统计了近2年学生在该实验课程的表现，每年学生自主设计实验20余项，其中创新性实验占40%，55%的学生利用实验室开放时间完成了预习和练习工作，29%的学生在自有实验开发板上完成实验内容，实验成绩优秀率达42%，实验教学效果有了较大的飞跃。新的教学模式在“以人为本、因材施教”的原则下优化了教学资源、丰富了实验内容、完善了评价机制、顺应了实验教学改革发展的方向，具有很好的推广和借鉴价值。
参考文献：
[1]李晓莉，侯玲玲，郝雪.高等学校开发式实验教学模式的问题分析及对策[J].沈阳建筑大学学报，2011，13（3）：282-283.
单片机实验教学范文6
在高等教育领域，对于电子信息、机电、自动化等专业，单片机技术在整个课程体系中处于承上启下的核心地位，是学生必须掌握的一门专业技术，也是现代工科学生就业的一个基本条件。
那么，如何才能学好单片机技术这门实践性很强的课程呢？我们根据“问题式教学法”的改革理念，开展了单片机实验教学改革研究工作，并在实际教学中实施了一系列的教学改革措施，取得了一定的成效。
2.问题式教学法的特点与应用
“问题式教学法”的改革理念就是实现“授人以鱼”向“授之以渔”的转变［1］。
一般来说，教师首先演示一个实验现象，或展示一个实物作品功能，进而提出问题，激发学生的求知欲和探索欲，整个教学围绕这个问题展开。在课堂上，教师不再纠缠于繁琐的单片机基本概念、单片机内部硬件之类的东西，而是只讲应用层面上的重点、难点，并给学生指明自行钻研的道路，整个教学过程就是老师陪学生一起“探索、求证、颠覆、创新”的过程。
我们在实际教学中对问题教学法的实施有两个应用层面。
一是以问题为主线，引导学生思考，分析问题、解决问题，并加以拓展。教学中以提出问题—分析问题—解决问题为线索，并把这一线索贯穿于整个教学过程。例如，对于某一课某一技术知识点，可以是老师设计一个核心问题，整堂实验课围绕这个核心问题进行实验研究、探索。当然老师可以先演示一下基础性引导实验内容或现象，提供基本思路，让学生去分析、探索、拓展，在过程中让学生去“疑”去“问”。
二是在实验过程中加入较多的“问题”因素，在实验过程中启发学生寻找解决方法，从而训练学生遇到问题（提出问题）—寻找方法（分析问题）—解决问题的方法和技巧，培养独立实验能力，使实验教学更具有实践性和实用性。
例如，采用一些模块化的实验设备，实验箱有部分模块有些小问题，连接的手插导线有虚断的，仿真器有个别的是坏的，电脑串口有生锈虚接的情况，这样的模块、导线与仿真器等设备好的与坏的混杂在一起，构成了较多的问题因素。这些因素产生的实验现象肯定跟正确的不一样，这就需要学生仔细分析这些问题，一个个地解决问题和完成实验。
3.具体应用与改革措施
在教学实践中我们该怎样结合教研理论来开展实验教学呢？经过近五年的教学实践摸索、验证，我逐步形成了问题教学法实践教学的一套基本体系。
该体系主要由以下几部分实践环节的具体措施构成。
（1）在课堂教学中以“启发式的问题”教学法为核心，引入“问题”因素综合教学。
实验课开始时先由老师先提出一个核心问题，之后10分钟让学生带着问题去认真预习实验内容与相关的理论知识（实验讲义的课题编排要具有模块化特色，并附有最具相关性、简练性的原理讲述，或采用实验参考书），要求学生最大限度地读懂实验原理与实验程序，不懂的地方要做重点标出。老师讲课的时候点学生进行讨论提问，学生认真听老师总结分析并做好笔记。
上课时，老师先操作演示一遍实验现象，然后根据问题补充讲解相关的基础理论知识，引导学生思考质疑，进而提出新的实验任务与要求，引入拓展性问题。学生先仿做老师演示的实验，后根据新的问题进行拓展、创新。
以定时器实验教学为例，我们主要围绕“如何实现1S的定时”开展教学活动。在学生预习以后教师先操作演示一下指导书上的实验现象，然后让学生来讨论“定时器的基本原理、工作设置、程序分析如何实现1S定时”等问题，之后老师以“水龙头滴水模型”讲述总结定时的基本原理，简述相关寄存器的设置，分析实验书上T0工作在模式2情况下示例源程序，进而提出改进程序的书写方法与基本思路：如何利用T1工作在模式1实现1S的定时，程序怎么改？怎么编写？学生自己摸索写完以后，很多人会忘记中断重装初值的问题，教师点评的时候可以加以总结、强调，最后提出：“如何实现1分钟、一小时、一天的定时设计？”作为课后思考讨论的实验内容。
这里特别强调的是实验过程要引入“问题”因素综合教学，让这些问题加深学生的理解。“直接很快得到的东西总是得不到人的珍惜、回味，只有让他通过分析思考、查错、排错的艰苦探索过程，才让人刻骨铭心，有了一层新的感悟”。
（2）课后开放实验室，鼓励学生利用课外时间进行课外实验。
以全国大学生电子设计竞赛、江西省大学生电子科技活动竞赛为契机，充分调动学生学习的积极性。
一般在课堂上，教师在总结时要结合课堂上的内容提出一些设计性题目，或学生自行设计实验题目与方案，由学生独立操作调试，最后写出实验报告。基础好的同学得到了施展才能的机会，可以设计出颇有特色的实验方案，写出很好的实验报告，一般同学也会感到有一定的压力，增强实验的自觉性。课后可以开设开放性实验室，鼓励学生利用课外时间进行课外实验。这样做，也可以为参加省级国家级电子设计大赛培养人才、选拔人才。
（3）以Proteus虚拟仿真软件为平台，开展课后综合设计性项目教学创新活动。
Proteus虚拟仿真软件不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机电路或没有单片机参与的其他电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，可从工程的角度直接看到程序运行和电路工作的过程和结果。所以，我们一般采用这个平台结合实验箱在N501单片机实验室为学生提供良好的项目开发平台，课后义务指导学生完成个人立项，从而极大地调动了学生学习单片机的积极性。同时可以采用项目开发团队的形式完成一些综合性的课题，甚至是帮助老师完成一些科研小课题，让学生体会项目开发流程，培养学生基本的工程意识、工程素质和团队协作精神。
这是实施“启发式问题教学法”深入化的结果，也只有在学生具有绝对化开放性平台的条件下，开展课外创新活动，才可能让学生真正做到自主学习，学生的主动思维能力、动手能力、工程素质才能得到切合实际的培养。
4.结语
近年来，我院学生多次在省大学生课外科技创新活动、单片机技术仿真开发等竞赛活动中获一等奖的佳绩表明，启发式问题教学法在我院单片机技术教学改革中的实施卓有成效。
