單片機原理課程實(shí)踐課堂教學(xué)

來(lái)源:投稿網(wǎng) 時(shí)間:2022-10-14 10:00:07

單片機原理課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)、機械設計與制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課。然而，從學(xué)生多年來(lái)在課堂上的表現和考試成績(jì)以及從學(xué)生到工作的問(wèn)題反饋來(lái)看，我校單片機原理課程教學(xué)存在一些不足。例如，教學(xué)內容過(guò)于陳舊，匯編語(yǔ)言的教學(xué)方法過(guò)于僵化，實(shí)踐方法跟不上當今工作的要求。為響應學(xué)校創(chuàng )建省級示范應用型本科院校的要求，全面提高學(xué)校的質(zhì)量和水平，2008年，我們探索性地改革和實(shí)踐了實(shí)用性強的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課單片機原理教學(xué)。

1.課程教學(xué)中存在的問(wèn)題。

多年來(lái)，我們的單片機原理課程教學(xué)主要是匯編語(yǔ)言。從每次學(xué)生考試的結果來(lái)看，學(xué)生對匯編語(yǔ)言的一些知識掌握較差。對于以培養學(xué)生產(chǎn)品設計和應用能力為主要教學(xué)目標之一的課程，如單片機，編程語(yǔ)言掌握不好，學(xué)生可以想象單片機原理。主要原因是匯編語(yǔ)言是低級語(yǔ)言，只是機器指令的簡(jiǎn)單符號。寄存器使用相對先進(jìn)的語(yǔ)言操作復雜，要求學(xué)生具備一定的硬件基礎知識。顯然，學(xué)生很難在短時(shí)間內完全掌握它。

目前，大多數高校的理論教學(xué)過(guò)程采用先基礎后應用的模式，即單片機硬件結構、指令系統、匯編語(yǔ)言設計、外部系統擴展、接口技術(shù)和應用系統設計。雖然該方法思路清晰，但存在過(guò)于機械化的缺點(diǎn)，缺乏生動(dòng)直觀(guān)的輔助教學(xué)手段，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)習單片機很無(wú)聊，沒(méi)有現實(shí)意義，缺乏興趣，嚴重影響了教學(xué)效果。實(shí)踐教學(xué)形式單一，重視不夠。目前，大多數實(shí)踐課程教學(xué)以單片機實(shí)驗箱為實(shí)驗平臺，大多數都是驗證實(shí)驗。在觀(guān)察中，不難發(fā)現，大多數學(xué)生在做實(shí)驗時(shí)使用實(shí)驗指導書(shū)中寫(xiě)的程序數據。很少有學(xué)生分析程序的過(guò)程，更不用說(shuō)學(xué)習和理解這些代碼了。此外，對于使用電路硬件的實(shí)驗，它只是根據實(shí)驗指南的要求在實(shí)驗箱上進(jìn)行簡(jiǎn)單的連接。沒(méi)有整體的電氣原理圖概念，再加上實(shí)驗條件有限，每個(gè)學(xué)生都不可能得到老師的指導。因此，學(xué)生過(guò)度追求實(shí)驗結果，而忽略了硬件設計、軟件調試等過(guò)程。

此外，我們的單片機教學(xué)以8031或MCS-51為例。多年來(lái)基本沒(méi)有變化。事實(shí)上，市場(chǎng)上有很多種單片機，甚至51系列的單片機也非常豐富。例如，有內置看門(mén)狗、內置PWM、內置SPI、內置A/D、/D/A等，但學(xué)生們知道的很少。

2.課堂教學(xué)改革。

2.1多媒體教學(xué)與傳統教學(xué)模式相結合。

隨著(zhù)大學(xué)教育教學(xué)改革的深入發(fā)展，多媒體教學(xué)將更廣泛地應用于各種教育教學(xué)領(lǐng)域。傳統的教學(xué)方法是以課堂教學(xué)為主，以教師為中心，單片機原理課程實(shí)踐課堂教學(xué)，顯然傳統的教學(xué)方法不能充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習熱情，多媒體教學(xué)方法是通過(guò)計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)和現代教學(xué)活動(dòng)，集文本、圖像、聲音、視頻圖像、動(dòng)畫(huà)等信息，教學(xué)更生動(dòng)、直觀(guān)、生動(dòng)。例如，通過(guò)使用豐富的網(wǎng)絡(luò )資源，學(xué)生可以了解當前關(guān)于單片機的新信息、新技術(shù)、新信息和相關(guān)領(lǐng)域的內容，并了解單片機應用和發(fā)展的現狀。同時(shí)，在每章的結尾，將網(wǎng)絡(luò )上具有代表性和應用性的問(wèn)題轉移到課堂上，組織大家討論和分析課堂學(xué)習的基本知識。這樣，我們就可以引導學(xué)生學(xué)習收集和消化網(wǎng)絡(luò )上的相關(guān)資源，學(xué)習咨詢(xún)單片機制造商提供的芯片技術(shù)信息，為未來(lái)的軟硬件設計奠定基礎。

2.2在匯編語(yǔ)言教學(xué)中引入標準C語(yǔ)言。

鑒于匯編語(yǔ)言不容易掌握，教師在教授單片機原理硬件結構、指令系統和匯編語(yǔ)言程序設計章節后，可以吸引單片機標準C語(yǔ)言的教學(xué)內容。其內容主要包括C的基本語(yǔ)法、C的數據結構、C的存儲結構和C的過(guò)程控制等知識點(diǎn)，在解釋過(guò)程中與匯編語(yǔ)言進(jìn)行比較，了解端口和中斷定義的差異，學(xué)生在了解單片機硬件結構的基礎上，了解C的數據結構、存儲結構和單片機硬件結構之間的對應關(guān)系。此外，在學(xué)習過(guò)程中，學(xué)生應認識到C語(yǔ)言相對匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)：如C語(yǔ)言的可讀性、良好的可維護性、易于維護和調試、代碼重用和移植等。

通過(guò)這種比較匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的教學(xué)模式，學(xué)生可以在短時(shí)間內快速掌握單片機原理應用的編程，這無(wú)疑將對以后的學(xué)習大有裨益。

KeilC51是單片機最常用的開(kāi)發(fā)工具。

集成電路的發(fā)展不斷提高單片機的性能，應用領(lǐng)域日益廣泛，單片機的編譯調試工具也在不斷完善。最常用的開(kāi)發(fā)工具KeilC51是美國KeilSoftware公司生產(chǎn)的51系列兼容單片機C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統。KeilC51軟件提供了豐富的庫函數和功能強大的集成開(kāi)發(fā)調試工具，全Windows界面。同時(shí)，隨著(zhù)Windows版本的更新，軟件系統不斷完善。此外，只要您查看編譯后生成的編譯代碼，您就可以意識到KeilC51生成的目標代碼非常高效。大多數句子生成的編譯代碼非常緊湊，易于理解。圖1為操作軟件系統界面圖，窗口標題欄下是菜單欄，菜單欄下是工具欄，工具欄左邊是項目管理窗口，在窗口可以查看項目文件，也可以查看程序執行存儲器實(shí)時(shí)值J在管理窗口右邊是編輯窗口，下面是命令窗口和各種輸出信息窗口，這些窗口可以通過(guò)視圖菜單命令打開(kāi)或關(guān)閉。

在引入標準C語(yǔ)言的基礎上，為了讓大學(xué)生更快地適應工廠(chǎng)企業(yè)單片機相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，我們引導學(xué)生掌握開(kāi)發(fā)平臺的使用方法，為今后的工作打下良好的基礎。

3實(shí)踐教學(xué)改革。

3.1改變傳統的實(shí)驗模式。

我們試圖改變傳統實(shí)驗過(guò)程中的驗證實(shí)驗模式，指導教師只提供實(shí)驗方向，學(xué)生根據實(shí)驗目的和要求提前預覽，在圖書(shū)館或網(wǎng)上查閱相關(guān)信息，設計實(shí)驗方案，編制相關(guān)實(shí)驗程序。在實(shí)驗中遇到的問(wèn)題可以與小組成員討論和解決，最終得到實(shí)驗結果。學(xué)生應根據自己的實(shí)驗過(guò)程撰寫(xiě)實(shí)驗報告，包括學(xué)生在實(shí)驗中遇到的問(wèn)題和提出的解決方案。同時(shí)，教師還可以組織學(xué)生進(jìn)行溝通，分析和討論每組的實(shí)驗結果和報告，以提高大學(xué)生的研究能力和科學(xué)實(shí)驗能力。

3.2充分利用課外時(shí)間。

單片機原理課程的課外教學(xué)也是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分。它不僅是實(shí)驗教學(xué)的補充。事實(shí)上，大學(xué)生可以通過(guò)組織興趣小組和參與教師科研等方式進(jìn)行課外學(xué)習。例如，我校團委、科技部組織學(xué)生申報的研究性學(xué)習項目在很大程度上激發(fā)了一些學(xué)生的創(chuàng )新精神，增強了他們的實(shí)踐能力，從而提高了他們獨立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。此外，單片機課程教師還適當指導學(xué)生的課外學(xué)習，為他們感興趣的研究方向提供參考書(shū)目，引導學(xué)生了解最新動(dòng)態(tài)，把握研究方向，與學(xué)生討論，鼓勵學(xué)生走出學(xué)校，參加各種嵌入式系統講座，參加學(xué)校內外與單片機相關(guān)的各種競賽活動(dòng)，拓寬學(xué)生視野，提高學(xué)生能力，逐步培養研究能力和創(chuàng )新能力。