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单片机技术与应用课程标准设计论文
1 原有教学大纲与新课标的差异
原来使用的“单片机技术与应用”课程的教学大纲对知识点分解层层深入,便于学生由浅入深地学习相关知识。但是由于原有的教学大纲只对知识点作出了要求,没有对教学方法和教学过程作出要求;只强调了理论知识的学习,没有对学生职业行为能力培养作出要求,所以学生感觉学习过程枯燥乏味,内容深度大,学习难度大。
新制定的课程标准继承了原有教学大纲中知识点由浅入深的分解特点,对各个知识点进行重新整合,以项目为驱动带动全部知识的学习。把原来先学后练的教学方法改为了边做边学的学习方法,从而激发学生的学习兴趣,让学生参与到教学中。同时,在新课标中还强调了对学生职业行为能力培养的要求,将知识点的学习与实际工作流程相结合,学生掌握了该知识在实际工作中的应用方法。
原教学大纲和新课标中知识点分解图如图1:
2 “单片机技术与应用”课程标准制定
2.1 课程设计的基本理念
高等职业教育的根本任务是培养高级技术应用型人才。课程教学是实现高等职业教育人才培养目标的基本途径,课程教学的质量是直接影响人才培养质量的核心要素。新的课程体系要与经济建设、科技进步和社会发展要求相适应,与人的全面发展需求相适应,与高等教育大众化条件下多样化的学习需求相适应,与高等职业教育课程改革与建设相适应。本体系的构建,应根据先进的职业教育思想,改变学科本位的观念,加强实践教学,着眼课程群,培养学生综合运用相关现代化先进工具和知识,培养学生的创新精神和创新能力。
(1) 面向全体学生,注重素质教育、能力与技能培养
本课程面向计算机应用技术专业的全体学生,注重专业基础素质教育,激发学生的学习兴趣,提高他们的抽象思维能力,增强他们理论联系实际的能力,培养他们的创新精神。重视知识与技能;过程与方法;情感态度与价值观课程目标的培养。
(2) 突出学生主体,尊重个体差异
本实训在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源的开发等方面都突出以学生为主体的思想,课程实施应成为学生在教师的指导下构建知识、活跃思维、展现个性和拓展视野的过程。
(3) 注重过程评价,促进学生发展
建立能激励学生动手能力发展的评价方法。在课程学习过程中应注重培养和激发学生动手实践的积极性和自信心。
(4) 开发课程资源,拓展学用渠道
本课程要力求合理利用和积极开发课程资源,给学生提供贴近现场实际,能反映新技术、新工艺、新设备的课程资源。
2.2 课程总体目标
课程总目标是使学生具有单片机系统编程和设计的知识与技能、具备较高的职业素质,具有调试单片机系统程序和设计最小单片机系统的能力,能解决程序调试和系统设计中遇到的问题,能胜任单片机产品调试员、单片机产品技术支持、单片机软件开发师、单片机硬件开发师和单片机设计师等岗位工作。
(1) 知识要求
会对所学知识进行整合,能够根据设计要求独立编写程序,并能在实践工作中熟练进行单片机程序和系统电路的调试;掌握各种接口电路的分析方法和理论知识。
(2) 技能
能熟练进行单片机程序和系统电路的调试,并能独立设计单片机系统电路并能编写相应程序,同时还可以对以单片机为核心的设备进行维护。
(3) 素质
通过项目实践,培养爱岗敬业、热情主动的工作态度;养成遵守操作规程,分析工作整洁、有序、爱护仪器设备的良好实验习惯;能认真负责、实事求是、坚持原则、一丝不苟地依据标准进行编程和设计,并在工作实践中能遵守劳动纪律,注意安全,具备良好的敬业精神和协作精神,坚持努力学习,不断提高自身可持续发展的基础理论水平和操作技能,形成良好的职业素养和勤奋工作的基本素质。
2.3 内容目标
本课程标准通过对知识点的重新分解,将内容分成了六个主题。其中主题一是对单片机系统原理知识的学习,主题六是对知识的总结训练,而其他的四个主题分为学习情境和训练情景两部分。在主题二到主题四中每个学习情境都分为了若干个小项目,几个小项目又可以合为一个项目。内容目标详见附录,其中学习情境设计方案如图2所示:
2.4 教学评价建议
(1) 改革传统的学生评价手段和方法,采用阶段评价、目标评价、项目评价、理论与实践一体化的评价模式。
(2) 关注评价的多元性,结合课堂讲解表现、课堂项目操作、项目训练、综合训练及考试情况,综合评价学生成绩。笔答考试可采用开卷考试形式。
(3) 评价比例分配
课堂表现:8%;课堂项目操作:12%;项目训练20%;综合训练:20%;考试:40%。
以上为“单片机技术与应用”课程标准的主要设计内容。由于课程标准的提出时间不长,没有严格的设计要求,因此在新课标的设计过程中遇到一些问题。如内容目标中的格式如何进行设计,是否将教师的教学方法融入其中,学生目前所具有的学习能力是否能够与新课标中的要求相结合等等,这些都需要进一步的研究。
附录:内容目标
主题一 理论学习
要对一个单片机系统进行分析设计和编写程序,就必须非常熟悉单片机芯片的组成原理,特别是要熟悉其各个外部引脚、内部寄存器和数据区的使用方法。
1 学习目标
(1) 了解MCS-51单片机的内部结构、主要功能部件和CPU微处理器的组成、任务分配。
注意:单片机上电后程序指针被赋予的初值。
(2) 了解MCS-51单片机的程序
存储器结构,掌握内部数据存储器的空间分配和SFR。
注意:程序存储器的编址规律;只访问外程序存储器时,外部引脚的连接要求;上电后堆栈指针被赋予的初值。
(3) 掌握89C51芯片的外部引脚功能常见的几种复位电路和计算机器周期的方法。
注意:准双向并口和真正双向并口的区别和相应并口读数时的编程要求;89C51的复位时间是多少。
(4) 开发工具的使用
介绍Keil(或MedWin)、ISP两个软件的使用方法,并各种指令的学习编写简单的子程序,将源程序文件编译并上载至实验仪中显示结果。
知识点:
掌握常用编程软件的使用。在程序运行期间观察相应存储区和寄存器中数据的变化。
掌握MCS-51单片机的寻址方式。
2 教学建议
(1) 教学时数10学时。
(2) 实物教学,增强感性认识。
主题二 学习情境1
1 学习情境:信号灯控制
2 学习目标
(1) 熟练掌握MCS-51单片机的寻址方式和指令系统。
技能点:要会画出模块的流程图,建立学生的编程思维;分清各个寻址方式的功能。(DATA PDATA XDATA CODE的访问方式,地址空间,针对89C52芯片多128Bytes DATA区的应用,实际应用中256bytes Data区的单片机更多)
(2) 能编写完整的程序。
技能点:会进行地址分配,整个程序的起始地址要正确;掌握各种程序结构,能够画出系统的流程图。
(3) 会应用常见的调试软件进行程序调试。
(4) 理解机器周期和指令周期。
3 学习情境内容
功能一:信号灯的控制1
利用P1口控制8个发光二极管,通过编写并上载不同的程序,观察发光二极管的状态。
点亮8个发光二极管后单片机空运行。
给片内RAM中40H-4FH单元赋值后,将其数据传送给片外50H-5FH单元,最后将56H中的数据由P1口输出给发光二极管显示。
在数据区建立一个数据表,编写程序将表中的第3个数由P1口输出给发光二极管显示。
知识点:
掌握数据传送指令。
掌握MCS-51单片机并口传送和读取数据时得技术要求。
MOVX与 MOVC的区别
功能二:信号灯的控制2
利用并口控制发光二极管,通过编写并上载不同的程序,观察发光二极管的状态。
将累加器中的数据(十六进制)转换为BCD码,个位存入30H,十位存入31H,百位存入32H,最后由P0口输出个位数据,P1口输出十位数据,P2口输出百位数据。
将DPH和DPL中放入两个小于10的数据a和b,编写程序实现c=a2+b2-a,并把c通过P0口输出。
将累加器A中数据得高4位和寄存器B中数据的低4位相乘后取反,并将其结果通过P0口输出。
采用移位指令,实现累加器A中数据乘4,寄存器B中数据除以2。
知识点:
掌握算术操作指令和逻辑运算指令。
会画简单的流程图。
会使用软件正确调试程序。
功能三:信号灯的控制3
设计一个延时程序,使与P2.0相连的发光二极管每隔1秒亮一次。
采用循环控制,使8个发光二极管呈跑马灯方式闪烁,其中发光二极管点亮时长为1秒,熄灭时长为2秒。
知识点:
掌握程序转移类指令和位操作指令。
会画简单的流程图。
会使用软件正确调试程序。
理解指令延时的用法,NOP指令的使用。
4 教学建议
(1) 教学时数12学时。
(2) 学习过程中,教师通过讲解和演示,指导学生完成项目学习。
(3) 采用多做多练加强学生对所学知识的掌握程度。
(4) 安排项目训练,巩固所学内容。
5 实践活动建议
(1) 训练情境1:交通灯控制
(2) 教学建议:6学时
(3) 采用每组两人的分组方式,锻炼学生独立设计和调试程序的能力
(4) 集中安排实验
主题三 学习情境2
1 学习情境
跑马灯设计与实现
2 学习目标
(1) 掌握TMOD和TCON专用寄存器各位的定义与设置。会计算和设置定时/计数器的初值。
(2) 掌握IE和IP专用寄存器各位的定义与设置。理解中断的工作过程,熟记中断入口地址。
技能点:能够正确使用中断方式对定时/计数器进行编程;能够使用中断方式对外部事件中断进行处理;会画流程图,并编写完整的具有中断程序;理解电平触发中断、边沿触发中断的区别及应用;中断的优先级和中断嵌套的应用,中断现场的保护和恢复。
3 学习情境内容
设计一个个性跑马灯,能够完成以下功能:
功能一:利用P2口,用单片机内部的定时器采用查询方式,使8个发光二极管呈跑马灯方式闪烁(亮1秒、灭2秒)。
功能二:用计数器中断对按键按下的次数计数,作为跑马灯闪烁次数。
功能三:用外部中断对正常显示和闪烁次数设定功能进行转换。
知识点:
掌握定时/计数器的初始化方法;定时器初值与计数器初值的计算与设定。
掌握中断源与中断服务程序的入口地址;中断相关寄存器的使用方法;中断工作过程。
4 教学建议
(1) 教学时数8学时。
(2) 学习过程中,教师通过讲解和演示,指导学生完成项目学习。
(3) 采用项目教学,多做多练加强学生对所学知识的掌握程度。
(4) 安排项目训练,巩固所学内容。
5 实践活动建议
(1) 训练情境2:秒表设计与实现
(2) 教学建议:6学时
(3) 采用每组两人的分组方式,锻炼学生独立设计和调试程序的能力
(4) 集中安排实验
主题四 学习情境3
1 学习情境
单片机点对点串口通信
2 学习目标
(1) 了解SCON专用寄存器各位的定义与设置,掌握串口初始化的内容与步骤。
(2) 会用查询和中断方式编写数据通信程序。
技能点:能够正确地编写数据通信程序。
3 学习情境内容
设计一个单片机之间的点对点的通信系统。要求甲机发送,乙机接收。甲机中按加号键,乙机中显示数据加1;甲机中按减号键,乙机中显示数据减1
知识点:
掌握与串行口初始化方法。
掌握串行口通信波特率的计算方法。
掌握串行口通信编程的两种方法。
4 教学建议
(1) 教学时数6学时。
(2) 学习过程中,教师通过讲解和演示,指导学生完成项目学习。
(3) 采用项目教学,多做多练加强学生对所学知识的掌握程度。
(4) 安排项目训练,巩固所学内容。
5 实践活动建议
(1) 训练情境3:单片机双机通信
(2) 教学建议:6学时
(3) 采用每组两人的分组方式,锻炼学生独立设计和调试程序的能力
(4) 集中安排实验
主题五 学习情境4
1 学习情境
温度控制系统的设计与实现
2 学习目标
(1) 使用P0、P2口的第二功能,扩展片外数据存储器RAM和片外程序存储器。
技能点:能够正确对89C51进行片外RAM和ROM扩展;理解并记住MOVX指令的时序图。
(2) 对89C51的并口进行扩展
技能点:能够正确对89C51的并口进行扩展。
(3) 人机接口扩展
技能点:能够正确地在89C51外连接键盘和显示设备。
(4) 8位A/D转换芯片与单片机的接口
技能点:能够正确选择A/D转换芯片,并实现其与单片机的正确连接。
(5) 8位D/A转换芯片与单片机的接口
(6) 掌握C51程序设计方法
技能点:能够正确运用单片机C51语言对单片机系统进行编程。
3 学习情境内容
设计一个温度控制系统,要求用C51编写系统程序,并且该系统满足以下要求:
功能一:使用89C51扩展一个片外RAM。
知识点:
掌握P0、P2口的第二功能使用方法。
会扩展片外数据存储器和片外程序存储器。
功能二:用两位七段数码管显示其温度值。
知识点:
掌握LED的动态显示方法。
功能三:用 4*4的矩阵键盘,设置其温度初值。
知识点:
掌握键盘设计方法。
掌握LED动态显示方法。
功能四:具有对环境温度进行实时测量,当外界温度于设定温度时,启动风扇降温;当外界温度低于设定最低温度时,发出报警声。
知识点:
掌握A/D转换的方法。
掌握D/A转换的方法。
掌握正确选择A/D和D/A芯片的方法。
4 教学建议
(1) 教学时数20学时。
(2) 提高课堂质量,上课时要多启发学生,提高他们提出问题、分析问题、解决问题的能力,让学生学会理解记忆的技巧。
(3) 采用项目教学,多做多练加强学生对所学知识的掌握程度。
(4) 安排项目训练,巩固所学内容。
5 实践活动建议
(1) 训练情境:人机接口设计与实现
(2) 教学建议:6学时
(3) 采用每组两人的分组方式,锻炼学生独立设计和调试程序的能力
(4) 集中安排实验
主题六 综合训练
使用套件设计一个最小单片机系统,完成其设计、绘图、焊接、编程、调试工作并撰写实训报告。
1 教学建议
(1) 教学时数20学时。
(2) 教师命题,学生独立完成。
(3) 采用每组两人的分组方式。
(4) 集中安排实验。
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