在单片机相关课程改革中,提出了开放性、设计性和工程性的实验教学基本理念。市面上目前没有合适的实验教学装置,能够适合这些教学理念。为此,专门开发研制了一套独具特色的实验教学平台,并反复试用、改进后批量装备实验室。
实验教学实践证明,该实验教学平台满足了实验教学改革的需要,取得了良好是实验教学效果。
实现实验教学“三开放”:实验内容开放(实验原理、方案由学生自主选定)、实验时间开放(课上、课下相结合)、实验地点开放(部分实验内容学生可在寝室完成);
实现了实验教学的“两综合”:不同课程知识的综合应用、软件和硬件的综合应用,为综合设计性实验的开展创造条件;
面向工程设计,注重创造新兴事物的能力的培养:实验对象源自工程实际,学生能够最终靠各种综合性的设计,提高创新能力。
核心实验板包括CPU及相应的外围电路。能够准确的通过需要选用MCS51系列、ARM系列单片机和TMS320LF240X系列DSP等机型。核心实验板也可以独立做一些基本的实验,如指令的熟悉、开发系统的试用、基本I/O的实现等。
核心实验板本身就是一套实验装置,只需与个人计算机USB连接就可以做少数的实验,不需要电源等其他配套设备,学生能借到寝室或其他实验室做实验。
通用实验板是实验箱的本体,用于扩充核心实验板的功能。在实验箱上插上不同CPU核心实验板,就能做相应机型的扩展实验。
通用实验板上包括常见的课程实验所必须的实验内容,包括按键、开关、发光二极管、数码管、液晶显示器、A/D、D/A电路等。
核心实验板和通用实验板最重要的包含基本的课程教学实验内容,力争内容全面多样,包括一定的设计性内容,可供学生选做。比如LED数码管显示实验,可以分别设置动态、静态和串行、并行等方式供学生选做。
在实验箱之外,配备少数的各种测量、控制对象,供学生做设计性、综合性实验时选用。
专用实验对象包括少数的电气类测量控制对象,以增强学生对工程实际的了解。
该实验平台自2009年开始研发,经反复改进,2011年批量生产出70台装备单片机实验室,已用于2009级、2010级、2011级、2012级学生的《单片机原理及应用》课程实验及相关课程设计,并用于少量本科生、研究生的毕业设计,受到实验师生的普遍好评。
先后在《中国电力教育》杂志、电工理论学会学术年会上,发表了介绍相关教学理念、教导学生的经验的学术论文。
2012年华中科技大学出版社出版的教材《DSP原理及应用》、《单片机原理及应用》均以该实验平台支撑相关的应用部分的内容。
该项目2010年通过华中科技大学实验技术项目验收。2012年,该项目通过了华中科技大学组织的专家鉴定,鉴定基本结论为:该项目具有兼容性和开放性的特点,已经在实验教学实践中取得了良好的效果;实验教学平台在将单片机和电气工程相结合的实验教学应用方面,达到了水平。
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