時(shí)間：2022-03-02 12:38:49
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)在軍事裝備、工業(yè)生產(chǎn)、電子消費(fèi)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的廠商眾多，型號(hào)、功能更是千差萬別，而其中的MCS-51系列單片機(jī)，因其具有集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性好、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于使用等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)占據(jù)了不小的市場(chǎng)份額[1]。目前各大高校均開設(shè)有單片機(jī)專業(yè)課程，而在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程中不僅要讓學(xué)生掌握較系統(tǒng)的理論知識(shí)外，更為重要的是要培養(yǎng)他們將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力，這就需要通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué)、課程綜合設(shè)計(jì)、各類單片機(jī)競(jìng)賽等來完成，而其中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
2目前MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀
2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)在校級(jí)層面得不到重視
目前，普遍存在的一種現(xiàn)象是從學(xué)校認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是理論教學(xué)的輔助，是依附在理論教學(xué)之中的，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的也僅僅是為了讓學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的掌握，所以，在經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、設(shè)施方面都得不到學(xué)校的投入與支持。
2.2學(xué)生往往重理論、輕實(shí)驗(yàn)，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
除了得不到校級(jí)層面的重視，學(xué)生在對(duì)待實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)方面也比較隨意。在MCS-51單片機(jī)的學(xué)習(xí)中，很大一部分同學(xué)在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中往往覺得理論課更重要，而對(duì)實(shí)驗(yàn)課重視不夠。課堂期間能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，并且?guī)е约旱乃枷胪瓿蓪?shí)驗(yàn)的同學(xué)微乎其微，而大部分同學(xué)都是只求應(yīng)付實(shí)驗(yàn)報(bào)告，僅僅完成老師布置的內(nèi)容，甚至還有一小部分同學(xué)根本不自己動(dòng)手，最后抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。以上幾種情況是普遍存在的，雖然有學(xué)生自身的態(tài)度問題，但也間接反映了實(shí)驗(yàn)課沒能很好地激發(fā)學(xué)生的興趣。
2.3教學(xué)內(nèi)容形式化、方法單一
MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行應(yīng)該不僅僅局限于理論知識(shí)的鞏固，應(yīng)注重其實(shí)用性學(xué)習(xí)，要培養(yǎng)學(xué)生在應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、從軟件到硬件以及各類接口等方面的能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該抓住單片機(jī)的重點(diǎn)難點(diǎn)來展開，內(nèi)容的難易也要循序漸進(jìn)[2]。但是，現(xiàn)在一般MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是采購(gòu)公司開發(fā)的現(xiàn)成的綜合實(shí)驗(yàn)箱，此類實(shí)驗(yàn)箱功能豐富，使用簡(jiǎn)單，學(xué)生只要嚴(yán)格按照配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)進(jìn)行基本的導(dǎo)線連接和軟件操作即可看到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果，屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可能在初次接觸時(shí)比較有興趣，但熟悉操作后便可能會(huì)覺得實(shí)驗(yàn)課乏味、枯燥，歸根到底就是因?yàn)檫@樣的教學(xué)內(nèi)容不能夠讓學(xué)生成為主體。另一方面，學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)硬件投入有限，一套MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱往往是用完一年又一年，而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容幾乎沒有更新，教學(xué)方式過于單一。
3MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的改革創(chuàng)新措施
3.1引導(dǎo)全校師生認(rèn)識(shí)到MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)中的作用
學(xué)校要通過多種方式引導(dǎo)教師、學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前高校普遍采用的是學(xué)分制教育，學(xué)校可以提高單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)分比重，并且增加單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)學(xué)分，單片機(jī)實(shí)踐學(xué)分，同時(shí)，學(xué)校也要加大單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地等方面的投入。
3.2激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣
興趣，是學(xué)習(xí)新事物最好的動(dòng)力，要讓學(xué)生在思想上認(rèn)識(shí)到學(xué)好MCS-51單片機(jī)的重要性，MCS-51單片機(jī)由于它的體積小、價(jià)格低、易于同器件連接等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于生活、工作各領(lǐng)域，單片機(jī)已經(jīng)不僅僅是一門課程，更可能是學(xué)生未來就業(yè)的主要技能，在學(xué)習(xí)過程中必須要經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)用。另一方面，要讓學(xué)生在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中成為主體，強(qiáng)化學(xué)生的參與度。實(shí)驗(yàn)室使用的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱雖然提供配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，但我們可以鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自己的理解進(jìn)行擴(kuò)展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也可以讓學(xué)生分組完成MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這些系統(tǒng)不需要太復(fù)雜，成本也不高，一般具有一定數(shù)模電基礎(chǔ)的學(xué)生大多能完成這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這樣學(xué)生會(huì)更有興趣，學(xué)習(xí)的熱情也會(huì)明顯提高，通過自己開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，學(xué)生對(duì)MCS-51單片機(jī)的硬件系統(tǒng)和接口關(guān)系就會(huì)有了更深的理解，而通過自己動(dòng)手編程，又使他們的程序設(shè)計(jì)能力有了一定的提高，更重要的是，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
3.3創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，采用多元化教學(xué)方式
（1）要結(jié)合本校學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室條件來編寫適合的實(shí)驗(yàn)教材，特別是要跟理論課的教學(xué)大綱緊密結(jié)合起來，互為補(bǔ)充。（2）盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以增加一些綜合性的、跟實(shí)際生活相關(guān)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，也可以讓學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也要不斷更新。MCS-51單片機(jī)有它的優(yōu)點(diǎn)但同時(shí)也有一定不足，當(dāng)今的單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的異常迅速，很多時(shí)候都和其他一些熱門技術(shù)相結(jié)合，如傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要適度引入介紹，在讓他們掌握好MCS-51單片機(jī)的同時(shí)也要了解現(xiàn)代社會(huì)的需要，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造力。另一方面，在教學(xué)方式上也要多元化，比如可以通過舉辦一些校級(jí)、院級(jí)甚至專業(yè)內(nèi)部的MCS-51單片機(jī)競(jìng)賽，使他們對(duì)51單片機(jī)的認(rèn)識(shí)更加清晰，同時(shí)也是極大鍛煉了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和動(dòng)手設(shè)計(jì)能力，對(duì)于那些學(xué)有余力的同學(xué)可以鼓勵(lì)他們參加省級(jí)、國(guó)家級(jí)的競(jìng)賽。其次可以引導(dǎo)學(xué)生積極參與到教師的科研項(xiàng)目中或者大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，給他們提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)空間[3]。當(dāng)然如果能夠與企業(yè)聯(lián)系起來，讓學(xué)生親自到企業(yè)感受下一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到最后制成實(shí)物的過程，對(duì)他們能力的培養(yǎng)是更為有利的。
4結(jié)語
【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 仿真
一、前言
單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，是高職高專院校電子、電氣、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化等專業(yè)掌握的一項(xiàng)基本技能，而學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)過程中卻感到難學(xué)，單片機(jī)課程教師也感到難教[1]。
傳統(tǒng)的搭建實(shí)驗(yàn)對(duì)硬件的要求很高，為了節(jié)省實(shí)驗(yàn)的投入成本，我院在2009年使用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，這種教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)箱上面各種實(shí)驗(yàn)裝置的固定搭配，不利于學(xué)生拓展思維，使學(xué)生們無法進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。從2010年開始，我院采用Proteus仿真軟件和Keil編譯軟件進(jìn)行的虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)有明顯的優(yōu)勢(shì)，如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不受局限性、減少了硬件成本的投入、學(xué)生可進(jìn)行自主性實(shí)驗(yàn)、減少了實(shí)驗(yàn)過程中的損耗、較接近工程實(shí)踐等特點(diǎn)。采用虛擬實(shí)驗(yàn)，不但能豐富了實(shí)踐教學(xué)手段，還有利于更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀念。
二、采用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)
（一） Proteus仿真軟件
Proteus軟件的系統(tǒng)資源豐富，支持單片機(jī)匯編源碼級(jí)和C源碼級(jí)仿真與調(diào)試，無需硬件電路就可對(duì)單片機(jī)電路進(jìn)行軟硬件的開發(fā)與調(diào)試[2]。采用Proteus軟件仿真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，基本沒有元器件的損耗問題，不但在實(shí)驗(yàn)的過程中是比較安全的，還降低了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本。
（二）Keil編譯軟件
Keil軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。該軟件生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語句生成匯編代碼很緊湊，容易理解。通過虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上自行設(shè)計(jì)所需的實(shí)驗(yàn)，畫原理圖、編寫源代碼、反復(fù)調(diào)試、觀察結(jié)果，直到達(dá)到滿意的結(jié)果。這極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手的興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性。
三、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用實(shí)例
下面以簡(jiǎn)單計(jì)算器設(shè)計(jì)為例，闡述利用Proteus軟件和Keil軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真的過程。
（一）使用Keil 軟件編寫和編譯程序
進(jìn)入Keil μVision2開發(fā)集成環(huán)境，新建文件，輸入可實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)計(jì)算器電路計(jì)算功能的源程序。輸入源程序后，將文件保存，文件名加后綴.asm。建立一個(gè)新項(xiàng)目，為該項(xiàng)目選擇適合的單片機(jī)型號(hào)，將載有源程序的文件添加到項(xiàng)目中去。
（二）Keil軟件設(shè)置
單擊Project菜單，選擇Options for Target選項(xiàng)，選擇選項(xiàng)卡Output，使其生成HEX文件。點(diǎn)擊Debug選項(xiàng)卡，選擇窗口右側(cè)的Use，如圖1所示。在后面的下拉菜單中選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver，設(shè)置完畢。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運(yùn)行。
圖1 設(shè)置Debug選項(xiàng)卡
（三）使用Proteus軟件繪制仿真電路圖
啟動(dòng)Proteus ISIS，點(diǎn)擊窗口左側(cè)P按鈕進(jìn)行元器件的選擇，會(huì)彈出Pick Devices窗口，輸入關(guān)鍵詞80C51，在結(jié)果欄里找到80C51后雙擊，80C51就被添加到當(dāng)前左側(cè)窗口的元器件列表區(qū)。使用同樣的方法，可以依次把電路中所需其他器件添加到器件列表區(qū)里。進(jìn)行合理的布局后，使用列表中的器件，在繪圖區(qū)將設(shè)計(jì)的電路繪制出來，可對(duì)器件的屬性進(jìn)行編輯。
（四）查看仿真效果
在Proteus ISIS中，點(diǎn)擊菜單Debug選項(xiàng)，選中“use romote debug monitor”。雙擊單片機(jī)80C51，出現(xiàn)對(duì)話框，在Program File中添入在Keill軟件中編譯好的HEX文件，然后點(diǎn)擊“OK”。在ISIS窗口左下角有運(yùn)行、步進(jìn)、暫停和停止按鈕，我們點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，可以進(jìn)行仿真。
四、使用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的教學(xué)效果
在2011、2012、2013三年的單片機(jī)教學(xué)中，我校采用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，可以利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)指定功能的電路，并使用Proteus繪制出相應(yīng)電路圖。運(yùn)用Keil軟件可編寫程序，運(yùn)行程序。在程序和電路都正確的情況下，會(huì)看到仿真效果。我們的學(xué)生可以利用此平臺(tái)跟蹤、調(diào)試并觀察實(shí)驗(yàn)的效果，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性。從培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)和提高實(shí)際操作能力出發(fā)，Proteus仿真軟件可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的開發(fā)和測(cè)試，這在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。這種新的實(shí)驗(yàn)方式是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種很好的輔助手段，并且為學(xué)生進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，在全面提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力等方面發(fā)揮著重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
[關(guān)鍵詞]獨(dú)立學(xué)院 單片機(jī) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
引言
目前，單片機(jī)在我國(guó)的各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，眾多院校均開設(shè)了單片機(jī)原理與應(yīng)用方面的課程，這是一門技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，必須通過一系列的軟硬件實(shí)驗(yàn)、理論聯(lián)系實(shí)際，才能學(xué)好、學(xué)懂，取得較好的學(xué)習(xí)效果。因此，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是單片機(jī)原理及應(yīng)用課程中必不可少一部分[1]。而獨(dú)立本科院校的學(xué)生要想在眾多的大學(xué)生中具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，必須在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，更加注重實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練，這樣將來踏上社會(huì)，應(yīng)聘且從事與本技術(shù)相關(guān)的工作時(shí)，才能脫穎而出。
傳統(tǒng)的單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然是利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，各實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，聯(lián)系不緊密，在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生僅僅需要將現(xiàn)成的軟件和硬件進(jìn)行驗(yàn)證，就完成了一次實(shí)驗(yàn)任務(wù)。由于教學(xué)設(shè)備是成品，線路大多在實(shí)驗(yàn)箱或者實(shí)驗(yàn)電路板中已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，從外部根本看不到電路是如何連接的，且生產(chǎn)商很少配備完整的電路原理圖，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求連的線很少，很難參與到電路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)中，動(dòng)手能力也就很難在實(shí)驗(yàn)課程中得到訓(xùn)練和提高，導(dǎo)致學(xué)生缺乏整體設(shè)計(jì)能力，動(dòng)手能力普遍較差[2]。因此在這類實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生既不能得到有關(guān)硬件設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也不能得到軟件編程的訓(xùn)練，這樣學(xué)生不能充分的發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力，教師的課堂教學(xué)效果也不夠理想。針對(duì)以上傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中出現(xiàn)的弊端，筆者憑借多年從事“單片機(jī)”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，積極認(rèn)真地對(duì)“單片機(jī)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行探索和嘗試，發(fā)現(xiàn)一種行之有效的方法――單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。這種方法需要教師提前設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分解，按照實(shí)際的教學(xué)周分步驟，按照相關(guān)的理論教學(xué)內(nèi)容分層次來安排教學(xué)順序，這樣安排的實(shí)驗(yàn)課就為學(xué)生提供了一定的設(shè)計(jì)平臺(tái)。
在此，以“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器”這個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為例，從實(shí)驗(yàn)任務(wù)的設(shè)計(jì)、教學(xué)安排的設(shè)計(jì)及考核方案的制定等三個(gè)方面對(duì)“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”進(jìn)行陳述。
一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)的設(shè)計(jì)
當(dāng)有按鍵按下時(shí)，將其鍵值顯示出來，同時(shí)有按鍵按下時(shí)發(fā)出蜂鳴。在按鍵上有+1鍵，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)值加1，并通過數(shù)碼管顯示；在按鍵上有-1鍵，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)值減1，并通過數(shù)碼管顯示。P1口使用灌電流方式驅(qū)動(dòng)一個(gè)共陽級(jí)8段數(shù)碼管，P2口則以行列掃描的方法連接16個(gè)按鍵，為了能在有按鍵按下時(shí)發(fā)出聲音提示，使用P0.0引腳通過NPN三極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器。圖1所示為“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器”系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)包含單片機(jī)最小系統(tǒng)、4×4矩陣式鍵盤、蜂鳴器輸出和數(shù)碼管顯示模塊。
圖1：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)原理圖
二、教學(xué)進(jìn)度的設(shè)計(jì)
根據(jù)以上對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的描述，可以使學(xué)生明確最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)。按照整個(gè)系統(tǒng)的功能，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分解，并結(jié)合單片機(jī)教材的理論內(nèi)容整理出一份詳細(xì)的教學(xué)進(jìn)度安排表，認(rèn)真設(shè)計(jì)每一次實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容及要求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和實(shí)踐，這樣可以較大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，如表1所示。表1是根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為16課時(shí)的教學(xué)計(jì)劃給出的針對(duì)單片機(jī)原理課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，要求每周安排2課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，因此根據(jù)理論課程的進(jìn)度大致安排從每學(xué)期的第9周開始進(jìn)行，至第16周結(jié)束，共計(jì)8周。
表1：“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器應(yīng)用系統(tǒng)教學(xué)進(jìn)度安排表”
建議采用“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”的教師在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，可以根據(jù)不同的教學(xué)要求設(shè)計(jì)出一個(gè)或多個(gè)“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度安排表”。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可以對(duì)一個(gè)班級(jí)進(jìn)行分組，由教師指定按照2～5人為一個(gè)小組，這樣在鍛煉動(dòng)手能力的同時(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的每個(gè)階段都必須與教師充分地交流和探討，這對(duì)于教師來說，雖然增加了輔導(dǎo)的工作量，但可以及時(shí)地把握學(xué)生對(duì)課程的理解程度、掌握程度、學(xué)習(xí)水平和完成情況等，也可以為今后對(duì)不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生進(jìn)行更有針對(duì)性的輔導(dǎo)打下基礎(chǔ)，另外也保證了絕大多數(shù)學(xué)生完成的進(jìn)度。
三、制定考核方案
為了更全面、客觀、公平地反映出學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)際水平，尤其是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和分析、解決問題的能力，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排，對(duì)學(xué)生的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行量化評(píng)分，如表2所示，為“4×4矩陣式鍵盤計(jì)算器應(yīng)用系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核量化表。以小組為單位，對(duì)每個(gè)階段的進(jìn)展情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，在最后一個(gè)階段對(duì)成果進(jìn)行驗(yàn)收，檢查是否滿足設(shè)計(jì)要求，并以答辯的形式對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行考核，要求每位學(xué)生展示和講解設(shè)計(jì)內(nèi)容，并回答至少2個(gè)有關(guān)該系統(tǒng)的硬件、軟件、仿真、制作等方面的問題，最后由教師根據(jù)以上完成情況進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。按照此類考核方案對(duì)學(xué)生進(jìn)行打分，可以確保從各方面對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力的考察。教師還可以針對(duì)每個(gè)階段的特點(diǎn)制定出更為詳盡的評(píng)分細(xì)則。
表2：考核量化表
四、結(jié)束語
由于單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)此類人才的要求也越來越高，大學(xué)生更加渴望在踏入社會(huì)之前就能掌握這些本領(lǐng)，這無疑給教師提出了更高的要求，因此，教師應(yīng)該更加重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)有所成。本論文提出的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法給學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)單片機(jī)、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的平臺(tái)，能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為學(xué)生創(chuàng)建了一個(gè)鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的機(jī)會(huì)，能夠使學(xué)生在專業(yè)能力、社交能力、團(tuán)隊(duì)合作和自信心等諸多方面得以鍛煉，教學(xué)效果非常明顯。
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Abstract: Summary of experiments on the specific measures. Create a new type of experimental teaching system. Proposed program of experimental teaching and assessment methods. Application of modern methods for teaching process, improve teaching, teaching methods and teaching methods, optimization of the teaching process, improve the quality of teaching.
關(guān)鍵詞: 單片機(jī)及應(yīng)用;實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)踐能力;實(shí)驗(yàn)技能
Key words: Application of Single Chip microcomputer;experimental teaching;Practical ability;Experiment skill
中圖分類號(hào):G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)29-0192-02
0引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表、日常工作及生活中,因此掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)有著實(shí)際的重要性,主要在于實(shí)踐和應(yīng)用。要學(xué)好《單片機(jī)及應(yīng)用》這一門課,必須經(jīng)過實(shí)踐性環(huán)節(jié),才能使學(xué)生深入了解和掌握單片機(jī)理論知識(shí)和應(yīng)用水平,提高學(xué)生的動(dòng)手能力,拓寬學(xué)生的思路和創(chuàng)造力。因此,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,是《單片機(jī)及應(yīng)用》教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)。
本實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大三學(xué)生,是自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息、測(cè)控等本科專業(yè)的必修課程。他們初步掌握了模電、數(shù)字電路基本知識(shí)和微機(jī)原理與接口技術(shù)的基本應(yīng)用[1],已經(jīng)具備了基本的實(shí)驗(yàn)方法和一定的調(diào)試技能,需要掌握的是單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)的知識(shí)。針對(duì)這一情況,我們從以下幾個(gè)方面來保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。
1制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化
根據(jù)各專業(yè)要求制定《單片機(jī)及應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,在大綱中明確了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能方面應(yīng)達(dá)到的基本要求,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。借助于實(shí)驗(yàn)評(píng)估,完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)文件,提高實(shí)驗(yàn)管理水平。
2結(jié)合教學(xué)計(jì)劃,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
2.1 加大軟件設(shè)計(jì),以提高編程、調(diào)試能力以實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱為依據(jù),結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況,重新編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí),加大了軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容及數(shù)量,以提高學(xué)生的編程能力。《單片機(jī)及應(yīng)用》教學(xué)計(jì)劃中實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求9個(gè)實(shí)驗(yàn)共24學(xué)時(shí)。為了提高學(xué)生的編程能力,在不增加學(xué)時(shí)數(shù)的情況下,采取適當(dāng)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室開放等手段,增加了2個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,即利用四次時(shí)間完成6個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了加深學(xué)生對(duì)匯編指令的了解,并做到熟練掌握,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采取多樣化:每個(gè)實(shí)驗(yàn)包含了多個(gè)相同類型,但不同內(nèi)容的部分,從易到難,從簡(jiǎn)到繁。如算術(shù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)包含了加法、16位減法、32位無符號(hào)數(shù)乘法和除法運(yùn)算等內(nèi)容。
2.2 增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力[2]增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例,以達(dá)到提高學(xué)生的綜合編程能力、實(shí)際解決問題能力的目的。9個(gè)實(shí)驗(yàn)中,除了1個(gè)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),其它8個(gè)都是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。其中《數(shù)據(jù)傳送》是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟認(rèn)真完成。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)單片機(jī)結(jié)構(gòu)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),并掌握單片機(jī)仿真系統(tǒng)的基本使用;綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生運(yùn)用已掌握的理論知識(shí)、工作原理,進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試。以提高實(shí)際編程、調(diào)試能力。
2.3 選擇具有典型特征的實(shí)驗(yàn),增加實(shí)驗(yàn)的趣味性,提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣通過前4個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生對(duì)匯編知識(shí)有了深層的了解,并逐步掌握了運(yùn)用匯編語言編程及調(diào)試程序的方法。而定時(shí)/計(jì)數(shù)、中斷系統(tǒng)是《單片機(jī)及應(yīng)用》課程的兩大重點(diǎn)特性,因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特安排定時(shí)中斷實(shí)驗(yàn),要求設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)電子鐘功能,具有時(shí)、分、秒走時(shí)功能,并在七段碼上顯示出時(shí)、分、秒,還可以做到預(yù)置時(shí)間及零點(diǎn)等功能。因電子鐘在日常生活中隨處可見,學(xué)生們很感興趣,從而激發(fā)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣,達(dá)到了提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的目的。
3利用現(xiàn)有的資源,改進(jìn)工作方法及手段
3.1 堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)預(yù)做工作,精心編寫實(shí)驗(yàn)教案堅(jiān)持每個(gè)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)做工作,在預(yù)做的基礎(chǔ)上,編寫實(shí)驗(yàn)教案,對(duì)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)作重點(diǎn)闡述,并根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的問題、注意事項(xiàng)、解決問題的方法在教案中作出特別標(biāo)示,并在實(shí)驗(yàn)講解時(shí),對(duì)這些問題、及解決問題方法和手段加以強(qiáng)調(diào)說明,引起學(xué)生的重視,提高學(xué)生觀察問題和分析問題的能力。
3.2 增加實(shí)驗(yàn)批次,提高學(xué)生獨(dú)立操作及獨(dú)立解決問題的能力在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),幾個(gè)人一組做實(shí)驗(yàn)時(shí),往往是有的做,有的看,學(xué)生的動(dòng)手能力沒有得到充分培養(yǎng)。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,首先對(duì)分組情況進(jìn)行改進(jìn),增加實(shí)驗(yàn)批次,減少每組實(shí)驗(yàn)人數(shù),由幾人一組改為1人1組。用“逼”的方式培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立動(dòng)手能力,特別是對(duì)少數(shù)平時(shí)依賴別人的學(xué)生起到督促作用。其次,在實(shí)驗(yàn)中,對(duì)學(xué)生按照高年級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求,不只是注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而是追求學(xué)生是否掌握了該知識(shí)點(diǎn),是否真正掌握編程方法、調(diào)試方法及解決問題的方法。因此在實(shí)驗(yàn)過程中,主要是幫助啟發(fā)學(xué)生分析、處理問題,而不是代替學(xué)生做實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)幫助動(dòng)手能力差的學(xué)生,引導(dǎo)他們,使一般的學(xué)生有信心完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),從而激發(fā)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性。
4充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,采用立體化教學(xué)模式,提高教學(xué)質(zhì)量
4.1 改善教學(xué)環(huán)境,豐富教學(xué)內(nèi)容學(xué)生們普遍感到單片機(jī)及應(yīng)用課程難學(xué)、概念抽象、感性認(rèn)識(shí)差。特別是學(xué)習(xí)到接口部分時(shí),很多學(xué)生對(duì)于接口芯片的工作原理及其在計(jì)算機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用模糊不清,設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)無從下手。為此我們開發(fā)研制了多媒體教學(xué)軟件并將其運(yùn)用于實(shí)踐教學(xué)中,該課件獲得2009年 “第九屆全國(guó)多媒體課件大賽”高教理科組三等獎(jiǎng)。采用真實(shí)與虛擬化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,有效地解決了原理概念抽象難懂,實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)減少等問題。提高了實(shí)驗(yàn)效率及質(zhì)量。
用圖文音像等形式將實(shí)驗(yàn)室搬上電腦,展示實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足,增強(qiáng)教學(xué)過程的直觀性、可視性和互動(dòng)性,豐富了教學(xué)內(nèi)容,解決了理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)各自獨(dú)立、相互分離的問題。虛擬實(shí)驗(yàn)室打破了實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限于實(shí)驗(yàn)室課堂教學(xué)的傳統(tǒng)方法。
虛擬實(shí)驗(yàn)室課件有利于的實(shí)驗(yàn)的講解,將有些看不見的理論,用演示的方法,增強(qiáng)學(xué)生的理解,用直觀的實(shí)踐手段,解剖原理,使實(shí)驗(yàn)達(dá)到教學(xué)的要求。
4.2 建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),更新教學(xué)觀念,提高實(shí)驗(yàn)效果[3]虛擬實(shí)驗(yàn)室根據(jù)單片機(jī)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)大綱中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置了虛擬環(huán)境。可以打包在網(wǎng)上,學(xué)生們可以隨時(shí)進(jìn)入學(xué)習(xí),不僅可以查看實(shí)驗(yàn)要求,明確實(shí)驗(yàn)任務(wù),仿真連線,演示實(shí)驗(yàn)的流程和結(jié)果等,還可以在線進(jìn)行交流。學(xué)生可以不受地點(diǎn)和時(shí)間的限制,方便地安裝虛擬實(shí)驗(yàn)軟件,隨時(shí)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和操作。
通過仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以學(xué)習(xí)程序的調(diào)試方法和調(diào)試技巧并觀察實(shí)驗(yàn)的客觀效果。學(xué)生通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的預(yù)習(xí)和指導(dǎo),深入了解實(shí)驗(yàn)的原理、過程、結(jié)果。可以提高實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)際操作的正確率。
虛擬實(shí)驗(yàn)室具有可擴(kuò)散性,學(xué)生可以根據(jù)理論課程的教學(xué)進(jìn)度和自身的實(shí)際情況,自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,還可以嘗試做實(shí)驗(yàn)課程之外的自己感興趣的其它內(nèi)容的各種實(shí)驗(yàn),或者從不同角度出發(fā)重復(fù)某個(gè)實(shí)驗(yàn)以擴(kuò)大視野,深化學(xué)習(xí)。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室,使學(xué)生處于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)地位,使學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造力得到充分的發(fā)揮,激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣,掌握了學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)。
5加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核,精心設(shè)計(jì)多類型的階段考核
5.1 增加實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的評(píng)定,提高實(shí)驗(yàn)的效果[4]為了讓學(xué)生在3學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課內(nèi),充分掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和調(diào)試方法,要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前必須寫好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容包括:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路、編寫實(shí)驗(yàn)程序、分析可能出現(xiàn)的調(diào)試方法以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,教師根據(jù)他們的預(yù)習(xí)報(bào)告情況,按考核標(biāo)準(zhǔn),給出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)。這樣,學(xué)生每次都能在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上去做實(shí)驗(yàn),可以使每個(gè)實(shí)驗(yàn)都達(dá)到預(yù)期的效果。由于預(yù)習(xí)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告的一部分,因而學(xué)生還是積極地去完成。
5.2 重視實(shí)驗(yàn)過程,對(duì)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力及分析、解決問題能力的評(píng)定實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生分批進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,為了調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣,更好地理解和運(yùn)用理論知識(shí),我們針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),給每批學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、要求均作不同的要求。如:在最后一次定時(shí)中斷實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)每批學(xué)生提出了不同的實(shí)驗(yàn)要求。有的要求用定時(shí)器0方式2來完成定時(shí);有的要求用定時(shí)器1方式2來完成定時(shí);有的要求將定時(shí)時(shí)間及七段碼顯示值存儲(chǔ)在內(nèi)部RAM中;有的要求將定時(shí)時(shí)間及七段碼顯示值存儲(chǔ)在外部RAM中。由于要求不同,初始化編程及相應(yīng)的其它編程都有區(qū)別,有利于在實(shí)驗(yàn)中跟蹤學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程,從對(duì)理論知識(shí)的理解、獨(dú)立動(dòng)手能力、分析問題、解決問題能力等方面對(duì)學(xué)生作出評(píng)定。
5.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)定,鞏固所學(xué)知識(shí)[5]完成每次實(shí)驗(yàn)后,要求學(xué)生做出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,對(duì)其格式、內(nèi)容提出要求,在書寫格式、數(shù)據(jù)處理、編程分析(如程序框圖、程序注釋)、工作原理分析、調(diào)試方法及思考題完成情況作出評(píng)定。
最后根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的各項(xiàng)成績(jī)給出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的小評(píng)成績(jī),再將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的小評(píng)成績(jī)綜合,給出學(xué)生實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)。
通過對(duì)撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過程中考核、完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告的跟蹤考評(píng),使學(xué)生重視每一次實(shí)驗(yàn),變被動(dòng)為主動(dòng),深化和鞏固課堂上所學(xué)的理論知識(shí),培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力,提高了他們分析問題和解決問題的能力,起到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
6結(jié)束語
經(jīng)過多年的在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)、考試方法、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索和實(shí)踐,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)都得到了提高,在學(xué)生的學(xué)習(xí)小結(jié)中可以看出實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到學(xué)生的認(rèn)可,從學(xué)生的表現(xiàn)從害怕到喜愛,不僅是實(shí)驗(yàn)課時(shí)到實(shí)驗(yàn)室,課后主動(dòng)找時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室來,不僅將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容細(xì)化,深化,且進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展,為今后的考研、競(jìng)賽、學(xué)習(xí)和工作積累了經(jīng)驗(yàn),提高了學(xué)生的就業(yè)能力。
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【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革
《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的一門重要專業(yè)課，此專業(yè)開設(shè)關(guān)于X線機(jī)、CT、磁共振等醫(yī)療設(shè)備的課程，這些醫(yī)療設(shè)備均應(yīng)用了單片機(jī)。醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的學(xué)生學(xué)好用好單片機(jī)，既可以幫助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理及工作特點(diǎn)，又貼近學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)及就業(yè)方向，從而可以很好的提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[1]。
但是，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門課程綜合性強(qiáng)，既要學(xué)習(xí)單片機(jī)的硬件組成和功能，又要學(xué)習(xí)與硬件型號(hào)配套的軟件編程，加之匯編語言屬于低級(jí)語言，和硬件的配置情況有關(guān)，內(nèi)容抽象，學(xué)起來艱澀難懂[2]。良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容，掌握核心知識(shí)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。目前，關(guān)于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究很多，但大都是工科院校針對(duì)本校各工科專業(yè)進(jìn)行的研究，針對(duì)醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的研究很少[3-9]，所以任課教師和實(shí)驗(yàn)師從醫(yī)學(xué)影像專業(yè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題入手，著眼實(shí)際運(yùn)用，對(duì)醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革探索。
一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及原因
目前醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍現(xiàn)狀是使用工科專業(yè)的教材和儀器，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也與工科專業(yè)相似。對(duì)于醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的學(xué)生來說，單片機(jī)的學(xué)習(xí)本身就比較困難，如果不考慮此專業(yè)與工科專業(yè)的差別實(shí)施相同的教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方案，其結(jié)果就是大部分學(xué)生沒有學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)過之后既不會(huì)編制應(yīng)用程序，也不會(huì)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)。究其原因，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法滯后，不利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣
按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，學(xué)生在學(xué)完簡(jiǎn)單的匯編指令后開始上實(shí)驗(yàn)課。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、步驟以及實(shí)驗(yàn)電路和儀器等都提前安排好，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的安排就能順利完成實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)課缺乏設(shè)計(jì)性和自選性，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本相同，這就在很大程度上抑制了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，致使實(shí)驗(yàn)課成為形式課。此外，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師布置好實(shí)驗(yàn)任務(wù)后往往只看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題關(guān)注不足，這樣容易使問題被忽視，還容易使部分同學(xué)抄襲其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，這些均不利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。
2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)置不合理，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是從實(shí)驗(yàn)儀器配帶的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中選取。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目雖然可以緊扣理論知識(shí)，但各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目獨(dú)立性強(qiáng)，幾乎沒有考慮知識(shí)的前后貫穿和最后應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這容易使學(xué)生學(xué)了后面的忘了前面的，自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)更是無從下手，非常不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。
3.實(shí)驗(yàn)環(huán)境受限，不利于實(shí)施實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)后答疑的教學(xué)全過程
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以在實(shí)驗(yàn)的過程中給學(xué)生指導(dǎo)，但實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間非常有限，實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)后答疑的另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程幾乎缺失。實(shí)驗(yàn)課前學(xué)生拿到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后至實(shí)驗(yàn)開始實(shí)施的這段時(shí)間里，學(xué)生幾乎得不到老師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后出現(xiàn)的疑問也得不到及時(shí)解答，這會(huì)使學(xué)生剛剛激發(fā)的學(xué)習(xí)興趣又沒有了。
4.實(shí)驗(yàn)考核方式落后，不利于樹立學(xué)生的正確學(xué)習(xí)導(dǎo)向
目前單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)大多取決于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由此學(xué)生往往對(duì)實(shí)驗(yàn)過程草草了事，而對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告很認(rèn)真，并互相抄襲，這對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定造成了很大的困難。此外，課程的期終考試多為閉卷形式，考察的知識(shí)點(diǎn)多為記憶性的，對(duì)于學(xué)生分析問題、解決問題的能力很難考察。這種考核方式使學(xué)生只加強(qiáng)原理知識(shí)的死記硬背，對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)不重視，從而樹立了錯(cuò)誤的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)就是要改變傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各種弊端，探索構(gòu)建新的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從而激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐
針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，擬對(duì)醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行以下改革：
1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣
在學(xué)生熟悉了實(shí)驗(yàn)環(huán)境后，摒棄原來學(xué)生照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書做實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，在具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施前一周，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)?zāi)康募八伎碱}，具體的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)程序以及電路設(shè)計(jì)均由學(xué)生自己完成。這期間老師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，并鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，由2至5名同學(xué)組建一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，老師隨時(shí)關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程并及時(shí)與同學(xué)交流，而不僅僅看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由此激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。
2.設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和主觀能動(dòng)性
根據(jù)醫(yī)學(xué)影像專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)以及學(xué)時(shí)安排，重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅緊扣理論知識(shí)，還注意知識(shí)的前后貫通和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前后聯(lián)系。所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均圍繞十字路通信號(hào)燈系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)生在由淺入深的實(shí)驗(yàn)過程中可以自己一步步完成一個(gè)十字路通信號(hào)燈系統(tǒng)，這不僅可以達(dá)到復(fù)習(xí)理論知識(shí)的目的，還可以引導(dǎo)學(xué)生自己完成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由此培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和主觀能動(dòng)性。
3.創(chuàng)造環(huán)境，認(rèn)真實(shí)施實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)后答疑的教學(xué)全過程，保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和要求，在每次實(shí)驗(yàn)課前安排三到五次的實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前自己完成實(shí)驗(yàn)電路及實(shí)驗(yàn)程序的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)老師密切觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)出現(xiàn)的情況及時(shí)解決，由此督促學(xué)生認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課后安排一次答疑時(shí)間，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上產(chǎn)生的疑問進(jìn)行解答，由此來保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
4.改變考核方式，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)導(dǎo)向
改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的考核方式，把每次實(shí)驗(yàn)的全過程作為實(shí)驗(yàn)的主要考核依據(jù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告只做輔助參考，由此得出實(shí)驗(yàn)的平時(shí)成績(jī)。最后一次綜合實(shí)驗(yàn)課老師不給任何指導(dǎo)，完全由學(xué)生完成，作為實(shí)驗(yàn)的期終成績(jī)。本課程的最終成績(jī)由期終閉卷考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)及實(shí)驗(yàn)期終成績(jī)組成，由此改變學(xué)生只加強(qiáng)原理知識(shí)的死記硬背，對(duì)實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)不重視的情況，從而引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。
以上措施在醫(yī)學(xué)影像專業(yè)實(shí)施兩年來，取得良好效果，學(xué)生不但實(shí)驗(yàn)的積極性提高了，理論知識(shí)掌握的也扎實(shí)了，而且學(xué)期末大多數(shù)同學(xué)能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自己完成綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
四、總結(jié)
本文針對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像專業(yè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、考核方式等方面對(duì)單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探索和實(shí)踐。近兩年的實(shí)踐效果表明，新的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和積極性，還加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和靈活應(yīng)用，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞：Arduino；傳感器；可視化編程VVVV；交互原型；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
0 概論
Arduino（D1）是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型搭建平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的arduino電路主板、電子元件和軟件控制開發(fā)平臺(tái)（Arduino IDE）。簡(jiǎn)單地說，其就是一塊電路板，具有可供存儲(chǔ)、編輯等處理的芯片和多個(gè)用于輸出、輸入信號(hào)的連接口――針腳（Pin）。Arduino的工作過程可以表述為：通過針腳連接不同的傳感器捕捉外界信號(hào)通過針腳輸入Arduino電路板；再通過之前上傳到Arduino電路板的函數(shù)進(jìn)行自動(dòng)編輯；之后通過連接在針腳上的輸出設(shè)備（有線或者無線的）把信號(hào)傳遞出去；從而控制如LED、麥克風(fēng)、電機(jī)等電器元件，如圖像信號(hào)、應(yīng)用軟件等數(shù)字信息。使用者可以在不需要了解過多電子技術(shù)知識(shí)與計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)的情況下，通過簡(jiǎn)單的練習(xí)，了解引腳連接的規(guī)律、函數(shù)的作用或可視化編程軟件VVVV，便可以進(jìn)行設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)原型制作。從某種程度來說，其更適用于藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師利用其創(chuàng)作和設(shè)計(jì)互動(dòng)類藝術(shù)作品、空間裝置、工業(yè)產(chǎn)品等。
如圖1所示，Arduino unn基礎(chǔ)開發(fā)PCB板正反面，正面提供各種接入、輸出和通訊端口。
Arduino于2005年誕生于意大利。作為教學(xué)實(shí)踐，國(guó)外高校設(shè)計(jì)專業(yè)在教學(xué)中很早就引入了Arduino平臺(tái)，作為學(xué)生設(shè)計(jì)作品呈現(xiàn)與評(píng)價(jià)的必要形式與方法。荷蘭代爾夫特大學(xué)、德國(guó)施瓦本格民得專業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院（圖2），早已在教學(xué)實(shí)踐中系統(tǒng)地引入了Arduino交互平臺(tái)，并將其用于交互設(shè)計(jì)教學(xué)中學(xué)生開展交互產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)作與最終作品表達(dá)的技術(shù)基礎(chǔ)與手段。
1 產(chǎn)品交互原型設(shè)計(jì)課程
交互設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)則中，原型設(shè)計(jì)是《設(shè)計(jì)方法學(xué)》的核心內(nèi)容。該課程主要面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)和信息交互專業(yè)方向3年級(jí)以上的本科教學(xué)，并作為專業(yè)實(shí)踐課程而設(shè)置，共60～80課時(shí)；主要培養(yǎng)學(xué)生在產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程中使用Arduino開源電子平臺(tái)，真實(shí)模擬產(chǎn)品人機(jī)交互概念設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)學(xué)生在智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于服務(wù)設(shè)計(jì)、用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)等的概念表現(xiàn)和產(chǎn)品功能與人機(jī)互動(dòng)行為等的形象化、表達(dá)和評(píng)估等能力。這是目前國(guó)際上交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域主流的設(shè)計(jì)方法與評(píng)估設(shè)計(jì)手段；并且，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來產(chǎn)品的前瞻性設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)與掌握，是其核心的專業(yè)實(shí)踐課程。
南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和信息交互專業(yè)方向教學(xué)內(nèi)容的要求，以及目前國(guó)內(nèi)藝術(shù)院校設(shè)計(jì)學(xué)科的特點(diǎn)，重新規(guī)劃了課程的結(jié)構(gòu)和授課方式，以適應(yīng)藝術(shù)類學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握偏向電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)語言的必要的專業(yè)技能和知識(shí)。
在翻閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)Arduino內(nèi)容的教材和資料后，筆者發(fā)現(xiàn)目前的教程及教材基本只針對(duì)Arduino的基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容及開發(fā)方法進(jìn)行了詳細(xì)的講解及技術(shù)解決方案的案例分析，并未對(duì)其應(yīng)用及在藝術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域做有針對(duì)性的介紹。此外，大部分該類教材多為工科專業(yè)人員編寫，所針對(duì)用戶也大多是工科類電子工程、產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)等背景的專業(yè)人員和專業(yè)愛好者。而藝術(shù)設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)類專業(yè)是學(xué)生大多不具備掌握這類工科專業(yè)基礎(chǔ)資料的能力，很難理解其中的單片機(jī)、傳感器等電子元件以及計(jì)算機(jī)語言、軟件編寫與邏輯等，因此對(duì)其并不適用。可見，設(shè)計(jì)出一套適合設(shè)計(jì)類專業(yè)用戶的Arduino產(chǎn)品交互原型課程迫在眉睫。
南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院在充分考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)與藝術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)情況，在研究專業(yè)學(xué)習(xí)必要的電子技術(shù)原理內(nèi)容基礎(chǔ)的過程中，總結(jié)出如下幾個(gè)方面的課程內(nèi)容形式與教學(xué)方法：
首先，盡量避免使用晦澀的專業(yè)詞匯、公式、定義基本的電子部件和電子技術(shù)原理。教師授課時(shí)應(yīng)盡量把晦澀的技術(shù)過程形象化描述，從而更為形象、直觀地為學(xué)生呈現(xiàn)硬件的連接圖而不是電路圖（圖3）。
其次，硬件的模塊化分類方式，能夠使學(xué)生更為形象化地理解各個(gè)電子元件之間的連接關(guān)系及其在完整的系統(tǒng)里的作用與功能。例如，在一個(gè)用Arduino單片機(jī)完整搭建的電路中，教師應(yīng)明確哪些電器元件屬于輸入元件、哪些屬于存儲(chǔ)元件、哪些元件具有通訊功能、哪些屬于輸出元件；并在授課前充分考慮學(xué)生設(shè)計(jì)方案中可能會(huì)頻繁使用到的元件及元件組合，從而對(duì)其定義、分類。例如，在智能家居設(shè)計(jì)方案中，課題小組可能會(huì)用到的元件，如光耦傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等，可將其歸類為同一類型的輸入模塊，用于捕捉家庭環(huán)境中的環(huán)境數(shù)據(jù)；而對(duì)于某些用于使數(shù)據(jù)在不同設(shè)備中相互交換的元件，可以歸類為通訊或者接口類模塊，如藍(lán)牙模塊、WIFI模塊、RFID模塊、USB接口等。
計(jì)算機(jī)語言用于驅(qū)動(dòng)和編輯連接好的電子元件，是用于發(fā)出指令的數(shù)據(jù)。可以形象地描述：硬件相互連接產(chǎn)生了軀體，而計(jì)算機(jī)語言編寫的程序則是賦予軀體的靈魂。在程序編寫部分，通常的課程和教材中會(huì)使用Arduino IDE（集成開發(fā)環(huán)境）完成，該環(huán)境需要具備C語言基礎(chǔ)、工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)；而藝術(shù)院校產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生基本不具備掌握這一計(jì)算機(jī)語言的前置專業(yè)基礎(chǔ)。因此，在實(shí)踐的教學(xué)中，筆者尋求一種可視化編程語言的解決方案，可視化編程軟件VVVV可實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)要求。該軟件是一款簡(jiǎn)單原型設(shè)計(jì)和開發(fā)的圖形化編程軟件，可以作為大型數(shù)字媒體與物理硬件接口、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像、音頻和視頻等數(shù)據(jù)信息；可以同時(shí)進(jìn)行與許多用戶交互環(huán)境的處理；是非常適合藝術(shù)家與設(shè)計(jì)師的可視化編程解決方案（圖4）。
2 教學(xué)方法
在考慮設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教學(xué)內(nèi)容以及相關(guān)專業(yè)課程銜接的基礎(chǔ)上。南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院借鑒自身傳統(tǒng)的問題導(dǎo)入法的教學(xué)模式，在學(xué)習(xí)Arduino的技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容前，導(dǎo)入相關(guān)的用戶需求與設(shè)計(jì)定位問題，并迅速地按課題小組選定的作品內(nèi)容與設(shè)計(jì)概念方案導(dǎo)入原型設(shè)計(jì)的知識(shí)學(xué)習(xí)。這一階段須建立在之前預(yù)設(shè)的特定課題設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以課題“智能家居為例”。課題組在分別探討家居生活中的各種需求中，發(fā)現(xiàn)2～5歲的兒童在家庭安防中的問題：這一階段，兒童可以獨(dú)立行走，并開始對(duì)家庭環(huán)境中未知的事物產(chǎn)生好奇。如去捅插座孔、伸手夠高于自身高度的物體、攀爬高處甚至是陽_圍欄與窗戶；諸如此類的兒童安全隱患問題數(shù)不勝數(shù)。那么，什么樣的設(shè)計(jì)解決方案可以避免此類危險(xiǎn)，并在家庭環(huán)境內(nèi)預(yù)設(shè)某些危險(xiǎn)報(bào)警區(qū)域；當(dāng)兒童進(jìn)入時(shí)，可以預(yù)先警告父母或者對(duì)兒童采取阻嚇措施呢。帶著這些問題，課題組學(xué)生在學(xué)習(xí)Arduino的基本知識(shí)和各種傳感器模塊的功能后，其對(duì)超聲波測(cè)距傳感器的功能與設(shè)計(jì)情景中提出的問題產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)。
因此，該組可以有針對(duì)性地選擇學(xué)習(xí)Arduino單片機(jī)與傳感器，在輸出設(shè)備的連接實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)可以了解傳感器不但可以測(cè)出具體的物體靠近的距離，而且可以把距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地傳遞到Arduino單片機(jī)的內(nèi)存中；之后，再輸出變化的數(shù)值（變量），并通過某種設(shè)備轉(zhuǎn)換變量為聲音的大小、光的強(qiáng)弱甚至是色彩的變化等等；這個(gè)過程即是用變量控制輸出設(shè)備的過程。課題組即可以基于此，迅速搭建其設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)品交互原型。
3 課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、設(shè)計(jì)
產(chǎn)品交互原型設(shè)計(jì)課程教學(xué)目的是使要學(xué)生掌握的Arduino開源電子原型平臺(tái)，使其能夠根據(jù)設(shè)計(jì)概念，連接硬件、編寫程序，驅(qū)動(dòng)硬件模塊按照設(shè)計(jì)概念模擬產(chǎn)品的交互行為；最終在產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)過程中，不僅掌握制作原型在外觀造型、材料工藝、色彩搭配等方面的呈現(xiàn)，更重要的是產(chǎn)品的功能與人機(jī)交互行為上的高度仿真的知識(shí)與技能。因此，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是這門課的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)以分組的形式進(jìn)行，課題小組針對(duì)前期的設(shè)計(jì)內(nèi)容選擇相應(yīng)的智能硬件模塊（Arduino原型平臺(tái)與輸入輸出模塊）進(jìn)行學(xué)習(xí)；從單一模塊入手，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)多個(gè)模塊組合使用與程序編寫，發(fā)覺計(jì)算機(jī)、屏幕及鍵盤以外的世界；以使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握物體怎樣能通過簡(jiǎn)單的傳感器，監(jiān)測(cè)周邊的環(huán)境并應(yīng)用于對(duì)數(shù)字世界的掌控。開源平臺(tái)Arduino作為原型設(shè)計(jì)的主板，通過簡(jiǎn)單連接單個(gè)的傳感器和機(jī)械裝置，也可同時(shí)在可視化編程軟件VVVV中進(jìn)行編輯與控制，確保學(xué)生在掌握該主板基本知識(shí)的同時(shí)，了解可視化編程軟件VVVV與Arduino相互配合的實(shí)踐使用，從而避免使用需要C語言編程的Arduino IDE（集成開發(fā)環(huán)境）。具體的實(shí)驗(yàn)課題內(nèi)容為：
第一，概述―Arduino是進(jìn)入物理世界的接口。
第二，第一段代碼“Hello World”。
第三，開源平臺(tái)Arduino的開發(fā)模式、單獨(dú)模式和作為無力界面與VVVV相連接的模式。
第四，“Firmata”連接VVVV，實(shí)現(xiàn)可視化編程。
第五，從反饋到循環(huán)，接收信號(hào)，編輯信號(hào)，再輸出信號(hào)。
第六，RGB-LED，控制一個(gè)LED燈。
第七，關(guān)于傳感器。一是電位器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；二是溫度傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；三是加速度傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；四是RFID射頻識(shí)別實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；五是位移傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐。
通過1～3章的學(xué)習(xí)，課題小組可以基本了解Arduino開源平臺(tái)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制；通過第4章的學(xué)習(xí)，了解和基本掌握解實(shí)現(xiàn)可視化編程控制和編輯開發(fā)Arduino功能的方式；通過第5章的學(xué)習(xí)，了解和基本掌握可視化編程必要的邏輯關(guān)系；第6章為前1～5章知識(shí)的綜合實(shí)踐練習(xí)，即通過可視化編程軟件VVVV驅(qū)動(dòng)并改變一個(gè)連接在Arduino開源平臺(tái)上的RGB-LED燈（全色彩LED燈）的顏色；在第7章，各個(gè)課題組將有針對(duì)性地選擇與自己課題相關(guān)的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K。由于章節(jié)限制，筆者在這里只節(jié)選一組實(shí)驗(yàn)?zāi)K作為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐案例。
實(shí)驗(yàn)案例：溫度傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐、設(shè)計(jì)案例介紹
背景描述：
我們可以通過溫度傳遞非常多不同的信息。對(duì)于人體而言，我們可以推斷出與之自然或健康的狀態(tài)相關(guān)；對(duì)于人造物（產(chǎn)品）而言，可以理解為如反映其運(yùn)行的狀態(tài)等。通過溫度傳感器，我們可以把這種變化作為輸入信號(hào)讀入計(jì)算機(jī)。這類型的傳感器通常會(huì)改變自己的阻值或者輸出溫度成比例的電壓。
實(shí)驗(yàn)規(guī)則：
監(jiān)控一個(gè)杯子的溫度，同時(shí)通過一個(gè)彩色的LED燈顯示。如果我們使用一個(gè)熱源，如將一杯熱咖啡放在離傳感器很近的位置，則可以改變傳感器的電阻值。這一改變可以使用Arduino主板捕捉并通過VVVV傳輸出去。在VVVV中，我們把溫度轉(zhuǎn)換為一個(gè)色彩值，并通過一個(gè)RGB-LED燈，使之可以看見。RGB-LED燈的色彩變化可以作為參照，提醒用戶杯中的飲品是否達(dá)到了適宜飲用的溫度（圖5）。
如圖5所示，一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯可以在Arduino的開發(fā)環(huán)境之中自然甚至完全地實(shí)施；但是，VVVV應(yīng)用在原形搭建方面更為有用，因?yàn)槠浣Y(jié)果很快能夠調(diào)整同時(shí)可以直接反饋并評(píng)價(jià)。溫度傳感器可以提供這樣一種可能，溫度可以直接轉(zhuǎn)換成變量值，線性的變量值再次傳輸給色譜同時(shí)作為輸出而應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)材料：
溫度傳感器（LM35）、RGB-LED、Arduino主板、面包板、連接線和接口、3*10k?電阻
實(shí)驗(yàn)圖與可視化編程（圖6）：
如圖6所示，左邊為電路連接示意圖。其并非標(biāo)準(zhǔn)的電路圖紙，只適用于設(shè)計(jì)類專業(yè)教學(xué)使用。右邊為可視化編程軟件VVVV的編程界面，程序以圖形的形式組成，可以很直觀地進(jìn)行編輯。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖7）：
圖7這個(gè)例子演示的是如何利用物理大小變化作為控制因素。當(dāng)杯子還是熱的、LED燈亮著紅色時(shí)，他們可以同時(shí)傳達(dá)給我們更多的信息。我們?cè)谙硎茱嬈返耐瑫r(shí)，還可以期待多些……
4 設(shè)計(jì)案例
Tia（圖8）是一款可以自動(dòng)跟蹤使用者書寫習(xí)慣的臺(tái)燈。當(dāng)用戶在做書寫、閱讀等動(dòng)作時(shí)，Tia智能燈能夠捕捉運(yùn)動(dòng)軌跡，且燈會(huì)移動(dòng)到相應(yīng)位置，自動(dòng)調(diào)節(jié)光線的高低，以符合使用者的書寫的習(xí)慣，避免了在光源的陰影下寫作的情況；同時(shí)，它能根據(jù)環(huán)境光線的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)整書寫光源強(qiáng)度，以達(dá)到最佳的書寫和閱讀使用的效果；此外，Tia還會(huì)自動(dòng)感應(yīng)使用者位置、聲音和振動(dòng)來判斷，進(jìn)行開啟或關(guān)閉動(dòng)作。
關(guān)鍵的原型搭建主要分為4個(gè)部分。第一，外觀制造的工藝部分主要使用工程塑料的高壓注塑以實(shí)現(xiàn)實(shí)體外觀；第二，智能控制部分主要使用嵌入式芯片設(shè)計(jì)，嵌入Arduino單片機(jī)、光耦傳感器、超聲波傳感器、視頻識(shí)別等集成的硬件構(gòu)架；第三，控制程序采用可視化編程軟件VVVV編寫，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境的感知和調(diào)節(jié)以及書寫動(dòng)作軌跡的捕捉；第四，機(jī)械部分采用四臺(tái)伺服舵機(jī)四個(gè)維度的旋轉(zhuǎn)達(dá)到光源方向與書寫或閱讀軌跡的同步的目的。
5 結(jié)語
“如果你想成為合格的程序員，你就永遠(yuǎn)成為不了優(yōu)秀設(shè)計(jì)師。”科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，工業(yè)設(shè)計(jì)的定義已發(fā)生了根本性的改變。2015年，國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)（ICSID）了新的工業(yè)設(shè)計(jì)定義：“設(shè)計(jì)是一種戰(zhàn)略性地解決問題的方法和流程，它能夠應(yīng)用于產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)和體驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、商業(yè)成功和生活品質(zhì)的提升。”該定義為科技飛速發(fā)展語境下的藝術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提出了新的思路與契機(jī)。以提高藝術(shù)性、形象化思維的創(chuàng)造力為培養(yǎng)目標(biāo)的藝術(shù)院校，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)方式與專業(yè)知識(shí)構(gòu)建中不可避免地受到時(shí)代的影響。如果一味地摒棄自生獨(dú)特的藝術(shù)專業(yè)特征與創(chuàng)新思維方式與能力，以適應(yīng)科技的發(fā)展對(duì)設(shè)計(jì)的需求，將導(dǎo)致藝術(shù)院校培養(yǎng)藝術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)人才的教育目的和藝術(shù)學(xué)科的本質(zhì)的動(dòng)搖。在藝術(shù)與科技相結(jié)合的大趨勢(shì)下，如何從形象化思維的角度去了解技術(shù)、掌握基本的信息技術(shù)工具（如計(jì)算機(jī)語言），從而將其選擇性地引入藝術(shù)設(shè)計(jì)教育及人才培養(yǎng)領(lǐng)域中，筆者已在文中用自己教學(xué)實(shí)踐中的一些粗淺的案例進(jìn)行了總結(jié)，希望起到拋磚引玉的作用。
注釋：①Tia（提亞）-書寫習(xí)慣追蹤智能臺(tái)燈，獲2015第二屆“紫金獎(jiǎng)”文化創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽銅獎(jiǎng)，設(shè)計(jì)：林勝獅，林堯，指導(dǎo)：劉彥。
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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 實(shí)驗(yàn) 仿真應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TP3368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0111-01
1、引言
隨著世界計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)及其接口技術(shù)的也獲得了迅速提高。單片機(jī)在已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ畹谋匾M成部分，并深入到各個(gè)領(lǐng)域，為此，我國(guó)許多高等院校都在專門成立的單片機(jī)專業(yè)以學(xué)習(xí)單片機(jī)專業(yè)理論知識(shí)及相關(guān)課程，為方便和高效的開展單片機(jī)技術(shù)課程必不可少的要進(jìn)行單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。目前，我國(guó)擁有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)和開發(fā)資質(zhì)的公司并不占少數(shù)，但真正能夠開發(fā)出便宜教師教學(xué)、適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的單片機(jī)仿真器卻很少。
傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用比舊的單片機(jī)系統(tǒng)，只能模擬出并行擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)，不能及時(shí)隨著單片機(jī)技術(shù)的更新而快速的更新，嚴(yán)重阻礙了教學(xué)的實(shí)效性。目前，能夠開發(fā)出緊跟科技步伐、擁有領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)外的技術(shù)、方便程序更新和硬件換代、成本低廉的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)理論知識(shí)興趣的提高、便宜單片機(jī)理論內(nèi)容的研究有重要意義，最終為我國(guó)培養(yǎng)出高水平單片機(jī)領(lǐng)域人才打好基礎(chǔ)。
2、單片機(jī)在教學(xué)中存在的問題
硬件實(shí)驗(yàn)板是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)部分，該實(shí)驗(yàn)主要是通過實(shí)驗(yàn)電路編程來測(cè)試單片機(jī)中個(gè)組件能否完成電路的實(shí)驗(yàn)功能。實(shí)驗(yàn)中單片機(jī)仿真器的采用不但增加了實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，同時(shí)，提高了實(shí)時(shí)仿真調(diào)試單片機(jī)程序及硬件電路效率，能夠做到及時(shí)、隨時(shí)發(fā)現(xiàn)并快速修改程序設(shè)計(jì)中存在的問題，從而提高程序編寫的效率。
經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)單片機(jī)教學(xué)、仿真實(shí)驗(yàn)課程已取得了一定成績(jī)，但目前，單片機(jī)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中仍存在諸多問題。
(1)單片機(jī)教學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但國(guó)內(nèi)許多高校往往將單片機(jī)課堂定性為以理論教學(xué)為主、學(xué)生實(shí)驗(yàn)為輔的課程，實(shí)驗(yàn)也僅僅是用來驗(yàn)證理論知識(shí)的驗(yàn)證性課程。這樣幾乎只學(xué)習(xí)理論不做實(shí)驗(yàn)練習(xí)的教學(xué)方法，很難提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，更別想真正深刻的理解掌握單片機(jī)方面的知識(shí)，也很難真正的培養(yǎng)出單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的高級(jí)人才。(2)單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)課程受到了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等多方面的限制，學(xué)生除了在課堂上，平時(shí)很難有機(jī)會(huì)接觸，更別說實(shí)踐了。在單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐中需要諸如電腦、實(shí)驗(yàn)電路板、編程器、仿真機(jī)等很多硬件設(shè)備。學(xué)生無法承受個(gè)人配備單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)所需要的高額成本，大多數(shù)高等院校不能滿足上課學(xué)生人手一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，來模擬和開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)。(3)現(xiàn)行條件下單片機(jī)技術(shù)發(fā)展較為迅速，更新?lián)Q代較快，新買的實(shí)驗(yàn)仿真器用不了幾年就會(huì)很快落伍，學(xué)校無法及時(shí)更新，設(shè)備卻在不斷老化。這就造成單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、落后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套教材陳舊。要想解決此問題就必須投入大量的資金，來重建單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，我國(guó)許多高校肯本沒有這種條件。
3、教學(xué)中的具體實(shí)例
單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是單片機(jī)教學(xué)的重要組成部分，經(jīng)典的單片機(jī)仿真器包括如下單元電路模塊教具：CPU電路、LED數(shù)碼顯示電路、LED發(fā)光管電路、LCD顯示電路、存儲(chǔ)器模塊、鍵盤電路、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、輸入模塊（光感、溫感、觸摸、遙控、紅外等輸入傳感模塊）、輸出模塊（蜂鳴器、直流電動(dòng)機(jī)、繼電器等）、集成器件擴(kuò)展模塊、分離器件擴(kuò)展模塊。老師通過手工焊制電路板、導(dǎo)線連接等方式將各個(gè)單元連接起來，可以方便的將組合教具組合出：數(shù)字鐘、簡(jiǎn)單計(jì)算器、籃球比賽計(jì)分器、簡(jiǎn)易秒表、電風(fēng)扇、電壓表、洗衣機(jī)模型、變光燈、遙控電風(fēng)扇、遙控洗衣機(jī)、交通燈、遙控變光燈、火警報(bào)警器、溫度表、光電記數(shù)器、光電開關(guān)等，許多具有較強(qiáng)實(shí)用功能的應(yīng)用電路。學(xué)生通過單片機(jī)實(shí)踐課，利用教具各單元電路模塊、合理的連接導(dǎo)線、或自己設(shè)計(jì)的硬件電路構(gòu)建出自己理想的單片機(jī)硬件，這樣不但極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)加深了單片機(jī)理論課程的印象。
在單片機(jī)教學(xué)中我們通常會(huì)講：“8051單片機(jī)有p0，P1，p2，P3，四個(gè)I/O口”。但是，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于大多采用電路連線固定，只用p1口接LED燈的實(shí)驗(yàn)電路板，選用這樣的實(shí)驗(yàn)電路板同時(shí)向CPU中輸入“讓LED燈反復(fù)亮滅”的實(shí)驗(yàn)程序，八個(gè)LED等將不停的閃爍。但是這樣的實(shí)驗(yàn)電路板無法演示p2、p3、P0口接LED燈的實(shí)驗(yàn)狀況，采用這種相對(duì)傳統(tǒng)的連線式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路板，我們只能通過想象來完成教學(xué)中單片機(jī)電路的連接模擬，肯定沒有條件去親自設(shè)計(jì)或連接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。如果選用組合式單片機(jī)教具作為實(shí)驗(yàn)電路板，只需將接p1口線的八根連接線分別連接到p1、p2口和p3口，并分別將上面程序中的連線接口分別換成p0、p2、p3，就可以演示相關(guān)的實(shí)驗(yàn)狀況。
但是，將LED燈直接連p0口時(shí)，LED燈不能閃爍，也就是電路不能正常工作。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以充分說明p0、p1、p2、p3，這4個(gè)I/O口中由于p0口的內(nèi)部電路不一樣（沒有內(nèi)部上拉電阻）所造成的同樣的硬件電路完全不同的實(shí)驗(yàn)效果。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)后，在講解四個(gè)I/O口的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)時(shí)，就可達(dá)到事半功倍的效果。
4、結(jié)語
我們?cè)趯?duì)單片機(jī)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要不斷的注重實(shí)際應(yīng)用的需要。在對(duì)單片機(jī)仿真器教學(xué)時(shí)，我們要在借助現(xiàn)代新型教學(xué)手段的同時(shí)，不斷更新單片機(jī)設(shè)計(jì)思路，轉(zhuǎn)變單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試方法，最終做到利于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。相信，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)教學(xué)的不斷發(fā)展，單片機(jī)新技術(shù)、新應(yīng)用會(huì)不斷出現(xiàn)和發(fā)展，學(xué)習(xí)真正為高等工程教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來革命性的變化。當(dāng)然，在圍繞應(yīng)用性人才培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)展的過程中，我們還有許多方面需要研究和探索，需要走的路還很長(zhǎng)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 Proteus 單片機(jī) 電路軟件 硬件仿真
中圖分類號(hào)：TP368.1-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
隨著我國(guó)教育信息化步伐和“互聯(lián)網(wǎng)+”建設(shè)的不斷加快，利用現(xiàn)代化教育資源構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化的教育教學(xué)方式方法已經(jīng)成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)基于軟件仿真設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也越來越多，越來越重要。軟件仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的擴(kuò)展和補(bǔ)充，不僅可以改善原理簡(jiǎn)述的抽象性，還可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，并進(jìn)一步拓展知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生的探究興趣和能力。
1研究現(xiàn)狀
作為計(jì)算機(jī)技術(shù)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用。單片機(jī)以其體積小、性能強(qiáng)、集成度高、功耗低、控制能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化方面、儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、信息和通信產(chǎn)品方面、航空航天、軍事、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。
目前的單片機(jī)教學(xué)采用項(xiàng)目教學(xué)法，不少內(nèi)容抽象、乏味，若不通過實(shí)驗(yàn)很難讓學(xué)生提起興趣，得到更好的理解，而以前的實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)能做的實(shí)驗(yàn)有限，效果不理想，開設(shè)成本也很高，培養(yǎng)出來的學(xué)生既不知如何設(shè)置電路，也不知選擇芯片的哪些引腳，只會(huì)單一的編程驗(yàn)證，且編寫的程序都是為了實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)箱上的功能，根本滿足不了實(shí)際項(xiàng)目課題的需要。
2研究意義
現(xiàn)在使用的教學(xué)仿真軟件有多種，這些軟件各具特點(diǎn)，在教學(xué)實(shí)踐中根據(jù)不同專業(yè)及需求可以選用不同的軟件。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖，代碼調(diào)試到單片機(jī)與電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模擬仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。Proteus仿真軟件具有數(shù)字、模擬及數(shù)字/模擬混合電路的仿真能力；還提供了電路的直流工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析、噪聲和失真分析等多種常用的電路仿真分析方法。這些分析方法基本能滿足一般電路的分析設(shè)計(jì)要求。
在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用Proteus軟件能更好地解決采用虛擬技術(shù)解決單片機(jī)及其電路的設(shè)計(jì)和協(xié)同仿真的問題，無需硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，只需利用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行單片機(jī)軟硬件同步仿真，仿真結(jié)果即可直接運(yùn)用于真實(shí)設(shè)計(jì)。因此采用Proteus電路仿真軟件建立的網(wǎng)上單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室既解決了以往單片機(jī)編程過程中的抽象性問題，同時(shí)還極大程度地?cái)U(kuò)展了單片機(jī)硬件電路資源，降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，也使教學(xué)過程更加直觀，還為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)即時(shí)可學(xué)式實(shí)驗(yàn)室。
3 Proteus在單片機(jī)功能開發(fā)中的作用
目前，實(shí)物單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室的基本功能主要包括元器件選擇、電路連線、單片機(jī)程序編寫、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試和硬件電路測(cè)試，而利用Proteus仿真軟件所提供的不同功能可以完全保證對(duì)其完全實(shí)現(xiàn)。
（1）系統(tǒng)資源。任何一種單片機(jī)都提供了一定的系統(tǒng)資源。對(duì)于51系列單片機(jī)來講，所供的資源是以寄存器和存儲(chǔ)器的方式體現(xiàn)出來的。Proteus仿真軟件所提供的元器件包括了電阻、電容、二極管、三極管、MOS管、555定時(shí)器等模擬元器件和74系列1vrL芯片、4000系列CMOS芯片、存儲(chǔ)器、FC元器件等數(shù)字元器件以及PIC、AVR、8051系列單片機(jī)，學(xué)習(xí)者可以通過選取所需的元器件并對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改實(shí)現(xiàn)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)元器件的選擇。
（2）硬件電路的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試。硬件電路的設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)的擴(kuò)展；二是系統(tǒng)的配置。大部分常用的硬件電路設(shè)計(jì)可以通過Proteus軟件來實(shí)現(xiàn)，學(xué)生通過Proteus軟件的使用，可以很方便地掌握硬件電路的設(shè)計(jì)方法。Proteus仿真軟件具有導(dǎo)線自動(dòng)連線功能，使用時(shí)只需單擊元器件的引腳系統(tǒng)就可進(jìn)行自動(dòng)布線，同時(shí)，學(xué)習(xí)者也可根據(jù)需要對(duì)走線方式進(jìn)行調(diào)整，完成系統(tǒng)電路的整體線路連接，此功能使學(xué)習(xí)者更加方便的對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行理解。
（3）程序編寫。利用Proteus仿真軟件的編程功能學(xué)習(xí)者可以進(jìn)行單片機(jī)程序編寫實(shí)驗(yàn)，并在軟件中進(jìn)行目標(biāo)代碼的仿真運(yùn)行，利用軟件所提供的診斷及追蹤信息，學(xué)習(xí)者可以發(fā)現(xiàn)代碼中所存在的問題并進(jìn)行修改。
（4）系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試。利用Proteus軟件的仿真調(diào)試可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試。Proteus可以作為硬件仿真和調(diào)試界面。Proteus仿真軟件還提供了系統(tǒng)單步運(yùn)行仿真調(diào)試功能，并可以通過此功能模擬單片軟件調(diào)試器功能，使學(xué)習(xí)者觀察設(shè)計(jì)效果，同時(shí)，在程序運(yùn)行過程中單片機(jī)引腳的電平狀態(tài)也將實(shí)時(shí)地顯示出來，這為學(xué)習(xí)者更好地理解程序運(yùn)行提供了很好的幫助。
（5）硬件電路測(cè)試。除了上述功能，Proteus仿真軟件還包含了大量的虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、函數(shù)發(fā)生器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、電壓計(jì)和電流計(jì)等單片機(jī)硬件電路測(cè)試所需的試驗(yàn)儀器，學(xué)習(xí)者可以通過此功能仿照真實(shí)情況完成對(duì)硬件電路的測(cè)試與檢查。
通過實(shí)地教學(xué)反饋，針對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)是軟、硬件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)，若將Proteus軟件引入單片機(jī)課堂教學(xué)，可以構(gòu)建一個(gè)適合“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)的單片機(jī)虛擬實(shí)訓(xùn)室，大大提高學(xué)習(xí)效率，方便實(shí)踐操作。
4結(jié)論
敘述了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了Proteus仿真軟件創(chuàng)新性的功能，研究了Proteus仿真軟件在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。通過實(shí)踐證明，其構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室相比，具有開放、靈活和成本低等特點(diǎn)。使用該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)以教師為引導(dǎo)、以項(xiàng)目為主線、以學(xué)習(xí)者為實(shí)驗(yàn)主體的教學(xué)新方法，在提高教學(xué)效率的同時(shí)，使學(xué)習(xí)者形成工程設(shè)計(jì)思路，并利用電路仿真和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試并形成產(chǎn)品的全過程，增強(qiáng)了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性。
參考文獻(xiàn)
[1] 馮喬，李冬.Proteus在模擬電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2011（31）：38-40.
關(guān)鍵詞：OBE（Out-Based Education） 單片機(jī)原理課程 計(jì)算思維能力 教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（c）-0093-02
OBE（Outcome-Based Education）教育理念起源于美國(guó)，并在20世紀(jì)的后20年在一些發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展起來的一種新的教育模式。隨著其理念的普及與深入發(fā)展，OBE教育模式逐步成為工程教育人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。OBE教育理念的實(shí)質(zhì)是把學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體表現(xiàn)作為教育質(zhì)量考核的重要指標(biāo)，在人才培養(yǎng)的過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，并以此作為反饋教學(xué)活動(dòng)質(zhì)量的重要因素。
單片機(jī)原理及應(yīng)用是電氣工程、電子工程、自動(dòng)化、通信工程等專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。該課程主要包括了單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，匯編指令和匯編程序設(shè)計(jì)，接口技術(shù)以及C程序設(shè)計(jì)技術(shù)，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，通常以教師為教學(xué)活動(dòng)的主體，學(xué)生被動(dòng)的接受課程知識(shí)，因此在這門實(shí)踐為主體的課程中，學(xué)生很難達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)目標(biāo)。此外，在該課程所配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，多數(shù)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中目的性不強(qiáng)，很多的時(shí)候也只是看到了實(shí)驗(yàn)最終的一個(gè)現(xiàn)象，并沒有深刻體會(huì)到實(shí)驗(yàn)過程中所涉及到的分析流程，并且在課程的考核上很多的時(shí)候都是以卷面考核的方式來進(jìn)行，在考試過程中很多學(xué)生也只是靠僵硬的記憶來答卷，在試卷考核的內(nèi)容中有一些靈活應(yīng)用的地方就容易大量丟分，究其原因，很多的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中其目的就是考試及格，學(xué)習(xí)并不是源于學(xué)習(xí)的興趣。
1 課程理論內(nèi)容講授環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
從學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反饋來看，單片機(jī)這門課程難點(diǎn)很大程度上在于很多同學(xué)沒有建立起利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行解決問題的思維方式，換言之，就是很多同學(xué)覺得單片機(jī)難學(xué)在于他們碰到程序設(shè)計(jì)問題的時(shí)候，很多時(shí)候無從下手解決，因此可以分析出在教學(xué)過程中的匯編指令，匯編程序設(shè)計(jì)以及高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)時(shí)單片機(jī)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)OBE理論就需要從新反向設(shè)計(jì)這部分的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，在講授方式上教師應(yīng)當(dāng)注意由淺入深，課堂上適當(dāng)增加程序分析和設(shè)計(jì)的內(nèi)容，同時(shí)注重理論和實(shí)踐相結(jié)合，可以選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)木C合性題目，在題目的完成過程逐步掌握基本程序設(shè)計(jì)的要領(lǐng)。
基于OBE教育理念的教學(xué)方式就是以預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出作為目標(biāo)，并通過產(chǎn)出的結(jié)果反向設(shè)計(jì)和課程相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)。在單片機(jī)原理及應(yīng)用的授課過程中，制定課程的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出和相應(yīng)的教學(xué)策略是實(shí)現(xiàn)OBE工程教育的重要前提。針對(duì)單片機(jī)原理及應(yīng)用這門課程需要較高實(shí)踐性的特定，同時(shí)優(yōu)化理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。建立起學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)效率和改善教學(xué)效果。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科教育教學(xué)工作的重要組成部分，是人才培養(yǎng)過程十分關(guān)鍵重要步驟，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)在單片機(jī)這門過程中二者的關(guān)系是相輔相成的。在單片機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)中，強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果，有利于提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生實(shí)踐能力、合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。從人才培養(yǎng)的根本目的看，實(shí)踐環(huán)節(jié)的意義在于實(shí)踐理論，實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)外化的轉(zhuǎn)化能力。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)方案，制訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的環(huán)節(jié)和相關(guān)子項(xiàng)目，突出學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)、重視實(shí)踐教學(xué)效果、明確技能考核要求，充分體現(xiàn)課程體系下實(shí)踐教學(xué)改革的總體思路，從根源上優(yōu)化各專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)方案，以便形成科學(xué)且合理的實(shí)踐教學(xué)體系。在制定電子信息類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃時(shí)，教學(xué)大綱的制定重視課程與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的合理優(yōu)化配合，避免理論知識(shí)與實(shí)踐的重復(fù)或脫節(jié)；另外，充分體系課程知識(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)展和教學(xué)安排的組織、內(nèi)容及方法的映射關(guān)系，避免重復(fù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加具有創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)體系，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)能提升其實(shí)踐主動(dòng)性、創(chuàng)新能力、求實(shí)及合作精神的作用。因此，構(gòu)建科學(xué)、合理的實(shí)踐教學(xué)體系對(duì)此實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
3 課程評(píng)價(jià)的考核目標(biāo)和學(xué)習(xí)產(chǎn)出的關(guān)系
課程評(píng)價(jià)的考核目標(biāo)引導(dǎo)和決定預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出的結(jié)果，具有重要的導(dǎo)向作用。在單片機(jī)原理課程上實(shí)行相應(yīng)的多元考核評(píng)價(jià)方法，多元化的評(píng)價(jià)模式包括兩個(gè)方面，理論環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。其中理論環(huán)節(jié)包括識(shí)記能力、理解能力和表達(dá)能力；實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)包括實(shí)踐能力、小組合作能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過理論環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)測(cè)評(píng)的設(shè)定，過程考核和結(jié)果考核有機(jī)地結(jié)合起來，學(xué)習(xí)結(jié)果可體現(xiàn)為過程和結(jié)果兩個(gè)方面。
4 結(jié)語
對(duì)大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為工程教育界的共識(shí)，其最終目的是培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐與思維相結(jié)合的能力，培養(yǎng)大學(xué)生利用已有計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)和解決問題的創(chuàng)新能力。該研究通過對(duì)計(jì)算思維基本概念的界定，介紹了以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的單片機(jī)原理課程的教學(xué)改革現(xiàn)狀，探討了其中存在的問題，提出了相應(yīng)的教學(xué)模式與解決策略。
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【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 項(xiàng)目教學(xué)法 中職教學(xué)
我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)普及到了社會(huì)的各行各業(yè)，在這種背景之下，單片計(jì)算機(jī)的發(fā)展前景非常廣闊。從大的自動(dòng)化系統(tǒng)控制，小對(duì)個(gè)別功能的單一控制，都涉及到了單片機(jī)技術(shù)。所以，對(duì)于電子類專業(yè)學(xué)生來說，單片機(jī)的課程學(xué)習(xí)具有非常重要的作用。中職院校要想提高單片機(jī)課程的教學(xué)效果，就必須要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新。現(xiàn)在，筆者結(jié)合自己多年單片機(jī)教學(xué)的實(shí)踐，提出了項(xiàng)目教學(xué)的方法，并取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。現(xiàn)在就以筆者的實(shí)踐為例，對(duì)單片機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀和項(xiàng)目教學(xué)的具體方法進(jìn)行論述。
一、中職單片機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀分析
單片機(jī)就是單片計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，對(duì)于電子專業(yè)來說，是一門實(shí)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)性課程，通過對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，學(xué)生才能完全掌握電子技能，并靈活運(yùn)用。但是由于中職學(xué)生的基礎(chǔ)較差，而且單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容和多個(gè)學(xué)科都有交叉，具有很強(qiáng)的綜合性。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式之下，很多學(xué)生并不能理解單片機(jī)的理論，無法完成編程的高要求，使得教學(xué)的效果并不理想。這是因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)只是一味傳授比較枯燥的理論知識(shí)。在筆者過去的教學(xué)方式中，也存在這樣的問題，由于教學(xué)大綱的限制，所以都會(huì)先介紹單片機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、功能構(gòu)建、設(shè)計(jì)方法和編程等內(nèi)容，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。而且，由于學(xué)校教育資源比較缺乏，并不是每個(gè)學(xué)生都有實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)。再加上單片機(jī)課程的理論綜合性很強(qiáng)，很多學(xué)生等不到開始實(shí)踐，就已經(jīng)對(duì)課程失去了學(xué)習(xí)興趣。
二、項(xiàng)目教學(xué)方法在單片機(jī)教學(xué)上的具體應(yīng)用
中職院校中進(jìn)行單片機(jī)的項(xiàng)目教學(xué)，就是要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，將單片機(jī)的課堂劃分成不同的板塊，將會(huì)項(xiàng)目作為教學(xué)的核心，實(shí)驗(yàn)操作作為教學(xué)的主要方式的一種教學(xué)方法。這種教學(xué)方法的主要目標(biāo)并不是實(shí)現(xiàn)大而全的教育，而是讓學(xué)生真正理解和掌握教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中完成知識(shí)的接受和理解，掌握單片機(jī)技術(shù)，具體的方法如下：
（一）選擇合適的教學(xué)項(xiàng)目
使用項(xiàng)目教學(xué)法開展教學(xué)時(shí)，一定要選擇合適的教學(xué)項(xiàng)目，將知識(shí)性和趣味性結(jié)合在一起，所以選擇的項(xiàng)目要具有以下四個(gè)特點(diǎn)。第一，趣味性特點(diǎn)，這是由中職學(xué)生的年齡特征所決定的。因?yàn)樗麄冋幱诓怀墒斓哪挲g階段，學(xué)習(xí)的效果很大程度上去取決于學(xué)習(xí)興趣。考慮到這一點(diǎn)，筆者就從他們比較關(guān)注的數(shù)碼顯示、報(bào)警系統(tǒng)、循環(huán)燈等項(xiàng)目作為單片機(jī)教學(xué)的切入點(diǎn)，很快就吸引了學(xué)生的注意力。第二，可接受性特點(diǎn)。由于中職學(xué)生的基礎(chǔ)較差，所以在選擇項(xiàng)目時(shí)，要考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)，要讓他們能夠理解并接受項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容。第三，知識(shí)性特點(diǎn)。項(xiàng)目教學(xué)不能只從趣味性入手，為了完成教學(xué)目標(biāo)，還需將知識(shí)性融入到項(xiàng)目之中。筆者在開展單片機(jī)項(xiàng)目中就很好地做到了這一點(diǎn)。筆者在教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，針對(duì)其中主要的知識(shí)點(diǎn)都精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的實(shí)踐能力，還能讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中掌握教學(xué)內(nèi)容。第四，延伸性特點(diǎn)。在滿足了上述三個(gè)特點(diǎn)之后，只是達(dá)到了單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)的基本要求。為了讓學(xué)生便于理解相關(guān)知識(shí)，提高他們靈活運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)的能力和業(yè)務(wù)能力，就有必要使項(xiàng)目的知識(shí)具有一定延伸性和擴(kuò)展性。所以，筆者在進(jìn)行單片機(jī)的項(xiàng)目教學(xué)時(shí)，選擇了LED點(diǎn)陣的顯示控制、制作搶答器、時(shí)鐘的電路設(shè)計(jì)、鍵盤掃描、模擬交通指示燈等和生活息息相關(guān)的項(xiàng)目，讓學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活問題，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)單片機(jī)教學(xué)的目的。
（二）以項(xiàng)目為中心，重點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)
事實(shí)已經(jīng)證明，傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方法根本不能滿足中職教學(xué)的需要，所以除舊立新是必然的。受到單片機(jī)綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)限制，要想獲得理想的教學(xué)效果，就有必要在項(xiàng)目教學(xué)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣才能讓學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來，在動(dòng)手操作的過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通。確立了明確的教學(xué)方向之后，中職教師在進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)時(shí)，就可以將實(shí)驗(yàn)室作為開展項(xiàng)目教學(xué)的主要陣地，將學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)操作作為教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。筆者在項(xiàng)目教學(xué)的基礎(chǔ)上開展單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，在告知相關(guān)的操作流程和注意事項(xiàng)之后，就會(huì)讓學(xué)生自己動(dòng)手來完成整個(gè)項(xiàng)目的操作，從設(shè)備和材料的選擇開始，到線路連接，從程序的編制開始，到程序的調(diào)試，都讓學(xué)生獨(dú)立完成，自己只在旁邊進(jìn)行必要的指導(dǎo)。通過這樣的教學(xué)方式，學(xué)生會(huì)對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣大大提高，對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成等理論知識(shí)都有了一個(gè)大概認(rèn)知，然后筆者再對(duì)這些例，論知識(shí)進(jìn)行講解，學(xué)生就能很好地理解教學(xué)內(nèi)容。
三、結(jié)束語
綜上所述，本文從傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)方法的問題開始，對(duì)中職單片機(jī)課堂進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)的具體方法從兩個(gè)方面進(jìn)行了具體的論述。這是筆者通過自身的教學(xué)實(shí)踐得出的結(jié)論，收到了良好的教學(xué)效果，可以為中職單片機(jī)的課堂教學(xué)提供借鑒意義，共同提高中職院校單片機(jī)的課堂教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。
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Sang Hong
（重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，重慶 404000）
（Chongqing Information Technology College，Chongqing 404000，China）
摘要：虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是學(xué)生和學(xué)校實(shí)驗(yàn)需求的重要補(bǔ)充和學(xué)生學(xué)習(xí)及開發(fā)的重要手段。
Abstract: The construction of virtual laboratory is an important supplement of experiments needs of students and school and the important way of student's learning and development.
關(guān)鍵詞：電子 虛擬實(shí)驗(yàn)室 實(shí)踐實(shí)訓(xùn)
Key words: electronic；virtual laboratory；practical training
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）32-0172-01
1虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的理由
1．1 虛擬實(shí)驗(yàn)室：虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等通常在實(shí)驗(yàn)室完成的實(shí)驗(yàn)。以虛代實(shí)、以軟代硬，即為虛擬實(shí)驗(yàn)室的本質(zhì)。
1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性：電子技術(shù)、電路分析和單片機(jī)教學(xué)包括理論與實(shí)踐教學(xué)，對(duì)于感知教育來講，而實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)所占比例較多，硬件投入大。在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)的中，需要大量的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。而一般的學(xué)校或個(gè)人沒有較多的經(jīng)費(fèi)，因此，單片機(jī)的課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)中存在諸多問題如：①特別是單片機(jī)課堂教學(xué)以往多以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也多是進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。②學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)也存在著不少問題：學(xué)生除了上課外，平時(shí)難得有機(jī)會(huì)實(shí)踐；一般單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱由于是成品,學(xué)生很難參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去，學(xué)生動(dòng)手能力很難得到訓(xùn)練與提高。③實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，落后，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室建立成本高，更新?lián)Q代跟不上發(fā)展的需要，還會(huì)帶來資金耗費(fèi)嚴(yán)重等問題。
1.3 PROTEUS實(shí)驗(yàn)室：Proteus是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，同時(shí)可以仿真電子技術(shù)、電路分析和單片機(jī)及周邊設(shè)備，特別可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。采用PROTEUS仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)從虛擬到實(shí)際，從軟件到硬件，從概念到產(chǎn)品的主要用于電路、單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室。
2實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的主要目標(biāo)
2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的目標(biāo)通過PROTEUS實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革達(dá)到以下目標(biāo)：①使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加全面。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、C51等語言的調(diào)試過程，也包括硬件接口電路中的大部分類型，對(duì)同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，從而克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②降低實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建、運(yùn)行和更新成本。③進(jìn)一步提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，是工科學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力中較為重要的方面，因此，提供學(xué)生自行設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性設(shè)計(jì)平臺(tái)尤為重要。④培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力。一個(gè)比較大的工程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，是由一個(gè)開發(fā)小組協(xié)作完成的。了解和把握別人的設(shè)計(jì)意圖和思維模式，是團(tuán)結(jié)協(xié)作的基礎(chǔ)。在Proteus中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，所涉及到的內(nèi)容并不全是學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)完成的，因此對(duì)于鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，是有好處的。
2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的效益分析建立的新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容改革，將對(duì)教學(xué)帶來以下效益：降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入；降低實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行投入；降低實(shí)驗(yàn)室更新投入；降低實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維護(hù)投入；提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，從而提高教學(xué)質(zhì)量；可培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)能力，并降低學(xué)生科研投入；支持學(xué)生創(chuàng)新性設(shè)計(jì)；可培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。
3本實(shí)驗(yàn)室建成后的特色與定位、硬件水平與國(guó)內(nèi)高校同類實(shí)驗(yàn)室的對(duì)比分析
3.1 本實(shí)驗(yàn)室建成后具有以下特色：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全面；硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯；學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)，鍛煉解決實(shí)際工程問題的能力；實(shí)驗(yàn)過程中損耗小，基本沒有元器件的損耗問題；與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)際問題的解決過程；大量的范例，可供學(xué)生參考處理；協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉；支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化，大大提供實(shí)驗(yàn)室的使用效率和范圍。
3.2 本實(shí)驗(yàn)室建成后的定位：由于本系統(tǒng)采用虛擬軟件和實(shí)物驗(yàn)證相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)室模式，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加靈活，可根據(jù)不同學(xué)校的具體培養(yǎng)目標(biāo)合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)于以培養(yǎng)學(xué)生操作能力的院校，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置可側(cè)重于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)；對(duì)于以培養(yǎng)學(xué)生綜合性能力的院校，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置可側(cè)重于綜合性實(shí)驗(yàn)；對(duì)于以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性能力的院校，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置則可側(cè)重于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。綜上所述，PROTEUS實(shí)驗(yàn)室可滿足各類大、中專院校不同的實(shí)驗(yàn)要求。
3.3 本實(shí)驗(yàn)室建成后的硬件水平：本實(shí)驗(yàn)室建成后，實(shí)驗(yàn)室的硬件水平直接和軟件掛鉤，硬件隨著軟件的更新而更新。目前世界上多種主流單片機(jī)系列以及各種芯片；支持大量的存儲(chǔ)器和芯片。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大，硬件庫隨時(shí)與更新。因此，本實(shí)驗(yàn)室建成后，虛擬實(shí)驗(yàn)室的硬件水平可與當(dāng)前硬件的發(fā)展同步。
4本實(shí)驗(yàn)室的配置方案
4.1 獨(dú)特的仿真功能，生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)；高級(jí)圖形仿真功能：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等；獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能：支持主流的CPU類型，CPU類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加；支持通用外設(shè)模型，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信；實(shí)時(shí)仿真支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試。
4.2 實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)：16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層加上板沿，禁止布線層，抗蝕掩模和阻焊層；任意角元件的布置和焊盤棧；完全自動(dòng)的連線（ratsnest）以及力向量生成；理想的基于網(wǎng)表的手工布線系統(tǒng)；無柵，多邊形電源板；物理設(shè)計(jì)規(guī)則檢測(cè)保證設(shè)計(jì)的完整性；超過1000種標(biāo)準(zhǔn)封裝的元件庫；Windows裝置的任何輸出；完整的CAMCAM輸出以及嵌板工具；自動(dòng)插入機(jī)器的拾取和布置文件。
4.3 自動(dòng)設(shè)計(jì)：元件自動(dòng)布置；基于多策略柵格的自動(dòng)布線；SMT輸出的特殊例行程序；在多數(shù)板上實(shí)現(xiàn)100%撤消以及重試；減少過孔的數(shù)目和銅膜導(dǎo)線的長(zhǎng)度。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞 信號(hào)檢測(cè)技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；自主創(chuàng)新
中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2014）02-0079-03
Research and Reform of Experiment Teaching of Signal Detection Technology Course//Li Fei
Abstract Based on the current problems of the experiment teaching of Signal detection technology course， experimental teaching mode has been studied and reformed. The main goal of the reform from the training objectives， the experimental teaching content， the experimental teaching methods and the experimental evaluation. Student’s comprehensive ability and capability of independent innovation have been getting a good workout.
Key words signal detection technology； reform of experimental teaching； innovation
信號(hào)檢測(cè)技術(shù)是電子信息工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)檢測(cè)技術(shù)作為信息的采集技術(shù)，始終處于整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的前端位置。因此，如何進(jìn)行信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與有效傳輸是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。那么，圍繞信號(hào)檢測(cè)技術(shù)課程所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也尤為重要，合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使理論知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固與加強(qiáng)。
1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的要求也越來越高，當(dāng)前存在的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已無法滿足社會(huì)的需求，逐漸浮現(xiàn)出一些問題。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)方案較落后，不能適應(yīng)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展需求 任何一門課程的教學(xué)培養(yǎng)方案都應(yīng)適應(yīng)于社會(huì)的需求。邵陽學(xué)院目前開設(shè)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)較薄弱，層次低，仍處于簡(jiǎn)單的信號(hào)采集層面[1]。那么，隨著社會(huì)的發(fā)展，如何對(duì)采集后的信號(hào)進(jìn)行有效的處理，或通過傳輸通道對(duì)后續(xù)的控制系統(tǒng)如何進(jìn)行控制，這都是要考慮的問題。目前仍未涉及這些方面。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不合理 目前已開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中大部分仍以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指對(duì)研究對(duì)象有了一定了解，并形成了一定認(rèn)識(shí)或提出了某種假說，為驗(yàn)證這種認(rèn)識(shí)或假說是否正確而進(jìn)行的一種實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)在課程中是必不可少的，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但在所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程中不應(yīng)占過大比例。為了加強(qiáng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)是必不可少的。
另外，目前所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目沒有與實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境相結(jié)合，忽略了在一個(gè)完整的系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)有效采集會(huì)出現(xiàn)的問題。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段過于陳舊，創(chuàng)新性缺乏 現(xiàn)今的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在“教師先演示，學(xué)生再操作”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。這種教學(xué)方法造成了學(xué)生極強(qiáng)的依賴心理，不愿思考，等教師演示完之后再依葫蘆畫瓢，以這種方式完成的實(shí)驗(yàn)可以說收效甚微，學(xué)生根本沒有進(jìn)行自主思考，完全是照搬教師的操作過程，要從自己的操作中尋找問題、解決問題更是無從談起。這種實(shí)驗(yàn)方法嚴(yán)格來講，學(xué)生就只學(xué)會(huì)了如何找孔插線，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理以及原理的應(yīng)用都了解甚少。
實(shí)驗(yàn)考核方式不能體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際水平 在以往的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要通過三方面來綜合考評(píng)。這三方面包括學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)操作過程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其中，實(shí)驗(yàn)考勤占10%，實(shí)驗(yàn)操作過程占50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%。這種方法雖然考慮到了實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，但是仍無法體現(xiàn)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，甚至于實(shí)驗(yàn)報(bào)告出現(xiàn)一些抄襲現(xiàn)象[2]。
2 課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體改革措施
針對(duì)上述存在的問題，主要從實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)考核這4個(gè)方面入手，對(duì)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究與改革，具體的改革內(nèi)容如下。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的改革 任何一門課程的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)都不是一成不變的，它必須根據(jù)社會(huì)的需求、技術(shù)的發(fā)展來及時(shí)修訂，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也毫不例外。現(xiàn)今的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)已不是單純的信號(hào)獲取，而包含了大量的信號(hào)處理內(nèi)容，如：如何采集低噪聲的微弱信號(hào)，如何將采集的信號(hào)與單片機(jī)相連繼而控制某個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，等等。所以，培養(yǎng)出綜合而全面的新型信號(hào)檢測(cè)技術(shù)人才，才是本門課程實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)的目標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革 對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不再以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，采用循序漸進(jìn)的方法來依次完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，如圖1所示。
1）基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)重在基礎(chǔ)，包含少量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和本門課程內(nèi)部的綜合性實(shí)驗(yàn)。
2）提高型實(shí)驗(yàn)。提高型實(shí)驗(yàn)分為兩部分。
①設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。這一類型的實(shí)驗(yàn)只提供實(shí)驗(yàn)任務(wù)，具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟都由學(xué)生自己設(shè)計(jì)與規(guī)劃完成。如實(shí)驗(yàn)任務(wù)為溫度的測(cè)量：學(xué)生首先可自行選擇溫度傳感器（如熱電偶或熱電阻等），其次選擇其他的模塊（如運(yùn)算放大器等）自行組合搭建完成溫度的測(cè)量。這一類型的實(shí)驗(yàn)特別注重學(xué)生的自主思考，在某一程度上極大地活躍了學(xué)生的思維，使學(xué)生的思考、動(dòng)手和創(chuàng)新能力都得到很好的訓(xùn)練。
②跨學(xué)科的綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)不單單是本門課程的綜合，而要與其他課程進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)，如與單片機(jī)課程結(jié)合、與虛擬儀器課程結(jié)合。以熱電偶實(shí)現(xiàn)測(cè)溫的一個(gè)系統(tǒng)為例。與單片機(jī)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：用熱電偶采集實(shí)時(shí)溫度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸送到單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過內(nèi)部處理，發(fā)出指令，可進(jìn)行LCD實(shí)時(shí)顯示，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的控制，如溫度過高、啟動(dòng)風(fēng)扇降溫等。或者，與單片機(jī)課程及虛擬儀器課程結(jié)合的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：用熱電偶采集實(shí)時(shí)溫度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸送到單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部處理后經(jīng)串口通信輸送給由LabVIEW軟件編寫的信號(hào)分析系統(tǒng)，對(duì)采集的溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并將分析后的結(jié)果再經(jīng)串口通信輸送給單片機(jī)，控制相應(yīng)的模塊進(jìn)行升溫或降溫處理。這種形式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使實(shí)驗(yàn)意義上升了一個(gè)層面，不再拘泥于單純的信號(hào)采集，而是通過與其他課程實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，完成了一個(gè)產(chǎn)品工程鏈的訓(xùn)練，大大提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用水平和自主創(chuàng)新能力。
3）實(shí)際應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。這種類型的實(shí)驗(yàn)不再進(jìn)行理想化處理，而是與實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境相結(jié)合。比如待采集的信號(hào)太微弱，基本被噪聲信號(hào)淹沒，該如何處理？再如上述提到的熱電偶實(shí)現(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)，在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，熱電偶的冷端溫度不是恒定的，是隨環(huán)境溫度變化的，比如冬天使用和夏天使用時(shí)，熱電偶的冷端溫度就有極大的差別，那么，在實(shí)際應(yīng)用中就必須考慮一個(gè)冷端溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}。又如溫度的慣性問題，如何保證在最短的時(shí)間內(nèi)使溫度恒定在預(yù)期的設(shè)置參數(shù)？這些都是在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境與企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)中會(huì)碰到的問題。
因此，課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不能理想化，不能與社會(huì)脫節(jié)，相反，而應(yīng)與實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境緊密相連，要盡量保持步調(diào)一致，時(shí)刻根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的改變而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新設(shè)置。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革 打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“采用2人一組，教師先演示，學(xué)生再操作”的教學(xué)方法，更注重“以學(xué)生為主導(dǎo)、開放性”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中，教師不再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生以4人為一小組，自行根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)，教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的完成過程中只起到指導(dǎo)和答疑的作用。
此外，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，不再規(guī)定學(xué)生在2學(xué)時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可利用課余時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，這種方法大大靈活了實(shí)驗(yàn)完成的過程。
實(shí)驗(yàn)考核辦法的改革 為了避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)抄襲的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)不再以考勤、實(shí)驗(yàn)操作過程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告為考核的內(nèi)容，新的實(shí)驗(yàn)考核基于現(xiàn)場(chǎng)答辯+實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況。具體的實(shí)施方案如表1所示。
其中，由于實(shí)驗(yàn)中是以4人為一組，為避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)都是由組內(nèi)1人或2人完成的現(xiàn)象，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯時(shí)，4人必須依次進(jìn)行答辯。這種新的考核辦法更注重于對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題與解決問題能力及自主創(chuàng)新能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
3 總結(jié)
信號(hào)檢測(cè)技術(shù)在信號(hào)采集領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用，本文對(duì)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了探索和改革。按照課程的發(fā)展需求，以培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)型人才為目標(biāo)，分別從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)考核方面進(jìn)行了改革，改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更加注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生真正掌握信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，并使相關(guān)課程也得到了較好的鞏固與實(shí)踐。
參考文獻(xiàn)
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