基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

龍世瑜，許　棠，梁?jiǎn)⑽?/p>

(嶺南師范學(xué)院　信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東　湛江　524048)

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·實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)·

基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

龍世瑜，許棠，梁?jiǎn)⑽?/p>

(嶺南師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東湛江524048)

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與思維，增加學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新機(jī)會(huì)，該文提出了設(shè)計(jì)創(chuàng)新性教學(xué)項(xiàng)目教學(xué)改革的措施。以單片機(jī)課程為例介紹了對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)改革的探索，每次實(shí)驗(yàn)均采用驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)三者相結(jié)合的方式，每個(gè)實(shí)驗(yàn)由淺到深、由驗(yàn)證到設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)式地進(jìn)行，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是上一次實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步的提高或擴(kuò)展。實(shí)踐表明，新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性，有助于學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

單片機(jī)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目；實(shí)踐；創(chuàng)新

隨著世界知識(shí)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才已被確定為我國(guó)高等教育發(fā)展的根本目標(biāo)。單片機(jī)課程已成為高校電氣類、電子信息類、計(jì)算機(jī)類和機(jī)電一體化類等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力的一個(gè)良好的載體[1-2]。該文以單片機(jī)課程為例探討基于實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

1　單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題

針對(duì)單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)容易出現(xiàn)的問(wèn)題，眾多高校對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了研究，期間雖然進(jìn)行過(guò)改革，但也僅僅是針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容少、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少的問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)整，比如增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，增加設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容?，F(xiàn)在單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)單分為驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性3類，課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相互獨(dú)立、脫節(jié)、不系統(tǒng)，與工程實(shí)踐脫節(jié)，基本上都是虛擬題目。學(xué)生不能自主地編寫(xiě)電路設(shè)計(jì)程序，缺少了主動(dòng)研究和學(xué)習(xí)過(guò)程，不能靈活運(yùn)用積累的經(jīng)驗(yàn)，不利于學(xué)生的工程能力培養(yǎng)[3-5]。

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)讓學(xué)生掌握單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)編程方法及外部擴(kuò)展等內(nèi)容，并具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)能力。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分散、知識(shí)點(diǎn)多，難理解、難掌握，且技術(shù)性、工程性、實(shí)踐性都非常強(qiáng)[6-8]。為了讓學(xué)生掌握知識(shí)，并將所學(xué)的知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，將軟件與硬件相結(jié)合，達(dá)到工程實(shí)踐應(yīng)用能力，我校從實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了研究和探索。

2　創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的改革思路和設(shè)計(jì)

我校對(duì)單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的改革思路是：1)每個(gè)實(shí)驗(yàn)均使用驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)3者相結(jié)合的方式，每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由淺到深、由驗(yàn)證到設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)式地進(jìn)行，這樣充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是對(duì)上次掌握的知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步的提高、擴(kuò)展和綜合；2)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是一個(gè)微型項(xiàng)目，將課程知識(shí)點(diǎn)融入微型項(xiàng)目，將課程所有知識(shí)點(diǎn)貫通，指導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地完成項(xiàng)目，項(xiàng)目就是一個(gè)實(shí)用的產(chǎn)品，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘和電壓表二合一的項(xiàng)目，將單片機(jī)的并口和開(kāi)發(fā)環(huán)境、中斷系統(tǒng)、內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口通信、鍵盤(pán)掃描、LCD顯示及可編程外設(shè)(A/D)、課程設(shè)計(jì)等課程知識(shí)點(diǎn)貫穿，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是一個(gè)微型項(xiàng)目，將知識(shí)點(diǎn)不斷提升和綜合。每個(gè)微型項(xiàng)目首先給出一個(gè)例程，實(shí)驗(yàn)要求使用Proteus、Keil調(diào)試驗(yàn)證，然后在例程基礎(chǔ)上改寫(xiě)、設(shè)計(jì)、調(diào)試程序，在實(shí)驗(yàn)箱上連線并下載程序完成實(shí)驗(yàn)。

2.1單片機(jī)的并口和開(kāi)發(fā)環(huán)境

以單片機(jī)的并口和開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)。P1口連接流水燈，P2口連接LED，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出用軟件定時(shí)控制流水燈和LED循環(huán)顯示的C51例程，實(shí)驗(yàn)要求：1)使用Proteus、Keil調(diào)試驗(yàn)證C51例程；2)在C51例程基礎(chǔ)上使用Proteus、Keil編寫(xiě)調(diào)試程序，改變流水燈和LED循環(huán)顯示的樣式和軟件定時(shí)的時(shí)間；3)在實(shí)驗(yàn)箱連線并下載程序。

2.2中斷系統(tǒng)

在單片機(jī)的并口和開(kāi)發(fā)環(huán)境項(xiàng)目基礎(chǔ)上增加2個(gè)按鍵，按鍵的一端分別串接P3.2(外部中斷0)和P3.3(外部中斷1)；另一端接地。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出C51例程并要求驗(yàn)證，驗(yàn)證內(nèi)容是：其中一個(gè)按鍵用外部中斷方式實(shí)現(xiàn)控制流水燈和LED循環(huán)顯示。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：在例程基礎(chǔ)上改寫(xiě)程序，使用2個(gè)外部中斷，其中一個(gè)為高優(yōu)先級(jí)，另一個(gè)為低優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)用2個(gè)按鍵控制流水燈和LED循環(huán)顯示的2個(gè)不同樣式。

2.3內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出C51例程并要求驗(yàn)證，驗(yàn)證內(nèi)容是：CPU運(yùn)行定時(shí)中斷方式，實(shí)現(xiàn)每500MS輸出狀態(tài)發(fā)生一次反轉(zhuǎn)，即發(fā)光二極管500MS亮一次。流水燈撤掉連P1口，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：1)在例程基礎(chǔ)上使用定時(shí)器定時(shí)設(shè)計(jì)LED數(shù)字秒鐘；2)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2的外部中斷知識(shí)，一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的啟動(dòng)，另一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的停止；3)定義2個(gè)按鍵優(yōu)先級(jí)別。

2.4串口通信

在內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器項(xiàng)目基礎(chǔ)上，將單片機(jī)的RXD和TXD腳，分別接到用Proteus虛擬終端的RXD和TXD腳，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出C51例程并要求驗(yàn)證，驗(yàn)證內(nèi)容是：用Proteus虛擬終端和PC超級(jí)終端(串口調(diào)試助手)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)串行通信。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：綜合內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器項(xiàng)目的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)串口調(diào)試助手PC向單片機(jī)發(fā)送指令啟動(dòng)秒計(jì)時(shí)，并可在PC超級(jí)終端和LED同時(shí)顯示秒的時(shí)間。

2.5鍵盤(pán)掃描

在串口通信項(xiàng)目基礎(chǔ)上，P1口接行列鍵盤(pán)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出一個(gè)C51例程并要求驗(yàn)證，驗(yàn)證用鍵盤(pán)設(shè)定LED的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：綜合串口通信項(xiàng)目的知識(shí)點(diǎn)；用鍵盤(pán)設(shè)定LED和PC超級(jí)終端的時(shí)間數(shù)值；通過(guò)串口調(diào)試助手PC向單片機(jī)發(fā)送指令啟動(dòng)秒計(jì)時(shí)。

2.6LCD顯示

P2口撤掉連LED，P0口接1602LCD的數(shù)據(jù)線，P3口的未使用的3個(gè)腳連接1602LCD的控制線，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出C51例程并要求驗(yàn)證，驗(yàn)證內(nèi)容是：用I/O控制LCD1602液晶顯示字符。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：用鍵盤(pán)設(shè)定LCD和PC超級(jí)終端的時(shí)、分、秒數(shù)值，通過(guò)串口調(diào)試助手PC向單片機(jī)發(fā)送指令或連接外部中斷引腳的按鍵啟動(dòng)計(jì)時(shí)，PC超級(jí)終端和LCD同時(shí)顯示時(shí)間。

2.7可編程外設(shè)(A/D)

撤掉行列鍵盤(pán)，ADC0808的數(shù)據(jù)口線接P1口，ADC0808地址線接地，ADC0808ALE和START連接到P2.0、時(shí)鐘信號(hào)CLOCK連接到P2.1、EOC連接到P2.2、輸出控制信號(hào)OE連接到P2.3、IN1接可變電位器的中心抽頭(0～5V)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出一個(gè)A/D的C51例程并要求驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：LCD和PC超級(jí)終端顯示IN1輸入的電壓值。

課程綜合設(shè)計(jì)要求在7個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)數(shù)字時(shí)鐘和電壓表二合一的項(xiàng)目，LCD和PC超級(jí)終端顯示電壓或時(shí)間。軟件設(shè)計(jì)要求：?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)

LCD顯示和A/D兩個(gè)模塊.C文件，用頭文件引用模塊文件。硬件設(shè)計(jì)要求利用P2的4個(gè)空閑引腳串接4個(gè)獨(dú)立按鍵落地，4個(gè)獨(dú)立按鍵分別定義為時(shí)間設(shè)定+、時(shí)間設(shè)定、時(shí)間設(shè)定移位、時(shí)間電壓顯示轉(zhuǎn)換[9-10]。

3　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的探索，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，我校單片機(jī)課程取得了較好的教學(xué)效果。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，許多學(xué)生主動(dòng)與教師共同探討課程中所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，教改措施大大提高了學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。有許多學(xué)生通過(guò)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，參加國(guó)家級(jí)、省級(jí)競(jìng)賽，屢創(chuàng)佳績(jī)。畢業(yè)生適應(yīng)社會(huì)、適應(yīng)工作崗位的能力顯著增強(qiáng)，就業(yè)崗位層次比以往有很大提升。

[1]張?zhí)m紅，陸廣平．我?！皢纹瑱C(jī)"課程的教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014，1(2)：32-33.

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[10]張齊，朱寧西.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)-基于C51的Proteus仿真(實(shí)驗(yàn)、題庫(kù)、題解)[M].3版.北京：電子工業(yè)出版社，2013：8-10.

Design of the Practice Teaching Project Based Creativity Ability Cultivation

LONG Shiyu，XU Tang，LIANG Qiwen

(InformationScienceandTechnologySchool，LingnanNormalUniversity，Zhanjiang524048，China)

Thispaperfocusesoncultivatingstudents’innovativeconsciousnessandthought，increasingstudents’practicalandinnovativeopportunity，putsforwardreformmeasuresofdesigninginnovativeteachingprojects.AnexplorationofthepracticalteachingprojectdesignofSingleChipMicrocomputercourseareintroduced，thereformmeasuresaimingateachexperimentisperformedusingthecombinationofthethreewaysofverification，designandcomprehensive.Thecontentofeachexperimentisfromshallowtodeep，fromverificationtodesign，stepbystep.Eachexperimentisfurtherenhancedorexpanded.Practiceshowsthatnewpracticeteachingprojectcanfullymobilizestudentslearningenthusiasmandcreativity，soastoimprovestudentsprojectpracticeabilityandinnovationability.

singlechipcomputer；practiceteachingproject；practice；creativity

2015-05-13；修改日期: 2016-06-21

廣東省高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心——電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)項(xiàng)目(粵教高函(2013)113號(hào))。

龍世瑜(1967-)，男，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事單片機(jī)方面的教學(xué)與研究。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.054