單片機技術(shù)與應用課程標準設計論文
1 原有教學(xué)大綱與新課標的差異
原來(lái)使用的“單片機技術(shù)與應用”課程的教學(xué)大綱對知識點(diǎn)分解層層深入,便于學(xué)生由淺入深地學(xué)習相關(guān)知識。但是由于原有的教學(xué)大綱只對知識點(diǎn)作出了要求,沒(méi)有對教學(xué)方法和教學(xué)過(guò)程作出要求;只強調了理論知識的學(xué)習,沒(méi)有對學(xué)生職業(yè)行為能力培養作出要求,所以學(xué)生感覺(jué)學(xué)習過(guò)程枯燥乏味,內容深度大,學(xué)習難度大。
新制定的課程標準繼承了原有教學(xué)大綱中知識點(diǎn)由淺入深的分解特點(diǎn),對各個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行重新整合,以項目為驅動(dòng)帶動(dòng)全部知識的學(xué)習。把原來(lái)先學(xué)后練的教學(xué)方法改為了邊做邊學(xué)的學(xué)習方法,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,讓學(xué)生參與到教學(xué)中。同時(shí),在新課標中還強調了對學(xué)生職業(yè)行為能力培養的要求,將知識點(diǎn)的學(xué)習與實(shí)際工作流程相結合,學(xué)生掌握了該知識在實(shí)際工作中的應用方法。
原教學(xué)大綱和新課標中知識點(diǎn)分解圖如圖1:
2 “單片機技術(shù)與應用”課程標準制定
2.1 課程設計的基本理念
高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養高級技術(shù)應用型人才。課程教學(xué)是實(shí)現高等職業(yè)教育人才培養目標的基本途徑,課程教學(xué)的質(zhì)量是直接影響人才培養質(zhì)量的核心要素。新的課程體系要與經(jīng)濟建設、科技進(jìn)步和社會(huì )發(fā)展要求相適應,與人的全面發(fā)展需求相適應,與高等教育大眾化條件下多樣化的學(xué)習需求相適應,與高等職業(yè)教育課程改革與建設相適應。本體系的構建,應根據先進(jìn)的職業(yè)教育思想,改變學(xué)科本位的觀(guān)念,加強實(shí)踐教學(xué),著(zhù)眼課程群,培養學(xué)生綜合運用相關(guān)現代化先進(jìn)工具和知識,培養學(xué)生的創(chuàng )新精神和創(chuàng )新能力。
(1) 面向全體學(xué)生,注重素質(zhì)教育、能力與技能培養
本課程面向計算機應用技術(shù)專(zhuān)業(yè)的全體學(xué)生,注重專(zhuān)業(yè)基礎素質(zhì)教育,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,提高他們的抽象思維能力,增強他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力,培養他們的創(chuàng )新精神。重視知識與技能;過(guò)程與方法;情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)課程目標的培養。
(2) 突出學(xué)生主體,尊重個(gè)體差異
本實(shí)訓在目標設定、教學(xué)過(guò)程、課程評價(jià)和教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)等方面都突出以學(xué)生為主體的思想,課程實(shí)施應成為學(xué)生在教師的指導下構建知識、活躍思維、展現個(gè)性和拓展視野的過(guò)程。
(3) 注重過(guò)程評價(jià),促進(jìn)學(xué)生發(fā)展
建立能激勵學(xué)生動(dòng)手能力發(fā)展的評價(jià)方法。在課程學(xué)習過(guò)程中應注重培養和激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性和自信心。
(4) 開(kāi)發(fā)課程資源,拓展學(xué)用渠道
本課程要力求合理利用和積極開(kāi)發(fā)課程資源,給學(xué)生提供貼近現場(chǎng)實(shí)際,能反映新技術(shù)、新工藝、新設備的課程資源。
2.2 課程總體目標
課程總目標是使學(xué)生具有單片機系統編程和設計的知識與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì),具有調試單片機系統程序和設計最小單片機系統的能力,能解決程序調試和系統設計中遇到的問(wèn)題,能勝任單片機產(chǎn)品調試員、單片機產(chǎn)品技術(shù)支持、單片機軟件開(kāi)發(fā)師、單片機硬件開(kāi)發(fā)師和單片機設計師等崗位工作。
(1) 知識要求
會(huì )對所學(xué)知識進(jìn)行整合,能夠根據設計要求獨立編寫(xiě)程序,并能在實(shí)踐工作中熟練進(jìn)行單片機程序和系統電路的調試;掌握各種接口電路的分析方法和理論知識。
(2) 技能
能熟練進(jìn)行單片機程序和系統電路的調試,并能獨立設計單片機系統電路并能編寫(xiě)相應程序,同時(shí)還可以對以單片機為核心的設備進(jìn)行維護。
(3) 素質(zhì)
通過(guò)項目實(shí)踐,培養愛(ài)崗敬業(yè)、熱情主動(dòng)的工作態(tài)度;養成遵守操作規程,分析工作整潔、有序、愛(ài)護儀器設備的良好實(shí)驗習慣;能認真負責、實(shí)事求是、堅持原則、一絲不茍地依據標準進(jìn)行編程和設計,并在工作實(shí)踐中能遵守勞動(dòng)紀律,注意安全,具備良好的敬業(yè)精神和協(xié)作精神,堅持努力學(xué)習,不斷提高自身可持續發(fā)展的基礎理論水平和操作技能,形成良好的職業(yè)素養和勤奮工作的基本素質(zhì)。
2.3 內容目標
本課程標準通過(guò)對知識點(diǎn)的重新分解,將內容分成了六個(gè)主題。其中主題一是對單片機系統原理知識的學(xué)習,主題六是對知識的總結訓練,而其他的四個(gè)主題分為學(xué)習情境和訓練情景兩部分。在主題二到主題四中每個(gè)學(xué)習情境都分為了若干個(gè)小項目,幾個(gè)小項目又可以合為一個(gè)項目。內容目標詳見(jiàn)附錄,其中學(xué)習情境設計方案如圖2所示:
2.4 教學(xué)評價(jià)建議
(1) 改革傳統的學(xué)生評價(jià)手段和方法,采用階段評價(jià)、目標評價(jià)、項目評價(jià)、理論與實(shí)踐一體化的評價(jià)模式。
(2) 關(guān)注評價(jià)的多元性,結合課堂講解表現、課堂項目操作、項目訓練、綜合訓練及考試情況,綜合評價(jià)學(xué)生成績(jì)。筆答考試可采用開(kāi)卷考試形式。
(3) 評價(jià)比例分配
課堂表現:8%;課堂項目操作:12%;項目訓練20%;綜合訓練:20%;考試:40%。
以上為“單片機技術(shù)與應用”課程標準的主要設計內容。由于課程標準的提出時(shí)間不長(cháng),沒(méi)有嚴格的設計要求,因此在新課標的設計過(guò)程中遇到一些問(wèn)題。如內容目標中的格式如何進(jìn)行設計,是否將教師的教學(xué)方法融入其中,學(xué)生目前所具有的學(xué)習能力是否能夠與新課標中的要求相結合等等,這些都需要進(jìn)一步的研究。
附錄:內容目標
主題一 理論學(xué)習
要對一個(gè)單片機系統進(jìn)行分析設計和編寫(xiě)程序,就必須非常熟悉單片機芯片的組成原理,特別是要熟悉其各個(gè)外部引腳、內部寄存器和數據區的使用方法。
1 學(xué)習目標
(1) 了解MCS-51單片機的內部結構、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務(wù)分配。
注意:單片機上電后程序指針被賦予的初值。
(2) 了解MCS-51單片機的程序
存儲器結構,掌握內部數據存儲器的空間分配和SFR。
注意:程序存儲器的編址規律;只訪(fǎng)問(wèn)外程序存儲器時(shí),外部引腳的連接要求;上電后堆棧指針被賦予的初值。
(3) 掌握89C51芯片的外部引腳功能常見(jiàn)的幾種復位電路和計算機器周期的方法。
注意:準雙向并口和真正雙向并口的區別和相應并口讀數時(shí)的編程要求;89C51的復位時(shí)間是多少。
(4) 開(kāi)發(fā)工具的使用
介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個(gè)軟件的使用方法,并各種指令的學(xué)習編寫(xiě)簡(jiǎn)單的子程序,將源程序文件編譯并上載至實(shí)驗儀中顯示結果。
知識點(diǎn):
掌握常用編程軟件的使用。在程序運行期間觀(guān)察相應存儲區和寄存器中數據的變化。
掌握MCS-51單片機的尋址方式。
2 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時(shí)數10學(xué)時(shí)。
(2) 實(shí)物教學(xué),增強感性認識。
主題二 學(xué)習情境1
1 學(xué)習情境:信號燈控制
2 學(xué)習目標
(1) 熟練掌握MCS-51單片機的尋址方式和指令系統。
技能點(diǎn):要會(huì )畫(huà)出模塊的流程圖,建立學(xué)生的編程思維;分清各個(gè)尋址方式的功能。(DATA PDATA XDATA CODE的訪(fǎng)問(wèn)方式,地址空間,針對89C52芯片多128Bytes DATA區的應用,實(shí)際應用中256bytes Data區的單片機更多)
(2) 能編寫(xiě)完整的程序。
技能點(diǎn):會(huì )進(jìn)行地址分配,整個(gè)程序的起始地址要正確;掌握各種程序結構,能夠畫(huà)出系統的流程圖。
(3) 會(huì )應用常見(jiàn)的調試軟件進(jìn)行程序調試。
(4) 理解機器周期和指令周期。
3 學(xué)習情境內容
功能一:信號燈的控制1
利用P1口控制8個(gè)發(fā)光二極管,通過(guò)編寫(xiě)并上載不同的程序,觀(guān)察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
點(diǎn)亮8個(gè)發(fā)光二極管后單片機空運行。
給片內RAM中40H-4FH單元賦值后,將其數據傳送給片外50H-5FH單元,最后將56H中的數據由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
在數據區建立一個(gè)數據表,編寫(xiě)程序將表中的第3個(gè)數由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
知識點(diǎn):
掌握數據傳送指令。
掌握MCS-51單片機并口傳送和讀取數據時(shí)得技術(shù)要求。
MOVX與 MOVC的區別
功能二:信號燈的控制2
利用并口控制發(fā)光二極管,通過(guò)編寫(xiě)并上載不同的程序,觀(guān)察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
將累加器中的數據(十六進(jìn)制)轉換為BCD碼,個(gè)位存入30H,十位存入31H,百位存入32H,最后由P0口輸出個(gè)位數據,P1口輸出十位數據,P2口輸出百位數據。
將DPH和DPL中放入兩個(gè)小于10的數據a和b,編寫(xiě)程序實(shí)現c=a2+b2-a,并把c通過(guò)P0口輸出。
將累加器A中數據得高4位和寄存器B中數據的低4位相乘后取反,并將其結果通過(guò)P0口輸出。
采用移位指令,實(shí)現累加器A中數據乘4,寄存器B中數據除以2。
知識點(diǎn):
掌握算術(shù)操作指令和邏輯運算指令。
會(huì )畫(huà)簡(jiǎn)單的流程圖。
會(huì )使用軟件正確調試程序。
功能三:信號燈的控制3
設計一個(gè)延時(shí)程序,使與P2.0相連的發(fā)光二極管每隔1秒亮一次。
采用循環(huán)控制,使8個(gè)發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍,其中發(fā)光二極管點(diǎn)亮時(shí)長(cháng)為1秒,熄滅時(shí)長(cháng)為2秒。
知識點(diǎn):
掌握程序轉移類(lèi)指令和位操作指令。
會(huì )畫(huà)簡(jiǎn)單的流程圖。
會(huì )使用軟件正確調試程序。
理解指令延時(shí)的用法,NOP指令的使用。
4 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時(shí)數12學(xué)時(shí)。
(2) 學(xué)習過(guò)程中,教師通過(guò)講解和演示,指導學(xué)生完成項目學(xué)習。
(3) 采用多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練,鞏固所學(xué)內容。
5 實(shí)踐活動(dòng)建議
(1) 訓練情境1:交通燈控制
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時(shí)
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實(shí)驗
主題三 學(xué)習情境2
1 學(xué)習情境
跑馬燈設計與實(shí)現
2 學(xué)習目標
(1) 掌握TMOD和TCON專(zhuān)用寄存器各位的定義與設置。會(huì )計算和設置定時(shí)/計數器的初值。
(2) 掌握IE和IP專(zhuān)用寄存器各位的定義與設置。理解中斷的工作過(guò)程,熟記中斷入口地址。
技能點(diǎn):能夠正確使用中斷方式對定時(shí)/計數器進(jìn)行編程;能夠使用中斷方式對外部事件中斷進(jìn)行處理;會(huì )畫(huà)流程圖,并編寫(xiě)完整的具有中斷程序;理解電平觸發(fā)中斷、邊沿觸發(fā)中斷的區別及應用;中斷的優(yōu)先級和中斷嵌套的應用,中斷現場(chǎng)的保護和恢復。
3 學(xué)習情境內容
設計一個(gè)個(gè)性跑馬燈,能夠完成以下功能:
功能一:利用P2口,用單片機內部的定時(shí)器采用查詢(xún)方式,使8個(gè)發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。
功能二:用計數器中斷對按鍵按下的次數計數,作為跑馬燈閃爍次數。
功能三:用外部中斷對正常顯示和閃爍次數設定功能進(jìn)行轉換。
知識點(diǎn):
掌握定時(shí)/計數器的初始化方法;定時(shí)器初值與計數器初值的計算與設定。
掌握中斷源與中斷服務(wù)程序的入口地址;中斷相關(guān)寄存器的使用方法;中斷工作過(guò)程。
4 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時(shí)數8學(xué)時(shí)。
(2) 學(xué)習過(guò)程中,教師通過(guò)講解和演示,指導學(xué)生完成項目學(xué)習。
(3) 采用項目教學(xué),多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練,鞏固所學(xué)內容。
5 實(shí)踐活動(dòng)建議
(1) 訓練情境2:秒表設計與實(shí)現
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時(shí)
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實(shí)驗
主題四 學(xué)習情境3
1 學(xué)習情境
單片機點(diǎn)對點(diǎn)串口通信
2 學(xué)習目標
(1) 了解SCON專(zhuān)用寄存器各位的定義與設置,掌握串口初始化的內容與步驟。
(2) 會(huì )用查詢(xún)和中斷方式編寫(xiě)數據通信程序。
技能點(diǎn):能夠正確地編寫(xiě)數據通信程序。
3 學(xué)習情境內容
設計一個(gè)單片機之間的點(diǎn)對點(diǎn)的通信系統。要求甲機發(fā)送,乙機接收。甲機中按加號鍵,乙機中顯示數據加1;甲機中按減號鍵,乙機中顯示數據減1
知識點(diǎn):
掌握與串行口初始化方法。
掌握串行口通信波特率的計算方法。
掌握串行口通信編程的兩種方法。
4 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時(shí)數6學(xué)時(shí)。
(2) 學(xué)習過(guò)程中,教師通過(guò)講解和演示,指導學(xué)生完成項目學(xué)習。
(3) 采用項目教學(xué),多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練,鞏固所學(xué)內容。
5 實(shí)踐活動(dòng)建議
(1) 訓練情境3:單片機雙機通信
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時(shí)
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實(shí)驗
主題五 學(xué)習情境4
1 學(xué)習情境
溫度控制系統的設計與實(shí)現
2 學(xué)習目標
(1) 使用P0、P2口的第二功能,擴展片外數據存儲器RAM和片外程序存儲器。
技能點(diǎn):能夠正確對89C51進(jìn)行片外RAM和ROM擴展;理解并記住MOVX指令的時(shí)序圖。
(2) 對89C51的并口進(jìn)行擴展
技能點(diǎn):能夠正確對89C51的并口進(jìn)行擴展。
(3) 人機接口擴展
技能點(diǎn):能夠正確地在89C51外連接鍵盤(pán)和顯示設備。
(4) 8位A/D轉換芯片與單片機的接口
技能點(diǎn):能夠正確選擇A/D轉換芯片,并實(shí)現其與單片機的正確連接。
(5) 8位D/A轉換芯片與單片機的接口
(6) 掌握C51程序設計方法
技能點(diǎn):能夠正確運用單片機C51語(yǔ)言對單片機系統進(jìn)行編程。
3 學(xué)習情境內容
設計一個(gè)溫度控制系統,要求用C51編寫(xiě)系統程序,并且該系統滿(mǎn)足以下要求:
功能一:使用89C51擴展一個(gè)片外RAM。
知識點(diǎn):
掌握P0、P2口的第二功能使用方法。
會(huì )擴展片外數據存儲器和片外程序存儲器。
功能二:用兩位七段數碼管顯示其溫度值。
知識點(diǎn):
掌握LED的動(dòng)態(tài)顯示方法。
功能三:用 4*4的矩陣鍵盤(pán),設置其溫度初值。
知識點(diǎn):
掌握鍵盤(pán)設計方法。
掌握LED動(dòng)態(tài)顯示方法。
功能四:具有對環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,當外界溫度于設定溫度時(shí),啟動(dòng)風(fēng)扇降溫;當外界溫度低于設定最低溫度時(shí),發(fā)出報警聲。
知識點(diǎn):
掌握A/D轉換的方法。
掌握D/A轉換的方法。
掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。
4 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時(shí)數20學(xué)時(shí)。
(2) 提高課堂質(zhì)量,上課時(shí)要多啟發(fā)學(xué)生,提高他們提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,讓學(xué)生學(xué)會(huì )理解記憶的技巧。
(3) 采用項目教學(xué),多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練,鞏固所學(xué)內容。
5 實(shí)踐活動(dòng)建議
(1) 訓練情境:人機接口設計與實(shí)現
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時(shí)
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實(shí)驗
主題六 綜合訓練
使用套件設計一個(gè)最小單片機系統,完成其設計、繪圖、焊接、編程、調試工作并撰寫(xiě)實(shí)訓報告。
1 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時(shí)數20學(xué)時(shí)。
(2) 教師命題,學(xué)生獨立完成。
(3) 采用每組兩人的分組方式。
(4) 集中安排實(shí)驗。
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