电子实验教学的探索与研究论文

简论单片机课程中单片机实验教学探究

论文摘要：单片机的开发与应用、学习将造就一批计算机智能化控制的工程师、科学家。一些中等院校也相继开设了单片机课程设计及相关的课程。在单片机及接口技术课程的教学过程中，实验教学是重要的组成部分。针对单片机课程的教学改革，不断加强单片机课程实验环节，改革教学方法，虚拟仿真实验在单片机教学中的应用，实践表明，该方法有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的工程素养和创新能力，提高了教学效果。 论文关键词：单片机；教学；仿真实验  “单片机原理”是一门理论性、逻辑性、实践性很强的学科，是电类专业一门非常重要的专业基础课，把微机接口部分、汇编语言部分、通信技术部分的知识点等综合在一起，属于逻辑性、工程性、技术性、实践性很强的一门专业基础课。该课程作为电类专业最重要的核心课程之一，它是电类专业高素质技能型人才所需全部自动控制类知识结构的载体，占据着非常重要的位置。 然而，传统的单片机教学一般注重课程本身的体系结构和前后的逻辑联系，均以学科体系为出发点，忽略了“可学性”，致使学生学得吃力，老师教得辛苦，教学效果却没有显现出来。 一、研究背景及意义 目前，全国将单片机列入单独的比赛项目，在考查中注重学生的能力培养，学生的技能素养教育成为重中之重，加之社会需求高技能人才，许多学校为了适应社会的发展和市场需求在不同的专业开设了单片机课程，然而单片机课程是一门实践性很强的课程，要想在教学过程中取得很好的效果，就必须要求学生在学习过程中多动手实践，但有的学校教学设备有限，怎样解决这个问题。仿真实验课可以让学生在单片机工作室里做中学，真正玩转单片机，也同时解决了学生学起来枯燥，老师教起来吃力的尴尬局面。 目前单片机教学中存在诸多问题。如单片机课程理论为主，实验教学多是进行验证性实验。单片机实验室存在场地和时间限制，学生除了课上，很难有机会接触到所需要的设备，如仿真器、实验板等，个人配备成本太高，个体无法承担。而且实验箱只能验证试验的基本作用和意义，就无从谈起学生动手能力的训练和提升。单片机在当今社会中的应用速度发展迅速，然而单片机教材陈旧，实验设备很容易落后、老化等问题，必然会带来耗资等问题。由此可见，构建成本低廉的单片机仿真实验系统对于单片机教学意义重大。它不仅可以降低实验设备投资，而且能培提高学生的工程素质，养学生的创新精神。在单片机控制系统的设计开发过程中，我们不单要突出设备的自动化程度及智能性，另一方面也要重视控制系统的工作稳定性，否则就无法体现控制系统的优越性。 由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。 影响单片机控制系统应用的可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结果设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。这些因素对控制系统造成的干扰后果主要表现在下述几个方面。（1）数据采集误差加大。（2）控制状态失灵。（3）数据受干扰发生变化。（4）程序运行失常。 由于受到干扰后计数器的值是随机的，因而导致程序混乱。通常的情况是程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或系统失灵。 随着单片机及其接口技术的飞速发展，目前面对职业教育存在的突出问题：质量能力与规模能力不相适应，教学信息化程度低，古老的填鸭式课堂教学模式仍应用普遍，“双师型”教师队伍建设机制缺乏完善性，科学管理水平和改革创新能力就提到了日程，管理制度不健全，学校基本办学规范不健全，科学的职业教育评价标准和评价机制达不到标准，学生成长的“通道”不畅通。 从新的教学要求来看，这类课程仅在课堂上讲授基本原理是不够的，必须在教学中加强实践环节，开出一定数量的高质量的配套实验课活独立的实验课程，让学生有足够的实验机会。那么对于单片机实验教学环境建设就相应提出了高要求。怎样解决这个问题，单片机仿真实验应运而生。 二、“单片机仿真实验”初探 伴随着计算机技术的飞速发展，在各个领域都出现了各种仿真系统，为各种实际系统的开发提供了准确可靠的保证，同时为很多学校、企业等节约了大量的人力和物力。在电子信息技术领域也同样出现了大量的仿真工具，如课堂上用到的各种EDA工具；模数混合仿真的Protel、Multisim等常见的电子应用仿真软件，数字系统设计的Fundation、Maxplus II、Expert等。 所谓“仿真”，就是通过开发工具真实地模拟用户系统的运行环境，使用户能够在透明和可控的条件下观察系统运行过程中的状态和结果，仿真实际上也是一种软件和硬件的综合调试手段，它能提高应用系统开发的效率。 用通俗的话来描述“单片机仿真实验”就是在一块虚拟电路板上按照真实电路的设计构想放置一些虚拟的元器件，并模拟实际烧ROM的过程链接上程序代码，“接通”电路观察效果，如果不理想的话可以反复修改电路或程序代码，直至符合设计要求为止。 仿真实验的好处是显而易见的。在没有仿真实验的年代，每架构一个真实的电路都需要费时费力费钱，稍有不慎还有可能前功尽弃，再加上单片机中的ROM芯片是有擦写次数的，而一段程序可能需要修改擦写多次，无形中减少了ROM芯片的使用寿命。仿真实验是在计算机上进行的（可能会费点儿电），以上问题都不存在，而且就现在的仿真软件来说，仿真出来的电路效果与真实电路一模一样，毫不夸张地说，只要仿真是成功的，就可以直接下工厂的流水线生产了。

实验实训基地开放式实验教学模式的实践与研究论文

论文摘要： 高等教育的根本任务是培养有较强实际动手能力和职业能力的技能型人才，而实际训练是培养这种能力的关键环节。但是，目前很多高等院校的实训条件还不能满足人才培养目标的要求。即使有了很大的改观，也还是保留以往的教学模式，不能充分发挥实验实训的作用，因此，开放式实验实训教学模式改革势在必行。

论文关键词： 实验实训；实验实训基地；实践教学；教学改革；开放式教学模式

高等教育的根本任务是以培养适应市场经营与服务第一线需要的、德智体美全面发展的技术型和高级技能型实用人才。随着科学技术的不断发展，许多高新技术大量应用于各行各业的生产企业，实用型技术人才应从传统的“学习型”转为“开发型”，让学生从反复实习实训走向心智开发，培养学生的职业适应能力、职业转换能力和创业能力。因此实验实训环节是提高各专业学生职业技能的重要基地，如何利用好实验实训设备对于培养学生的实验技能至关重要。

目前随着招生规模的不断扩大，实验实训设备的数量不足以满足学生的实际需求，以至于出现了上课高峰时实验设备不够用，而低峰时设备又没有人用的现象，使现有设备、仪器的综合利用率较低，为了及时解决这一长久困扰实验教学的问题，充分提高实验实训设备的使用效率，使学生自主选择实验内容和时间，从而激发学生动手实验的兴趣，提高学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，并缓解由于招生规模的不断扩大对实验室造成的资源需求压力，我们针对这一现状探索一种崭新的开放式实验教育教学模式，这种模式的实行对于培养学生的实践动手能力和创新能力有着非常重要的意义。

一、目前现状

多年来，实验实训教学一直处于先讲解后演示的状态，实验实训教学的办学理念还转变得不够彻底，主要体现在以下几个方面。

（1）长期以来实验教学一直被习惯地认为是对理论教学的辅助，没有真正把实践教学提到应有的位置。高等教育的人才培养目标是让学生掌握职业技能和创新能力，在掌握一定的理论基础上，通过实践培训掌握独立操作和开发产品的技能是最终的培养目标。因此，我们最终要打破长期以来受传统教学体制和专业化教学思想的束缚，改变在整个教学的实施中存在的如下问题：理论教学和实验教学内容脱节，衔接不够；实验没有统一的设计和安排，只是根据理论课时多少，教员闲忙而定，没有达到实验教学应有的效果。

（2）实验实训的教师队伍不健全。长期以来由于受传统的教育模式的影响，实践教学一直处于辅助的地位，对实验教师的培养缺乏长期规划，实验室的教师得不到应有的重视和及时调整与补充，致使年轻的教师都不愿意到实验室工作，现有的教师也存在不安心专研新技术的现象，造成实验教学与生产实践过程中应用的新技术相脱离，学生学不到先进的科学技术，毕业后造成大多数学生就业困难，缺乏实践技能，这一现象违背了高等教育培养人才的目标。

（3）管理体制存在的弊端也日益困扰和制约实验实训教学体制的建设和发展。不利于实验实训教学内容的改革和实验实训教学水平的提高，不利于经费的合理使用及设备的合理购置，不利于实验人才的引进和实验实训技术水平的提高，特别是高水平的技术人才不能引进到实验室来，这些不利因素势必造成对实验设备的开发利用、实验技术水平的提高、高技术含量实验项目的研究设立、实验室建设的上台阶的巨大影响。

二、实验实训基地开放式教学模式研究

我们通过分析现有的实验实训的教学模式，可以看到存在着许多不利于高等教育发展的因素，因此我们试图探索一条崭新的开放式实验实训教育教学模式来改变这种状况，提高学生的就业能力和职业技能水平。

建立开放式实验实训的教育模式是各专业的要求，毕业不等于就业，但脱离就业需求的高等教育，是没有生命力的。建立开放式实验实训的教育模式是教育教学效果的要求，传统的实验实训教学采用的是以灌输知识为主的千篇一律的实验内容的培养模式，实验实训教学一直处于“教辅”地位，实验内容也依附于理论教学，且大都以验证性实验为主，学生主要通过教师的.演示，结合理论知识理解教材，没有创新式实验实训教学，同时实验方法、实验步骤甚至实验过程都由教师“操作”，实验成了“走过场”。学生对实验内容和实验仪器设备不是很了解，根本达不到教学要求。建立开放式电工电子实验室可以培养学生的动手能力和创新能力，为学生提供一个个性化的发展空间，这也是我们实验实训建设和改革的目标。

三、建立开放式实验实训的教育模式的改革的具体措施

以学生为中心的开放式实验实训教学模式是以自主式、合作式、研究式为主的教学方式。在实验实训内容上合理设置必做实验和选做实验、验证性实验、综合性实验和设计性实验的比例。实验教学正由部分开放式逐步转化为全面开放式。

1.独立设课、单独考核

传统的实验实训课程都是根据理论课的教学进度和内容进行安排，完全依附于理论课。一般是根据教学进度安排做哪个实验，做完一个再做第二个，而且完全由教师安排实验内容，最后学生对前面所做的实验内容几乎忘得一干二净。所以，学生对做实验普遍不重视、兴趣不大，认为做实验就是走过场，没有真正调动学生对动手实验的积极性。为了提高学生的操作能力和分析问题的能力，改变“重理论、轻实践”的思想，将实验实训课改成独立设课，自成体系，集中训练，并且单独考核。这样就提高了实验教学的地位，保证了教学时数，增强了实验的系统性，同时有利于各教学班实验课的合理安排和统一管理，有利于对学生进行考核，激发学生的学习热情，使实验教学与理论教学成为相互联系、相互融合的两个独立教学环节。实验课独立设课后，应建立相应的考核机制，改变学生成绩评定办法。

2.推行开放式教学模式

采取完全开放式实验教学模式就是开放实验场地、实验仪器设备和实验内容，除了完成教师安排的实验内容外，由学生独立自主进行实验。这种模式是目前公认的一种行之有效的培养学生思维能力、实践能力和创新能力的教学模式，是实验实训教学改革的一个方向。

传统的实验教学模式是教师把实验内容和一切实验设备准备好，学生照着实验步骤按部就班地来做，学生缺乏自主性和独立性。长此以往，学生的内在潜能得不到发挥和发展，极大地限制了学生素质的提高。开放式实验模式是一项全新的实验教学工作，应先试点，后推广。不断探索有限开放式实验教学的经验和规律，逐步向完全开放式实验教学过渡，以达到充分利用实验实训教学资源和提高实验教学质量的目的。

3.实验实训应和学生职业技能考证相结合

把“以就业为导向，以能力为本位”作为教学的总目标，在教学实践中始终将“培养学生掌握各类职业技能”贯穿于教学各个环节之中。根据国家工业和信息化部以及人力资源和社会保障部制定的各行业工种职业技能标准对学生进行各种职业技能训练，实行“多证书”培养。

为了实现上述目标，应把有关职业资格证书的课程纳入教学计划，教师在教学计划之内对学生进行职业技能培训，学生在毕业前拿到相关专业的职业技能证书后为学生就业赢得了广阔的空间，同时也是用人单位对人才的要求。

实训基地在开放式综合实验模块的改革和创新的实施过程中，我们已经取得一些成效。通过参与开放式综合实验，学生在巩固所学的理论知识的同时，还很好地锻炼了自己的知识综合应用能力和创新研究能力，不少毕业生因此在应聘时占尽先机。如今，这种模式得到了学生们的积极响应和广泛好评。此外，开放式实验增加了实验室的开放时间，提高了实验设备的利用率，这对于那些昂贵的实验设备来讲具有重要意义。由于是自主选题，学生可完全根据自己的爱好和个人规划选择所参与的项目，在理论研究上或是在工程技术上有优势和兴趣的学生都得以最大程度展现自己的才华。我们在对这些学生进行辅导的同时，选拔出在某些方面表现突出的学生参与到相应的更高层次的实践活动中去，从而进一步挖掘其潜力，使其得到更加充分的锻炼。