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單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計論文
1 原有教學(xué)大綱與新課標(biāo)的差異
原來使用的“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)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(xí)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,沒有對教學(xué)方法和教學(xué)過程作出要求;只強(qiáng)調(diào)了理論知識的學(xué)習(xí),沒有對學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)作出要求,所以學(xué)生感覺學(xué)習(xí)過程枯燥乏味,內(nèi)容深度大,學(xué)習(xí)難度大。
新制定的課程標(biāo)準(zhǔn)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),對各個知識點(diǎn)進(jìn)行重新整合,以項目為驅(qū)動帶動全部知識的學(xué)習(xí)。把原來先學(xué)后練的教學(xué)方法改為了邊做邊學(xué)的學(xué)習(xí)方法,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生參與到教學(xué)中。同時,在新課標(biāo)中還強(qiáng)調(diào)了對學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)的要求,將知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)與實際工作流程相結(jié)合,學(xué)生掌握了該知識在實際工作中的應(yīng)用方法。
原教學(xué)大綱和新課標(biāo)中知識點(diǎn)分解圖如圖1:
2 “單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)制定
2.1 課程設(shè)計的基本理念
高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)高級技術(shù)應(yīng)用型人才。課程教學(xué)是實現(xiàn)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑,課程教學(xué)的質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。新的課程體系要與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會發(fā)展要求相適應(yīng),與人的全面發(fā)展需求相適應(yīng),與高等教育大眾化條件下多樣化的學(xué)習(xí)需求相適應(yīng),與高等職業(yè)教育課程改革與建設(shè)相適應(yīng)。本體系的構(gòu)建,應(yīng)根據(jù)先進(jìn)的職業(yè)教育思想,改變學(xué)科本位的觀念,加強(qiáng)實踐教學(xué),著眼課程群,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)現(xiàn)代化先進(jìn)工具和知識,培養(yǎng)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(yǎng)
本課程面向計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生,注重專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)教育,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高他們的抽象思維能力,增強(qiáng)他們理論聯(lián)系實際的能力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識與技能;過程與方法;情感態(tài)度與價值觀課程目標(biāo)的培養(yǎng)。
(2) 突出學(xué)生主體,尊重個體差異
本實訓(xùn)在目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程、課程評價和教學(xué)資源的開發(fā)等方面都突出以學(xué)生為主體的思想,課程實施應(yīng)成為學(xué)生在教師的指導(dǎo)下構(gòu)建知識、活躍思維、展現(xiàn)個性和拓展視野的過程。
(3) 注重過程評價,促進(jìn)學(xué)生發(fā)展
建立能激勵學(xué)生動手能力發(fā)展的評價方法。在課程學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生動手實踐的積極性和自信心。
(4) 開發(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發(fā)課程資源,給學(xué)生提供貼近現(xiàn)場實際,能反映新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的課程資源。
2.2 課程總體目標(biāo)
課程總目標(biāo)是使學(xué)生具有單片機(jī)系統(tǒng)編程和設(shè)計的知識與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì),具有調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)程序和設(shè)計最小單片機(jī)系統(tǒng)的能力,能解決程序調(diào)試和系統(tǒng)設(shè)計中遇到的問題,能勝任單片機(jī)產(chǎn)品調(diào)試員、單片機(jī)產(chǎn)品技術(shù)支持、單片機(jī)軟件開發(fā)師、單片機(jī)硬件開發(fā)師和單片機(jī)設(shè)計師等崗位工作。
(1) 知識要求
會對所學(xué)知識進(jìn)行整合,能夠根據(jù)設(shè)計要求獨(dú)立編寫程序,并能在實踐工作中熟練進(jìn)行單片機(jī)程序和系統(tǒng)電路的調(diào)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(jī)程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試,并能獨(dú)立設(shè)計單片機(jī)系統(tǒng)電路并能編寫相應(yīng)程序,同時還可以對以單片機(jī)為核心的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
(3) 素質(zhì)
通過項目實踐,培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、熱情主動的工作態(tài)度;養(yǎng)成遵守操作規(guī)程,分析工作整潔、有序、愛護(hù)儀器設(shè)備的良好實驗習(xí)慣;能認(rèn)真負(fù)責(zé)、實事求是、堅持原則、一絲不茍地依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程和設(shè)計,并在工作實踐中能遵守勞動紀(jì)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(xí),不斷提高自身可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論水平和操作技能,形成良好的職業(yè)素養(yǎng)和勤奮工作的基本素質(zhì)。
2.3 內(nèi)容目標(biāo)
本課程標(biāo)準(zhǔn)通過對知識點(diǎn)的重新分解,將內(nèi)容分成了六個主題。其中主題一是對單片機(jī)系統(tǒng)原理知識的學(xué)習(xí),主題六是對知識的總結(jié)訓(xùn)練,而其他的四個主題分為學(xué)習(xí)情境和訓(xùn)練情景兩部分。在主題二到主題四中每個學(xué)習(xí)情境都分為了若干個小項目,幾個小項目又可以合為一個項目。內(nèi)容目標(biāo)詳見附錄,其中學(xué)習(xí)情境設(shè)計方案如圖2所示:
2.4 教學(xué)評價建議
(1) 改革傳統(tǒng)的學(xué)生評價手段和方法,采用階段評價、目標(biāo)評價、項目評價、理論與實踐一體化的評價模式。
(2) 關(guān)注評價的多元性,結(jié)合課堂講解表現(xiàn)、課堂項目操作、項目訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練及考試情況,綜合評價學(xué)生成績。筆答考試可采用開卷考試形式。
(3) 評價比例分配
課堂表現(xiàn):8%;課堂項目操作:12%;項目訓(xùn)練20%;綜合訓(xùn)練:20%;考試:40%。
以上為“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)的主要設(shè)計內(nèi)容。由于課程標(biāo)準(zhǔn)的提出時間不長,沒有嚴(yán)格的設(shè)計要求,因此在新課標(biāo)的設(shè)計過程中遇到一些問題。如內(nèi)容目標(biāo)中的格式如何進(jìn)行設(shè)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(xí)能力是否能夠與新課標(biāo)中的要求相結(jié)合等等,這些都需要進(jìn)一步的研究。
附錄:內(nèi)容目標(biāo)
主題一 理論學(xué)習(xí)
要對一個單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計和編寫程序,就必須非常熟悉單片機(jī)芯片的組成原理,特別是要熟悉其各個外部引腳、內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)區(qū)的使用方法。
1 學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1) 了解MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、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(jī)上電后程序指針被賦予的初值。
(2) 了解MCS-51單片機(jī)的程序
存儲器結(jié)構(gòu),掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的空間分配和SFR。
注意:程序存儲器的編址規(guī)律;只訪問外程序存儲器時,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的幾種復(fù)位電路和計算機(jī)器周期的方法。
注意:準(zhǔn)雙向并口和真正雙向并口的區(qū)別和相應(yīng)并口讀數(shù)時的編程要求;89C51的復(fù)位時間是多少。
(4) 開發(fā)工具的使用
介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個軟件的使用方法,并各種指令的學(xué)習(xí)編寫簡單的子程序,將源程序文件編譯并上載至實驗儀中顯示結(jié)果。
知識點(diǎn):
掌握常用編程軟件的使用。在程序運(yùn)行期間觀察相應(yīng)存儲區(qū)和寄存器中數(shù)據(jù)的變化。
掌握MCS-51單片機(jī)的尋址方式。
2 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時數(shù)10學(xué)時。
(2) 實物教學(xué),增強(qiáng)感性認(rèn)識。
主題二 學(xué)習(xí)情境1
1 學(xué)習(xí)情境:信號燈控制
2 學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1) 熟練掌握MCS-51單片機(jī)的尋址方式和指令系統(tǒng)。
技能點(diǎn):要會畫出模塊的流程圖,建立學(xué)生的編程思維;分清各個尋址方式的功能。(DATA PDATA XDATA CODE的訪問方式,地址空間,針對89C52芯片多128Bytes DATA區(qū)的應(yīng)用,實際應(yīng)用中256bytes Data區(qū)的單片機(jī)更多)
(2) 能編寫完整的程序。
技能點(diǎn):會進(jìn)行地址分配,整個程序的起始地址要正確;掌握各種程序結(jié)構(gòu),能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。
(3) 會應(yīng)用常見的調(diào)試軟件進(jìn)行程序調(diào)試。
(4) 理解機(jī)器周期和指令周期。
3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
功能一:信號燈的控制1
利用P1口控制8個發(fā)光二極管,通過編寫并上載不同的程序,觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
點(diǎn)亮8個發(fā)光二極管后單片機(jī)空運(yùn)行。
給片內(nèi)RAM中40H-4FH單元賦值后,將其數(shù)據(jù)傳送給片外50H-5FH單元,最后將56H中的數(shù)據(jù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
在數(shù)據(jù)區(qū)建立一個數(shù)據(jù)表,編寫程序?qū)⒈碇械牡?個數(shù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
知識點(diǎn):
掌握數(shù)據(jù)傳送指令。
掌握MCS-51單片機(jī)并口傳送和讀取數(shù)據(jù)時得技術(shù)要求。
MOVX與 MOVC的區(qū)別
功能二:信號燈的控制2
利用并口控制發(fā)光二極管,通過編寫并上載不同的程序,觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
將累加器中的數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制)轉(zhuǎn)換為BCD碼,個位存入30H,十位存入31H,百位存入32H,最后由P0口輸出個位數(shù)據(jù),P1口輸出十位數(shù)據(jù),P2口輸出百位數(shù)據(jù)。
將DPH和DPL中放入兩個小于10的數(shù)據(jù)a和b,編寫程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2-a,并把c通過P0口輸出。
將累加器A中數(shù)據(jù)得高4位和寄存器B中數(shù)據(jù)的低4位相乘后取反,并將其結(jié)果通過P0口輸出。
采用移位指令,實現(xiàn)累加器A中數(shù)據(jù)乘4,寄存器B中數(shù)據(jù)除以2。
知識點(diǎn):
掌握算術(shù)操作指令和邏輯運(yùn)算指令。
會畫簡單的流程圖。
會使用軟件正確調(diào)試程序。
功能三:信號燈的控制3
設(shè)計一個延時程序,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?xí)r長為1秒,熄滅時長為2秒。
知識點(diǎn):
掌握程序轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令。
會畫簡單的流程圖。
會使用軟件正確調(diào)試程序。
理解指令延時的用法,NOP指令的使用。
4 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時數(shù)12學(xué)時。
(2) 學(xué)習(xí)過程中,教師通過講解和演示,指導(dǎo)學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)。
(3) 采用多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓(xùn)練,鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5 實踐活動建議
(1) 訓(xùn)練情境1:交通燈控制
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計和調(diào)試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題三 學(xué)習(xí)情境2
1 學(xué)習(xí)情境
跑馬燈設(shè)計與實現(xiàn)
2 學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1) 掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置。會計算和設(shè)置定時/計數(shù)器的初值。
(2) 掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設(shè)置。理解中斷的工作過程,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/計數(shù)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;會畫流程圖,并編寫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(qū)別及應(yīng)用;中斷的優(yōu)先級和中斷嵌套的應(yīng)用,中斷現(xiàn)場的保護(hù)和恢復(fù)。
3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
設(shè)計一個個性跑馬燈,能夠完成以下功能:
功能一:利用P2口,用單片機(jī)內(nèi)部的定時器采用查詢方式,使8個發(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(shù)器中斷對按鍵按下的次數(shù)計數(shù),作為跑馬燈閃爍次數(shù)。
功能三:用外部中斷對正常顯示和閃爍次數(shù)設(shè)定功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
知識點(diǎn):
掌握定時/計數(shù)器的初始化方法;定時器初值與計數(shù)器初值的計算與設(shè)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;中斷工作過程。
4 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時數(shù)8學(xué)時。
(2) 學(xué)習(xí)過程中,教師通過講解和演示,指導(dǎo)學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)。
(3) 采用項目教學(xué),多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓(xùn)練,鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5 實踐活動建議
(1) 訓(xùn)練情境2:秒表設(shè)計與實現(xiàn)
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計和調(diào)試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題四 學(xué)習(xí)情境3
1 學(xué)習(xí)情境
單片機(jī)點(diǎn)對點(diǎn)串口通信
2 學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1) 了解SCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置,掌握串口初始化的內(nèi)容與步驟。
(2) 會用查詢和中斷方式編寫數(shù)據(jù)通信程序。
技能點(diǎn):能夠正確地編寫數(shù)據(jù)通信程序。
3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
設(shè)計一個單片機(jī)之間的點(diǎn)對點(diǎn)的通信系統(tǒng)。要求甲機(jī)發(fā)送,乙機(jī)接收。甲機(jī)中按加號鍵,乙機(jī)中顯示數(shù)據(jù)加1;甲機(jī)中按減號鍵,乙機(jī)中顯示數(shù)據(jù)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)時數(shù)6學(xué)時。
(2) 學(xué)習(xí)過程中,教師通過講解和演示,指導(dǎo)學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)。
(3) 采用項目教學(xué),多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓(xùn)練,鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5 實踐活動建議
(1) 訓(xùn)練情境3:單片機(jī)雙機(jī)通信
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計和調(diào)試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題五 學(xué)習(xí)情境4
1 學(xué)習(xí)情境
溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
2 學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1) 使用P0、P2口的第二功能,擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)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(kuò)展;理解并記住MOVX指令的時序圖。
(2) 對89C51的并口進(jìn)行擴(kuò)展
技能點(diǎn):能夠正確對89C51的并口進(jìn)行擴(kuò)展。
(3) 人機(jī)接口擴(kuò)展
技能點(diǎn):能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設(shè)備。
(4) 8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口
技能點(diǎn):能夠正確選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片,并實現(xiàn)其與單片機(jī)的正確連接。
(5) 8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口
(6) 掌握C51程序設(shè)計方法
技能點(diǎn):能夠正確運(yùn)用單片機(jī)C51語言對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編程。
3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng),要求用C51編寫系統(tǒng)程序,并且該系統(tǒng)滿足以下要求:
功能一:使用89C51擴(kuò)展一個片外RAM。
知識點(diǎn):
掌握P0、P2口的第二功能使用方法。
會擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器。
功能二:用兩位七段數(shù)碼管顯示其溫度值。
知識點(diǎn):
掌握LED的動態(tài)顯示方法。
功能三:用 4*4的矩陣鍵盤,設(shè)置其溫度初值。
知識點(diǎn):
掌握鍵盤設(shè)計方法。
掌握LED動態(tài)顯示方法。
功能四:具有對環(huán)境溫度進(jìn)行實時測量,當(dāng)外界溫度于設(shè)定溫度時,啟動風(fēng)扇降溫;當(dāng)外界溫度低于設(shè)定最低溫度時,發(fā)出報警聲。
知識點(diǎn):
掌握A/D轉(zhuǎn)換的方法。
掌握D/A轉(zhuǎn)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)時數(shù)20學(xué)時。
(2) 提高課堂質(zhì)量,上課時要多啟發(fā)學(xué)生,提高他們提出問題、分析問題、解決問題的能力,讓學(xué)生學(xué)會理解記憶的技巧。
(3) 采用項目教學(xué),多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓(xùn)練,鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5 實踐活動建議
(1) 訓(xùn)練情境:人機(jī)接口設(shè)計與實現(xiàn)
(2) 教學(xué)建議:6學(xué)時
(3) 采用每組兩人的分組方式,鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計和調(diào)試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題六 綜合訓(xùn)練
使用套件設(shè)計一個最小單片機(jī)系統(tǒng),完成其設(shè)計、繪圖、焊接、編程、調(diào)試工作并撰寫實訓(xùn)報告。
1 教學(xué)建議
(1) 教學(xué)時數(shù)20學(xué)時。
(2) 教師命題,學(xué)生獨(dú)立完成。
(3) 采用每組兩人的分組方式。
(4) 集中安排實驗。
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