单片机精品课程的实践教学改革

1、第卷第期年月实验室研究与探索薹实验教攀：萼：单片机精品课程的实践教学改革宋跃，余炽业，张志坚（东莞理工学院，广东东莞）要：“单片机与接口技术”精品（重点）课程，在省级电子电工实验示范中心建设的支持下，本着灵活摘综合运用本课程知识与技能、提高学生实践创新能力的原则，针对我校的人才培养定位，对电类专业的该课程教学建设进行了探索和实践。实践证明这是行之有效的，重点讲述了该课程课外实践教学建设的设计思想与实践过程。关键词：单片机；实验教学；实践与创新能力；精品课程中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，“。：；：（）一引言课程教学现状电子信息工程、通信等专业的“单片机与接口技术”列为必修的学

2、科基础课程，学时，其中实验学时，另外单独开设单片机与接口技术课程设计周。而“微机原理与应用”列为学科基础选修课程，学时，其中实验学时。门课程均在第学期开设。足见我校在人才培养计划中注重应用能力的培养。“单片机与接口技术”是一门技术应用性很强的工程课程，是后续“嵌入式系统”、“设国家精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程，其建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。本文介绍本院年“单片机与接口技术”精品（重点）课程的建设与实践体会。收稿日期：修改日期：一基金项目：广东省年度高等院校学科建设专项资金项目（粤财教号）；东莞理工学院年

3、精品（重点）课程建设项目东莞理工学院年重点教改项目作者简介：宋跃（一），男，湖南邵阳人，教授，研究方向为电路与系统、电子教学论等。：；：计”、“”的先修课程，在毕业设计、电子制作中占有重要地位心“。在本课程建设中，我们发现学生在实践应用方面存在的问题比较突出，尽管学生完成了本课程理论与实验学习任务，但在实际应用时“眼高手低”现象普遍，技术跟踪和创新能力差，其原因有：（）单片机课程教学本应与学生创新、毕业设计、万方数据实验室研究与探索第卷科研课题、学科竞赛紧密相扣，但目前该课程教学与这题研究成果”一；选择理论性系统性强的“普通高等教些关联不够，实验箱中现代先进技术资源少，导致学生育“十五”国家级

4、规划教材”；同时，我们在传承原的创新与实际应用能力跟不上技术发展。实验教材的经典内容基础之上，编写适合“武汉恒科（）目前国内精品课程网上单片机实验教学资源超想”实验箱的“单片机与接口技术实验指导太少，大多是理论教学方面的，动手实践与高新技术接书”。此外，还推荐著名的单片机学习网站，如凌阳语轨的信息资料太少，学生的开发应用能力的提高缺乏音单片机等。使学生开阔眼界，扩大知识面。有效的指导，实践教学互动性差。（）组织学生成立了人（占学生总数的）（）我校实验室单片机实验系统选用的是“武汉参加的课外“单片机学习兴趣小组”。让学生在完成恒科超想”产品，学生只能在实验室里完成，基本的理论学习和实验学习任务的

5、基础上，使热衷单自主支配实验时间少，同时实验中硬件实践动手机会片机技术的学生能得到更好的学习锻炼，公开向全院少，实验软件也是现成的，有实际参考价值的教学应用招募成员为学科专业竞赛和创新提供单片机开发专门小系统不多，不利于学生的实践与创新能力的提高。技术人才。由精品（重点）课题组的老师担任指导老（）“微机原理与应用”与“单片机与接口技术”师，给兴趣小组成员给以技术指导，该兴趣小组同时得的设置协调上存在问题，需要处理好计算机技术的到了我院省级电工电子教学示范中心的经费支持。“灵魂”与“肉体”关系。（）研制了多个系列的实验开发板供学生参考临建设规划摹，免费使用，实验板分个层次设计。兴趣层。以提高学生

6、学习单片机的兴趣为主单片机课程的改革是顺应电路设计的发展和教育要目的，设计了单片机的兴趣学习板见图。教学设信息化的必然，也是培养具有创新能力的高质量专业计思路是先让学生学习用人才的保证。我们初步计划是：在结合我们的教学、编制和调试程序，然后通过口下载目标代码到兴趣计划要求进行常规的精品（重点）课程建设的基础上，力求把建设重点放在学生实践能力的培养上，同时着学习板，利用接口的电源为兴趣学习板提供电重放在课外的基础开发实践与创新培养上，分阶段分源，兴趣学习板上硬件资源有、个专业协调计算机“个性”与“共性”问题。和个发光二极管灯、个按键、晶振及复位电（）加强课程的实验教学队伍建设，特别是中青路、若干

7、排插、下载口等，面积在（）便于携年教师在实验教学、实践创新能力方面的培养。带。利用中自带的、，可以让学（）重视课程教学内容的组织与实践教学。生只要在有机的地方就可以学习单片机的教学组织。汲取老教师的教学经验和方法，注程序设计与仿真调试、基本操作、中断、定时计数入中青年教师的创新意识，进行示范教学，开展学术讨器等知识，这基本上覆盖了单片机资源的学习，论，教学内容侧重工程应用，引领学生进入工程设计。该板具有入门容易、简单易学、成本低、实验条件要求实践性教学。研制新的单片机实验开发板，指低等特点。导学生自制单片机各种档次的开发实验板，让学生学在级个同学中每人免费发放块兴习掌握单片机实用开发技术。趣学

8、习板，在第周和第周开始辅导学生学习课程设计。改进出题方式，由教师根据科研和、软件，在第周到第周指导学生学科专业竞赛，设计大题目，由学生独立完成设计方利用兴趣板开始学习程序设计、编译、连接、下载、调案，培养学生的工程动手能力，同时与创新结合起来。试、观察等单片机开发基本技能，为在第周开始常规（）加强课程教学条件的建设与完善。教材建设单片机课程实验教学打下基础。同时在学院“单片机目标是系列化和优质性，应突显我校专业特色。为方与接口技术”网站挂上该板的所有技术资料，如便学生学习，引入单片机设计仿真软件，不仅要优质完、软件操作说明，兴趣板电路硬件成与课程配套的基础实验和课程设计任务，同时指导图、实验软

9、件参考程序、图。还提供制作好的学生努力开展与工程实际相关实验课题与创新研究。（）进行单片机课程教学方法与手段的改革，调整考试模式。（）课程教学资料电子化、网络化，逐步建立完善的网络教学和多媒体教学环境。（）选择侧重工程应用的“教育科学国家规划课图兴趣学习板照相万方数据主要措施第期宋跃，等：单片机精品课程的实践教学改革板，供学生自己焊接组装。基本技术层。为“单片机学习兴趣小组”成员制作接口技术学习板，可分类：存储器扩展板：外扩、，学习存储器扩展技术。数据采集板：外扩、，可完成数据采集的闭环控制。通信接口板：外扩、等，学习串并口扩展和转换技术。键盘显示板：外扩键盘、位、，学习键盘扫描与显示技术。同

10、时，在学院“单片机与接口技术”网站挂上本板的所有技术资料。开发应用层。设计综合开发板，分母板（见图）和扩展板部分，扩展板可以根据需要插在母板的扩展槽上，满足学生课程设计、创新、学科竞赛的需要。图综合开发板母板照相母板设计：引出组单片机总线扩展槽，板上有温度传感器接口、红外线遥控接收头、路断闭触头继电器、串行作为单片机系统中常用的掉电存储器件、蜂鸣器、液晶、键盘、接口（兼接口）、电源输出接口、外扩模块（可直接从本开发系统输出电源），也可从取电。扩展板设计：有子板，可与机接口进行通信，相当于盘，供学生学习协议。子板，可以用本板做信号采样、音频转换、频谱分析（）等。硬盘子板，供学生学习总线协议，文件

11、系统数据采集往往需要海量存储，扩展硬盘不失为种好方法。子板，供学生学习网络传输的各种协议，提高学生学习兴趣，培养软件设计能力如网络攻击，做服务器，盯等。子板，供学生学习工业控制总线的设计方法。简易键盘显示板，虽然有键盘和红外键盘，但经典的键盘和显示也是值得初学者学习的内容。（）网站服务。网站提供了大量的单片机开发应用的资料，在网站里你可以找到单片机常用到的工具，实现各种功能的单片机程序，并且可以自由下载，包括上述的个层次实验板所有技术资料。结果与思考首先，带动单片机初学者的入门和提高学习兴趣，万方数据拥有了兴趣板，可以随时随地学习编程，摆脱了那种只有上实验课才能做试验的弊端，在开发应用实验板中

12、留有大量的扩展插槽，只要你有好的想法，都可以马上做，自己去实现。其次，是发动了大多数同学的参与，我们的上百块多个系列不同的实验板从设计到焊接调试，都是“单片机学习兴趣小组”成员在老师的指导下完成的，在一定程度是提高了学生对实验板的熟悉程度，促进了学生们的创新意识，同时通过他们来带动其他同学的单片机实践学习。再之，研制的综合开发板在级的该课程设计中已得到了很好的应用。实践表明：通过本课程建设提供的学习资料，学生明确了学习单片机的方向，相对其它实验系统能更快地入门，能更快地熟悉单片机的使用和开发。通过实践，我们感悟到：（）已将单片机技术课程教学与学生综合能力培养结合起来，找到了单片机实践培养的一种

13、方法。应充分利用已建立起来的实验仪器较为齐备的单片机技术实验室的条件，在要求学生优质完成与课程配套的基础实验的同时，鼓励老师带领学生进行单片机系列的开发实践。（）建立起了一支教学与实践能力较强的创新教师队伍，他们能在指导学生的学科专业竞赛、创新、科研方面具有很强的工程实践和科技创新的指导能力。（）逐步建立的网络教学和多媒体教学效果正在发挥辐射作用。经对级电子信息工程、通信工程的名同学统计调查，学生对这种教学改革感到满意。在后续的研究中我们准备进行以下工作：探索课内与课外实验教学的统一协调性，最大限度地提高实验教学效率；给学生课程设计提供更多的具有“产学研”特色的单片机应用设计题目，为企业“量体

14、裁衣”培养实用人才；如何更好的将本课程服务于其他课程教学，如、等有待继续研究；为精简学时，探索“微机原理与应用”与“单片机与接口技术”在理论内容与实验实践教学上的有效整合。参考文献（）：【国家精品课程：枥屈莉莉“单片机原理”课程教改初试高等工程教育研究。（）：】徐敏卢周平，“单片机原理及应用”课程教学改革与实践】实验室研究与探索，（）：张冕关于“单片机原理及应用”课程教学改革的几点思考电气电子教学学报，（）：【张晴，刘为单片机实验教学改革实验室研究与探索，（）：（下转第页）第期王志军：电子信息实验教学中培养学生的研究能力比值，书本上给出电阻值的合适量级为几千欧姆到立以学生为主的实验教学模式。几

15、十千欧姆。本实验研究性内容设计时，可保持个教师在实验过程中，注重把握理论与实验的正确电阻的比值不变，但电阻值量级取几百万欧姆。根据性、关联性。对于学生在实验中提出的各种各样的问书本理论，两种量级电阻的放大器频响应该没有差异。题，教师应该迂回启发，而不是将结论直接告知学生。但由于实际电路中存在分布电容，放大电路可等效成如在测量门电路传输延迟实验中，个门组成的受控源和至少一阶低通滤波器组成的闭环路，当电阻环形振荡器输出后，再经过次分频输出。理论上，值较大时，低通影响已不可忽略，导致两种实验频响结分频输出信号的周期应是振荡器输出信号周期的果出现较大差异。进一步研究，可以估算电路分布电倍，但实际用示波

16、器测量出的结果却出现较大差容值，建立模型分析，进行电路补偿。异，多数学生对此疑惑不解。教师可以通过提示学生综合设计性实验内容注意分析振荡器输出频率、分频输出频率和示波器测综合设计性实验注重培养学生的综合实践能力，量带宽，从而引导学生研究示波器对信号的滤波效应，实验过程以学生为主，在更高的层次上进行研究创进行理论修正，。新圳。培养学生的研究能力，教师还应提高对学生的要综合设计性实验中，研究内容组织的思路是：每个求。如在实验报告中，明确实验中重点、难点等的研究实验都要有清晰的研究知识点，可以是几个知识点的分析是课程的考核点，促使学生逐步养成深入研究的综合，还可以是全新的知识点，以强调学生的自主学意

17、识。习、自主研究和自我完善。对于以项目为导向的实验，要赋予学生更大的自由空间，以任务书代替实验讲义，结语并鼓励学生自主命题，进一步激发学生的主观能动性良好的研究意识将使学生受益终身。但研究习惯和研究创新热情。不是一两天、一两次课程训练就能养成的，必须在教师综合设计性实验的教学过程中，切忌仅仅着眼于的严格要求和引导下，经过多年的努力才能形成。电路实现的功能，要善于挖掘适合学生的研究性内容，因此，研究能力的培养应贯穿于学生的整个大学学习引导学生进行全面深入分析。如在语音信号采集处理过程，并需要将理论和实验密切结合，需要师生的共同综合设计性实验中，仅采集部分就有混叠现象的分析努力。与消除、平顶采样的

18、孔径失真与补偿等研究性内容】。如果只是要求学生按照芯片手册完成数参考文献（）：据采集功能，那只是培养了学生的工程实现能力，而不】王义道适应新形势开创高等理科教育研究新局面高等理是研究能力。科教育，（）：孙盾，姚缨英在电路实验教学中提高学生的自主探究能力实验教学方法实验技术与管理，（）：杨叔子创新源于实践实验室研究与探索，（）：除了精心组织设计研究性实验内容，在教学方法和对学生的要求上也需要进行创新尝试。王楚，余道衡电子线路北京：北京大学出版社，较理想的实验方式是学生带着问题进入实验，这黄智伟全国大学生电子设计竞赛系统设计】北京：北京航就要求学生在实验前进行过深入思考，因此需要强空航天大学出版社

19、。堇素清“在思考中”学会创新实验室研究与探索，化实验预习。可以尝试改变以往教师主讲实验的教学（）：方式，实验的讲解以学生为主，并组织实验前的学生讨王楚，沈伯弘数字逻辑电路北京：高等教育出版社，论，学生的表现纳入成绩考核点。负责讲解的学生会非常认真地预习，查阅大量相关知识，进行深入思考。冯洁高师化学实验教学应以学生可持续发展为本实验实验前的讨论会使学生更加深入地了解实验，将动手室研究与探索，（）：与动脑紧密联系起来，进一步发挥学生主观能动性，建甙哪常戚钟础心础带钟喇气乍。宙也勺气唁。雷勺乍乍唁乍。勺。勺啃勺。勺乍乍乍勺乍勺崎。崎臂。崎已崎勺一口鼋已哪静（上接第页）陈德为，吴亦锋“单片机原理与接口

20、技术”课程教学的若干思考秦晓梅，陈育斌，杨建华单片机综合设计实验课程的建设与开发高教论坛，（）：实验技术与管理，（）：李全利，迟荣国单片机原理及接口技术】北京：高等教育出廖平单片机实验教学的改革实验室研究与探索，版社，（）：张毅刚单片机原理及应用北京：高等教育出版社，万方数据单片机精品课程的实践教学改革作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：宋跃， 余炽业， 张志坚， SONG Yue， YU Chi-ye， ZHANG Zhi-jian东莞理工学院,广东,东莞,523808实验室研究与探索RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY2009，

21、28(3)0次参考文献(10条)1.国家精品课程 20082.屈莉莉 单片机原理课程教改初试期刊论文-高等工程教育研究 2002(01)3.徐敏.卢周平 单片机原理及应用课程教学改革与实践期刊论文-实验室研究与探索 2006(01)4.张霓 关于单片机原理及应用课程教学改革的几点思考期刊论文-电气电子教学学报 2004(05)5.张晴.刘为 单片机实验教学改革期刊论文-实验室研究与探索 2003(04)6.秦晓梅.陈育斌.杨建华 单片机综合设计实验课程的建设与开发期刊论文-实验技术与管理 2004(01)7.廖平 单片机实验教学的改革期刊论文-实验室研究与探索 2004(07)8.陈德为.吴亦

22、锋 单片机原理与接口技术课程教学的若干思考期刊论文-高教论坛 2005(04)9.李全利.迟荣国 单片机原理及接口技术 200510.张毅刚 单片机原理及应用 2005相似文献(10条)1.期刊论文 陈龙.张亚君.Chen Long.Zhang Yaiun Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用 -实验技术与管理2009,26(8)针对单片机实验传统教学中的诸多问题,采用Proteus仿真软件进行单片机虚拟实验教学.Proteus软件不仅能仿真单片机CPU的工作情况,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其他电路的工作情况.在基于Proteus的虚拟单片机仿真实验平台上实现了温度采集

23、系统,仿真实验结果和实际搭建电路的实验结果基本一致.采用Proteus进行虚拟实验可作为传统实验的重要补充,克服了诸多条件的限制,丰富了实践性教学的手段,有利于现代实验教学观念的更新.2.期刊论文 史英侃.李雪梅.庞(山严)英.SHI Ying-kan.LI Xue-mei.PANG Yan-ying 单片机实验教学三部曲 -实验室研究与探索2009,28(5)为改变单片机课程实验教学与应用实践严重脱节的现状,以砂光机高度表为主线,将产品设计的各个环节融入单片机实验教学的三大环节,使实验教学、毕业设计与产品设计相结合.学生在学习、实践、再学习、再实践的过程中,全面掌握单片机应用设计中各方面的知

24、识和技能.3.学位论文 郇玉龙 单片机实验教学仿真系统的设计与开发 2008单片微型计算机广泛应用于人们日常生活的各个领域，在全国高等院校电子信息类专业中，已普遍开设单片机及其相关课程。在单片机及其接口技术课程教与学的过程中，实验是必不可少的。随着单片机及其接口技术的飞速发展，目前市场上供应的实验仪器并不能完全满足教与学的需求，构建低成本、技术先进、易更新的单片机实验教学仿真系统，对我国单片机课程的教学和我国单片机领域人才的培养具有重大的现实意义。本课题针对现有单片机实验装置所存在的不足，并结合目前教学中对单片机实验装置的实际需求，采用模块化结构设计思想，精心设计和开发了新型的单片机实验教学仿

25、真系统。该单片机实验教学仿真系统，由主板和多个12C总线扩展实验板组成。主板部分集成ISP在线系统编程部分、单片机仿真器部分、单片机基本实验电路部分和扩展多样化接口和总线部分。其中仿真部分通过SST89E564RD仿真监控芯片实现，仿真器调试开发环境使用德国KEIL公司的Keil C51编程与开发、调试软件。该单片机实验教学仿真系统的核心CPU采用了美国SST公司推出的应用广泛、兼容性强、功能强大、价格低廉的单片机SST89E564RD，因为这种微控制器内部集成了许多使用广泛的功能部件，所以该MCU选型方案有效降低了系统的复杂度和成本，并同时提高了系统的可靠性。该单片机实验教学仿真系统性能稳定

26、，综合功能极强。它集仿真、编程、实验于一体，可以进行系统全面的单片机实验项目的学习。模块化的设计思想，使各接口实验相互独立，实验内容循序渐进，利用该实验教学仿真系统平台，除了可以完成单片机学习的基本原理性的实验外，还可以进行单片机的外围串、并扩展接口实验，能胜任于学生的课程实验、毕业设计、电子设计竞赛等各个不同的实验与实践阶段，有利于实验者进行自主开发实验，有利于培养学生的创新精神和创造能力。文中首先分析了当前单片机相关课程教学过程中存在的问题，论述了开发新型单片机实验教学仿真系统的必要性、可行性，并对论文工作重点做了说明；然后论述了模块化单片机实验教学仿真系统总体设计，主要完成了仿真MCU选

27、型、系统功能描述、总体逻辑结构的设计以及单片机仿真软件开发环境Keil C51的介绍；接着阐述了单片机实验教学仿真系统主板电路的规划设计，包括仿真器设计、ISP在线编程功能设计、基本实验模块以及扩展接口总线部分的设计，对各个部分的工作原理进行了说明，并给出了具体的硬件电路连接原理图；由于串行扩展总线技术是未来单片机技术的发展趋势，接下来文中重点完成了I2C串行总线扩展技术的介绍以及I2C串行总线扩展实验板的设计；在本文最后论述了利用该系统改进单片机实验教学的方法，给出了一些具体的教学实验设计实例，并对本文作了系统总结。4.期刊论文 殷士勇.YIN Shi-yong Keil和Proteus在单

28、片机实验教学中的应用 -重庆工商大学学报（自然科学版）2009,26(6)单片机课程教学的实践性强,首先分析了目前单片机实验教学的实际情况;为了提高单片机实验的教学效果、培养学生的实验技能和创新能力,在此引入了Keil和 Proteus两个软件,将两者结合起来用于单片机的仿真实验,它们的特点分别是电子元件丰富、支持第三方的软件编辑、强大的原理图绘制功能和系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等,最后通过彩灯循环的实验教学实例说明仿真的效果,并以此证明用仿真实验在单片机实验教学改革中的良好效果.5.期刊论文 叶剑超.YE Jian-chao 单片机实验教学改进刍议 -台州学院学报2006,28(6)从分析单片机实验教学的现状入手,提出改进单片机实验教学的方案:通过更新实验教学设备、引入计算机软件仿真技术、精选和丰富实验的内容、加强开放性实验室建设、重视单片机课程设计五大渠道,提高实验教学的质量,提高学生的学习兴趣、创新能力和综合素质.6.期刊论文 肖建平 基于Proteus的单片机实验教学改革研究 -中国科技信息2009,(1