单片机实验教学精选(九篇)

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第1篇：单片机实验教学范文

关键词：汽车；单片机；实验教学

中图分类号：G712 文献标志码：A?摇 文章编号：1674-9324（2012）09-0027-02

引言

各大专院校汽车类专业普遍开设了汽车单片机课程。单片机教学和实验如何开设已逐渐成为衡量各院校汽车电子类专业学生应用水平高低的重要指标之一。实验教学在学生能力培养和综合素质提高方面是一般课堂教学无法替代的，是学生理论联系实际的重要手段之一。《汽车单片机及车载总线技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，在重视理论教学的同时，必须重视实验教学。学生通过编写程序、软件仿真、硬件电路设计、仿真等实验过程，可以更好地掌握单片机的理论知识和应用技能。因此，要真正掌握好这门课，必须强调实验教学在能力培养和学习中的主体地位，加强实验教学，严格实验考核。我校是个三本独立性院校，对学生的培养定位是“复合型、应用型”人才，如何改革现有实验教学效果、提高学生动手能力是我们的当务之急。

一、实验教学存在的问题

首先，实验教学模式单一，以往我校传统单片机实验教学模式为在规定的时间内，按照教学大纲的要求，遵照教师规定的操作，学生跟着老师完成规定的实验。这种相对呆板、封闭的实验模式很难提高学生的学习兴趣，更无从谈起他们的主动性和创造性的发挥。其次，在理论教学学时内，安排学生上机实验。实验课时少，例如车辆工程专业，实验学时只有10个学时。学生在教师安排下上机实验，在课后整理实验报告上交给实验老师，最后实验老师根据学生平时实验的表现给学生打本次实验的实验成绩。学生没有明确实验目标，实验兴趣不大，实验过后没有自主学习的积极性，过分依赖实验辅导老师，加上实验课本身学时较少，导致多数学生实验课程结束以后很难掌握单片机的编程方法，甚至部分同学连调试环境都不熟练，实验教学效果比较差。我校的单片机实验成绩仍依附于理论成绩，按整个学时的一定比例计入总成绩，所占比重较少。考试虽然不是检查和促进学生学习的唯一手段，但是没有正规的考试会给学生造成一个误区，学生常常以为可以为其它的考试课程让路。

二、改进措施

汽车单片机实验教学改革的目的是要培养具有创新性、掌握系统设计方法和能够设计基于单片机系统的汽车电子产品的汽车电器方向的学生，因此课程内容的选择、实验和设计项目的设置都要围绕这个目的。首先要对实验内容进行全面改革，对课程教学进行整体设计和整体规划。将实验课程内容应按照“基础型、综合型、设计型、创新型”的原则循序渐进分层次构建，注重于专业技能的训练。在教学内容的改革上，实行实验室开放，可以充分发挥现有实验室的作用，提高实验室空间、时间上的利用率，有利于激发学生积极性、独立性和创新能力。解决传统实验室计划性、强制性管理对教学带来的弊端。通过研制灵活、合理的开放型实验室排课方案，让学生自由地选择实验教学内容和实验时间，不断发挥学生学习的主动性、创造性，同时引导学生进行个性化学习。其次，应该采用灵活的教学手段，鼓励实验教师根据实验课程制作单片实验教学课件，采用多媒体进行教学。比如：利用proteus软件设计一些实例进行讲解演示，这种方式比较生动形象，有助于提高学生的学习兴趣。在实验过程中，采用启发式、讨论式进行指导。当学生遇到问题时，教师不能急于马上解决，应该给出相应的提示，就某一关键问题展开讨论，尽可能让学生自己解决问题，这样一个过程可以避免学生的惰性和依赖性，加强他们学习能力，提高他们的实践能力。最后，现行的考核办法注重学生的实验操作表现，但对学生实践技能不能完全考核，会有少数同学蒙混过关。为此我们应考虑在原有考核的基础上采用更为全面的考核方式。实验平时成绩不但按整个学时的一定比例计入总成绩，同时，在理论教学与实验教学结束后，为学生统一安排实验考试。实验考试形式为通过性考试，实验考核未通过者取消期末笔试考试资格。为了有效地测试学生的操作技能，考查内容即给出项目要求，让学生用所学知识说出解决思路，探究解决问题的方法，考察学生是否具有设计能力和创新能力。学生通过C语言编程实现计算机仿真。此次实验考核办法在机械与车辆学院2008级车辆工程专业中试点实施，参加实验考试学生人数为137人，考试时间为90分钟。实验考试分为三个考场，每个考场安排两名监考老师，由监考教师安排座位，学生按照正规考试要求带好证件，严格考场纪律。实验考试内容主要考察学生对PROTEUS软件和KEIL软件的掌握情况，对单片机C语言编程的掌握情况。要求学生会使用PROTEUS软件按要求设计硬件电路图，根据实验内容要求设计程序，并使用KEIL软件修改已知程序，实现软件和硬件的联调，达到特定要求的功用。实验考核结果由学生实验完成情况以及实验完成所需时间，综合得分。此种考试形式引起学生对本门课程的足够重视。促进学生重视实验课程，避免了少部分学生企图蒙混过关，减少了平时实验的抄袭现象。由于实验学时少，为了能够通过实验考试，学生自觉地在课下利用业余时间熟悉和练习软件操作方法，巩固复习理论教学内容，加大了自主学习的力度。有些同学在试验考试中没有能够调试出正确结果。考试结束后主动找到任课教师要求老师为其讲解实验内容。同学们在自主学习的过程中，培养了这门课程的学习兴趣，取得了良好的学习效果。

三、具体成效

经过长期的实践教学，各项改革措施不断深化和完善，教学效果十分明显，学生的学习积极性高涨，学生在课程中的实践项目完成情况比预期的要好，学生动手实践能力提高很快。通过考核反映出学生掌握理论知识和实践技能的效果比改革前大有提高。通过调查问卷，普遍对改革后的实验教学方式表示欢迎。学生普遍认为自己在这一门课程的学习过程中不但掌握了以前难于掌握的理论知识，更重要的是通过亲自动手实践提高了自己的动手能力和认知能力。学生利用开放的实验环境参加多项国家赛事，2011年全国“飞思卡尔”杯智能汽车比赛荣获广东省三等奖，2011年全国大学生电子设计竞赛荣获全国二等奖，这对于三本类院校学生是一个极大挑战。改革后的教学方式，使从事该课程的教师感受到了教学改革后带来的优越性，教师的教学工作效率得到了提升，实践指导环节的教学质量显著提高，教师的理论教学负担反而减轻。教与学通过改革与实践很好地融合在了一起。同时说明通过汽车单片机实验教学改革，可以使学生在实验过程中有效地运用所学的理论知识，提高实践学习的兴趣，增强学生创新的能力，培养了学生独立分析和解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]南金瑞.汽车单片机及车载总线技术[M].北京：北京理工大学大学出版社，2007．

[2]王静霞.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学大学出版社，2011．

第2篇：单片机实验教学范文

关键词：中专；单片机；教学改革；思考

在我国单片机的应用是相当广泛的，如：工业控制、仪器仪表、汽车、办公自动化等领域。但是，还有一个问题不容忽视，就是单片机在我国的市场占有率却很低，所以说单片机在我国的发展空间很大。因此，单片机这门课程成为了中等职业学校相关专业学生必修的课程。但是，对单片机的学习需要在理论和实践上都有很高的要求，不仅要对抽象的逻辑电路和编程技巧学习，还要具有独立动手解决实际问题的能力。但对于中专学校的学生而言，在基础上相对薄弱一些，因此在对单片机课程学习上相对困难些。针对这一现象，教师应注重单片机教学方法的不断改革，同时还要在教学改革期间不断思考并创新，进而适应中专学校学生的学习规律。

一、单片机课程教学的现状

在当前单片机教学中所存在的问题有，理论与实践之间存在脱节现象、教材的更新过快对知识的传播有所限制、实验设备的不足影响学生的创造力、在学生的考核制度上过于片面。对于以前的单片机教学方式主要是以理论知识的受教为主，对于这样的教学方式虽然教学方法上比较严谨，但脱离了实践，导致学生对学习产生枯燥和厌倦的感觉，进而失去了对这门课程学习的兴趣。在单片机课程的教材上看，它属于一种先进的技术，对技术而言始终走在社会的最前沿，相比之下，更新的相对快些。而对单片机的教材来看，还停留在传统的知识面上，严重影响了学生对单片机最新发展动态的学习。在教学中实验设备的简陋，对学生深入学习单片机起到了严重影响。在中专学校对学生在学习的考核上知识仅仅强调理论知识，而忽视了应用课程，进而影响到了对学生实际学习情况的全面了解。

二、单片机教学的改革思考

对于课程改革而言，只是一味地对学生综合职业能力、高新技术能力和创新能力的培训是不够的，还应对学生进行全面的素质教育。

1.课程内容的改革

对中专学校而言，课程内容的设计主要依据“够用、适用、实用”的原则。它主要是以单片机的内部结构和汇编语言为主对理论教学进行设计，软件仿真部分只是对其进行开发的相关工具进行简单介绍，而在硬件仿真上被完全的忽视，所以对课程内容的设计应以激发学生动手、动脑的原则为主进行设计，与实验的设计英语实际结合。因单片机在计算机发展的影响下不断发展。若中专学校想跟随单片机的发展，就必须对其所采用的教材进行及时的补充，或以项目的形式引入课堂。同时让学生对当前单片机产业的发展动态有所了解，这样更容易让学生涉及单片机的发展行列。只对教材的编写技巧注重和程序设计是不能够让学生掌握重点知识，必须要与硬件结合。因此，讲义的编写也是很重要的，对讲义的编写应从实际处编写和设计，还要与实际实验项目紧密相连。进而让学生更深入地了解单片机的运行原理。随着社会的发展，电子信息技术的发展尤其快速，同时新知识、新技术也层出不穷。为培养学生从业后查阅资料和收集信息的能力，在平时教学中利用网络资料来丰富教学内容，进而培养学生筛选整理资料的能力，也提高了学生自主学习的积极性。

2.教学软件的应用及对实验教学设计的优化

随着社会的发展，传统的教学方法已无法满足当今教学的要求。而多媒体的运用，在单片机教学中掀起了一股风波。对于单片机所设计的电路图、逻辑图和时序图在传统教学方式中不仅费时还费力，但是对软件教学，可以将有关图片和文字通过多媒体一一表现出来，进而提高了学生自主学习的积极性，并且省时省力。在单片机课程教学中，实验教学质最重要的一部分，它主要是对单片机实验课程教学起到了逐步引导、循环上升的作用，进而起到了优化作用。

3.考核制度制定以应用能力为主

对学生的学习情况采用科学的方式进行考核。对传统的考核制度进行改革，摆脱以前的对学生知识点的记忆能力的考核，应全面对学生进行考核，包括学生的思维能力、动手能力和创新能力。对考核的改革应从两方面进行：一是综合在考核中的应用，为了对学生综合的考核，应将笔试、项目方案设计以及实际操作等多种方式结合起来。二是注重应用能力的考核，在单片机课程实践教学中，实验设计是其中的一个重要的环节，同时也是对学生综合能力训练的关键所在。因此，在对学生所学情况进行考核时，应用能力的测试是至关重要的。

三、单片机课程设计改革的思考

第3篇：单片机实验教学范文

[关键词]独立学院 单片机 实验教学

引言

目前，单片机在我国的各行各业得到了广泛应用，众多院校均开设了单片机原理与应用方面的课程，这是一门技术性和实践性很强的学科，必须通过一系列的软硬件实验、理论联系实际，才能学好、学懂，取得较好的学习效果。因此，单片机实验教学是单片机原理及应用课程中必不可少一部分[1]。而独立本科院校的学生要想在众多的大学生中具有更强的竞争力，必须在掌握理论知识的基础上，更加注重实践动手能力的训练，这样将来踏上社会，应聘且从事与本技术相关的工作时，才能脱颖而出。

传统的单片机课程的实验教学仍然是利用现有的实验设备以验证型实验为主，各实验之间相互独立，联系不紧密，在实验课上学生仅仅需要将现成的软件和硬件进行验证，就完成了一次实验任务。由于教学设备是成品，线路大多在实验箱或者实验电路板中已经设计好了，从外部根本看不到电路是如何连接的，且生产商很少配备完整的电路原理图，学生在做实验时，要求连的线很少，很难参与到电路设计的细节中，动手能力也就很难在实验课程中得到训练和提高，导致学生缺乏整体设计能力，动手能力普遍较差[2]。因此在这类实验课中学生既不能得到有关硬件设计的训练，也不能得到软件编程的训练，这样学生不能充分的发挥他们的主观能动性和创新能力，教师的课堂教学效果也不够理想。针对以上传统的实验课教学中出现的弊端，笔者凭借多年从事“单片机”课程的教学经验，积极认真地对“单片机”的实验教学方法进行探索和尝试，发现一种行之有效的方法――单片机应用系统实验教学法。这种方法需要教师提前设计一个单片机应用系统，然后将系统分解，按照实际的教学周分步骤，按照相关的理论教学内容分层次来安排教学顺序，这样安排的实验课就为学生提供了一定的设计平台。

在此，以“4×4矩阵式键盘计算器”这个单片机应用系统为例，从实验任务的设计、教学安排的设计及考核方案的制定等三个方面对“单片机应用系统实验教学法”进行陈述。

一、实验任务的设计

当有按键按下时，将其键值显示出来，同时有按键按下时发出蜂鸣。在按键上有+1键，可实现当前数值加1，并通过数码管显示；在按键上有-1键，可实现当前数值减1，并通过数码管显示。P1口使用灌电流方式驱动一个共阳级8段数码管，P2口则以行列扫描的方法连接16个按键，为了能在有按键按下时发出声音提示，使用P0.0引脚通过NPN三极管驱动一个蜂鸣器。图1所示为“4×4矩阵式键盘计算器”系统原理图。系统包含单片机最小系统、4×4矩阵式键盘、蜂鸣器输出和数码管显示模块。

图1：单片机应用系统原理图

二、教学进度的设计

根据以上对整个实验任务的描述，可以使学生明确最终的设计目标。按照整个系统的功能，对该系统进行分解，并结合单片机教材的理论内容整理出一份详细的教学进度安排表，认真设计每一次实验课的内容及要求，引导学生进行思考和实践，这样可以较大地调动学生学习单片机的兴趣，如表1所示。表1是根据实验学时为16课时的教学计划给出的针对单片机原理课程的课内实验，要求每周安排2课时的实验课，因此根据理论课程的进度大致安排从每学期的第9周开始进行，至第16周结束，共计8周。

表1：“4×4矩阵式键盘计算器应用系统教学进度安排表”

建议采用“单片机应用系统实验教学法”的教师在制定教学计划时，可以根据不同的教学要求设计出一个或多个“单片机应用系统实验教学进度安排表”。在整个实验教学过程中，教师可以对一个班级进行分组，由教师指定按照2～5人为一个小组，这样在锻炼动手能力的同时，又培养了学生的团队协作能力。学生在实验的每个阶段都必须与教师充分地交流和探讨，这对于教师来说，虽然增加了辅导的工作量，但可以及时地把握学生对课程的理解程度、掌握程度、学习水平和完成情况等，也可以为今后对不同学习层次的学生进行更有针对性的辅导打下基础，另外也保证了绝大多数学生完成的进度。

三、制定考核方案

为了更全面、客观、公平地反映出学生实验的实际水平，尤其是学生的实验动手能力和分析、解决问题的能力，可以根据实验教学的安排，对学生的单片机实验过程进行量化评分，如表2所示，为“4×4矩阵式键盘计算器应用系统”的实验成绩考核量化表。以小组为单位，对每个阶段的进展情况进行评价，在最后一个阶段对成果进行验收，检查是否满足设计要求，并以答辩的形式对每位学生进行考核，要求每位学生展示和讲解设计内容，并回答至少2个有关该系统的硬件、软件、仿真、制作等方面的问题，最后由教师根据以上完成情况进行成绩评定。按照此类考核方案对学生进行打分，可以确保从各方面对学生的实验综合能力的考察。教师还可以针对每个阶段的特点制定出更为详尽的评分细则。

表2：考核量化表

四、结束语

由于单片机技术的迅速发展，社会上对此类人才的要求也越来越高，大学生更加渴望在踏入社会之前就能掌握这些本领，这无疑给教师提出了更高的要求，因此，教师应该更加重视实践教学环节，合理地设计实验内容，让学生学有所成。本论文提出的单片机应用系统实验教学法给学生提供了一个自主学习单片机、进行系统设计和创新的平台，能够在很大程度上激发学生的学习兴趣，也为学生创建了一个锻炼团队协作能力的机会，能够使学生在专业能力、社交能力、团队合作和自信心等诸多方面得以锻炼，教学效果非常明显。

[参考文献]

[1]王鹏峰.项目式单片机实验教学模式的研究.时代教育[J].2013.7

[2]刘燎原，孙秋波.Proteus软件在单片机项目教学中的应用[J].徐州建筑职业技术学院学报，2009 （2）：63-65.

第4篇：单片机实验教学范文

关键词:单片机实验 proteus 教学改革 能力培养

中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0213-01

在单片机学习过程中,单片机实验课程是必不可少的重要实践环节,它不仅为单片机课堂教学提供了一个实验平台,而且通过单片机实验实际内容的编程,使学生对单片机的工作原理及特性可形成直观的感性认识,从而深化课程内容的理解,让学生更好地掌握单片机原理及其实用接口技术。

针对独立学院三本学生的实际情况,大部分学生理论研究水平较二本学生和研究生相对弱点,在教学过程别是实验课程应该以提高学生的实践动手能力为主,加强实践教学环节,提高学生的实际动手能力,培养学生的创新能力和解决问题的能力。

传统的单片机原理与应用实验课程一般都是16学时,在实验室实验箱上编写程序,基本上不需要完成硬件的连线。各个学校实验箱有限,而且实验室课程比较满,很少有时间开放给学生自己做实验。从而导致学生自主学习能力下降,编程能力很难提高。

1 改革教学方法

传统的教学方法是通过实验箱编写程序完成某个实验内容的完成,由于实验课程课时一般不多,学生在实验室做实验的次数非常少。再加上实验课程上面的一些实验都是验证性的实验,有参考程序,学生就真正独立设计的机会比较少,达不到设计的目的。

基于以上原因,我们做以下几点改革。

(1)根据单片机实验箱要求做的几个单片机实验在proteus仿真软件设计一个电路图,每个实验都可以在这个仿真电路图上运行调试。以满足学生在宿舍也可以编写程序调试电路。

(2)上单片机实验课的时候,在教学生编写软件程序之前先教学生在proteus仿真软件上如何设计单片机硬件电路,让学生在编写软件程序之前先了解好硬件电路实现的功能,对编写程序有很大帮助。

(3)采用合一教学,每讲一个知识点,就让学生动手操作完成内容。不懂的问题当场解决。对软件使用或者比较难编写的程序采用一步步现场教的方法,让学生更加容易掌握并消化。

2 学生考核方式的改革

传统单片机原理与应用实验都是采用闭卷考试,学生往往要花很多时间去记一些编程语句,而在独立设计上面花的时间就很少了,针对这一特点,我们对学生成绩的考核采用多样化,主要包括以下几个内容。

(1)平时成绩:占20%,把平时成绩提高起来督促平时学生认真学好每一节课程。平时每次实验都要验收一个成绩,最后把每次实验的验收情况综合打一个分,这样可以让学生把学习重在平时过程,也培养学生遵守课堂纪律和自我管理能力。

(2)上机考核成绩:占40%,利用实验室将过去的闭卷考试改革为开卷上机编程考核,要求学生在规定时间内完成一个小任务设计比如说按一个按键实现8个发光二极管左移流水灯功能,再按一下暂停,按另外一个按键实现8个发光二极管右移流水灯功能,再按一下暂停,对有创新思路设计的学生成绩有加分,激发学生的创新潜能。

(3)课后制作成绩:占40%,每学习完一个实验内容知识点后出一些小型题目让学生独立设计制作,因为是用proteus仿真软件设计的,所以学生们在宿舍也可以进行编写程序并调试。解决了只有去实验室上单片机实验箱才能调试程序的缺点。当整个单片机实验课程学习完毕后出一些综合型的小项目让学生选择适合自己的题目制作,比如数字钟,抢答器,交通灯,液晶显示等。

通过这种考核方式的改革,使学生把被动的学习编程转为主动的编写程序。从易到难,从小到大。使学生从单片机编程刚入门到会做大型电路的编程。

3 举行课程电子设计竞赛培养学生的创新能力

针对单片机实验课程,每个班级实行电子设计竞赛方式促进他们更好的学习掌握单片机原理实验这门课程,每次课程快结束的时候布置一些综合些的单片机赛题,把单片机原理与应用实训结合进来一起进行。要求学生在proteus仿真软件上绘制硬件电路图,然后编写程序进行仿真设计,知道任务要求完成了,再制作硬件电路板,下载调试好的程序。

我院定期举办单片机电子设计竞赛以及电子制作入门比赛,各种各样的赛事提高了学生们的动手实践能力和创新能力以及培养他们的团队精神。学生利用课余时间查找资料、方案论证、电路设计、编写程序及最后对电路仿真调试并进行硬件制作。学生把所学的知识真正的应用到实际项目中,提高了学生项目的开发能力,激发了学生的创新实践能力。

4 结语

通过这几年的教学情况来看,这种教学方法很受学生欢迎,学生们每次来实验室上课的时候都有一个自己预习好的并且已经调试过的程序,在课堂上面调试起来就非常方便。充分提高了学生的学生兴趣并且提高学生的动手实践能力和创新应用能力,每年都有学生参加各种电子设计竞赛都获得好成绩。从大四的毕业生做毕业设计情况来看,也发现单片机proteus仿真软件的作用是非常巨大的。

参考文献

[1] 白驹行,雷晓平.单片计算机及其应用[M].成都:电子科技大学出版社,1997:8～49.

[2] 赵亮,侯国锐.单片机C语言编程与实例[M].北京:人民邮电出版社,2003.

[3] 张齐,杜群贵.单片机应用系统设计技术[M].电子工业出版社,2004.

第5篇：单片机实验教学范文

关键词：模块化；项目化；单片机

中图分类号：G642 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）06-0087-04

引言

单片机是目前各类智能产品中经常选用的微处理器之一，也是现在电子类高校技能竞赛中常运用的技术之一。因此，单片机课程是电子技术、计算机、电气、自动化、机电一体化、信息工程等专业的主干专业课程，并且是一门实践性、应用性很强的课程，这也说明了单片机课程的实验教学尤其重要。

传统的单片机实验教学主要是采用高度集成的实验箱进行实验教学，但实验箱价格昂贵、操作繁琐、结构复杂，所以这种方式不仅实验成本高，而且学生的实验效果也不理想。因为实验的电路都是已经制作好的现成品，学生在做实验时只需机械地按照图纸在实验板上连接几根导线，然后录入程序，最后观察实验结果即可，整个过程耗时仅需10～25分钟。[1]这样的实验只属于验证性实验。

由于控制电路和实验电路集成在一起，所以学生很难了解所做实验的实际工作电路，对电路的原理根本无法获知，这样的实验教学方式很难锻炼学生的实际应用能力，由此可见，实验设备的高度集成化已经渐渐不适应现代化单片机实验教学的要求。随着单片机技g的不断更新和广泛应用，单片机实验教学系统采用模块化设计，价格低，普及性高，能培养学生的动手能力和创新能力；同时，采用项目化的实验教学模式，能够以工作过程为导向，培养学生的工程意识和解决实际问题的能力。[2]

单片机模块化实验教学设计

改革单片机实验教学模式，是指不再采用传统的实验箱设备，而是采用一种学生自主、自行制作，开放式、模块化的实验板来进行单片机实验教学。

该实验板主要由基础模块和扩展模块两部分组成。其设计思路是基础模块为系统核心模块，扩展模块为系统子模块。基础模块（核心模块）搭架上任何一个扩展模块（子模块）可完成一个特定的子功能，形成一个产品。所有的扩展模块（子模块）还可以按照某种方式多个组合在一起，再搭架上基础模块（核心模块）形成一个更大的系统和有更多复杂功能的产品。扩展模块（子模块）是可组合、分解和更换的单元，但基础模块（核心模块）是必不可少的单元。具体的框架图如下页图1所示。

该实验板的优点是价格低（根据配置扩展模块不同，价格在十几元到几百元不等），而且省去了中间通过编程器或开发板来烧录程序的环节，采用ISP直接下载，十分方便。此模块化实验板可以完全由学生自己焊接、制作，体积较小，携带方便，学生可以人手一套，满足在线仿真调试、开发设计单片机系统以及制作小产品的需要。此外，它还可以为以后的课程设计、电子设计竞赛、机器人竞赛、技能大赛等活动提供技术准备。[3]

1.基础功能模块设计

基础模块为单片机最小系统，也可称为CPU控制模块，主要由单片机芯片、复位电路、晶振电路和电源电路组成。它是做任何一个单片机实验或产品必不可少的部分，也是系统的核心部分，如图2所示。

为了方便后续搭架基础模块与扩展模块，可以将单片机的32个I/O（P0-P3口）全部引出，将单片机的引脚与2.54mm间距的单排排针焊接在一起，通过排针将引脚引出。然后通过杜邦线，把基础模块排针与扩展模块排针相连接，实现搭架组合。

2.扩展功能模块设计

扩展模块主要包括流水灯模块，数码管显示模块，点阵显示模块，LCD显示模块，蜂鸣器模块，键盘模块，红外收发模块，传感器模块，A/D、D/A模块，电机控制模块，时钟模块和E2PROM模块。这些扩展模块不仅可以使学生基本掌握单片机的输入、显示、控制、数据采集和转换、储存等相关技能，还可以使学生在熟悉和掌握以上扩展模块的电路原理、制作和编程的基础上，根据自身需求自行设计和制作新的扩展功能模块，学习到更多的知识，掌握单片机更多的运用技能。

通过“基础模块+扩展模块”可以制作和实现的功能如下：

广告牌的设计与制作：单片机最小系统（基础模块）+点阵显示模块（扩展模块）。

功能：通过编程实现单片机控制点阵模块显示相应的汉字、图形、数字等广告信息。

抢答器的设计与制作：单片机最小系统（基础模块）+键盘模块（扩展模块）+流水灯（扩展模块）。

功能：通过编程实现当有按键按下时（有人抢答时），将信号反馈给单片机，然后单片机做出相应的反应动作，如小灯点亮，说明抢答成功，并显示抢答成功相对应的位置。

智能温度测控系统的设计与制作：单片机最小系统（基础模块）+传感器模块（扩展模块）+数码管显示模块（扩展模块）+流水灯（扩展模块）+蜂鸣器（扩展模块）。

功能：通过编程实现当温度传感器模块采集到温度后，将温度信号发送给单片机，单片机接收到信号后，由数码管显示模块显示出当前温度。若温度超过了预先设定的最高温度值，流水灯模块亮起，表示启动降温控制操作；若温度低于预先设定的最低温度值，蜂鸣器模块响起，表示启动升温控制操作。

单片机项目化实验教学设计

面对高职教育培养高级技能型、应用型人才的目标，理论与实验相分离的教学模式已不再适应当前职业教育发展的需要。针对竞争日益激烈的就业市场和企业对人才的需求，笔者提倡一种以工作为导向的新教学模式，其本质是让学生在学习中感受到实际工作环境，教师充当需求者或管理者，给学生（工作者）下达任务或订单，学生从接到任务到制作产品整个过程都全程参与。[4]

这样的模式也称为项目化教学模式，即学生和教师一起实施一个工作任务或项目而进行的教学活动，它能实现学生“学中做，做中学”[5]，实现课程设置职业化、理论实践教学一体化、技能训练岗位化、素质训练企业化[6]，提高学生的工程意识和解决实际问题的能力。

对于单片机这门实践性、应用性要求都很强，且易制作产品的课程，采用项目化教学模式，能够让学生通过教师下达的实际工作任务，学会Protel99se等仿真软件的理论知识，然后通过实践实现电路板绘制、系统仿真、电路板印制、焊接、调试等，掌握一套完整的单片机硬件电路设计和制作过程，同时学习汇编语言或C语言编程的理论知识，通过实践实现对单片机程序编辑、调试、烧录等，掌握一套完整的单片机软件设计过程，最终做到将理论学习、实践应用、产品制作有机地合为一体。

单片机项目化实验教学的思路和实施步骤具体如下：

第一步，提出任务，选择方案。

掌握技能：能提出至少3种以上方案，通过对比、论证选出最优方案；能利用网络、图书馆等查阅资料和分析资料。

第二步，硬件电路设计。

掌握技能：能利用protel99se或其他绘制电路板仿真软件，绘制出对的电路原理图、PCB封装图。

第三步，电子元器件采购计划。

掌握技能：能识别、筛选电子元器件；能统筹和规划采购计划，制作采购清单，实施采购任务，进行成本统计；能检测电子元器件的性能指标。

第四步，制作电路板（手工焊接）。

掌握技能：能将之前绘制的PCB封装图，通过刻版机雕刻法或化学药剂腐蚀法制作出PCB电路板；能将电子元器件焊接到PCB电路板上；能检测PCB电路板和电子元器件。

第五步，软件设计。

掌握技能：①设计程序。能分析任务或项目需求、设计程序算法以及画程序流程图。②开发程序。能使用Keil编程软件、录入程序和编译程序。③调试程序。能调试程序，查找错误，修正错误；能生成可下载到单片机的.hex文件。④烧录程序。根据不同的下载工具，能采用不同的烧录方式；能使用烧录程序的软件，了解烧录程序的步骤，实现将.hex文件烧录到单片机。可以利用基础模块（单片机最小系统）实现烧录程序。

第六步，上交产品及编写项目报告。

这包括PCB电路原理图、封装图，采购耗材清单，手工焊接电路板及软件程序清单。

掌握技能：能制作产品使用说明书；归纳、总结产品制作全流程的步骤；利用单片机的知识和技能，分析和解决一定的工程实际问题。

在项目化教学中，教师根据实际工作需求的项目，给学生下发任务。学生自行组队，通过网络、图书馆等资源多方面搜集资料，小组讨论，师生互动，讨论方案的可行性，这样能留给学生发挥的空间，激发他们的创造性思维。对于确定后的方案，学生开始展开硬件电路、软件程序的设计与制作。在这个过程中，教师只需要针对项目进展和实施，在适当的时候引导学生进行相关理论知识的链接，做到理论与实践相结合。每个小组独立完成项目后，上交产品和项目报告，并进行集体点评。

结论

实践证明，采用模块化的单片机实验教学，能够提高学生识别电路结构的能力，从而提高他们的动手能力和创新设计能力。并且模块化电路板较为灵活、普及性高，各个模块都相对独立，在出现故障时易于检测。由于价格较低，学生能够人手一套，自行设计各类扩展功能模块。采用项目化的单片机实验教学，能够培养学生的工程意识和解决实际问题的能力。在项目化教学过程中，教师通过角色扮演，给学生下达工作任务，这样能激发学生的学习兴趣和积极性，开拓学生的思维，从而提高教学效率。同时，项目的实施和完成能将理论和实践融为一体，让学生学以致用。将模块化与项目化教学模式相结合，是一种创新型的单片机实验教学改革模式，它能通过设计和制作模块化的单片机实验板，实现项目化教学过程。

参考文献：

[1]殷士勇.Keil和Proteus在单片机实验教学中的应用[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2009（6）：567-570.

[2]刘升.模块化单片机课程实验教学系统[J].淮北煤炭师范学院学报：自然科学版，2010（2）：40-43.

[3]张宏伟，阎有运，王新.单片机实践教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2009（4）：206-208.

[4]韩慧敏，陈亮，柏乃琳.电子类专业实践教学改革的探索[J].科技视界，2014（5）：54.

[5]沈培锋.《单片机原理与应用》项目化教学改革案例浅谈[J].中国科技信息，2012 （18）：137.

第6篇：单片机实验教学范文

（吉林建筑大学，吉林 长春 130000）

【摘要】分析单片机课程设计在实践教学中的重要性，设计一个目的明确、设计方案伸缩性强的单片机课程设计题目。在所设计的题目中，给出实验原理、设计方案指导、教学模式强化等内容。实践表明，所设计的课程设计题目可以提高学生学习兴趣、增强学生的创新意识等。

关键词 单片机；课程设计；探索

0　引言

单片机技术是电子信息专业的学生必须掌握的基本技术。在重视实践环节、强调培养学生创新能力的今天，设计出一个好的单片机课程设计题目，对提高教学效果、培养学生兴趣，在教学改革中具有一定的意义。好的课程设计题目，对培养应用型人才，培养学生发现问题、分析和解决问题的能力，树立实践观念，提高学生综合分析和创新能力具有重要意义。

单片机已经由8位技术，提升到32位技术，乃至64位技术，生产单片机的厂家也由当年Inter的一家独大，到现在的百家争鸣。现在主要的单片机生产厂家有AVR、ST、Freescale、Microchip等，他们生产多应用领域的单片机，更有ARM内核的单片机，与之51内核的8位单片机比较，运算速度快、功能强大。同时，时代变迁，各个领域都可以用到单片机，如何选择贴近生活而又全面反映单片机的功能应用，是我们设计一个号的单片机课程设计题目所要思考的。传统单片机课程设计，要求学生在实验室依据老师给的资料，完成部分设计，主要是把几个较大的程序，改变几个参数，观察现象，学生无法知道程序如何书写，更少有知道原理独自写出程序的学生。造成学生不知道单片机在实践中是如何设计、如何编写程序。为此，对课程设计从选题、设计软件和硬件到调试出正确结果，都做了改革。设计一个实用性强的题目，既体现单片机课程自身特色，又很好培养学生对单片机的兴趣，提高学生的应用技能，收到良好的教学效果。

1　单片机课程设计方案

单片机原理及应用课程的教学内容以实用性和应用技能培养为主线。教学中要理论与实践相结合，并且要提高内容的趣味性。教学中，单片机课程设计是关键环节，单片机课程设计的效果对单片机学习效果具有决定性意义。

1.1　课程设计的目的

单片机课程设计教学环节的目的在于培养学生熟练掌握单片机系统的开发与设计能力，培养优秀的电子信息工程学科人才。具体地说，通过这一新的实践教学的途径，达到以下目标：巩固和掌握单片机技术的基本原理，在此基础上培养学生的综合设计能力；培养、训练理工科学生的创新应用能力，使学生通过这一实践环节的训练，能够独立的设计一个单片机系统，并实现系统的各项功能；着重从以下几个方面培养学生理论联系实际的能力：单片机的应用开发能力；软硬件综合应用能力；单片机应用中的故障判断及排除能力；单片机系统的设计能力；提高学生理论与实践相结合的能力。

1.2　课程设计内容

下面给出设计的参考题目，学生可以根据兴趣进行选择题目，在两周内完成设计。脉搏血氧仪设计；无线传感网络的温湿度采集及控制系统设计。

1.3　课程设计任务要求

针对题目要求进行功能分析。首先对系统的原理进行分析，对硬件电路进行设计，使用Altium Designer软件绘图，对单元电路使用Multisim软件仿真。制作Pcb图后焊接完成硬件的制作。其次根据系统功能要求设计软件并调试。第三步是系统整体调试和脱机运行，这是设计中最为困难和关键的一步。最后要求学生写出系统的详细说明和设计报告。

2　脉搏血氧仪设计实例

下面是以脉搏血氧仪的设计为实例，来说明设计的单片机课程设计题目的要求、教学过程等。

2.1　脉搏血氧仪原理

无创脉搏血氧饱和度测量是以朗伯-比尔定律和血液中还原血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)对光的吸收特性不同为基础的。通过两种不同波长的红光600～700nm和红外光800～1000nm分别照射组织经反射（或者透射）后再由光电接收器转换成电信号。组织中的其他成分吸收光信号是恒定的，经过光电接收器后得到直流分量DC，而动脉血中的HbO2和Hb对光信号的吸收是随着心跳作周期性变化，经过光电接收器后得到交流分量AC，由于HbO2和Hb对同一种光线的吸收率各不相同，通过测量红光和红外光的光吸收比率便可以计算出两种血红蛋白含量的百分比。血氧饱和度的计算公式如下：

SpO2=A-BR+CR2

式中，A、B、C为定标常数，可以由定标实验得到，两个波长的光吸收比率R为：

其中，Vredac为红光的交流分量；Vreddc为红光的直流分量；Viredac为红外光的交流分量；Vireddc为红外光的直流分量。

2.2 　电路设计指导

系统设计总体框图如图1所示，图中给出了设计的指导性建议，并不是一定要按照这个框图设计，可以根据学生自身的情况，适当修改。单片机要求学生使用16位单片机或者32位单片机。

2.3　软件设计指导

要求使用C语言或者C++语言来进行软件设计，在设计过程中，要使用模块化思想进行设计。脉搏的计算只依赖红外光的光波信号，通过3个机器周期的采样点的个数来计算脉搏。在所有采样点的数据中，做一个类似模拟迟滞比较器。经过迟滞比较器，脉搏信号变成了矩形波型号，近似测量相邻两个上升沿的时间，最后得出脉搏。如果把脉搏信号看成周期信号，测量上升沿的时间可以转换为测量脉搏信号的频率，由定时器周期查询信号状态并完成查询次数计数，这样可以方便完成脉搏测量。

2.4　教学模式

设计好一个单片机课程设计的实验，老师要用怎样的教学模式把相关的信息传达给学生，至关重要。老师教学的模式，就是学生的学习模式，好的教学模式，才能培养出学生好的学习模式。教育家乔伊斯在《教学模式》一书中，介绍了很多教学模式，我们把三种教学模式综合起来用于我们的课程设计教学中：信息加工型教学模式，构建学习群体教学模式，个人型教学模式。信息加工型教学模式是向学生提供相应的信息和概念，老师给学生布置任务、说明实验目的，讲解实验原理，这是一个概念、理论传达的教学过程；构建学习群体教学模式，实际上就是一个团体学习的模式，实验是三个人一组，大家可以一起讨论，知识共享，火花一起碰撞，同时也是分工明确、各司其职；个人型教学模式，就是要发挥个人潜力，鼓励独立思维、自主创新，学生可以根据自己的知识，创新设计，这时，可以有针对性的对学生进行指导。

3　结论

《单片机课程设计》是实践环节课程，我们所选择的题目，从2012年开设以来得到了学生的好评，取得了非常好的教学效果。用学生的话说：贴近生活的题目进行实践教学，把几年所学数字电路，模拟电路，光电技术，传感器技术等知识综合起来，把所学的知识在实践中应用。在满足了教学任务的同时，学到了更有竞争力的能力。

实践证明，选择合适的单片机课程设计题目，有助于提高学生学习兴趣、有效地掌握所学知识，有效的把理论学习过渡到实际应用。开放式的课程设计题目，有利于增强学生的创新意识，提高学生实践应用能力。

参考文献

［1］王恩荣.MCS-51单片机应用技术实训指导[M].化学工业出版社，2001.

［2］冯克.MCS-51单片机实用子程序及其应用实例[M].黑龙江科学技术出版社.1990

［3］何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计[M]．北京航天大学出版社，1990.

［4］颜永军，李梅.Protel99电路设计与应用[M].国防工业出版社.2001.

第7篇：单片机实验教学范文

关键词：单片机;模块化;实验教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0212-02

实验教学是教学活动的重要环节，主要是针对课程的理论做出科学验证，让学生加深对理论的认识，同时通过实验培养学生的创新意识和科学严谨的作风。但从目前专业课程教学情况来看，根据现有条件，让学生自己动手构思和设计的实验开设比较少。这在不同程度上影响到学生动手能力的培养，尤其是在硬件动手能力方面。目前单片机技术已广泛应用于各个领域，因为其重要性，是工科专业的专业基础课，具有很强的工程实践性，在各个工科专业的实践设计环节中普遍被学生采用[1-3]。因此研究其实验教学的特点，帮助学生有效的掌握单片机设计知识，具有重要的意义。下面从教学内容课程设置的角度深入分析模块化教学在单片机实践教学环节的教学内容和教学思路。

一、传统单片机实验教学方法的不足及改进

目前在单片机实验教学中，广泛采用的是实验箱操作模式。试验箱教学是一种优秀的教学学习模式，可以让学习者在较短时间内了解系统的基本开发过程。但其集成性强、开放性不足的特点，也会让学生在学习中产生“黑盒子效应”，对内部模块的工作过程不求甚解，认识不深入。在实践过程中教师按操作步骤逐步进行，留给学生分析思考的余地很少，学生基本上都将操作程序化，当作一种任务来完成，即测量、记录所需的数据并形成报告就算完成设计。从某种意义上讲，学生将“单片机设计”当成了传统的“实验课”来实施，实验只是对前人知识的验证、重复和再现，对锻炼学生的动手能力，以及加深原理理解有一定的作用，但对于培养学生综合分析问题和解决实际问题的能力方面是远远不够的[1]。

模块课程最早见于20世纪50～70年代的职业技术教育课程，即将内在逻辑联系紧密、学习方式要求和教学目标相近的教学内容整合在一起，构成小型化的模块课程。实施模块教学的首要工作是对教学内容的改革，而教学内容的确立最终应归结于课程体系的建立。因此，实施模块教学的重点是建立模块课程体系。模块课程体系就是打破原有学科课程体系，以实用能力和必备素质为培养目标，采用模块教材形式，改进原有学科内容的编排方式，综合原有相关学科内容，而形成的各个全新课程的集合。模块化教学多见于大学课程，是按照程序模块化的构想和原则来设计教学内容的一整套教学体系，采用模块化思想，构建一个单片机模块化设计平台，学生可以采用提供的模块，根据要求，自己动手独立完成一个完整的单片机设计题目。通过这样的实验教学模式，学生可以摆脱试验箱固有模式对设计思想的束缚，采用类似搭积木的方式构建硬件连接，从而把更多的精力放在创造性的设计上来;采用模块化方式构建硬件架构，围绕单片机核心，学生可以在后期的专业设计中，采用扩展模块的方式，自主选择各种功能模块，并添加进自己的电路中，大大丰富了应用层面的内容，加强了其他专业课和单片机课之间的联系，无论对单片机内容的学习，还是相关专业内容的学习，都起到了强有力的推动作用;模块化式的硬件平台构建模式中所有的功能模块是可以被替换和增加的，可以很方便在不舍弃其他功能模块的基础上，将新芯片融合到已有的设计中去，不仅能够加快对新芯片的消化过程，而且不再另外增加硬件成本。

二、实验教学内容设置

CDIO是基于项目教育和学习的新型教学模式，它以工程项目从研发到运行的生命周期为载体，让学生主动获取知识，培养学生的工程能力、硬件设计和软件设计技能;注重知识与多种能力的关联，培养学生运用知识解决问题的能力、终生学习能力、交流能力和大系统掌控能力[4]。

根据CDIO工程教育理念，将实验环节与产品开发生命周期――构思、设计、实现和运作紧密结合起来，实验课程体系可分解为4个层次：基础性实验、设计性实验、综合性实验和专业创新性实验[5。

在此设计理念指导下，总体设计思路是以完整的系统设计内容为主线，在4个层次的实验内容分配中，先易后难，先基础后综合，通过该系统完整功能的实现将实验的主要内容贯穿起来，使实验内容成为一个整体，形成进阶式的学习模式，提高学生的学习兴趣。具体的实施时，先将该系统进行模块分解，然后将分解后的模块按照系统的设计进程，贯穿到整个实验中，每个模块是相关的，前一次实验是后一次实验实施基础[6]。教师在设计课程时，也必须考虑到如下问题：教学过程中所有成分都要能体现在课程内容中;所选的内容和题目要遵循教学论的基本原理;内容的设置要考虑到教学目的、设计的可行性，教学任务、内容的统一，以及教学的组织形式;在选择课程内容设置时充分考虑到每一步的教学手段与方法的不足之处;在体现教学方法多样化的时候，不可贪多求繁;课程内容的设置要有发展的眼光，具体的设计方法和题目要随着技术的发展而变，随着教学对象的变化而变化。

以激光器驱动源的设计为例，该设计是本专业学生在后续专业课学习中经常要用到的基本设计。按照设计进程，将内容拆解，第一次实验内容是基本编译环境构建和IO口的编程控制，可以用IO口控制LED实现指示灯亮灭，以便于后续作状态显示;第二次实验进行扩展接口的调试，如AD和DA，为后续实现开环和闭环控制做准备;第三次实验进行中断系统的调试，采用按键通断触发控制外部中断，以便于实现人机交互;第四次实验在压控恒流源的基础上，通过按键加减改变DA输出，控制恒流源电流大小。前两次课内容属于基础性实验，只有少量的设计性实验内容，后两次课就开始增加了设计性实验内容的比重。最后两次课属于综合设计内容和在此基础上的专业创新性实验，可以利用AD采样实现恒流源电流采样，并通过负反馈实现驱动电流的闭环控制，对于进度较快的同学，可以引入负反馈控制算法的改进探讨。这样，学生每一次实验都必须是在前一次实验完成的情况下进行，并且实验内容可以很好的结合专业方向的应用，对学生更有吸引力。进阶式的连续设计也使得学生在不知不觉中从难道易，逐步掌握了单片相关的实验内容。同时由于实验内容的设计导致每一次实验课都是下一次实验课的延续，如果没有上次实验课的实现，下次的实验课也无法继续进行，这样也就迫使学生克服危难情绪，勇于去面对实践中碰到的问题，这样在每次成功后的成就感也会鼓励学生继续自主学习。

类似这样的设计例子有很多，基本都可以按照同样的思路进行模块化分解，同时所选的设计内容可以灵活结合专业特点。

三、实验课程实施

实验课实施环节是课程内容达到预期效果的保证。“做中学”是CDIO的一个显著的特点。在实验实施过程中，教师通过提出设计要求，让学生根据要求，查找相应地资料，跟同学交流探讨。所有的实验软硬件平台的构建和调试都是由学生主动来完成，教师只是设计一些问题，引导学生自己从互联网查找资料，积极思考，学生独立分析项目实施过程的每个步骤，独立解决项目过程出现的问题，培养学生解决问题的能力。

综合性设计实验以个人为单位进行，可以避免部分学生“搭顺风车”的思想。以前试验箱教学方法由于条件限制，需要将学生以小组形式进行实验，每个组基本统一一个成绩，这样甚至会出现一个做、其他人看的局面，无法保证整体的学习效果。而采用模块化教学，每个学生都将领到一套实验课中需要用到的器件，不仅能锻炼学生的独立学习能力，同时在实践过程中，也会驱使学生主动去跟其他同学沟通、学习，解决自己碰到的问题。

四、结论

单片机的实验教学内容对于整个“单片机”课程而言，是非常重要的一个部分，在教学过程中合理的教学内容设置，可以有效的提高教学效果。采用模块化教学模式，将专业设计中一些经典的设计实例进行分解，按照先易后难，先基础后综合的方式，合理分配基础性实验、设计性实验、综合性实验和专业创新性实验四个层次实验内容的比重，形成进阶式学习进度控制。同时由于设计内容更贴近学生的专业，可以更好地提高学生的学习兴趣，并为后续专业课设计打好基础。这样的教学改革与实践笔者已经实施了三年，可以明显看到，学生在学习内容后，在后期的课程设计以及毕业设计中能够主动将本课程内容与各自的具体研究课题相结合，熟练应用本课程学到的实验技能，提高了实践应用能力。

参考文献：

[1]李春晕，张学睦，李建楠.高等学校实践教学质量综合评价体系研究[J].实验技术与管理，2009，26（3）：222-224.

[2]孟祥霓，杨雪岩，翟殿棠.基于创新模式的电子设计综合实训教学体系及其实践研究[J].信息系统工程，2010，（8）：36-37.

[3]林祝亮，马世平，杨金华.项目教学法在电子类课程设计中的应用研究[J].实验技术与管理，2009，26（8）：114-116.

[4]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教育，2008，（5）：16-19.

第8篇：单片机实验教学范文

【关键词】单片机 项目教学法 智能小车 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）08C-0161-02

在电子技术快速发展的时代，单片机技术在电子行业中扮演着极其重要的的角色，掌握了单片机技术，就掌握了电子技术的核心，因此，各大中专院校的电气工程、机电工程、自动化专业及计算机专业等电类专业都把单片机作为一门重要专业课程来抓。然而，在现实教学过程中，单片机实验课程教学却存在着诸多的不足。很多学生反映该课程不好学，知识难记，程序难写，讲课内容不好理解等。教师也反映学生刚开始认真学，后来越来越不认真，最后布置的练习和作业都不做，学习态度不好等，由此产生教师的教和学生的学达不到平衡，教学效果不理想，教学过程偏离教学计划，达不到教学的预期培养目标。本文针对上述所存在的问题，以制作“智能小车”为整门课程的大项目，采用项目教学法将课程的各章节融入项目制作过程中，通过做项目，让学生在制作的过程中理解并掌握课程的知识点。

一、单片机实验教学的现状与不足

职业院校不同于普通高等院校，职业院校的学生更是异于普通高等院校的学生。普通高等院校的学生自学能力强，自觉性高，相反，职业院校的学生则大多自我认识不高，自学能力较差，自觉性不高，比较好动。如果在职业院校教学中采用传统的教学方法，教师在黑板前单纯讲课，或通过多媒体单纯授课，学生在下面听，即便教师讲得十分生动、精细，也许台下的学生也是无心听课，不能真正掌握好单片机技术。

一些教师采用计算机房进行授课，先讲一定的教材内容，然后通过计算机演示和示范程序，让学生按照示范程序进行练习，然后用Proteus软件或单片机系统板进行程序仿真。此种教学方法比上述传统方法好很多，但授课一段时间后却发现，学生基本上是将教师的示范程序照抄一遍，然后下载到Proteus软件或单片机系统板中，仿真成功后，接下来就是拿出手机开始玩游戏，没有继续强化知识的意识或精神。而那些打字慢或搬抄过程中存在错漏的学生，可能准备下课了都没打完字，也可能是因为中途编译错误太多，又找不出错误的地方，最后干脆就放弃，直接玩手机或睡觉。

为了避免上述现象问题的发生，提高教学质量和教学效果，我们应该根据职业院校学生的情况，制定出符合他们特点的教学方法，让他们对课程感兴趣，进而激发他们自主去学习和探索知识。

二、单片机实验教学项目教学法改革

经过多年的教学经验总结，本文对51单片机实验课采用项目教学法进行改革，主要由以下几个环节组成：

（一）兴趣入门。心理学上有一个专业的术语叫做“初次效果”，意思是初次见面的一瞬间就能决定胜败。这是对人说的，其实对教学课程也有同样的效果。如果在第一次给学生上这门单片机实验课时，做好开头，让学生从一开始就对这门课充满兴趣和期待，那么，可以说，这门课程的教学就算成功三分之一了。

对本课程第一次课的教学设计，大部分教师都是简单做自我介绍，提出课程的学习要求，然后就开始打开课本上新课。本文的设计则不同，为了做好“初次效果”，本文的第一次课没有直接上新课，而是跟学生一起看视频、交流和讨论，通过交流与讨论的形式让学生对单片机有一个感性的认识，再通过一定手段使学生对课程学习产生兴趣和欲望，然后才慢慢引入新课。具体内容如下：

1.相互认识。先由教师简单向学生做自我介绍，然后再对全班学生进行点名，认识班里的班干，简单了解班级的一些基本情况。

2.看视频。相比学习文字材料，职业院校的学生对图片、视频，甚至实物更加感兴趣，利用这一特点，教师在上课前准备好搬运机器人、足球机器人、工业生产自动焊接机器人等几个具有代表性的视频材料，通过多媒体播放给学生看，然后再向学生介绍这些智能机器人之所以能完成那么多智能控制功能，都是由我们即将学习的单片机芯片来控制，随即放出单片机芯片的相关图片。运用此种方法，通过播放视频和图片的形式，将全班学生的目光吸引到屏幕上，让学生从感官上对单片机有一个初步的认识。

3.项目实物演示。此环节是第一次课的部分，教师准备好本门课程项目教学的项目实物――智能小车，用一纸箱装好，等到这一环节时将它亮相在学生面前，然后试运行给学生看，甚至让学生亲手操作智能小车，让智能小车动起来，最后现场给学生指出单片机芯片，由此激发学生对本课程学习的兴趣。

4.布置项目任务与讨论。通过以上几个步骤后，学生对单片机已经有一定的兴趣，此时，教师粗略地讲一下智能小车的大致工作原理，然后向学生宣布项目任务―― 制作一辆智能小车。教师将实现的功能和要求罗列出来，最后与学生一起讨论如何去完成这个项目，包括硬件部分如何制作，需要用什么电路模块，最后如何去编写程序等，拟出一个大体的方案，调动学生的积极性，激发学生求知欲。

5.材料准备。做完项目布置和讨论环节后，最后一环节就是材料准备的布置，要求学生列出自己项目所需要的材料，然后用一周的时间去准备，材料可以自己制作，也可以购买现成模块，这样，学生有事可做后，也不会再觉得课程枯燥无味，相应地学习兴趣也就提高了。

（二）硬件制作。通过前期学生的材料准备后，接下来就进入硬件的制作过程。

教师将学生带到实验室，通过分小组的形式进行硬件的制作指导。首先对全班学生提出总的制作要求和注意事项，然后将全班学生分成若干个小组，再召集各组的组长进行硬件的制作指导。比如，教师亲自动手示范指导组长们如何装配智能小车的底盘，如何安装驱动电机和轮子，如何安装电路板及相应控制电路模块等，然后再由各组长对本组的组员进行指导和装配示范，组员们按照组长的装配方法进行装配。同时，教师巡视课堂，了解每个组的制作情况和进度，对有问题或装不对的学生进行指导和提醒，最终完成项目的硬件装配与制作过程。

（三）简单驱动。项目的硬件制作完成以后，教师组织学生带上课本和智能小车进入单片机仿真实验室（或计算机机房），对硬件的相应部件进行功能测试以及程序的编写和仿真，完成一些简单功能的驱动任务。

首先驱动智能小车的运动部件，即驱动电机带动轮子转动。在驱动之前，先给学生设一个疑问：如何让轮子转进来？引发学生对本任务的思考。然后对硬件的电路及原理进行简单的讲解，引出单片机的IO口控制知识，并提示学生翻到课本的相应页码，融合课本教材相应内容进行简单的讲解。接着，教师写示范程序并下载到小车单片机中，驱动车轮转起来，再让学生按此方法进行程序的编写和驱动。

学生驱动得电机让小车跑起来后，学习兴趣肯定大大提高，场面也会很热闹。此时，教师又提出探索性任务，提示学生如何驱动LED指示灯亮起来，又如何实现灯闪铄，以及蜂鸣器的驱动等。通过完成这类小任务，学生去探索和驱动其他的一些电路，达到知识拓展的目的，同时也完成单片机IO口的简单驱动任务。

（四）功能完善。通过以上的方法驱动简单电路后，学生对单片机IO口的编程和控制已经有了一定的认识和掌握，接下来就可以引导学生一步一步地将一些功能电路模块综合起来驱动，实现从简单到复杂的智能控制过程。

比如，引导学生运用红外光电传感器来识别路面的黑线，再控制小车的运动情况，如当小车没检测到黑线时，小车一直向前行进；当检测到黑线时，小车停止前进。学生完成此任务后，教师又提出深一点要求，如当小车没检测到黑线时，小车一直向前行进；当检测到黑线时，小车转弯或调头行进等，实现综合性控制功能。

当学生掌握这些较简单的综合控制功能的编程和控制方法后，再往知识较深、程序较难、单片机功能更强的内容去学，比如超声波避障功能、液晶显示功能、定时器使用等，引导学生一步一步地、从简单到复杂地学习，最终完成智能小车所有功能的实现，从而完成本课程主要内容的授课与学习。

（五）考核评比。本课程的最后几次课是项目完成情况的考核评比与总结。当学生把课程项目的所有功能都完成后，安排一个时间对全班学生制作的项目进行演示和考核评比。在教室的讲台做一个演示台，让每个学生将自己的项目作品拿到演示台上，在全班同学面前展示和演示自己做的项目作品，看看所能实现的功能与开学初的计划是否一致，再简单讲解作品的工作原理和制作方法，最后，教师再对作品的结果进行点评和总结。

通过演示作品和教师的点评总结，学生不但收获了学习成功的喜悦，也认识了自己的一些缺陷和不足，进而努力去弥补和更正。同时，教师也能从这个环节中了解到学生学习的掌握情况和教学上存在的不足，进而对下一节课程进行完善和改进。

三、实验教学改革效果分析

51单片机实验课项目教学法的教学改革，打破了传统理论教学和单纯Proteus软件或单片机系统板仿真教学的缺陷，将整门课程改成项目作品的制作，再将课程内容知识融入项目的制作过程中，让学生既学会了课本知识，又掌握了知识的实际运用，达到理论与实践相结合的教学目的。

通过多年的尝试发现，改革后的单片机实验教学，教师的教学过程轻松了很多，对学生的指导时间多了很多，学生学习的兴趣和积极性更是大幅度地提高，课上睡觉或玩手机的学生大幅度地减少，更多学生将时间和精力投入到了项目的制作过程中，碰到问题时，学生也懂得借助网络进行相关资料的查找，学会了知识的探索，最后在毕业设计中，单片机项目的论文尤其是单片机毕业作品都明显多了很多。

综上，以制作“智能小车”为整门课程的大项目，采用项目教学法将课程的各章节融入项目制作过程中，通过学生亲自动手做项目的形式，培养学生对本课程的学习兴趣，提高学生的学习的积极性和主动性，引导学生将理论知识应用到实践中，增强学生的技能水平和实际应用能力，达到理论与实践相结合的目的。经过多年的教学实践证明，改革后的项目教学法不但提高了教育教学质量和教学效果，而且学生学习的兴趣了大为提高，实际动手能力也增强了。

【参考文献】

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[3]杜志强.机械类专业“单片机原理及应用”课程教学探索与实践[J].理工高教研究，2010（3）

第9篇：单片机实验教学范文

关键词：创新创业教育；实践教学；项目驱动；自主学习

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）05-0110-02

《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》（〔2015〕36号）要求高校到2020年建立健全课堂教学、自主学习、结合实践、指导帮扶、文化引领融为一体的创新创业教育体系。如何通过实践教学环节培养学生的创新创业能力，是教学改革中值得探索的一个问题。对此，生物医学工程专业在“医学仪器原理及单片机实践”课堂教学中引入创新理念，实施理论与实践紧密结合的做法，基于自身的专业特点和教学需求做了一些探索和尝试，在培养学生创新创业能力为主的教学模式上，取得了较好的成效。

一、当前实践教学环节的创新创业教育现状分析

课程设计是高校开设的实践教学的重要环节，也是高校培养合格技术人才的必要措施。目前在课程设计的教学与实践过程中还存在着一些弊端，如过分注重课堂教学的知识传授与灌输，忽视了对学生的实践能力、知识的综合运用和科研能力的培养，使得学生的创新精神比较缺乏，创业手段比较贫乏，创业技能比较匮乏，以致创新产业绩效不突出。所以，我们在教学过程中，要抓住教师的主导地教与学生主动地学这对牛鼻子，不遗余力地在教学的全过程注重发挥教师在教学中的主导作用，同时特别不能忽视学生学习过程中的主动性和创造性。

大多数高校所开设的课程设计实践教学环节是教师指定一些实验题目由学生进行选择，再由实验室规定了可供使用的元器件明细表，由学生在其中选择，让学生按照已知的方法和步骤进行设计。另外，课程设计的题目也多以验证性为主，课程设计的考核方式也主要以学生验证性课程设计作品和教师对学生的主观印象为主。结果这些做法在一定程度上限制了学生的思路，不利于对学生的创新意识、创新能力和创新思维的培养，甚至在一定程度上还束缚了学生创新创业才能的充分发挥。

目前，本专业单片机实践教学，主要要求学生利用单片机采集相关信息，进行简单处理，显示相应结果，或实现简单的控制功能，与医疗仪器专业联系不紧密。在这种教学环境下，学生在专业综合应用能力上没有得到应有的提高，与社会需求存在一定的差距，并且难以获得应用单片机系统整体开发医疗仪器的经验，难以树立和提高创新创业能力。

二、医学仪器原理及单片机实践课程进行创新创业教育的可行性

创新创业教育具体到专业学习时，必不可少地要通过实验技术大力培养学生工程实践能力及创新设计能力。创新创业能力在学生实践过程中主要体现在“交流沟通、自主学习、专业知识应用、产品设计”等方面。在目前的专业培养计划中，我们首次将“医学仪器原理”与“单片机”课程整合为“医学仪器原理及单片机实践”的重创新设计的课程。其特色和优势在于该课程是以医疗仪器的设计为载体，通过对医疗仪器进行分析，在选题、方案及原理分析、硬件设计、软件设计、系统调试、产品化设计、撰写设计报告等实践环节，对学生进行医疗仪器设计全过程的训练。将创新创业教育融入到教学环节中，在工程实践中培养学生综合产品设计和创新创业能力。

三、医学仪器原理及单片机实践课程创新创业教育的实践

本课程分别从理论教学、实践教学、项目实施和自主学习方面进行了创新创业教育实践，旨在提高学生交流沟通、自主学习、专业知识应用、产品设计等创新创业能力，并使之能得到可持续发展。

1.“嵌入式”理教学。在“医学仪器原理及单片机实践”课程教学中，通过精心选择教学内容，采用“嵌入式”教学方法，将一些先进的医疗仪器的设计方法和创新理念融入到课堂教学中，从而提高学生专业知识、自主学习、产品设计等创新创业能力。

2.“启发式及开放式”实践教学。“医学仪器原理及单片机实践”课程，具有内容杂、难度大、时间长、实用性强的特点，有必要结合课程实际采用启发式学习及开放式实践的教学模式，并以“学生为主体、教师为引导”的教学方法来提高课堂教学效率与效果。比如结合研究项目，在具体内容、方法及其应用方面进行启发式及开放式教学，可提高学生交流沟通、自主学习、产品设计等创新创业能力。

3.项目驱动。“医学仪器原理及单片机实践”教学环节，是全面应用所学专业知识的过程。项目选择上体现以人为本、以学生为主的理念。项目拟题紧扣专业特点，采用学生自主拟题和教师拟题相结合，既符合学生运用新思维、新方法将学到的知识用于实践的愿望，又解决了部分学生拟题缺乏可行性和创新性的问题。

“项目驱动”实践教学模式，其核心就是将实践教学内容项目化，即以项目为框架，以项目设计方法细分为各个“子项目”作为支架，各“子项目”对应相应课程，使学生在学习相应课程时沿着“支架”逐步攀升。“项目驱动”在设计方面可分为“方案及原理分析、硬件设计、软件设计、系统调试、产品化、设计报告”6个“子项目”。其中硬件设计分为“电源电路、信号采集、信号调理、信号处理、执行电路、电路板设计”6个“子项目”；软件设计又分为“系统软件设计、底层驱动设计”2个“子项目”，并将系统调试再分为“硬件电路调试、软件调试”2个“子项目”。各“子项目”对应相应课程，如“方案及原理分析”对应“医学仪器原理”和“微机式仪器设计”课程。项目实施分解图如图1所示。

采用“项目驱动”通过多门课程共同完成具体医疗仪器产品设计，把复杂问题简单化，极大地激发了学生的学习热情和实践兴趣，锻炼了学生专业知识应用、自主学习、产品设计等创新创业能力，能使其在今后就业与创业中大展身手，创造业绩。

4.教学互动平台建设。为了打破课内课外教学的限制，为学生自主学习提供教学互动平台，课题组在学校网络教学平台网页中构建了“医学仪器原理及单片机实践”网络课程，向学生提供教师团队、教学大纲、教学方法、教学条件、教学效果、参考教材、教学资源等内容。通过互动平台实现教学互动、资源共享、移动学习等功能，为学生自主学习的创新创业能力提供全方位支持。

四、结束语

在“医学仪器原理及单片机实践”课程中进行创新创业教育，对学生进行医疗仪器设计全过程的训练，有助于培养学生的创新思维，掌握医疗仪器设计开发的方法和创新创业能力。通过本课程创新创业教育，学生在课题申报、、专利申请等创新能力较以前有了很大提高，为将来在医疗电子领域做出更大贡献奠定了坚实的基础，是一个值得普遍推广的教学新法。

参考文献：

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[3]李天箭，丁晓红.创新创业教育在机械设计课程设计环节中的探索实践[J].实验技术与管理，2016，33（4）：22-24.