论文部分内容阅读
摘要：单片机实验在整个课程的教学中起着相当重要的作用，针对在单片机实验教学中存在的问题，从实验内容改革、实验设备改造、实验平台开放、考核方式改革等多方面进行了探索与实践。
关键词：单片机实验；教学改革；考核方式
Reform and practice of the MCU experiment teaching
Liu Wei
University of electronic science and technology, Zhongshan, 528402, China
Abstract: MCU experiment plays an important role in the teaching of the course. Aiming at the MCU experiment teaching problems, this article from the experiment content, experiment equipment reform, the reform open experiment platform and evaluation methods reform and so on has carried on the exploration and practice.
Key words: MCU experiment; teaching reform; evaluation methods
由于单片机芯片的微小体积、极低的成本和面向控制的设计，使得它作为智能控制的核心器件被广泛地嵌入到工业控制、智能仪表、家用电器、电子通信产品等各个领域的电子设备和电子产品中。所以说，单片机的开发已经成为目前高校电子和计算机等相关专业学生必备的能力。如何让学生在有限的时间里掌握好单片机技术这门课程，为以后更高层次的深入应用和工作打好基础，成为我们不断探索的主题。
单片机这门课程注重理论与实践相结合，所以单片机实验在整个课程的教学中起着相当重要的作用，通过实验环节可以激发学生的学习兴趣，巩固理论知识，培养把理论知识转变为工程实践应用的能力。为适应我院应用型人才的培养，针对目前存在的问题，本文对单片机实验教学环节提出了几点教学改革措施。
1实验内容的改革与实践
单片机实验过程是巩固理论知识，培养学生动手实践能力和创新设计能力的重要环节。但是，目前单片机实验大部分是传统的验证性实验，缺乏创新应用型的综合实验。学生只要根据实验指导书的步骤进行简单的接线，把代码输入计算机编译下载，基本上就可以完成，整个实验环节中学生缺乏思考的过程，更不用说创新设计了。以往的实验内容体系已经不再适应新形势下的培养方案，于是我们根据课程的特点和培养学生能力的要求，调整实验内容。把实验内容分为基础性实验、进阶性实验和综合性实验，从基础到综合，层层深入，充分挖掘学生的应用创新潜力。
基础性实验的内容主要有基本I/O口、中断、定时/计数器、I/O口扩展、A/D转换等。实验过程中学生根据实验步骤完成第一步，然后再根据后面的要求和问题修改程序，达到预期的效果。目的是让学生了解单片机最小系统的设计理念和单片机基本寄存器的设置和编程思想。
进阶性实验内容有常用的接口实验，如串行外设接口SPI，I2C总线和UART总线等。目的是让学生巩固各种接口的理论知识，并学会应用这些接口进行硬件设计和软件设计，完成基本的设备驱动程序编写和调试，培养学生的应用设计能力。
综合性实验内容主要是应用型和创新型实验，如MP3播放器、数据采集与无线传输等。这部分通常结合课程设计来完成，学生根据自己的创意，自行选择相关的接口模块和设备器件，设计并测试方案，鼓励学生创新突破，充分发挥自己的想法。综合性实验的目的就是充分挖掘学生的创新能力，培养他们的综合应用设计能力以及解决工程实践问题的能力。
2实验设备的改造与构建
实验内容的改革和实践，必须要有相应实验设备的配合才能达到预期的效果。传统的实验设备陈旧，只能满足一些验证性实验，因此，我们针对实验内容的改革，自行设计了实验教学平台。该实验平台采用模块化结构思想，紧紧围绕配套的实验指导书进行设计，可以自由组合各功能模块，符合从基础到综合，层层深入的指导思想。
我们选用的单片机是ATMEL公司AVR系列中的Atmeag16。该单片机功能齐全，包含丰富的外围设备接口，硬件资源非常丰富，如片内Flash，EEPROM，SRAM以及带PWM的定时器和8路10位的AD转换器等。在平台的设计中，我们充分利用其优势，对其硬件进行全面的创新设计，硬件资源与实验内容设置见表1。
在实验设备的硬件设计与实验内容设置时，我们加入了大量的工程实践案例，让学生完成实验后知道这些知识能用在哪些方面，引导他们完成实验内容后进行思考，充分调动他们学习的兴趣。例如，在A/D转换实验中，我们可以结合数码管显示，完成一个简单的数字电压表的设计；在完成DS18B20的驱动程序后，可以完成一个简易的数字温度计等。通过引入这些案例，将理论知识与实际应用相结合。
3实验平台的开放
实验室开放教学充分体现以人为本的教学理念，具有较强的综合性和实践性，给学生提供了较大的创新思维的空间，培养了学生的创新精神与实践能力。因此，为了让学生能够在课外时间展开学习，我们开放专业实验室。学生可以继续完成在课内没有完成的内容，也可以根据自己的兴趣和想法，自己设计课题来进行实验，整个过程主要由学生自己完成，教师只负责相关难点的辅导工作。通过这种形式，学生能够充分发挥自己的聪明才智，提高自己的动手能力，学会单片机应用设计，同时激发了他们的学习兴趣和动力。
4考核方式的改革和实践
以前每做完一个实验，学生根据实验内容提交一份实验报告作为考核的内容。这种方式容易造成学生提交上来的报告内容雷同，不能很好地体现学生对实验掌握的实际情况，因此我们提出了过程考核与实验报告相结合的思想。
过程考核的形式是：每次实验前，教师提出实验的第一个要求，这是最基础的部分，基本上每个学生都能完成，占考核的50%，在有学生完成第一个要求后，教师再针对学生完成第一个要求的先后顺序提出不同的第二个要求，占考核的10%～30%。也就是说，第一个要求是相同的，第二个要求大部分学生是不一样的，但是难度系数相同，这里有10%～30%的浮动，在越短的时间完成得到的成绩就越高，越到后面完成的成绩越低。这样做可以有效地防止有的学生抄袭别人的代码，10%～30%比例的浮动给学生一定的压力和竞争的思想。通过这种考核方式的改革，学生的学习兴趣和主动性明显提高，实验的效果也明显提高。
5结束语
通过一系列的改革措施，学生的学习兴趣和动手能力有了明显提高，课程设计和毕业设计的质量都有明显提升，取得了一定的成效。当然，随着改革的不断深入，在以后的教学中还有大量的问题需要不断跟大家一起探索。
参考文献
[1] 马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007
[2] 张春峰，武丽，张晓琴，等.实验室开放教学的探索与实践[J].中国现代教育装备，2009，17：109～111
关键词：单片机实验；教学改革；考核方式
Reform and practice of the MCU experiment teaching
Liu Wei
University of electronic science and technology, Zhongshan, 528402, China
Abstract: MCU experiment plays an important role in the teaching of the course. Aiming at the MCU experiment teaching problems, this article from the experiment content, experiment equipment reform, the reform open experiment platform and evaluation methods reform and so on has carried on the exploration and practice.
Key words: MCU experiment; teaching reform; evaluation methods
由于单片机芯片的微小体积、极低的成本和面向控制的设计，使得它作为智能控制的核心器件被广泛地嵌入到工业控制、智能仪表、家用电器、电子通信产品等各个领域的电子设备和电子产品中。所以说，单片机的开发已经成为目前高校电子和计算机等相关专业学生必备的能力。如何让学生在有限的时间里掌握好单片机技术这门课程，为以后更高层次的深入应用和工作打好基础，成为我们不断探索的主题。
单片机这门课程注重理论与实践相结合，所以单片机实验在整个课程的教学中起着相当重要的作用，通过实验环节可以激发学生的学习兴趣，巩固理论知识，培养把理论知识转变为工程实践应用的能力。为适应我院应用型人才的培养，针对目前存在的问题，本文对单片机实验教学环节提出了几点教学改革措施。
1实验内容的改革与实践
单片机实验过程是巩固理论知识，培养学生动手实践能力和创新设计能力的重要环节。但是，目前单片机实验大部分是传统的验证性实验，缺乏创新应用型的综合实验。学生只要根据实验指导书的步骤进行简单的接线，把代码输入计算机编译下载，基本上就可以完成，整个实验环节中学生缺乏思考的过程，更不用说创新设计了。以往的实验内容体系已经不再适应新形势下的培养方案，于是我们根据课程的特点和培养学生能力的要求，调整实验内容。把实验内容分为基础性实验、进阶性实验和综合性实验，从基础到综合，层层深入，充分挖掘学生的应用创新潜力。
基础性实验的内容主要有基本I/O口、中断、定时/计数器、I/O口扩展、A/D转换等。实验过程中学生根据实验步骤完成第一步，然后再根据后面的要求和问题修改程序，达到预期的效果。目的是让学生了解单片机最小系统的设计理念和单片机基本寄存器的设置和编程思想。
进阶性实验内容有常用的接口实验，如串行外设接口SPI，I2C总线和UART总线等。目的是让学生巩固各种接口的理论知识，并学会应用这些接口进行硬件设计和软件设计，完成基本的设备驱动程序编写和调试，培养学生的应用设计能力。
综合性实验内容主要是应用型和创新型实验，如MP3播放器、数据采集与无线传输等。这部分通常结合课程设计来完成，学生根据自己的创意，自行选择相关的接口模块和设备器件，设计并测试方案，鼓励学生创新突破，充分发挥自己的想法。综合性实验的目的就是充分挖掘学生的创新能力，培养他们的综合应用设计能力以及解决工程实践问题的能力。
2实验设备的改造与构建
实验内容的改革和实践，必须要有相应实验设备的配合才能达到预期的效果。传统的实验设备陈旧，只能满足一些验证性实验，因此，我们针对实验内容的改革，自行设计了实验教学平台。该实验平台采用模块化结构思想，紧紧围绕配套的实验指导书进行设计，可以自由组合各功能模块，符合从基础到综合，层层深入的指导思想。
我们选用的单片机是ATMEL公司AVR系列中的Atmeag16。该单片机功能齐全，包含丰富的外围设备接口，硬件资源非常丰富，如片内Flash，EEPROM，SRAM以及带PWM的定时器和8路10位的AD转换器等。在平台的设计中，我们充分利用其优势，对其硬件进行全面的创新设计，硬件资源与实验内容设置见表1。
在实验设备的硬件设计与实验内容设置时，我们加入了大量的工程实践案例，让学生完成实验后知道这些知识能用在哪些方面，引导他们完成实验内容后进行思考，充分调动他们学习的兴趣。例如，在A/D转换实验中，我们可以结合数码管显示，完成一个简单的数字电压表的设计；在完成DS18B20的驱动程序后，可以完成一个简易的数字温度计等。通过引入这些案例，将理论知识与实际应用相结合。
3实验平台的开放
实验室开放教学充分体现以人为本的教学理念，具有较强的综合性和实践性，给学生提供了较大的创新思维的空间，培养了学生的创新精神与实践能力。因此，为了让学生能够在课外时间展开学习，我们开放专业实验室。学生可以继续完成在课内没有完成的内容，也可以根据自己的兴趣和想法，自己设计课题来进行实验，整个过程主要由学生自己完成，教师只负责相关难点的辅导工作。通过这种形式，学生能够充分发挥自己的聪明才智，提高自己的动手能力，学会单片机应用设计，同时激发了他们的学习兴趣和动力。
4考核方式的改革和实践
以前每做完一个实验，学生根据实验内容提交一份实验报告作为考核的内容。这种方式容易造成学生提交上来的报告内容雷同，不能很好地体现学生对实验掌握的实际情况，因此我们提出了过程考核与实验报告相结合的思想。
过程考核的形式是：每次实验前，教师提出实验的第一个要求，这是最基础的部分，基本上每个学生都能完成，占考核的50%，在有学生完成第一个要求后，教师再针对学生完成第一个要求的先后顺序提出不同的第二个要求，占考核的10%～30%。也就是说，第一个要求是相同的，第二个要求大部分学生是不一样的，但是难度系数相同，这里有10%～30%的浮动，在越短的时间完成得到的成绩就越高，越到后面完成的成绩越低。这样做可以有效地防止有的学生抄袭别人的代码，10%～30%比例的浮动给学生一定的压力和竞争的思想。通过这种考核方式的改革，学生的学习兴趣和主动性明显提高，实验的效果也明显提高。
5结束语
通过一系列的改革措施，学生的学习兴趣和动手能力有了明显提高，课程设计和毕业设计的质量都有明显提升，取得了一定的成效。当然，随着改革的不断深入，在以后的教学中还有大量的问题需要不断跟大家一起探索。
参考文献
[1] 马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007
[2] 张春峰，武丽，张晓琴，等.实验室开放教学的探索与实践[J].中国现代教育装备，2009，17：109～111