单片机课程设计范例6篇

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单片机课程设计

单片机课程设计范文1

关键词:课程设计;项目教学;多元化

为进一步深化高职高专院校课程改革,适应社会和职业发展的需要,进行基于工作过程的课程设计,已经成为高职高专教育探索和实践的重要任务。本文主要从课程设计思路、课程内容组织与实施、课程考核与评价、成果展示和课程特色几个方面对《单片机与接口技术》课程的课程设计进行简单阐述。

一、课程设计思路

《单片机与接口技术〉》是面向企业需要,由《单片机技术》和《接口技术》经过资源整合之后的一门课程。

在整个课程设计过程当中,遵循的设计原则是以职业能力培养为目标,以工作过程为主线,以企业项目为载体,采取教、学、做一体化的教学模式。

本着这样的设计原则,为了将基于工作过程的企业项目转化为教学项目,必须深入企业进行调研,通过调研企业得出学生适合的岗位主要有产品测试、产品调试,而《单片机与接口技术》作为专业核心课程,可以说紧贴岗位需求,它主要为从事电子产品的生产和调试的企业培养单片机应用、电子产品的分析、设计、生产和调试的实用型人才,同时为学生职业能力的培养和职业素质的养成起着关键的支撑作用。

二、课程定位

在学习这门课程之前学生需要具备《电子技术》、《程序设计实训》、《电子设计初步》等课程知识,需要具备一些简单电路的设计和程序设计能力,后续课程还有《综合职业技能实训》、顶岗实习和毕业设计,在整个项目课程体系当中,《单片机与接口技术》起到一个承前启后的作用。通过学习这门课程要培养学生能够进行简单单片机产品的研发的能力; 要掌握MCS-51单片机的基本结构以及单片机应用系统设计及调试方法;培养学生沟通、协作意识,吃苦耐劳、爱岗敬业精神和科学的思维方式。

三、课程内容组织与实施

1、教学资源

在进行课程设计之前,提供给学生的一些教学资源,主要有参考书、网络资源和视频教程。其中参考书主要有《单片机与接口技术》参考教材,以及该教材配套的电子课件,同时依据企业行业需要,还制定了该课程的课程标准;网络资源主要有《单片机与接口技术》精品课程网站和FTP服务器站点;视频教程主要有专业老师进行的该课程的视频讲座。

2、教学方法

在不同的项目当中教学环节是不一样的,根据不同的教学环节采取灵活多样的教学方法,主要有任务驱动法、分组讨论法、仿真教学法、项目演示法、讲授法等。

3、教学实施过程

从这个表1中可以看到,整个课程体系主要有教学项目和企业项目两类,其中教学项目主要是通过“学中做“的教学模式,侧重培养学生进行简单单片机产品研发的能力;企业项目主要是通过“做中学”的教学方式,侧重培养学生与企业人员沟通的能力。

教学项目相对来说比较简单,主要是在工学一体项目实训室进行的,利用实训室现有的设备和条件,把学生分成若干组进行实训,当然在实训室只能进行一些简单的模拟生产过程的验证性的实训,为了进一步提高学生的职业能力和职业素养,还和企业联合进行校外综合实训项目的练习,也就是第二阶段的学习,这个阶段充分利用企业成熟项目,把学生放到企业当中去,让学生全程跟踪每一个项目实际开发的过程,同时由企业老师对学生进行指导,带领学生边做边学,进一步提高学生的实践动手能力,下面就以LED灯显示为例,具体介绍一下项目实施过程。

LED灯显示主要从硬件电路制作、软件电路制作、软硬联调三个环节进行,每个环节都是把学生分成若干组,每个组根据老师给出的任务,制定该小组的任务计划和具体的实施步骤,学生在分组讨论的时候,由老师和企业专家共同对学生进行有针对性的指导。

其中硬件电路制作环节包括硬件电路的设计、安装、调试三个环节,硬件电路的设计环节巩固学生的电路制作能力;硬件电路的安装环节提高学生的焊接能力;硬件电路的调试环节锻炼学生使用常用的仪器仪表进行电路测试能力。

软件电路制作环节侧重培养学生能利用各种仿真软件进行程序的编写和调试能力;

软硬联调环节着重培养学生综合实践动手能力。

四、课程考核与评价

单片机课程设计范文2

关键词:单片机综合设计;系统仿真;实践创新

一、前言

《单片机综合课程设计》是面向测控及电子通信专业综合性主干课程,是在学习完成电路原理、模拟电子线路和数字电子技术、单片机原理及应用及微机原理等电子专业课后,进行的一次综合性、系统性的设计实践。设计题目包括对信号的采集、滤波、放大,以及应用各种不同类型智能微处理器显示、控制等。通过本次的动手实践,巩固提高学生应用单片机、电子技术进行地震勘探仪器系统综合设计的水平,提高学生独立地分析问题、解决问题的能力,为将来的工作实践打下一个较好的基础。

二、教学目标

学生通过对本课程环节的训练,使学生掌握数字及模拟电子技术基本原理,深入了解单片机及其他微处理器系统组成原理及设计技术,并将所学的电子技术理论与项目实践相结合,完成课程设计内容要求,掌握智能电子系统电路设计及程序设计的一般方法,进而提升解决特定工程问题能力;通过动手实践,提高学生独立地分析问题、解决问题的能力。

三、教学内容

在教学实践中,为达到较好的教学效果,单片机课程设计内容上采用仿真教学与实践动手相结合的教学模式。1.通过仿真调试阶段,提升综合设计能力。课程设计分为两个阶段,第一阶段,为仿真调试阶段。通过这一过程阶段,意在促进学生综合运用所学理论知识,提升综合运用和系统设计能力。针对课程设计题目进行仿真调试,采用PROTEUS专业软件,设计题目以单片机综合设计题目为主,通过三个步骤进行设计。系统设计阶段:学生根据设计题目,进行系统架构设计,包括选择应用芯片类型,电路分类及程序流程等;硬件电路设计阶段:结合所选择芯片,完成电路设计,并在PROTEUS环境下完成电路图绘制。软件设计:在硬件电路完成后,根据题目要求,编写硬件程序。在日常单片机及数字模拟电路教学中,学生往往针对一种电路及模块进行设计,系统设计概念比较欠缺,通过完成综合仿真设计,真正将电路设计与C语言编程紧密结合,将知识融会贯通,达到学以致用的效果。以“多通道模拟量信号的采集与动态显示设计”题目为例,题目要求包括:①从多个通道输入可调模拟量电压信号,分时采集各通道输入信号;②将多通道采集数据连续存储到单片机片内数据存储器;③设置独立式按键,确定显示的通道,在数码块上显示相应通道采集的模拟量数据,显示控制方式为动态扫描方式实现。题目分析:设计题目包括信号处理、数据采集、数据存储、动态显示四个方面功能,题目设计的知识点包括模拟电路中信号滤波放大的知识,包括数字电路中4—7段数码块译码显示的内容,同时包括单片机中数据存储及与功能芯片接口设计的技术,在功能的实现上,还需要根据不同功能,编写C语言驱动程序,并将程序与电路联通调试,实现对应功能。题目综合多门课程涉及内容,同时需要软硬件配合调试。学生在设计中,既复习运用所学各门课程的知识,又需将各个知识点加以综合灵活运用,达到复习巩固所学知识,掌握电子系统电路设计及程序设计的一般方法,进而提升解决特定工程问题能力的教学目的。2.通过动手实践环节,提升实践创新能力。在仿真设计完成基础上,指导学生进行实际电路的制作和调试。学生采用2—3人为一个小组,首先运用所学电子技术基础知识,查阅相关文献资料、电子线路参考设计手册、电子元器件手册,进行电路设计、程序编制,在设计过程中,锻炼自己熟练掌握和使用先进的计算机电路仿真软件工具,提高设计效率。其次进行电子市场调研、购买相应元器件,完成电路设计制作、功能调试、参数测定,通过这一过程,学生与实际电子元器件紧密接触,从书本的知识物化为实际电子器件,并通过绘制电子线路版图,焊接电子元件,进一步增加实践技能,将书本上的理论与实践结合,达到学以致用、学为所用的实际教学效果。最后由教师组织全班进行设计交流、现场功能演示和提问答辩,同时教师完成每组的成绩评定和设计总结,为下次的课程设计提出合理化建议。从教学角度,在课程设计的内容选择上,更突出设计内容的综合性,并适当增加设计应用技术的难度,并与现代电子新技术紧密结合,激发学生学习的积极性。除此而外,增加设计内容的工程性,增加电子线路板设计及绘制环节,为学生讲解PCB电路板的设计方法及技巧,多层电路板的设计技术及高速电路板的设计等,进一步提高学生应用所学知识进行工程综合设计的水平。目前,开设的新增加的课程设计题目包括:基于CAN局域网络的远程数据采集板卡设计实现;基于凌阳单片机的音乐播放器设计开发实例;基于I2C总线的公交语音报站播放器设计;基于ZIGBEE无线通信系统设计;基于GPRS无线数据采集系统等。通过大量新颖的具有高技术含量的综合设计,充分调动学生的热情,让学生从实验中掌握知识,提升技能。3.以课程设计为基础,积极参与各类科技创新活动,提升科技创新水平。深入贯彻学以致用、理论联系实际的教学理念,在单片机课程设计基础上,鼓励学生应用课堂设计中获得的实践技能解决实际问题,积极参与大学生科技创新活动以及各类电子竞赛等活动,将知识活学活用。在大学生科技创新活动中,在指导教师引导下,结合科研项目,应用单片机及电子技术解决问题,自身综合设计能力和创新能力获得提高。以大学生科技创新题目“抽油机皮带轮自动检测装置”为例:油田现场抽油机皮带轮脱落会影响生产,原始的皮带轮脱落检测采用施工图数据进行分析,经常出现误报错报事故的现象。根据工程需求,学生们大胆设想,通过霍尔传感器检测抽油机工作速度,再通过速度大小判别皮带轮工作状态。以单片机为核心,控制霍尔传感器采集速度信息,并将显示结果通过RS485上传到计算机显示结果。设计思路新颖独特,较好解决了工程实践中的难题,自身的设计水平也达到大幅度提高。开展以科技创新为核心的课外科技创新活动,最终是以培养学生实践能力,创新能力和提高教学质量为宗旨,通过科技创新活动,让学生通过课外的电子科技活动,切实感受到自己所学知识的应用价值,将理论教学与研究实践相结合,激发学生对电子专业课程的学习兴趣,使学生由被动学习状态转入主动学习状态,并以此鼓励学生开拓进取。

四、、结束语

理论教学与实践教学是高校教育的两个重要组成部分,单片机综合课程设计是一门将理论与实践紧密联系的综合性实践课程,通过综合设计实验教学,对于巩固课本上学习的理论知识,培养引导学生掌握科学的思维方法,培养综合分析问题和解决问题的能力,严谨求实的工作作风和协同工作的团队精神等方面具有独特的,不可替代的作用。

参考文献:

[1]曹旭东,李卓然.全日制专业学位研究生的《DSP芯片原理及应用》课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛,2014,6(24).

[2]曹旭东,张少华.《单片机原理及应用》课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛,2015,7(30).

[3]王英红.浅析开放式电工电子实验室的建设[J].电气电子教学学报,2012,(8):24-27.

[4]江锦花,大学生科技创新与开放实验室管理模式[J].实验室研究与探索,2009,(12):32-48.

[5]曹晓达,现代电子专业实验室的规划与开放式管理[J].华章,2012,(7):23-26.

单片机课程设计范文3

一.引言……………………………………………………2

二.总体设计方案………………………………………….2

1. 设计思路………………………………………………….2

2. 总体设计框架……………………………………..……..2

三.设计原理分析…………………………………………4

1. 校时模式…………………………………………………………..4

2. 定时模式…………………………………………………………..4

3. 工作模式…………………………………………………………..4

4. 存储器93C46的相关介绍…………………………………….….4

四.程序部分…………………………………….………….5

1.程序分为五部队分…………………………………………...…..5

2.部分程序及按键说明……………………………………………..5

3.程序流程图………………………………………………………..6

4.程序清单…………………………………………………………..8

五.运行结果…………………………………………….....21

六.总结…………………………………………………….21

七.参考资料……………………………………………….21

摘要

文章介绍了一种以8031单片机为核心片外扩展 at93c46电檫除可编程只读存储器并带有数码LED显示时.分,秒和以指示灯做标志的按键校时自动打铃器.

一.引言

用单片机控制的自动打铃器,充分发挥单片机体积小,价格便宜,功耗低.可靠性好等特点,可用于学校作息,方便了广大师生.

部分参考文献

[4]张毅刚.单片机原理及接口技术.哈尔滨工业大学出版社,1990

[5]谭浩强.单片机课程设计.北京:清华大学出版社,1989

单片机课程设计范文4

关键词:Proteus;高职;单片机;课程设计

中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 03-0000-02

The Application of Proteus Simulation Software on SCM Course Design

Zhou Xudan,Wei Wangdong

(Shaoxing Polytechnical College,Shaoxing312000,China)

Abstract:Course design is one of the important content of SCM course in higher vocational colleges.With the application of proteus simulation software,It greatly enhances the learning initiative and gets a good teaching result.

Keywords:Proteus;Higher vocational;SCM;Course design

一、传统单片机课程设计存在的问题

《单片机原理及应用》课程理论和实践结合性很强的课程性质和高职“高素质技能型人才”的培养目标,决定了单片机课程设计环节具有不可替代的地位和作用。目前,单片机课程设计往往采用单片机实验箱和实物设计两种形式,而这两种方式均存在不可避免的问题。

(一)采用单片机实验箱,建造单片机实验室成本高,投入大,一般的高职院校很难达到学生人手一套实验开发系统,并且随着科学技术的不断发展,实验设备老化、落后、被淘汰,需要不断更新,要解决此问题就需要不断重建单片机实验室,因此必将带来资金耗费严重等问题。

(二)采用实物设计,因受到实训元器件的选用、准备以及实训室时间、场地的限制,使得学生在规定的教学时间内很难完成。

二、引入Proteus的意义与可行性

(一)Proteus仿真技术是高职电子类专业学生必须掌握的重要技术。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,仿真技术“已成为了认识客观世界的除理论、实验之外的第三种方法”。仿真技术的应用,对于及时推出新产品、缩短开发周期、节约成本、提高质量具有举足轻重的作用,是企业竞争能力持续增长的关键。而Proteus作为目前世界上最先进的单片机(MCU)应用系统的设计与仿真平台,其单片机应用系统仿真能力强,元件模型丰富,虚拟仪器齐全且功能强大,因而Proteus仿真技术是高职电类学生必须掌握的重要技术。

(二)利用Proteus仿真技术,使课程设计周期缩短、设计成本减小。Proteus真正实现了在计算机上完成从原理图与电路设计、电路分析与仿真、单片机代码调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB制板图的完整的电子设计过程,其强大的仿真能力,革新了电子产品设计过程,通过Proteus仿真设计后安装的实际产品调试成功率大大提高,从而使课程设计周期缩短,设计成本减小。

(三)利用Proteus软件,拓宽了课程设计的场地,延长了课程设计的时间,给予学生更大的自主性。采用Proteus仿真软件后,仅需一台电脑就可以进行单片机课程设计,拓宽了课程设计的空间和时间,其直观、形象的仿真显示更能激发90后电脑一代的学习兴趣和激情。

(四)众多教学实践证明,在单片机课程设计中引入Proteus软件是可行且必要的。我院于2005年5月率先建成了国内第一个Proteus仿真虚拟实验室,之后,国内众多高职院校也纷纷建立。经过6年的教学实践证明,引入Proteus仿真虚拟实验室,大大提高了学生的学习积极性,极大地增强了学生的学习效果。

三、引入Proteus仿真软件后的单片机课程设计的实施

根据Proteus软件的特点以及单片机课程学习规律与高职学生的特点,我们制定出一套基于Proteus的课程设计实施方案。主有以下几部分:

(一)课程设计项目选择。设计项目的选择成功与否,将很大程度上决定课程设计效果的好坏。它既要考虑到不同学生的不同需求,要能够吸引基础差、求知欲不足、学习积极性不高的学生学习兴趣,但又不至于太难而导致其信心不足放弃学习,还要能够照顾到学习积极性高,动手实践能力强,学有余力的学生能够让他们“吃饱”。另外,课程设计项目要能够涵盖课程所学的基本知识,并注重知识的深化和扩展,且还要考虑到设计项目应具有一定的实用价值。

综合考虑后,我们把课程设计项目分成三个进阶,第一进阶是入门训练,从考虑激发学生的学习兴趣为主,让不同层次的学生都能从这个阶段的课程设计中收获成功的喜悦,并得以下一进阶的顺利开展。这一阶段主要是完成仿真调试。第二进阶项目则注重的是知识的掌握和巩固,是学生进行课程设计的重点内容。这一阶段,学生要通过Proteus仿真软件所运行正确结果,进行实物焊接和硬件调试。第三进阶项目主要是为学有余力的学生准备的,它侧重知识的深化与拓展。学生可根据自身情况有选择的进行。我们选择了如下项目:第一进阶:流水灯设计、交通灯设计等;第二进阶:计时器、密码锁、点阵、数字电压表等;第三进阶:数字频率计、电子时钟、万年历等。

(二)任务驱动与分组教学相结合的实施过程组织。在课程设计的实施过程中,我们将学生分成2人一小组,10人一大组,分组充分考虑学生的成绩优劣和寝室划块。课程设计中完全运用任务驱动教学法,开始这个进阶项目的设计前,教师首先布置好这个阶段的任务,详细分析任务要求,给出明确的任务目标。学生在任务的驱动下,主动发现问题、解决问题,从而完成任务,最终成为学习的主人。教师在这个过程中,是主导者、组织者、指导者和促进者,授学生以“渔”,而不是授以“鱼”。学生学习的积极性和主动性得到了极大提高,在这个过程中学生学会了学习,培养了自学能力、创新能力和实践操作能力。

(三)课程设计考核标准。课程设计考核,从五个方面进行。一是考核学生资料收集与方案设计的能力,约占15%。二是考核Proteus仿真平台中电路设计与连接合理性与否,程序编制与调试成功与否,约占30%。三是硬件电路焊接与调试,约占30%。四是课程设计报告,约占15%。五是学生在课程设计中的出勤与平时表现,约占10%。考核结果采用四级制,即优秀、良好、合格和不合格。

四、教学效果分析

经过笔者的实践发现,在单片机课程设计中引入Proteus仿真软件,运用任务驱动教学法,能收到良好的教学效果:很大程度上激发了学生的学习积极性,班级学习氛围浓厚了,学生两极分化现象得到了非常大的缓解,100%的学生都通过了课程考核。

参考文献:

[1]董亮,朱磊,何鹏.MCS-51单片机课程设计的研究[J].实验室科学,2008,4

[2]周灵彬,张靖武.基于仿真技术的电子产品设计变革[J].系统仿真技术,2009,2

[3]曹晖,徐春辉,易结,彭小军.采用Proteus提高单片机课程设计教学效果[J].华东交通大学学报,2006,23

[4]潘绍明,罗功坤,蔡启仲.单片机课程设计教学改革探索[J].中国科技信息,2008,20

[5]郭宗莲.高职院校单片机课程设计的探讨[J].科技创新导报,2008,31

[6]王进.浅谈高职院校中基于PROTEUS的单片机教学[J].科技风,2008,6

本文是绍兴市教科规划课题《基于Proteus的高职单片机课程设计教学的探究(编号sgj10053)》的研究成果。

[作者简介]

单片机课程设计范文5

项目教学单片机课程设计项目教学法是指围绕着项目组织和开展教学,使学生直接全程参与,体验、感悟、论证、探究。具体包括:(1)师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动。(2)学生在教师的主持下以小组合作工作形式,自行组织完成项目。(3)工作要主动,学习过程成为一个人人参与的创造实践活动,注重的不是最终结果,而是完成项目的过程。

一、《单片机C51》课程简介

《单片机C51》是我院电子工程系中多个专业开设的一门课程。本文所介绍的《单片机C51》课程,是机电一体化专业中设置的专业核心课程。能为从事机电产品生产与开发的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和制作能力的实践型人才。机电一体化专业中本门课前导课程包括电路基础、电子技术基础、传感器与检测技术、电气控制与PLC;平行课程包括液压与气动技术、机电一体化技术、数控技术应用;后续课程包括创新设计与实现、用户控制界面开发。《单片机C51》课程采用项目教学法能让学生更深入的理解单片机开发的过程,不仅提升了硬软件设计能力,而且培养了职业素养,对于推动高职教学改革工作具有积极的意义。

二、《单片机C51》课程教学目标

本门课程教学目标分为三个方面:(1)知识目标。掌握单片机端口及端口的基本应用;掌握C51程序的基本结构及设计方法;掌握程序对单片机端口的控制方法;(2)技能目标。通过相应的项目学习,提高学生单片机控制电路的设计能力和动手操作能力,从而培养学生分析和解决实际问题的能力。(3)情感目标。通过师生互动让学生在学习中有成功的欲望和获得知识的喜悦,增强自信心;同时培养学生的职业道德、团队精神和协作能力,培养创新意识。目标三位一体,全面培养具有丰富理论知识和很强动手能力的高级技术应用型人才,与高职院校培养目标接轨。

三、《单片机C51》课程采用项目教学法的设计原则

1.“先整体、后具体”的原则。先让学生对本门课程有一个整体的认识和了解,掌握C51程序结构,以及端口的应用,然后用具体项目进一步拓展培养学生的编程思想,提高学生的分析问题和解决问题的能力。经过多年的积累我个人对本课程的认识总结了以下几句话:时间改变状态,状态控制端口;端口驱动硬件,硬件实现功能;硬件端口分配,软件功能分配。

2.虚拟仿真与试验箱验证相结合的原则。授课时使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。然后与试验箱连接,实现与电路协同仿真,真正实现了从概念到产品的完整设计(完成从概念到具体应用的过程)。

3.以学生为主体,鼓励学生主动探索,培养学生自主创新意识,提高学习兴趣,享受成功的喜悦。

4.以教师为主导,对项目进行集中讲解,个别辅导,充分发挥教师的指导、协助、协调和监督的作用。

四、《单片机C51》课程教学过程设计

本门课程设计了五个项目,包括项目一单片机实验电路制作;项目二C语言程序识读;项目三班级成绩排名;项目四流水灯;项目五键控数码显示;项目六倒计时;项目七交通灯;项目八数字钟。下面以具体的一个项目为例介绍教学过程,教学分为六个步骤。

1.情境导入。用多媒体播放交通灯画面,把本项目内容形象化,让学生乐于接受,易于理解。

2.项目任务。要求是只有红灯、绿灯轮流切换。南北方向绿灯40秒,东西方向绿灯30秒,动态扫描显示时间。

3.项目分析。学生按照分组首先分析项目任务,根据任务查找、搜集相关资料,设计硬件、软件资源的分配,初步确定方案。

4.方案制定。小组讨论方案,如有问题,分析解决,最终形成纸质文档。以下是某一小组制定的方案,如表1。

5.方案实施。根据方案,使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。主函数完成初始化,定时器T0完成动态扫描、倒计时、状态变换。通过编译、仿真验证后与试验箱连接,观测效果,进一步完善设计。

6.项目拓展。完成本设计后,教师进行引导,学生可以把本项目的编程思想拓展到不同领域,例如洗衣机的状态,洗涤、漂洗、脱水这三个状态和交通灯的红灯、黄灯、绿灯这三个状态类似。因此学生经过一个项目的实施,学会一类项目,学习能力大大提高。

7.小结与评价。以小组为单位进行成果展示,评价时采取自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式进行。

五、应用“项目教学法”的几点感触

1.使学生真正感觉到了理论与实践的有机结合,领悟到程序设计的基本方法。

2.使学生学会了怎样学习和运用新知识、新技能的方法,学会了学习,体验了知识技能的“边学边用,活学活用”的价值,自主学习能力初步形成。学会了面对问题、分析问题、解决问题的方法。

3.培养了学生协作学习、合作探究的学习能力,初步形成了团队意识。

4.培养了学生搜集信息、分析取舍信息、整理信息的能力。

5.巩固拓展了学生以前的知识技能,使学生完成专业任务的综合能力得到提高。

6.自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式,调动了学生的积极性。这个过程既培养了学生的独立工作能力、协作精神,同时也有助于学生社会能力及综合职业能力的养成。

项目教学法在网络安全课程中的应用

郑莹

(湖南常德职业技术学院)

为了提高计算机专业学生的实践动手能力,解决高职学院计算机专业课程中学生学习积极性不高、计算机教学效率低下的问题,在高职学院网络安全课程中采用项目教学法显得十分必要。

项目教学法网络安全密钥数字证书在当前的计算机教学中,一般老师在讲授网络安全课程时更多的是采用传统教学管理模式。首先,对网络安全的概念、安全服务、安全机制、网络的层次结构以及各层的安全性等内容进行介绍;其次,介绍数据加密机制、数据完整性和签名机制、密钥的分配与管理和常见病毒等内容;最后,介绍一下网络入侵与防火墙的概念。这种传统的全理论教学模式看起来老师已经把网络安全的知识全部传授给了学生,但实际上,高职学院的学生只是似懂非懂地了解了一些安全知识,至于如何具体去建立和维护一个网络的安全性仍然很茫然。

由于,高职教育是学历教育和职业培训相结合的教育模式,是让学生接受理论知识和操作技能溶于一体的教育,为了努力提高学生的理论知识水平和实践动手能力,我们在教学中采用了能充分发挥学生的主体性和创新性的项目教学法,并且取得了很好的效果。

一、项目教学法

建构主义学习理论认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学生在一定的情景下,借助他人(包括教师和同学)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式获得。基于建构主义的教学法要求,学生在学习过程中,要以自身为中心,老师以帮助者角色,利用情景、协作、会话等学习环境要素,让学生充分发挥主体性和创新精神,使学生有效地达到对当前所学知识的意义建构。

项目教学法就是在建构主义的指导下,以实际的工程项目为对象,先由老师对项目进行分解,并作适当的示范,然后由学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习,最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种新的教学方法。项目教学法针对高职学生素质普遍不高的情况,通过示范项目让学生掌握最基础的知识,并架起学习新知识的支点,然后运用知识迁移、协作讨论来完成对知识的意义建构。

二、项目教学法的教学案例

项目教学法要求在教学过程中,以完成一个一个具体项目为线索,把教学内容巧妙地隐含在每个项目之中,让学生在实践中自己发现问题,并经过独立思考和老师的指导,自己解决问题,学会自我学习的方法。根据网络安全课程特点,我们结合北京网证通科技有限公司签发的数字证书为例来确立密钥分配与管理的知识体系结构,它包括密钥产生、对称密码体制和公开密码体制的密钥管理、Kerberos的鉴别和密钥分配模型、数字证书的申请和管理、验证等几个部分。每个部分包括学生应掌握的理论知识,然后再通过项目教学法来体现这些理论知识的实际应用,做到理论联系实践。

学生通过登陆广东电子商务认证中心的主页,参加申请证书、安装证书、利用数字证书进行加密和验证几个模块的学习,切实地掌握从理论知识到实践操作的过渡,满足企业对人才的能力要求。整个教学过程中,需要学生动手操作才能实现教学目标。学生在完成实践操作的过程中,分析问题、解决问题的能力得到提高,独立探索及合作学习的意识得到强化。

项目教学法的实践操作教学环节采用四级教学法:

(1)准备。在此阶段首先应确定课题和明确教学目的,将学生分成若干项目小组,整个项目分成若干小的项目,然后让学生分组选择小项目。

(2)示范。由实践指导教师慢慢地演示操作步骤,同时阐明要做什么和为什么这么做,指出可能会出现的错误和操作中的技巧。

(3)仿做。学生按项目小组的分工进行操作,教师在一旁作解释指导,并纠正大的错误,同时给予帮助,表扬能正确掌握要领的学生,鼓励后进学生。

(4)应用。由指导教师给出应用练习题,学生独自解决问题,要求不仅要正确,而且要能较快较熟练地解决问题。在实践教学过程中,不仅要培养学生实践操作的基本技能,职业(岗位)专业技能,而且还要重视学生的职业基本素质的培养,包括守时、准时及工作责任心,工作态度,行为规范的训练,团队协作、相互沟通的能力,独立计划、组织、实施的能力,发现、分析并解决问题的能力。

三、项目教学法在具体实践中应该注意的问题

在项目教学中,学习过程成为一个人人参与的创造性的实践活动,它注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。在项目的具体实践中,教师应该注意以下问题:

1.确立实用、优秀的项目

项目的确立不是一件轻松随便的事。首先,项目要包含全部教学内容并尽可能自然、有机地结合多项知识点;其次,项目的难易度要针对学生的实际水平来确定;再次,项目要被大多数学生喜爱,并可以用某一标准公平准确地给予评价。当然,不是每个项目都能面面俱到,老师要根据具体的培养方向来确立最合适的项目。

2.项目活动团体的确立要根据具体情况妥善安排

项目是由学生独立完成,还是分组合作来完成,要根据项目的具体特点来确立。我们通过多次的教学实践得出:单纯针对某一新知识的项目,以学生独立完成较合适;而对于涉及知识面较广、难度较大的项目,则要分组合作完成,因为学生们各有所长,知识的互补性可以帮助他们解决更多的问题。

3.老师的指导要恰到好处

学生在完成项目的过程中遇到困难,老师应及时给予指导。针对不同层次的学生,老师指导的深度要有所不同。项目教学法的根本宗旨是让学生自己发现知识、提高技能,因此,老师一定要把握好指导的尺度。即使学生有问题,也应该是启发性的,非正面、非全面地提示性指导不但使学生记忆深刻,还能锻炼学生的发散思维,培养其创新能力。

4.项目总结必不可少,并要进行项目拓展和延伸

项目完成过程是学生自己探索钻研的过程,为了能学众人之长,项目完成后的总结也相当重要。它应包括思路总结和技巧总结。思路总结可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法,找到自己理论上的不足。技巧总结中,“一题多解”是应该极力推荐的,每一种方法不管难易都应该展示给学生,再由老师与学生共同评价各种方法的优缺点及适用范围,这样,学生可以学到更多的操作技巧,全面吸收整个项目活动的精髓。

参考文献:

[1]赵建华.协作学习及协作学习模式[J].中国电化教育,2000,(10).

[2]戚文静.网络安全与管理.中国水利水电出版社,2003,(69).

单片机课程设计范文6

[论文摘要]文章分析了电子信息工程专业单片机原理与接口技术课程教学的现状,认为提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点,指出设计性实验开设中要注意理论与实验的衔接、验证性实验与设计性实验的衔接、课堂与课外的衔接,并不断完善适合设计性实验的评价体系,提高人才培养的质量。

电子信息工程专业作为实践性、应用性非常强的理工科专业,学生必须具备扎实的基础理论知识,具有较强的实验技能,今后才能顺利地从事电子设备和信息系统的维护和研发。要实现这个目标,必须十分重视相关课程的建设,搞好实验教学改革。而单片机原理与接口技术课程作为电子信息专业的一门专业主干课程,其应用性非常强,设计性实验开设质量对于学生今后就业、工作至关重要。

一、教学现状

单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业核心课程之一,理论的重要性不言而喻,但在实验教学方面大都还是停留在传统的实验模式上,离培养学生实践动手能力和创新精神还有差距。很多学生反映,课程学习下来理论基本掌握了,验证性实验也能顺利完成,但要真正完成一个实际项目时,却无从入手。出现这种现象原因是多方面的,笔者认为主要有:

1.教学模式方面的原因。传统教学方式中,教师主要注重于理论的完整性和知识结构的完备性。理论上从单片机的结构讲起,然后讲汇编指令和c语言编程,再讲硬件接口及相关的程序编写,最后讲一两个实例,课时也就差不多用完了,再想讲其他东西就没有时间了。WWW.133229.cOm实验也注重基本原理和基本方法的训练,为了让学生认识单片机的基本组成和基本指令,所开出的实验就占了大部分实验课时,最后只能做几个综合性实验或做一个简单的设计,这样就结束了整个课程的学习。

2.教师方面的原因。自从高校扩招以后,学生的数量剧增,而教师并没有同比例增长,教师承担的课时量太大,教学压力过重。具体到单片机原理与接口技术这类专业性和实验性都非常强的课程,存在着精力投入不够的问题。如果要改革实验教学的模式,以设计性实验为主的话,教师就要投入非常多的精力。

3.评价体系方面的原因。就评价体系而言,目前通行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的,但对单片机原理与接口技术课程,就会存在这些问题:学生成绩不低,但一旦面临实际问题时,无从入手,没有达到本课程的教学目标。

二、解决对策

为提高单片机原理与接口技术课程教学质量,培养学生解决实际问题的能力,笔者认为,提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点,应该从以下几点来改革:

1.教学模式。提出和采用新的教学模式,实验开设要特别注重开出的设计性实验质量。新的教学模式主要包含理论教学和实验教学两个方面。在理论教学中,单片机的结构和基本指令讲解要精,应通过实例来将相关的知识串起来,力求通过具体实例的讲解达到以较少的理论课时就让学生真正掌握单片机的结构和指令的目的。在实验方面,则采用以开设设计性实验为主、验证性实验为辅的方法,并提高实验课的课时数。适量开设验证性实验,在课堂内只做1~2个,而将大部分实验内容放在课堂外,由学生通过开放实验室单独完成。增加较多的设计性实验,供学生选做,在教师精心指导下,让学生在课外准备,课内完成,切实提高学生的实战技能。

2.教师自身的定位。教师应自觉提高自身做项目的能力,并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累,一方面,要自己动手,精心制作好几个作品。另一方面,也可以通过提出选题,指导学生去做,将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2~3年的积累,就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库,既为后续班级的教学创建了良好的条件,对后续学生的实验起到示范和引领作用,又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些,就要求教师充分明确自身职责,牢固树立以教学为中心的观念,保证有足够的精力投入教学中。

3.评价体系。作为评价体系,要改变传统的基本是以分数论英雄的模式。单片机原理与接口技术课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力,分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价,笔者认为一定确立以实践能力为主体的评价体系,通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果等验收情况来给出合适的评价。

三、设计性实验开设与评价体系建立中要注意的几个问题

想搞好单片机原理与接口技术课程建设,提高学生的实战能力,就要以设计性实验的开设为重点来进行整体设计。笔者认为需要特别注意抓好以下四个衔接:

1.理论与实验的衔接。理论教学是单片机原理与接口技术课程教学中必不可少的组成部分,但其开设方式不能采用传统的教学方法,而应设计出一种项目教学或称为专题讲授的形式来进行。首先,要讲透基础部分,笔者认为可以分成单片机的内部结构、单片机的指令系统、程序编写的基本思想、硬件接口构建等四个专题进行。其次,要针对课程特点,做好五个简单项目,如外部中断的使用、定时器中断的使用、并口的扩展、串口通信、ad和da转换。最后,要对相关知识点全面整合,综合演练,实战2~3个较为复杂的综合性项目,进行原理图分析、算法设计和程序分析,并制作出作品进行演示。按这种思路设计,理论教学大致课时数为36~48个课时,实验课时数为24~36个课时。

据此分析,实验教学则应充分重视设计性实验的开设。与理论教学相对应,每讲完一个项目,就要依托该项目开设一个设计性实验,每个实验3~5个课时。通过简单的5个项目和较复杂的2~3个项目的训练后,学生能掌握单片机开发和设计与实物制作的基本方法和技能。当积累了2~3年后,有了很多已成功的项目可参照时,不同的学生就可以选做不同的设计性项目。在进行单片机原理与接口技术的课程设计时,则应要求学生在设计性实验的基础上进一步深化,将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。这是一个由理论出发,通过基础实验、简单的设计性实验、复杂的设计性实验,最后完成复杂的课程设计过程,符合循序渐进的教学规律,实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中,设计性实验的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术课程的所有知识点,使学生牢固掌握基本理论,熟练掌握基本设计思路,综合应用基本设计方法,从而达到学以致用的根本目的。

2.验证性实验与设计性实验的衔接。验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验;设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。验证性实验作为一种传统的教学方法,在现在的实验教学中也还有一定的作用,可为设计性实验的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成,通过开设1~2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理,所以在开设设计性实验前开设验证性实验是非常必要的。同时,一些设计性实验的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成,特别是对于开始的简单的设计性实验更是如此。比如一些验证性实验,所有的电路硬件在实验箱中是现成的,同时给出相应的实验程序范例,学生就可以在实验箱上进行验证,对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚,最后要求学生去编写程序,然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性实验具有很强的可操作性,有利于验证性实验到设计性实验的自然衔接。

3.课堂与课外的衔接。设计性实验开设要做好课堂与课外的衔接。因为设计性实验是要学生自行设计实验方案并加以实现的实验,所有的实验方案不可能仅在几个课时的实验课上完成,主要工作要在课外完成。一方面,实验方案的制订、原理图的设计、实物的制作等主要在课外完成,实验课中主要是在教师的指导下进行调试和测试。另一方面,设计性实验很难一次性成功,往往需要多次尝试、反复修正才行,这些必须在课外完成。要使设计性实验真正达到较好的效果,除了在理论教学中要注重和实验教学衔接外,课外的衔接尤其重要,要做好实验室开放,让学生在课外能够较方便地利用实验室的资源,也应鼓励学生采购一些比较简单的单片机开发工具,如简易开发版、烧录器等。

4.评价标准的再定位与评价体系建立的思路。验证性实验往往只涉及一门课程的一个章节或一个知识点的内容,学生通过验证性实验,可以使所学理论知识具体化和形象化,加深对所学知识的理解与掌握,培养基本动手能力。设计性实验突出它的自主设计性,可以是单一知识的运用,也可以是多知识点的综合运用,给出实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现,所以设计性实验带有试探性、研究性,在时间上也需要课内与课外相结合。

由于验证性实验与设计性开设的目标不同,所以最终的考核方式也不同。对于验证性实验,教师可以直接根据学生所做的实验报告评判其实验成绩。传统的做法是百分制。一般每个实验成绩包括三个部分:实验预习(20分)、实验操作(40分)、实验报告(40分)。使用传统的百分制,可以评价学生是否掌握了基本理论和设计方法。但设计性实验所涉及的知识点数量不同,综合运用的效果不同,设计方案是否得当,步骤是否简易可行,实验的成本、效率是否令人满意等等,都不能一概而论,因此需要结合各方面进行综合的评定。设计性实验的考核要贯穿这样一个原则:淡化结果,注重过程。对于设计性实验我们更重视学生在整个设计过程中的表现,而测定结果只作为考核的次要因素。学生在设计方案中是否有独到新颖的想法,整个实验思路逻辑是否清楚,实验过程是细节严密还是顾此失彼,结果是否可信等都是评定设计实验成绩的重要因素。考核中要充分鼓励和肯定学生在设计过程中所表现出的敢于挑战、主动学习、大胆创新的精神,以及由此带来的思维水平和实践水平的全面提高。

因此,设计性实验不宜采用传统的百分制,笔者认为,宜采用优、良、中、及格、不及格5个档次来进行评定。首先明确“优”和“及格”的标准,在“优”的标准下,适当下降一点作为“良”的标准,“及格”标准高一点作为“中”,达不到“及格”标准的就判定为“不及格”。比如,每一个项目都设定多个指标,完全达到指标并有所创新的评为“优”;完全达到指标而无创新的可评为“良”;实现主要指标可评为“中”;实现部分指标,能体现设计者掌握了基本相关基础知识则可评为“及格”;没有实现任何指标,或没有做的评定为“不及格”。这样就应在设定实验指标上着手,针对具体的实验进行不同的设定,才能比较准确地定性评价学生的实验能力,这一点仍需在实践中不断探索和改进。

四、结语

单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业至关重要的专业核心课程之一,必须更加重视设计性实验教学的改革,提高设计性实验开设的质量,做好理论与实验的衔接,验证性实验与设计性实验的衔接,课堂与课外的衔接,完善设计性实验的评价体系,才能培养出符合社会发展需要的高素质人才。