嵌入式控制(单片机)实验室介绍
小芯片，大智慧
——单片机实验室介绍
今日的教育，是为明日的经济和社会发展奠定基础。21世纪是现代智能化电子系统时代，无论是高科技领域还是民用方面，以单片机为核心部件的嵌入式控制系统几乎无处不在，机器人比赛、自控设计、科技创新制作等直接面向学生设立的比赛项目也时刻吸引着青年学子。为了能够让学生及时接触新科技，了解新科技，掌握适应时代发展和可持续发展需要的知识和技能，我校于充分重视“小芯片”中蕴含的“大智慧”，开设《嵌入式控制》课程，创建了嵌入式控制实验室。
该课程以PIC单片机为教学载体，以了解嵌入式控制系统、设计嵌入式控制系统为教学目标，着力提高学生的科技创新素养以及对未来社会的适应性。基于此课程创建的嵌入式控制实验室为我校学生提供了实践、创新的平台，在此平台上，学生完成基础学习→自主实验→研究拓展→小型科研课题研究→参加各种竞赛的创新教育全过程。同时嵌入式控制实验室也促使学生创新实践活动正规化、系统化、普及化，从而构建我校学生科技创新活动的教学基地。
回顾这几年，嵌入式控制实验室从无到有，由单薄走向丰厚，由稚嫩走向成熟，我们相信，只要不懈努力，我们的“嵌入式控制实验室”一定会越办越好，路越走越宽！
【创办理念】
学校贯彻“科技育人”的理念，注重学生科技创新素养的培养，学校努力创设适合学生的教育，搭建学生自主发展的舞台，促进学生的个性发展。嵌入式控制实验室正是在此办学理念下创办起来的。该实验室遵循高中生的认知规律，努力做到：
1、从激发学生的探索意识和创新意识出发，使学生逐渐从参与创新实践到乐于、勇于创新实践，逐步培养学生的创新精神和创新能力。
2、为学生提供实践制作和开发、自主管理、自主学习以及对专项课题进行研究的工作平台，提升学生创新实践能力以及分析问题和解决问题的能力。
3、促进学生通过实验室的学习探究活动，了解嵌入式控制这个学术前沿领域的发展和应用状况，增强对科技的好奇心，提高对科技的内在兴趣，引导学生的专业发展方向，为大学输送更多有思想、有能力的优秀人才。
总之，嵌入式控制实验室的理念是：勤思考，勇探索，过程中体验；做中学，学中做，
实践中创新。
【基本建设】
嵌入式控制实验室占地100㎡，分五大主要功能区：
1、教学区——进行嵌入式控制基本教学活动及基础实验活动。
2、活动区——学生测试嵌入式控制系统作品的的空间。
3、组装区——提供专用课桌和工具，改装和搭建嵌入式控制系统。
4、编程区——编写程序调试作品。
5、陈列区——展示学生自己创作的科技创新作品。
图一、实验室全貌
实验室配备电脑、单片机编译器、示波器、稳压电源等设备，为学生进行嵌入式控制系统研究开发提供必要的硬件设备。
陈列区
编程区
编程区
活动区
组装区
图二、编译器连接示意图
图三、实验箱图四、单个工作位配套器件图五、单个编程区
【课程介绍】
一、课程设计
嵌入式控制课程的最终目标是培养学生的创新精神和创新能力。我们的课程要切实将学生创新能力的培养落到实处，而不是流于口号。为此，在课程设计上我们将整个课程划分为若干个具有递进性及相对独立性的“项目”，每个项目都有一个具体的开发控制对象，含有一些编程和加工的新知识和新技能。学生首先完成基础项目的学习，形成“系统”的概念，然后对此进行模仿、修改、从而设计自己的项目，形成一个创新成果。如此，围绕“项目”展开的“模仿——改进——创造”的循序渐进的学习过程就是一个充满创新实践的过程，在此过程中，学生的创新能力得到切实的提高。
二、课程类型
基础课：面向全体高二学生的必修课程，每周两节。
课程目标:学生通过“机械小车——自动控制小车——循迹小车”的改进、“迷你洗衣机的自动化改装”两个实践项目，体会从“机械控制”到“智能控制”的逐层递进，知道简单
的传感器知识和编程思路，学会用科学的方法来分析日常生活中的智能控制系统的结构、应用，比较完整地了解简单的嵌入式控制系统。
拓展课：面向高一、高二部分有兴趣的学生，每周两节课。
课程目标：学生通过模仿、改进、创造三大步，学会小型智能控制电子系统的设计开发，并运用所掌握的知识完成创新研究项目的制作和调试，将理论向实际迁移，培养学生的创新意识和科技创新能力。
研究型课程：全校（高一、高二、高三）有相关课题的学生。
课程目标：体现科学知识的拓展、延伸，着眼于激发、培养学生对科学的兴趣爱好。
三、实验教学内容
图六、二极管发光图七、循迹小车图八、机械手臂
图九：两足机器人图十：六足机器人
四、教学过程与方法
采用“任务驱动式”教学方法，学生以小组为单位，围绕项目活动主题展开实践。
1、确定项目：小组同学对某一控制对象讨论设计一种控制方案。在每个项目活动中，不固定一个练习或作业，鼓励创新，尊重学生个性，让学生在同一主题下有发挥、创造的空间。
2、项目分析：师生共同分析电路结构特点、程序流程。
3、项目设计：设计电路、设计控制方案、搭建模型。
4、项目实施：在教师的引导和帮助下，学生编程实施，完成任务，并完成项目实践活动报告。
5、项目完善：师生共同检验项目完成的效果和质量，对出现的问题共同讨论，集思广益，找到解决问题的方法。
6、展示评价：每个小组进行成果展示，对作品进行学生自评、互评，同时教师根据三维目标给予量化评价和描述性评价。在评价中关注学生的参与过程。跟踪学生每次的项目活动与实践活动，观察记录学生活动中情感、态度和价值观的变化。