单片机应用系统设计安装与调试

黑龙江职业学院单片机应用系统设计安装与调试课程说案二级院（部）： 电气工程 教 学 团 队： 电气自动化说 课 人： 田浩鹏 2013年5月单片机应用系统设计安装与调试课程说案课程代码：课程名称：单片机应用系统设计安装与调试课程性质：专业核心课课程类型：理实一体化授课专业：电气自动化技术授课年级：一年级说课人：田浩鹏职称/学历：讲师，硕士研究生今天，我说课的内容是单片机应用系统设计安装与调试，下面我将从课程设置、内容设计、教法设计、学法指导、教学过程、评价方式、课程特色七个方面对本课进行说明。不当之处，恳请各位领导、专家批评指正！一、课程设置单片机应用系统设计安装与调试是高职院校机电类专业的一门重要的专业课程。课程对学生的思维能力、创新能力、科学精神以及解决实际问题的能力培养具有十分重要的作用。是高职机电类专业教学必不可少的重要环节。对于职业院校在教学观念方面，需要从应用型人才培养模式出发，着眼于人才培养的全过程，整体优化课程结构，树立人才培养方案整体优化和基础课程教学局部优化协调统一的观念；树立加强素质教育，融知识、能力、素质教育为一体的观念；树立学生是学习主体，鼓励个性特长发展，加强创新能力和意识培养的观念；树立教学、科研与生产相结合的观念；树立教学层次多元化、培养途径多样化的观念；树立质量意识、用新的人才观念指导教学工作的观念，制定教育质量标准，建立健全教育质量保障体系。二、内容设计单片机应用系统设计安装与调试课程的内容进行整合序化，融合到4个教学项目中。它们分别是：项目1：花样流水灯；项目2：交通信号指示器；项目3：多功能测温汉字时钟；项目4：塑料大棚二氧化碳施肥装置；每一个项目都是一个完整的工作过程，完成每一个项目的过程都是一个完成CDIO过程。项目按照由简单到复杂排序，有少量重复，是在前一个项目下的进一步深入，难度逐步增加。单片机应用系统设计安装与调试课程所选择的项目载体承载了该课程所要求的教学内容，他们之间的对应关系和教学内容、课时分配具体见Error! Reference source not found.1。表1 项目载体与课程内容对应关系项目载体学习内容项目1：花样流水灯1.花样流水灯实现原理。2.花样流水灯基本知识。3.单片机基本指令的应用。4.系统设计与系统框图。5.硬件设计。6.软件设计。7.安装与调试，并且能通过PROTEUS仿真。8.技术资料的整理与经验的交流。项目2：交通信号指示器1.交通信号指示器实现原理。2.交通信号指示器基本知识。3.单片机基本指令的应用。4.系统设计与系统框图。5.硬件设计。6.软件设计。7.安装与调试，并且能通过PROTEUS仿真。8.技术资料的整理与经验的交流。项目3：多功能测温汉字时钟1.多功能测温汉字时钟实现原理。2.多功能测温汉字时钟基本知识。3.单片机基本指令的应用。4.系统设计与系统框图。5.硬件设计。6.软件设计。7.安装与调试，并且能通过PROTEUS仿真。8.技术资料的整理与经验的交流。项目4：塑料大棚二氧化碳施肥装置1.塑料大棚二氧化碳施肥装置实现原理。2.塑料大棚二氧化碳施肥装置基本知识。3.单片机基本指令的应用。4.系统设计与系统框图。5.硬件设计。6.软件设计。7.安装与调试，并且能通过PROTEUS仿真。8.技术资料的整理与经验的交流。三、教法设计课程教学应以“技术应用能力培养”为主线，以“必需、够用”为度，跟随现代先进实用技术的改革，教学设计思路强调以掌握概念、强化应用、突出能力，鼓励创新为主。通过课堂提问、讨论、实习，课外查找资料等形式培养学生的科学思维能力，树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析问题和解决问题的能力。要求学生多看相关参考书，拓展知识面。通过实训提高实践能力和综合素质。本课程的基本要求是掌握单片机应用系统设计安装与调试的基本理论知识、硬件电路设计方法、编程思想、仪器仪表的使用及综合调试法；培养学生分析、解决问题的能力和技能，为日后从事工程技术工作、科学研究、开拓新技术领域和终身学习打下坚实的基础。单片机应用系统设计安装与调试课程整体教学方法是基于CDIO模式的项目式教学方法，具体实施过程中表现为演示、问题引入、教学做一体、交流与讨论等方法，在不同的授课阶段，教学方法侧重点有所不同。按照“以教师为主导，以学生为中心，面向岗位，培养较强岗位能力”的教学理念，以调动学生积极性为核心，以职业能力培养为主线，对不同的知识和技能点运用各种恰当、有效的教学方法，合理构建理论教学和实践教学体系，着眼于突出学生的单片机应用系统的设计、安装与调试能力的培养，采用灵活多样的教学方法相结合。本课程整体教学方法是基于CDIO模式的项目式教学方法，具体实施过程中表现为演示、问题引入、教学做一体、交流与讨论等方法，在不同的授课阶段，教学方法侧重点有所不同。演示，是对既有的项目的一种预先演示的过程，它可以使学生预先看到项目的最终运行结果，培养学生的学习兴趣。这种演示可以是一种软件仿真、视频录像、实物操作演示。问题引入，预设问题，引导学生思考，讨论。精心准备项目内容，给学生必要的提示，留有一定的时间让学生查阅资料，提高学生学习效率，培养自学能力。教学做一体，提前给学生布置任务，学生提前适当准备。在项目的引导下，在实训室通过边做边教边学的方式完成项目。先是在老师的指引下，手把手地按照CDIO四个步骤完成基本项目的训练。最后脱离老师的指引，由学生自己按照CDIO四个步骤独立完成项目，如图1所示。图1 CDIO教学模式在基本完成项目任务的情况下，先经过小组讨论总结学习成果和体会，然后组织全班进行答辩，每组派1名学生进行完成任务的工作过程陈述，同组同学进行补充，其他组同学对该组完成情况进行提问和点评，提问完毕后，指导教师进行最后的点评。通过这种方式能够有效地培养学生自学能力和表达能力，激发学习信心，教师在整个课堂讨论过程中起组织和引导作用。在整个教学过程中广泛采用启发式、讨论式教学手段，引导学生思考、自学、讨论，培养学生自学能力、创新能力、交流与沟通能力，为学生持续发展奠定坚实的基础。课程组综合利用现代技术教学手段，多举措、全方位提高教学质量，提高学生的岗位职业能力。多媒体教学，单片机应用系统的设计、安装与调试课程教学目标包含单片机应用系统从设计到安装，最后还有调试等环节，运用传统的教学方法，难以达到良好的教学效果，为此我们搜集了大量的图片，制作了每个教学任务单元的多媒体课件。在单片机实训室，教师采用多媒体教学，使复杂、枯燥的单片机设备构造等一一展现在学生面前，不仅提高了学生的学习兴趣，也增大了课程的信息量和工程实用性，教学效果良好。基于虚拟项目的仿真教学，根据本课程教学过程中需要学生反复训练，才能熟练的操作的特点，我们积极主动地研究和应用现代教育技术，将虚拟仿真技术应用到教学中，这里我们采用PROTEUS软件。通过虚拟单片机系统的搭建，既激发了学生的钻研精神，也锻炼了学生分析问题、解决问题的能力。综合利用现代信息技术手段，该课程在实施过程中还充分利用网络的资源，开阔学生视野。比如让学生多浏览电子技术相关，单片机技术相关网站，让学生开阔思路，更多地了解电子技术及单片机应用在实际中的应用，了解系统在实现过程中出现的问题和解决的方法。四、学法指导单片机是一门课程，因此，学习单片机与学习其它课程的基本方法是一样的。就是要加强理解、强化记忆，做到在理解的基础上记忆；单片机更是一门技术，我们学习它的最终目标是要用好它，要能用它来解决实际问题。因此，实践环节尤其重要，只有通过实践，才能展现单片机的价值、体会到单片机的精髓，激发起学好这门课程的动力。理解是学习和记忆一切知识的前提。学习单片机尤其要强调理解。许多学生学不好单片机，抱怨单片机太难，其根本原因就是方法不对头，还像中学阶段一样在死记硬背。为了做到理解，通常我们要完成以下三步曲：课前预习，便于理解。高职教育的一个突出特点就是学时压缩，所以老师讲课的进度可能比较快，而单片机课程本身又确实比较抽象，因此建议大家养成课前预习的好习惯。在预习中弄个半懂，听课的效率会提高几倍。课后复习，巩固理解。我们常有这样的体会：在课堂上感到挺明白的内容，课下时间一长就忘了。因此课后必须及时巩固，加深理解。勤做练习，深入理解。高职院校的学生有个普遍特点：不愿意做练习、习题。可能大家认为，高职教育培养的是动手能力，做题是应试教育的事情。我们认为，这种想法有些偏颇。高职教育培养的动手能力是建立在一定基础之上的，而多做题多动脑恰恰是形成思路、打好基础的一种重要手段。五、教学过程（一）教学目标的确定通过对教材分析、学生分析、教学设想、教学方法、教学手段及课程设计总体的分析我将教学目标确定为如下几个方面：1、知识目标：掌握数码管的结构及工作原理。2、能力目标：掌握动态数码管及静态数码管的应用。3、情感目标：克服学习中的困难。（二）教学重难点的分析1、重点：电路的设计思想、编程思路、编程方法、调试方法。2、难点：静态显示原理的理解。(三)教学步骤 依据教学目标，我把本节课分为五个版块：第一版块：复习上节课内容导入新课，激发兴趣。此设计的目的是：加深对数码管工作原理的认识及应用。掌握动态静态数码管的应用。第二版块：整体把握。概念的引入：通过现实生活中的显示模块（eg.交通灯）生动的引出数码管。把握所讲内容的重点难点分散重点难点。把所要讲述课程的重点难点分散。关于这一小环节，可通过3个渠道完成：通过前面的复习使学生掌握数码管的工作原理顺水推舟的引入数码管的应用。由简单的动态显示引入静态显示（在静态显示中先介绍74LS164的应用）由简入难。由难入简通过对设计思想的分析使学生掌握电路设计方法。问题的引入。在讲课过程中有意识的设计一些问题让学生回答。目的：集中学生注意力。分析问题。在讲述过程中对提出的问题进行分析目的：加深对电路设计过程的理解和应用。解决问题。引导性的通过讨论分析解决问题目的：培养学生分析和解决问题的能力。第三版块：总结.在课程讲述最后进行总结目的： 通过总结以上分析问题及探究问题的过程掌握数码管的应用 第四版块：布置作业,强化巩固.由课内到课外,开阔知识视野,培养举一反三的迁移能力,这是训练学生学习能力的重要环节.此环节安排的拓展训练的形式是课内外的典型习题。第五版块: 留时间让学生。此环节给学生留有一定的时间来解决上课没能听懂的问题。目的：及时解决学生学习过程中的困难调动学生学习的积极性。六、评价方式建立基于过程控制的课程考核制度过去传统的考核方式只是进行一次期末考试，学生的整个学习过程很难监控。学生在最后的阶段突击复习，即使最后考试通过了，部分同学对知识的掌握也不扎实。我们结合CDIO教学模式的需要，考虑了单片机应用系统设计安装与调试课程的特点，将考核方式改革如下：1、平时上课的出勤情况考核占10%，每旷课一次扣1分；2、实验报告及实验完成情况占10%，由实验指导教师根据具体情况给出，分为A、B、C、D、E五个等级分别得分为：10分、8分、7分、6分、5分；3、课程的三级项目占10%，要采用抽签的方式进行PPT汇报，根据提交的报告和PPT汇报的情况，由指导教师给学生打分。4、课程的大作业占20%，我们为每个学生准备了一组课外的大作业，学生要在规定的时间内完成大作业的构思、设计、实施、运行，并且通过PROTEUS软件仿真，最终提交给授课教师（以邮件形式），这里为了防止学生的抄袭，提交作业后要抽签选择10%左右的学生答辩。5、期末考试50%，考试的主要内容以应用类题目为主。本课程根据岗位对学生能力的要求，把考核学生的实际能力列入考核的主要方面。以书面考试和能力评价相结合，即以笔试或口试、实际操作相结合的考核方法。每一工作任务都进行评价，每一个项目进行一次考核，理论知识考试采取闭卷或答辩相结合综合评分。实际操作考核采取现场考核的方式，由专兼职教师组成考核小组，针对每一个项目进行考核；同时为了培养学生良好的工作态度，将平时表现、出勤等纳入综合素质，按一定的比例计入总成绩。改革传统的由一次期末考试进行评价的考核方式，在“教学做”学习任务实施过程中，注重学生学习任务实施过程评价，将整个课程考核分为两个部分：学习任务过程评价和期末考试综合评价。学 习 任 务 考 核 评 价 表课程名称学生姓名任务名称小组考评要求标准分值学生自评(分值20)学生互评(分值30)教师评价(分值50)任务内容及要求的理解10计划、方案设计的合理性10操作的规范性15维护内容的全面性10记录数据的完整性5安全事项的重视程度10仪器仪表的使用10任务完成的独立性10任务完成质量10学习态度5团结协作能力5总分100考评成绩考评教师(签字)考评日期七、课程特色依托学校和学院的网站平台，本课程的教学资源如课程标准、教案、教学计划、多媒体课件、实验指导书、全程课堂教学录像、习题、试卷、新增的课外习题和工程项目、课程建设规划、教师及负责人信息、参考文献等全部上网，构建了丰富的网络教学资源。除此之外，还在该网络教学平台上，开设了讨论区，搭建了学生和教师以及学生和学生的讨论通道。具体特色体现在以下5个方面1、首先解决了课程的定位问题，在电气类开设单片机应用系统设计安装与调试课程要重点定位工程应用上。这就要求加强实践教学环节，让实践环节更贴近工程实际。因此我们引进CDIO的教学理念，以项目教学带动学生的工程实践能力的锻炼。2、贯彻“做中学”的教学理念，“以学生为主导，教师为主体”，体现了“以学生为主体，注重能力培养和素质教育”的现代教育思想。让学生参与整个教学过程，注重过程控制，真正锻炼学生的能力。 3、解决了课程内容与电气工程脱节的问题。过去学生往往不知道学习这门课将来