本科大學(xué)生畢業(yè)后之后, 在相當(dāng)長的一段時間里難以適應(yīng)實際工作。究其原因,主要是理論教學(xué)與實踐教學(xué)嚴重脫節(jié), 學(xué)生不能自覺應(yīng)用所學(xué)理論來指導(dǎo)自己的實踐。
單片機技術(shù)是電類學(xué)生的重點應(yīng)用課程, 課程的學(xué)習(xí)效果直接影響著學(xué)生從事電子設(shè)計開發(fā)崗位的工作能力。
在有限的課時之內(nèi), 如何盡可能提高教學(xué)效果、使學(xué)生加深對單片機技術(shù)原理的認識并提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力,是一個普遍關(guān)注的問題。
我們在單片機的教學(xué)過程中, 嘗試以單片機實際裝置的設(shè)計制作為主線, 采用將實驗與實訓(xùn)相結(jié)合的方法對學(xué)生進行實驗實訓(xùn), 取得了較好的效果。
2 方案框架
將實驗課時全部用于實訓(xùn), 不再安排單純的單片機實驗。實驗課往往停留在學(xué)生插線、按指導(dǎo)書輸入程序驗證,達不到實驗教學(xué)得目的。我們將實驗課時全部用于實訓(xùn),使得實訓(xùn)時間大為加長,取得較好實效。
于單片機技術(shù)課程教學(xué)的第6 周后開始安排實訓(xùn),直至學(xué)期末考試復(fù)習(xí)考試前一周結(jié)束,給學(xué)生以足夠的時間。安排每個學(xué)生在實訓(xùn)室訓(xùn)練不少于16 課時。
要求學(xué)生每人獨立設(shè)計并焊裝出一個單片機應(yīng)用小系統(tǒng)作品,該作品必須能夠進行演示。按照實際產(chǎn)品開發(fā)過程,要求寫出使用說明書、測試方法和自測報告,*廢除以往那種意義不大的實驗報告。
不提供參考設(shè)計和程序, 成績評定主要取決于作品功能及演示效果。
3 關(guān)于實驗實訓(xùn)命題
根據(jù)我們的教學(xué)實踐, 確有一些學(xué)生對本課程缺乏興趣。本著和諧的大原則,要使這些不感興趣的學(xué)生也基本能夠過關(guān)。所以,題目必須具有較大的彈性。我們認為命題至少需要兼顧如下幾個方面:
A . 難度適中, 對感興趣又能力較強的學(xué)生有足夠的發(fā)揮余地, 而對于不甚感興趣的學(xué)生也基本能夠過關(guān)。
B. 避免學(xué)生能在網(wǎng)上直接下載到具體的電氣原理圖和程序,逼學(xué)生自行設(shè)計而不能照抄。
C. 設(shè)計和焊裝工作量適宜。
D. 易于考核, 有硬指標以便于合理方便地給出考核成績。
E. 至少要涉及到中斷、定時、七段碼顯示和LED 等顯示、按鍵等幾個課程重點知識。
F.盡可能具有趣味性。
4 階段檢查與指導(dǎo)
*依賴于學(xué)生的自覺性是不行的, 必須將"嚴格要求"落到實處。在學(xué)生去實驗室之前,我們結(jié)合理論教學(xué),對準備工作的各階段進行檢查、提示和指導(dǎo)。準備工作的各階段檢查分別是:電氣原理圖設(shè)計;硬件制作;軟件流程圖設(shè)計;程序設(shè)計。在每一階段,須對每一個學(xué)生進行檢查指導(dǎo),檢查每個項目后均給出一次平時成績, 每個階段間隔為1~2 周。
對于有一定難度的課題, 教師根據(jù)具體情況給出適當(dāng)提示, 以避免部分學(xué)生感覺太難而失去信心。
5 作品驗收與評分標準
基本分數(shù)段:根據(jù)學(xué)生完成情況,分為a、b、c、d 四個級別, 分別對應(yīng)60~69、70~79、80~89、90~100 分。學(xué)生得分關(guān)鍵在于實現(xiàn)的功能,焊裝質(zhì)量高低至多僅影響5 分。我們認為,本科生未來是工程師而非工人,其未來工作的重心在于設(shè)計調(diào)試。
作品質(zhì)量檢驗: 為了使學(xué)生對產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗過程有所認識, 對其作品首先要在臺面上被重擊三次,以檢驗其焊裝質(zhì)量。焊裝分共5 分,具體標準是:一面有飛線:-1 分;飛線亂:-2 分;輕輕一拉即斷:每條線-1 分。
隨機提問:為了盡可能減少相互抄襲,事先即對學(xué)生聲明,驗收作品時將隨機提問,尤其要對女同學(xué)提問。這是因為女同學(xué)常常會有男同學(xué)自愿為其效力。
自測報告:要求學(xué)生首先自行檢測,并寫入實驗實訓(xùn)報告。
程序燒錄: 如果學(xué)生作品能夠脫離仿真器運行, 表明其基本外圍電路如晶振電路、復(fù)位電路和/EA 上拉等均已無問題。我們對學(xué)生的要求是:低分同學(xué)(60~79 分) 如能夠燒錄程序少扣2~3分;高分同學(xué)則要求必須燒錄。
驗收后,作品交還學(xué)生。為了避免其他學(xué)生又拿來混成績, 我們將每個已驗收作品的電路板剪去四角。
6 幾個實際案例
這里給出幾個我們在教學(xué)中所采用的幾個命題,供大家參考。這些題目至少目前于網(wǎng)上還不能下載到。
所有命題的課時均為16 課時。對于多數(shù)同學(xué),這個課時量是不夠的。不足部分,要求學(xué)生自己設(shè)法與實驗室管理人員協(xié)商解決。我們認為,這對學(xué)生來說也是一種鍛煉。
案例一具有脈寬顯示功能的邏輯筆
a.基本要求:邏輯電平指示:低電平:綠燈亮,高電平: 紅燈亮, 電平變化: 黃燈亮; 電平變化鎖存:一旦電平有變化(0->1 或1->0)則鎖定黃燈,可由按鈕或開關(guān)設(shè)定。脈寬測量的4 位LED 數(shù)值顯示,單調(diào)顯示為及格線。
b.擴展:在實現(xiàn)了a 的基礎(chǔ)上,脈寬測量精度達到20%。
c.提高:在實現(xiàn)了b 的基礎(chǔ)上,脈寬測量精度達到5%。
d.創(chuàng)新:在實現(xiàn)了c 的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了具有實用價值的創(chuàng)新功能。如精度高于2%以上、顯示數(shù)據(jù)位數(shù)擴展(軟硬件均可)、高低電平脈寬可選擇測試、捕捉設(shè)定脈寬范圍的脈沖顯示等。
案例二節(jié)拍練習(xí)器
a.基本要求: 基本的節(jié)拍功能:1 個LED燈指示和一個節(jié)拍按鈕,4 位LED 數(shù)值顯示練習(xí)成績。
b. 擴展:在實現(xiàn)了a 的基礎(chǔ)上,1 列LED 燈指示和一個節(jié)拍按鈕,能指示節(jié)拍的到來。
c. 提高:在實現(xiàn)了b 的基礎(chǔ)上,多列LED 燈指示和多個節(jié)拍按鈕,能指示各節(jié)拍的到來。
d. 創(chuàng)新:在實現(xiàn)了c 的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了具有實用價值的創(chuàng)新功能。如難度可調(diào),爆炸式顯示,聲音擴展等。
案例三基于充放電時間測量原理的電容表
a.基本要求:實現(xiàn)單片機控制的電容充放電,可以通過測量充電或放電時間來測量電容值。采用4 位LED 數(shù)值顯示電容量,單調(diào)顯示為及格線。
b. 擴展:在實現(xiàn)了a 的基礎(chǔ)上,電容測量精度達到20%。
c. 提高:在實現(xiàn)了b 的基礎(chǔ)上,電容測量精度達到5%。
d. 創(chuàng)新:在實現(xiàn)了c 的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了具有實用價值的創(chuàng)新功能。如連續(xù)測量、電容篩選等。
案例四邏輯電平方波發(fā)生器
a.基本要求:輸出方波周期可調(diào),LED 燈指示輸出的高低電平,單調(diào)指示輸出周期為及格線。
b.擴展:在實現(xiàn)了a 的基礎(chǔ)上,周期指示精度達到5%。
c.提高:在實現(xiàn)了b 的基礎(chǔ)上,占空比可調(diào),且高低電平脈寬指示精度均達到5%。
d.創(chuàng)新:在實現(xiàn)了c 的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了具有實用價值的創(chuàng)新功能。精度提高到2%,增加DAC 輸出任意波形等。
7 存在問題與改進設(shè)想
A.據(jù)事后了解, 仍然存在個別學(xué)生請他人代做的情況。雖然驗收過程中有隨機提問環(huán)節(jié),但仍有少數(shù)學(xué)生押問題混過關(guān)。需要強化考核環(huán)節(jié),增加隨機提問。
B.學(xué)生遇到問題很少能做到根據(jù)問題現(xiàn)象進行理論分析。究其原因,主要是學(xué)生前面所學(xué)的課程不扎實,實踐太少。需要全面開放各實驗室, 使學(xué)生隨時可以進行實踐。
C.學(xué)生的考核成績常常扎堆在zui低分段。還需加強指導(dǎo)并調(diào)整考核評分標準。
D.與實際工作尚有距離。
在實際工作中,工程師們極少飛線,大多直接進行原理圖設(shè)計和PCB 設(shè)計然后交專業(yè)公司制板調(diào)試。雖然在我校的實訓(xùn)室中設(shè)有印刷電路板雕刻機,但我們認為這與實際工作情況不符,僅對參加各種大賽有用,對于實操訓(xùn)練意義不大。我們正在嘗試將學(xué)生的電路板拼裝成大塊PCB 后委托專業(yè)制版公司,以減少開工費。
E.仿真器易損壞,設(shè)備維修量大。
因為學(xué)生缺乏經(jīng)驗, 所以易將仿真器等設(shè)備損壞。須加強實訓(xùn)前的仿真器使用方法指導(dǎo)和實訓(xùn)中的巡視。
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