机械类单片机应用实践能力培养体系的构建 知识体系构建
时间：2019-01-05 03:37:23 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要: 针对单片机应用日益广泛,以及机械类毕业生单片机工程实践能力相对薄弱的现状,各高校都加强了单片机应用类人才的培养。本文阐述了基于机械类学科专业学生的单片机工程应用实践能力培养体系模式,该体系模式能让学生更深入、更系统地掌握单片机实际工程应用技能,提高学生整体实践应用素质。
关键词: 职业院校 单片机应用实践能力 培养体系
随着微电子学和计算机技术的发展,单片机作为一种具有集成度高、运算速度快、体积小、性价比高等特点的典型嵌入式系统在现代生活和生产中得到了广泛的应用,基于单片机技术的产品越来越多,单片机已成为电子系统中最普遍的应用手段。社会上大量需求掌握单片机应用开发技术的人才,越来越多的企业也把掌握单片机技术作为招聘技术人员的标准之一,职业院校相关专业如机械专业大都开设了单片机课程。单片机是一门实践性很强的课程,学生需要进行大量的实践训练才能真正掌握。刚刚走出校园的毕业生,在工程实践能力方面多有不足,如发现问题、分析问题的能力不足,单片机应用和开发能力不足,工作上手慢不能很快进入工作情境。因此,职业院校构建完整、合理、规范的单片机应用实践能力培养体系,提高学生的单片机应用能力就变得非常必要。
1.单片机基础知识教学
单片机的基础知识的教学是必须扎实的,否则学生对于诸如定时器、I/O口扩展、中断、A/D、D/A、LCD接口等实践训练的目的与内容就会无从下手。因此在理论教学中教师不能孤立讲解理论知识,需要把工程实践应用渗透进入课堂,灵活运用各种教学方法,充分调动学生的学习积极性,激发他们的兴趣。例如,用工业生产线上的产品计数来讲授定时/计数器的应用,首先是光电传感器、电磁传感器、行程开关等传感器的介绍,然后是如何计数,最后是怎么显示出来,通过应用性基础知识的学习激发学生的学习兴趣。
2.实验教学
实验教学环节是培养学生单片机应用实践能力的重要环节。该环节主要是结合课本上的关键知识进行实验,验证理论知识,提高学生对基础知识的深入理解。这个环节的内容可划分为:单片机外观认识、指令验证、汇编程序设计及验证、I/O口输出输入验证、最小单片机系统、中断、循环彩灯控制、编程软件环境如(Keil)、仿真软件如(Proteus)学习等。通过实验的训练,学生对单片机能进一步理解,为应用能力的培养打下坚实的基础。
3.实训环节教学
在这个环节中,教师应研制多个系列的实验开发板提供给学生使用,并根据学生的能力进行分组实训,可分为兴趣组、基本技术组、开发应用技能组及项目实战组。
兴趣组,提供给学生学习单片机的兴趣实验板,提高学生的学习兴趣。让学生学习Keil C编程,利用USB接口下载目标代码到开发板,仿真调试、中断操作等,验证学生编程思路。让学生练习汇编或C语言程序设计、编译、连接、下载、调试、仿真观察等单片机开发基本技能。有条件的还可以提供给学生制作好的PCB面包板,让学生自己亲自焊接组装开发板,提高学生对单片机应用的兴趣,为下一组实训打下基础。
在基本技术组,让学生自己制作不同的接口板。如根据学习的需要,制作存储器容量扩容板,数字数据、模拟数据采集板(如外扩ADC0832数据采集卡),通信接口板(如USB接口、8155、SPI等并口或串口的转换和扩展技术)多功能矩阵键盘的板,显示板,等等。学生通过这组的学习,能为应用开发打下基础。
开发应用组,设计综合开发板,是前一组的综合应用。这能满足学生创新设计、学科竞赛等的需要,提高学生学习工业生产中自动控制的设计方式、方法,为以后就业打下坚实的基础。在这一组中,学生应该学会发现问题、分析问题、寻求方法解决问题,提高自身解决问题的综合素质。因此,学生要耐心、细心地解决问题,多花时间想问题。
项目实战组,把一个项目分成多个小块,让学生在现实的项目工作中锻炼自己,提高学生在现实压力下解决问题的能力,以及增强降低成本的单片机应用能力意识。有条件的职校还可以让学生参加校企合作项目,结合学生所学的学科与就业特点进入企业相应岗位顶岗实习,使单片机实训教学更加符合企业用工实际。
这四个组是有机统一体,但又有侧重点,在实训时间的分配上为1∶3∶4∶2,有利于培养学生基本实践能力。
4.课程设计和毕业设计教学
课程设计是综合性设计,这部分主要是使学生学习单片机应用系统的开发,软硬件的设计与调试,锻炼学生的单片机系统与数模电路的接口设计等综合能力。毕业设计从设计题目的提出、内容的设计、实现方法和步骤,到过程中遇到问题进行分析与寻找解决措施,等等,都让学生独立进行,锻炼学生独立解决工程实践问题的应用能力。
5.考核环节
考核是对学生学习情况的检验,同时也是对学生学习方法的引导和点拨,因此,合理的符合工程实践应用能力的考核方式对于学习一门实践应用性很强的课程至关重要。考核对象有两个,一是基础知识,二是实际解决问题的能力。这就要求学生既要踏实地掌握所学理论知识,又要有过硬的实际动手能力。改革考核环节不仅能完善单片机课程的教学环节,而且对培养学生的工程实践能力可以起到监督的作用。
6.建立网络互动平台,鼓励学生参加自动控制设计大赛
在学校的网络教学平台上建立单片机互动网站,将单片机教学实训相关的课件、课程学习资料、教学文件、芯片资料、仿真软件、编程软件、动画示例等放入该平台上,并开辟一个BBS,使学生在学习过程中遇到的问题得到及时解答,实现学生与教师之间的交流,创建工程实训应用能力的学习环境氛围。
鼓励学生参加各种形式的科技创新活动,如自动控制大赛、大学生科技创新、挑战杯等活动,鼓励学生将专业开设的单片机应用到创新作品设计和研制中去,为学生的单片机应用能力锻炼创造条件。
7.结语
我校通过建立以基础知识教学、实验教学、实训环节教学、建立网络互动平台、综合设计与考核环节作监督的综合单片机实践能力学习教学体系,采用循序渐进的方法,对学生单片机实践能力进行培养和锻炼,使学生结合自己学科的专业特点,把单片机应用到工程实践中,符合企业实际工程应用能力要求,从而提高了学生整体实践能力。
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