单片机原理与应用课程案例式教学方法实践
单片机原理与应用课程案例式教学方法实践
摘 要： 提出案例式教学方法。首先教师分析案例的电路原理和实现代码，学生进行软件仿真;然后学生分析开发板的电路原理，根据电路的不同修改代码，将hex文件烧写至开发板，观察实验结果;最后课后拓展，将所学技能应用到具体问题情境，培养学生解决实际问题的能力。结果表明，该教学方法不仅能提高学生举一反三的能力，还可以促进学生创新精神的培养。
关键词： 单片机; 案例式; 教学方法
中图分类号：G642.1 文献标识码：A文章编号：1006-8228（2022）08-119-03
Practice of case teaching method in single chip microcomputer
principle and application course
Xue Yuli， Diao Guangqiang， Liu Xin， Tian Yuan
（School of Information Engineering， Shandong Youth University of Political Science， Key Laboratory of Intelligent Information Processing Technology and Security in Universities of Shandong， Jinan， Shandong 250103， China）
Abstract： In this paper， a case-based teaching method is proposed. Firstly， the teacher analyzes the circuit principle and implementation code of the case， and students perform software simulation; then students analyze the circuit principle of the development board， modify the code according to the difference of the circuit， burn the hex file to the development board， and observe the experimental results; finally， the class is expanded to apply the learned skills to a specific problem situation and develop students' ability to solve practical problems. The results show that the teaching method can not only improve students' ability to learn by example， but also promote the cultivation of students' innovation spirit.
Key words： single chip microcomputer; case type; teaching method
0 引言
“纹机原理与应用”是电子信息工程专业的核心实践课，培养学生电路设计、软件开发和软硬件联调的能力，为后续嵌入式原理与应用、电子技术综合设计、专业实习、毕业实习、毕业设计等课程打下坚实的基础。该课程有实践性强、软硬件结合等特点，传统教学方式将理论教学和实践教学割裂为两部分，难以取得理想效果。为此，许多教师在课程教学中引入了案例教学法，石巧云[1]以LED数码管动态显示为例介绍了案例教学的实施过程。单巍等人[2]设计了“模拟电磁曲射炮”的实践训练，要求学生分组讨论设计、分析实验结果并改进。张谦[3]设计了基于51单片机的人数监测系统综合实验，可用于单片机项目式教学。雷涛等人[4]设计了一款基于单片机的心电监测系统，并将其应用于课程实验教学。汪爱明等人[5]设计了应用于煤矿无极绳运输设备控制系统的显示及语音提示装置的实验案例。张东阳等人[6]介绍了一套较为完整的基于理实教学一体化的单片机原理与应用课程案例体系设计。
我们认为目前教学存在的问题和已有研究成果存在一些不足之处。①教学中实践性不强。单片机课程一般有配套实验箱，电路的连接和软件的编写较固定，学生大部分时候完成验证性实验，设计性实验较少，无法培养学生的高阶能力。②学生参与度较低。课程教学中，教师先讲授理论知识点并演示，学生随后进行实验验证，出现结果皆大欢喜，然而稍微换一下情境就完全不知道怎么处理。这是因为学生没有深刻理解，不会举一反三和思考总结。③一些研究中提供的教学案例大部分是综合性实验，需要学生掌握较多知识，一般要课程快结束时才能进行，在平时的教学中没有体现出案例教学的特点。
单片机的I/O口默认为输出口，开关状态检测是单片机作为输入口使用的典型案例。本文以开关状态检测为例介绍案例式教学方法的实施。
1 教学目标
本课程开设在大二上学期，学生已完成C++语言程序设计、电路分析基础、数字电子技术等课程的学习，具备了一定的C语言编程、电路分析设计的能力。经过前几周的学习，学生对单片机最小系统、硬件结构、C51语言编程有了初步的认识。本案例将为后续的独立式键盘、矩阵式键盘和中断系统打下良好的基础。具体的教学目标如表1所示。
2 教学实施
案例式教学方法主要由课前预习、课中实践和课后拓展三部分组成。课前预习每次十分钟左右，通过视频让学生对所学内容有一个先验知识，方便课堂上直接导入;课中实践分为原理讲授、软件仿真、开发板调试三部分，培养学生分析问题、解决问题和举一反三的能力;课后拓展通过老师布置或者学生自己寻找题目的方式，让学生根据本次课程内容，查阅资料，完成一个创新性的设计，培养其自学能力、信息检索能力和创新精神。每一次课程的实施都像一次过关游戏，每一次解决问题后会增强学生的专业自信，激发他们的学习积极性，为后续的“电子技术综合设计”和“大学生创新创业项目实训”打下良好的基础。
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