電工零基礎學電工入門范文

時間:2023-12-06 17:51:54

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電工零基礎學電工入門

篇1

關鍵詞:51單片機 “教學做”合一 汽車專業 實踐

中圖分類號:TP368.1-4;G712 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)10(c)-0126-03

隨著單片機技術在汽車領域的廣泛應用,汽車技術與微機系統的融合給汽車的結構和性能帶來了革命性的變化。從汽車發動機的燃油噴射、點火裝置、進氣與怠速控制、尾氣排放、故障自診斷到汽車底盤的傳動與行駛、轉向與制動等,普遍都采用了單片機控制系統。車載智能控制系統的大量應用,使汽車的動力性、安全性、舒適性、經濟性都得到了顯著的提高。單片機技術在汽車工程領域的地位越來越重要,未來的汽車競爭,趨向于單片機技術的競爭。因此,汽車相關專業的畢業生了解和掌握一定的單片機基礎知識及編程技能成為一種必要。

1 學情分析

1.1 有利情況

該院汽車專業的學生偏向于汽車運用與維修方向,2013年開始招生,目前只有一屆畢業生。課程《單片機原理與應用》在2014級汽車運用與維修專業的第四個學期首次開展教學,總共60學時。研究2014級汽車專業的學生在前面三個學期以及包括本課程學期在內所學課程可以看出,學生有一定的電工電子技術基礎以及汽車電子電器控制技術基礎。所以,汽車專業的學生在學習單片機應用課程時,對單片機電路中的模數電及電器控制,部分電路驅動芯片工作原理等有關知識應該是有所了解的。

1.2 存在困難

我院汽車專業的學生在學習單片機之前,沒有學習過程序設計類的語言課程,學生的編程是零基礎。要想在60學時這么短暫的時間里,讓完全沒有語言基礎的學生學習單片機,對任課教師順利展開教學是一個挑戰。

2 教改總體思路

教學內容以51單片機作為學習芯片,因為現在用的較多的是51單片機,它的資料比較全,用的人也很多,市場也很大,車載智能控制中的主芯片里有不少用的都是51型號的單片機。編程語言基本采用C51進行講解。從我院汽車專業的學生編程是零基礎的情況下,在有限的教學時間內,采用C51進行編程,可以有效降低C51的進入門檻。編程軟件采用目前比較通用的Keil C51編程軟件。

課程內容進行單元化、項目化處理,以單片機內部資源的功能應用為核心,以項目案例為載體,以接口電路和軟件編程為主線,以應用開發能力培養為目標,構建教學內容體系。在教學過程中實現“教學做”合一實踐教學模式,理論教學與實踐教學有機融合。在教學內容處理上,打破教材章節界限,以實驗開發板上各個項目內容為載體,合理分配知識點,考慮學習能力的循序漸進,在具體的項目任務中體現理論知識和重點內容,增強感性認識,培養應用開發思維。在時間安排上理論教學與實踐教學穿行。學生將開發板帶到機房進行上課,空間上實現教室與實驗室合為一體,做到邊教邊學邊做。教學過程始終體現“教學做”合一的教學實踐模式,充分發揮學生實踐動手能力強的優勢,在實踐中掌握關鍵理論知識。在教學實踐展開過程中,多種教學手段靈活結合,教師引導學生在課堂學習實踐過程中,遇到問題及時查閱相關資料,培養學生自主解決問題的行為習慣。

3 教學實踐設計

3.1 教學目標設計

經過教改實踐,使得汽車專業單片機課程教學形式更加符合我院學生實際。學生掌握基本的51單片機內部資源工作原理與開發應用,掌握一種編程開發語言和對應的編程開發軟件工具的使用,能夠實現簡單的Proteus仿真設計與調試。經過“教學做”合一教學實踐鍛煉,充分激發汽車專業學生對單片機應用系統設計開發的興趣,養成學生自主分析問題、資料查找、解決問題、通力合作的能力。

3.2 教學項目設置

根學生學情和專業特點,實施教學做一體化項目式教學,促進理論教學與實踐教學的融合。以項目的學習展開過程為主線,合理分配課程的知識點,將課程需要講解的理論知識和重點內容融合到具體的項目設計中。考慮到學習過程是一個由易到難,知識點的掌握是一個循序漸進的過程,時間上合理安排各個項目內容的教學順序。實施的部分項目見表1。

3.3 “教學做”合一教學實踐

課程的教學地點選擇在專業機房,里面已經安裝了Keil C51編程開發軟件、Proteus仿真軟件以及PC機與單片機的串口通信驅動軟件。上課機房有專業的極域教師機軟件,可以實現教師的屏幕廣播,教師在具體進行屏幕操作的時候,學生電腦屏幕端可以看到教師的屏幕,同時也可以實現學生的演示操作,演示給教師一個人看,或者是演示給全班同學觀看。學期初,教師將學生兩人一組分組,讓學生按組領取單片機實驗開發板。隨著開發板下發的還有整個學期的教學項目中部分基礎C51程序,以及實驗開發板硬件電路的電路圖連線資料、單片機硬件系統介紹資料以及C51語言開發資料。每次學生上課,都是帶著實驗開發板和相關的電子資料來專業機房上課,下課時將開發板隨身帶走自行保管好,實驗開發板將跟隨學生一個學期,到期末課程結束時,交還給教師。

學生在沒有編程語言基礎的情況下,任課教師從預備的教學項目中,選擇最基本的單片機應用開發入門的項目來開始課程的教學:點亮一個LED燈。教師在課堂上帶領學生完成實驗開發板軟、硬件連線以及與電腦的連接,將第一個項目的軟件編寫操作過程實時廣播到學生屏幕上。通過實時編程軟件的操作過程,學生對編程軟件的操作有了一個大概的宏觀印象:如何建立工程文件,如何編寫程序代碼以及對工程文件進行參數設置,最后完成調試生成單片機可執行代碼。

教師完成操作演示之后,讓學生自行在開發板上依照教師的操作步驟,完成第一個項目的第一個子任務的全部操作。學生在完成基本程序錄入,看到開發板上相關的實驗現象后,立刻對課程產生了一定的興趣。在有一定興趣的基礎上,教師對程序代碼展開詳細的知識點介紹,讓學生了解一個簡單的單片機應用是軟硬件的結合,在了解硬件電路結構特點以及單片機相關資源的硬件結構的基礎上,進一步了解軟件的編程。單片機應用系統的軟硬件知識點的介紹,需要參看一部分資料,教師提醒學生查看手中相關電子資料。

在學期前期,教師帶領學生閱讀研究項目代碼,熟悉項目硬件結構及接線,訓練學生軟硬件結合開發項目、熟悉C51編程和資料查找的行為能力。在項目的展開過程中,對部分子任務,教師在已有功能的基礎上稍作要求修改,讓學生作為學習的主體,邊學變做,完成程序改編、硬件連線、調試與下載,在開發板上完成項目內容,實現相關實驗效果。教師在課堂上來回走動,分組指導教學,在指導的過程中,教師對學生普遍出現的問題進行課堂集中廣播講解,針對個別問題,進行個別指導。教師在教學的過程中,把握好知識點的宏觀主線,揀主要的知識點講解,其余比較瑣碎的知識點,讓學生自行查找資料閱讀理解,并進行動手實踐分析,加深理解。隨著教學進度的深入,要求學生自行完成的設計部分內容越來越多。學生變被動學習為積極主動探索和思考,教師不用再為有限的課時安排和講不完眾多的知識點而發愁,教學效果非常明顯。

3.4 資料查找

學生在完成教學實踐項目的過程中,對教師布置的要求有改動過的項目設計,肯定存在編程基礎知識和單片機內部資源應用知識不清楚的情況。教師提醒學生帶著問題查閱單片機教材或者是網絡資源,自學預習相關理論知識,達到自學能力的訓練目的。學生在進行問題分析和資料查找的過程中,自然養成一定的解決問題能力。

這里以項目2中的第二個子任務為例,簡單介紹一下如何實現項目改動以及學生動手實踐訓練:子任務中要求單片機P2口控制的8盞共陽極LED燈實現左循環輪流依次點亮。

在學生完成子任務的基礎上,進行適當要求改動,原程序的循環左移是用運算來實現的,現在要求學生通過調用Keil C51編譯器里的庫函數_cror_( )來實現LED燈的循環右移動。學生在完成改動項目的過程中,通過資料查找,自然對單片機的I/O口電平輸出控制、發光二極管的硬件結構、Keil C51軟件庫函數調用以及用戶延時子函數的編寫更進一步加深理解。

3.5 Proteus仿真教學

實驗開發板上所有的實驗項目硬件電路的連線是非常清楚的,學生在學習軟件編程的同時,學習硬件電路的結構,但是開發板上大部分的實踐項目硬件電路部分都是預先做好的,學生在學習的時候,對硬件電路設計中的元器件選型,硬件電路具體連線訓練程度還是有所欠缺。學生需要了解更多的硬件電路設計方面的知識,所以在學期的中后期可以適介紹Proteus仿真軟件的使用。教師可以布置一部分訓練項目,以作業的形式布置給學生,要求學生自行完成仿真訓練內容并提交給教師。

3.6 集中實踐項目訓練

教W中學生使用的實驗開發板具有擴展功能,學生可以另外購買元器件,完成較為綜合性的訓練項目。所以在課程的集中實踐環節中,可以選擇一個典型的、難度適中、測量內容較全面的一個實踐任務,圍繞該典型系統設計鍛煉學生電路設計知識及測量技術,并讓學生完成從原理分析、方案設計、元器件選用、電路設計、程序編制、組裝、焊接等各個環節的訓練。例如,開發板上可以實現的拓展綜合訓練項目有: 溫感溫控繼電器動作,紅外發射和接收控制繼電器動作,十字路口帶倒計時功能的交通信號燈系統等訓練項目。讓學生從這些項目中選擇一個自己感興趣的項目作為實踐課題。學生在經歷這樣一個系統設計的全過程后,職業能力將有一個很大的提高。

4 教學考核設計

課程考核分兩部分組成:期末試卷+實驗考試。其中期末試卷由試卷庫隨機抽卷,客觀考察學生單片機應用開發的理論知識掌握情況。實驗考試一般安排在期末試卷之前,單獨安排時間,對學生的實踐操作技能進行考核。實驗考試時,教師準備好一定量的實驗考試題目,學生一人一組,分批次進入考場進行考試,每批次考場學生數控制在15人以內比較適宜,進入考場后學生隨機抽簽決定需要完成什么題目。實驗考試環節要求學生能夠根據考題要求,完成實驗原理分析,單片機應用系統原理框圖繪制,軟件流程圖繪制,具體程序代碼編寫及調試錄入。實驗考試分數中還有一項,學生平時課堂完成的各個項目的一個綜合平時成績的判定。

5 結語

汽車專業單片機課程的教學目前來說還沒有非常經典的教學模式可循,在教學內容的設計和教學實踐的展開等方面,各個高職院校都在積極探索。筆者認為單片機智能控制在汽車專業中越來越重要的行業背景下,任課教師只有不斷學習了解最新的行業動態,才能把握教學的宏觀設計。該文對汽車專業的單片機教學實踐研究也只是進行了非常淺顯的探索,希望能夠為讀者提供參考價值。

參考文獻

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