时间：2022-07-31 20:37:51
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇单片机课程设计总结，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
本文作者：焦咏梅高艳玲徐红作者单位：石家庄铁道大学四方学院
课程设计内容的改革
首先，探索全系专业课程体系框架，将内容紧密联系，增强内在逻辑性。把同一个培养能力范畴的同一类课程作为一个课程群，形成目标明确的课程群层次，把围绕一个技能培养目标的、含有若干课程的知识点抽象出来，在更高层次上连贯起来，使该技能的培养随课程设计的推进而不断递进、加深和拓展。如自动化专业的课程群层次结构。在课程群的建设基础上，我们的课程设计题目既要考虑前后课程纵向的贯通与衔接，又要充分考虑课程横向间的相互融合，实现整体优化。如把模拟电子、单片机、传感器课程设计内容纵向联系，递进升级，模拟电子课程设计题目应做到熟练掌握器件特性及参数计算，理解电路原理，并仿真出结果，使学生通过课程设计过“三关”，即“器件关”、“分析关”和“动手关”，此阶段培养了学生具备一定的硬件设计能力。在此阶段基础上进入下梯级，即单片机课程设计阶段。让学生在具备一定硬件设计能力的基础上学习系统软件设计，并且为了激发学生的学习兴趣，把电子电路和单片机课程设计进行横向优化组合。单片机题目要求学生应用电子电路的手段，即Protel原理图设计PCB设计并制版，做出实物，完成程序烧录，最终完成系统调试。结束时，学生亲身经历了硬件、软件的每一阶段，锻炼了学生工程应用能力。此阶段学生已具备了软、硬结合的能力，为进入下一个梯级做了充足的准备。课程设计的最高梯级传感器课程设计，即题目应综合模电、电子电路、单片机、传感器四类课程的理论知识，在具备软、硬件结合的能力的基础上，应用各类传感器采集数据，应用单片机、电路模块等手段完成一个应用系统的综合设计并做出实物，例如红外报警系统、温度检测系统设计、光敏元件控制系统等。培养学生结合实际应用的综合设计能力，做到环环相扣，相辅相成，为毕业设计打下良好的基础。
成绩评定体系改革
建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键，在注重结论正确的同时，应强调整个设计方案实施的全过程。1．撰写总结报告。总结报告是学生对课程设计全过程的总结，不能等同于平时的实验报告，因此内容要完善，格式要规范。此环节占总成绩的30%。2．实验动手能力。包括器件选择、仿真设计制版焊接、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神。此环节占总成绩的30%。3．学生实行全员答辩制。为避免学生互相抄袭或找人代做，我系自2009年开始施行课程设计全员答辩制度，每生5分钟自述，10分钟答辩，通过答辩情况给出答辩成绩。此环节占总成绩的40%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待，提高了学生的积极性和主动性，从而保证了课程设计的质量。
关键词：民族地区；高职院校；单片机；课程教学；改革探析
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0161-02
Abstract： Through the field research of the current teaching situation of the Microcontroller Unit course （MCU） of higher vocational colleges in Qiannan， Qianxi’nan and Qiandongnan minority area in Guizhou province， this article analyze and discuss proper teaching methods and evaluation mechanism of MCU course suitable for the practical situation of minority area from the perspectives of novel creation of teaching environment， arrangement of curriculum， training mode and evaluation mechanism.
Key words： Minority areas； Higher vocational colleges； Microcontroller Unit； teaching of curriculum； reform analysis and discuss
单片机是电子信息类专业十分重要的课程，也是高职院校完成高素质技能技术型人才培养必不可少的专业课程。贵州少数民族地区高职院校虽地处欠发达山区，自身发展受到诸多因素的制约，但对人才培养质量的要求从未降低，紧密围绕地区经济发展需要开设电子信息及相关专业。
伴随贵州大数据、大健康产业的蓬勃发展，早期“三线建设”驻黔电子企业及本土民营企业对其人才需求的增多，电子信息类专业已逐步成为贵州少数民族地区高职院校重点建设专业。但在专业课程教学，尤其是难度较大，实践性较强的单片机课程教学方面还存在诸多有待提高和改善之处，需结合贵州少数民族地区高职院校自身实际，进行单片机课程的教学改革，探索符合当地人才培养及职业岗位能力需要的教学思路和方法。
1贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学现状
基于对贵州黔东南州、黔南州、黔西南州三地少数民族地区高职院校的走访调研及师生的深入座谈交流，发现贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学存在如下的现状。
1.1 课程教学环境
1.1.1 学生素质现状
贵州少数民族地区高职院校电子信息类专业所录取学生少数民族较多，高考分数偏低，专业选择盲目被动；基础知识薄弱，理论学习困难，专业实践技能训练积极性与主动性不高；自我控制能力差，未来职业发展无规划；团队合作意识薄弱，自信心与创新精神欠佳等。
1.1.2 师资现状
贵州少数民族地区高职院校能够承担单片机课程教学的师资严重不足，引进困难，尤其是具有单片机技术开发经验的专业技术人员及学术带头人甚少。现行单片机任课教师存在理论知识扎实，但项目开发经验缺乏；教学经验丰富，但课程实践教学欠缺；专业网络学习获取较多，但融入行业企业进行实际开发较少；外派学习较多，但真正与单片机技术相关的学习较少等。
1.1.3 实训条件现状
贵州少数民族地区高职院校受地方财政困难，教育经费注入不足的影响使单片机课程教学实训设备陈旧、配置不足；专项资金投入不够，实训条件简陋；实训室缺乏专人负责，管理不规范；实训教师对实训重视程度有待加强，学生对实训开展积极性有待提高等。
1.2 课程教学内容与考核
在单片机课程教学内容安排方面，贵州少数民族地区高职院校普遍仍以单片机理论教学为主，注重培养学生程序编写能力，尤其是汇编程序的编写能力，缺乏基于实际项目开发的创新性教学方式。部分院校甚至没有开展实训教学，仅完成基于汇编语言的单片机最小系统理论教学，对单片机的通信功能、传感器技术及C语言在单片机中的应用等重要内容并为涉及。同时，在单片机课程与专业基础课程开设的先后、课时分配、任课教师安排等方面也存在诸多不足。
在课程考核评价方面，大多数院校仅考核学生的理论学习内容，而对课程的学习过程，实训项目及课程设计完成情况等核心内容并未进行考核，考核评价过于单一，不能较好地进行学生课程掌握情况的客观综合评价。
2 贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学改革思考
贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学应结合自身特点，培养符合区域经济发展需要的高素质技能技术型人才。
2.1 现行课程教学环境改变探索
在学生素质提升方面，贵州少数民族地区高职院校很难在招生录取阶段来提高进入电子信息类专业的学生文化素质，但可从学生进校后对专业兴趣的培养方面着手，改善学生综合素质。如在专业基础课中增加动手能力训练环节（仿真实训也可），为后续难度更大的单片机学习兴趣的培养打下基础；成立单片机学习兴趣小组，通过兴趣小组的积极主动性来带动整个大环境的改变；积极组队参加校、州、省及国家的单片机技术应用及相关技能大赛，以大赛营造学习环境；通过专升本考试中对专业课程的要求和学生对进入本科院校继续深造的渴望，引导学生主动学习等。
在师资水平优化方面，贵州少数民族地区高职院校应结合当地经济发展及院校需要，积极争取电子信息类紧缺人才，尤其是高层次人才的引进政策，解决单片机骨干教师及学术带头人缺乏现状；积极从行业企业或校企合作单位寻求师资及师资培养，让行业专家融入教学，让一线教学人员融入行业，进行交互式学习交流，实现自我培养，进而提高教学质量；现行单片机教学人员应通过网络，积极寻找单片机学习途径，争取单片机技术学术交流会议及培训；积极以大学生电子设计大赛、区域行业单片机应用设计竞赛等为引领，主动找项目、做项目、总结项目，从而来提高教师自身的单片机应用技术水平。
在实训条件改善方面，贵州少数民族地区高职院校应积极寻求资金注入，建立校内单片机技术应用实训室；或寻求校企合作单位、行业企业、院校共建等方式建立实训室。针对实训设备，没有必要购买昂贵的实验箱或实验平台等，通过电子商务，购买设计合理、功能模块齐全、支持在线调试、便于携带、支持C语言、具有配套教程及完整的程序实例等的单片机开发板即可。同时，要为开发板配套逻辑分析仪、万用表、示波器等常用电子仪器仪表及工具。在实训室建设经费充足的情况下，可考虑配备台式电脑，若经费不足，鉴于当代大学生笔记本电脑覆盖率较高的条件下，可两人配套一台自带笔记本电脑，即可满足实训条件要求，又为学生课余自学、课程设计及毕业设计等后续环节服务。
2.2课程合理安排
2.2.1 微控制器选择
当下，单片机种类及型号较多，合理选择一款单片机种类及型号是初学单片机技术的关键，是引导学生学习单片机技术的重中之重。单片机种类及型号的选择一定要结合实训室所配套的开发板或校企合作单位等所使用的机型，但主要还是以便于教学和学生学习单片机技术为主。因51单片机市场份额占有量大、使用年限长，网络资源和学习参考资料丰富且获取容易，考虑到初学者对硬件资源的应用能力，建议以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为主控芯片进行教学。
2.2.2 课程及内容安排
单片机课程应安排在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等专业基础课程完成之后，可与电子元器件识别与检测、电子线路绘图与制板、传感器技术应用等专业课程同时进行。在开设上述专业基础课程的基础之上，建议单片机课程总学时为108（即每周6学时），其中理论占20%左右，实践占80%左右。单片机技术是在实践中学习，教学内容应以实践为主导，理论融入实践过程且够用为原则，边做边学，不能只强调理论而轻实践。
鉴于贵州少数民族地区高职院校授课对象特点，课程主要内容应包括微型计算机基础知识简介、单片机概述、所选单片机结构及内部资源介绍、单片机时序及工作方式、汇编指令及时序简介、中断系统、定时器/计数器、并行I/O接口、单片机串行通信（主要有UART、I2C、SPI、485通信等）、A/D和D/A转换等。在教学过程中，所应包括的硬件主要有LED、LED点阵、数码管、LCD、矩阵按键、步进电机、蜂鸣器、传感器（如温度、红外、压力等传感器）、A/D和D/A转换芯片、时钟芯片、存储芯片等。
2.3 实训教学开展
单片机课程教学应以实训教学为主并综合考虑学生特点，实训开展应包含单个实训项目、综合实训项目和课程设计三个环节。实训环节中注重“做中学，学中做，边学边做”。任课教师在单个实训项目中应在讲解硬件原理和程序设计的基础上，对实训内容进行操作演示的同时指导学生操作，直至完成实训效果。效果出来后，任课教师针对实训过程中出现的问题进行总结，同时对所做的实训内容进行再一次的总结性讲解，以达到学生掌握所布置实训内容的目的。综合实训项目应预先布置任务和学生分组（2人一组为宜），课堂由任课教师对任务中所涉及的硬件和软件及前期所学本实训所需用的知识进行讲解。学生结合老师的讲解和所提供的硬软件参考资料，以组为单位，开展实训项目，完成实训任务。课程后期，应专门安排1到2周，以3人为一组，进行课程设计环节。选用适合高职院校学生及难度适中的课题作为单片机课程设计的题目，引进全国大学生电子设计大赛流程及相关规则融入课程设计，体验项目开发过程，培养学生项目开发能力。同时鉴于对学生仿真能力培养的必要性，建议在课程设计环节中融入Keil和Protues仿真教学。
实训教学中应制作实训项目任务书或课程设计任务书及考核评价表，教学过程采用项目化教学，任务驱动，融入“资讯、计划、决策、实施、检查及评价”的教学组织形式并做好学时分配。
2.4 课程考核评价创新
鉴于课程实践性较强，考核不能单一的出套纸质试题进行考核，尤其不能只进行理论而忽略实践的考核，应以过程考核，综合评价学生课程学习效果。
3 总结
综上所述，现行贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学还存在诸多不足和有待改进之处。身处该地区的单片机课程任课教师应在课程教学条件、课程内容安排、实训教学方式、课程考核评价等方面结合自身院校实际，探索符合授课对象及课程特点的教学方法，提高贵州少数民族地区高职院校人才培养质量，进而为地区经济的发展服务。
参考文献：
[1]宋雪松，李冬明，崔长胜.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2014.
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2010.
关键词：教学改革；实践性；Proteus+Keil
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）18-0246-02
放眼当今社会，电子行业快速发展，单片机在多个领域如工业自动化、智能仪器仪表、消费类电子产品、武器装备、终端及外部设备控制、计算机网络和通信设备等有着广泛的应用[1，2]。对于工科的电子、电气相关专业的学生而言，掌握好单片机技术对自我知识的提升和今后就业的帮助都是大大有益的。因此，单片机课程在上述专业中的地位非常重要，而且鉴于单片机特殊的实践性，它的实践环节比如课程设计就更是重中之重了。
一、我校单片机教学的现状
我校原有的单片机教学实验环节有两个：单片机课内实验和单片机课程设计。课内实验虽然有硬件设计和软件编程两部分，但由于开发板上硬件的最小系统比较完善，学生相当于只需要进行简单的连线便完成了硬件设计。软件设计则是在伟福Lab6000系列单片机仿真实验系统上完成的，这些实验基本都是验证性实验或者是很简单的设计性试验，主要目的是让学生通过实验了解单片机的硬件环境，熟悉单片机的编程方法。因此学生总体所完成的工作基本上是简单的软件编程，硬件设计几乎没有，更谈不上是软硬件的综合系统设计。这使学生在以后的工作中应用单片机时捉襟见肘，学不够用。
针对以上情况，我校单片机课程设计通过引入Proteus+Keil两个软件进行较大的改进，既加强了学生硬件电路的设计，又有软硬件联调的综合考量，很好地培养了学生对单片机系统设计的能力，提高了大家学习的积极性和主动性。
此外，之前学校课程设计题目单一，没有考虑到学生的个体差异，导致有些学生无从下手，最终只能模仿别人的电路板，甚至连设计报告也是抄袭别人的；还有些能力较强的学生做起来易如反掌，达不到拔高的效果，这样就违背了课程设计的初衷[3]。
二、Proteus+Keil的完美结合
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，能很好地仿真单片机及器件。相对于另一款使用较高的仿真软件Multisim，Proteus的元件库更齐全，使用更方便，最重要的是它可以把软件作用在处理器上，并和该处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。除此，Proteus还提供了大量的虚拟仪器和分析工具，用户可以在调试代码时清晰地看到仿真结果或通过节点波形等查找错误原因。
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，易学易用。
在计算机上，安装Proteus仿真软件和集成软件开发环境软件Keil，就已经相当于是一个设备先进、功能完善的虚拟实验室了，可以方便地进行软硬件的级联调试，加强单片机系统设计的概念。
在实际的课程设计中，先在Proteus ISIS中设计硬件原理图，确定IO口的端口使用。项目的软件可在Keil中进行设计，生成目标代码文件*.hex，若编译失败，可对源程序进行修改，直至编译成功。把生成的目标代码文件*.hex添加到硬件电路的单片机中，比如AT89C52，然后运行仿真，即可以看到仿真结果。若不正确，可以分析错误原因，修改相应的软硬件，直至仿真正确[4，5]。
三、课题的设置
课程设计不同于平时的作业，它有一定的针对性，要满足高中低各层次不同学生的需求。假如全班同做的是一道很难的课程设计题，学困生根本无从下手，更别说从此获取知识了，这样他们很快没有了学习的积极性，彻底放弃了。于是针对不同阶段的学生，我校单片机课程准备了三个不同层次的题目组。
第一类是拔高性题目，比如简易计算器，学生在短期内必须要完成一些实际应用的题目，要求综合性知识较全面，适合基本功扎实、有想法、爱创新的学生。例如有些学生在低年级段就参加了电子设计竞赛，已经有了单片机系统设计的概念，他们需要的是设计更为复杂实用的系统来提升自我。
第二类是中等难度的题目，比如多功能智力竞赛抢答器，学生除了有基本的单片机知识，还必须有一定的动手实践能力和逻辑分析能力，并且涉及其他知识领域，适合知识面较广的学生。
第三类是基础性题目，比如数字温度计，是学生在掌握了单片机基本知识后所能完成的简单的功能设计，这个层次的题目要求不高，适合底子较为薄弱的学生。也就是说，让每个阶段的学生都能从此次课程设计中汲取相应的养分，有所收获[6]。
由于题目的难度系数不同，最终的评分准则也不同，第一类题满分100分，第二类题满分90分，第三类题满分80分。这样既有针对每个层次学生的题目，又能将大家的差距拉开，让学生付出的劳动与最终给定的成绩基本成正比。
四、总结
利用Proteus和Keil进行课程设计对学生来说也是乐于接受的，软硬件都易于修改，减少了开发设计时间，而且Proteus软件可以直观地看到仿真结果或节点的波形，也就是说学生在自己的宿舍就能完成前期的设计工作，不再像以前那样依赖实验室的测试设备，方便快捷，灵活性好。而课题的多样性，也给了学生更大的选择空间，从而提高了积极性和参与性，让学生亲身领会系统分析、设计和调试各个阶段的各种滋味，提高实际应用的能力。
参考文献：
[1]彭勇.单片机课程的教学改革[J].农业网络信息，2006，（6）.
[2]张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计（第3版）[M].哈尔滨工业大学出版社，2008.
[3]葛浩，林其斌.单片机课程设计教学改革与实践[J].实验技术与管理，2011，28（10）.
[4]李雪莲，时谦.基于软件仿真和硬件电路联调的单片机课程设计[J].中国电力教育，2011，（9）.
[5]章万静，刘长荣，形海霞，顾军林.Proteus和Keil联合仿真在单片机教学改革中的应用[J].福建电脑，2010，（4）.
（营口职业技术学院，辽宁 营口 115000）
【摘要】高等职业教育的最终目的是培养有工程师素质、技师技能的复合型技能型人才，要实现这一人才培养目标就要通过校内生产性实习实训环节。目前全国的职业院校的实训条件已出具规模，但与国外发达国家的同类院校相比还有一定的距离。为了提高高职院校嵌入式单片机应用技术项目实训教学水平，开发基于生产性项目化单片机应用技术项目实训台对于技能型人才培养目标具有决定性作用。。
关键词 项目化生产性实训；实践教学改革；嵌入式单片机应用技术；高职教育教学改革
我院的专业特色已经瞄准了这个目标，创新性实训基地的建设已经初具规模，但是实现能够真正意义上的建设创新性实训基地还是刚刚起步，我们试图通过嵌入式单片机应用技术课程的实践教学改革，调整目前的理论教学误区，不断调整教学计划实现生产性实训模式的改革，以适应生产性职业技能人才的培养目标。
通过教师引导、亲手操作、小组合作、讲解讨论、总结提高等多种形式完成从理论知识到职业技能的转化。在单片机课程教学过程中引入项目化教学方式，以一个个单片机的应用和设计项目为主线，致力于提供一个接近完全真实的符合实际要求的单片机系统设计、安装、调试的实施过程和实践环节，实现基于工作过程的以项目为导向、面向就业、任务驱动的课程教学模式完全应用于单片机技术课程教学，重新整合单片机理论教学内容。
将单片机原理与应用技术课程的理论教学内容分成若干个项目模块，每一个模块就是一个设计任务的完成过程。并与行业企业产品开发的过程完成应用到实训教学中去，并通过每个项目的方案设计、可行性分析与论证、硬件原理设计、安装及焊接调试、软件设计与开发等一系列实训内容的设置来实现项目产品的设计。通过若干个项目的实训后提高学生掌握单片机应用技术开发技能，提高学生的设计开发能力，实现零距离就业的人才培养目标。要实现该课程的项目化改革，必须重新建立起单片机应用技术课程的实训教学体系，采取如下几种有效的措施：
（1）自主创新研制出一整套接近行业企业真实产品开发的项目化单片机实训台
目前市场上广泛使用北京达盛科技有限公司生产的单片机实训台，存在以下几个问题：硬件电路固定不变，不易扩展；软件扩展性较差，在实践教学过程中缺少软件开发设计的教学环节设计过程。
软件固定，没有开发软件设计能力的教学设计过程；整个面板将所有硬件电路连在一起，较为混乱。不易学生掌握；该实验过程与具体的单片机技术应用产品还有一段距离；即使实验做得很熟练，也不会设计电子产品。简言之，就是单片机课程学完了也不会用。针对以上缺点，我们自主研发出一整套实训系统，实现项目化单片机实训教学目标。
（2）教材的改革
在教学过程中将汇编语言与C51语言对比教学，逐步淘汰陈旧的汇编语言教学内容。编写出一本C51语言版本的基于工作过程导向的单片机原理与应用技术教材。
（3）实验板与虚拟仿真软件Proteus相结合
单片机课程设计是培养学生动手、实践和创新能力的一个重要手段。为了解决这些问题，本学期在单片机课程设计中将Proteus仿真软件引入课程设计，将Keil软件与Proteus仿真软件结合使用，建立起一套基于Proteus的课程体系，使单片机实践教学实现“软硬结合”，培养学生的创新性和实践能力。
将Proteus引入课程设计的有以下优点：
①为不同方案验证，提供丰富的系统资源。Proteus提供丰富的元器件资源、仪表资源和调试手段，与汇编、C5l等软件有良好的接口。
②有利于提高学生的职业技能，培养自主开发单片机应用产品的研发能力。
有利于调动学生的学习主动性，锻炼解决实际工程问题的能力。采用Proteus仿真，在进行课程设计的初期，学生不需要进入实验室，在各自的电脑上仿真调试，促使学生在课后进一步理解单片机的基本原理和掌握电路设计方法。利用KEILC51调试软件通过汇编后，再进行调试与单片机硬件连接。
（4）采用基于生产性工作过程为导向的项目化实践教学方法
基于工作过程导向的项目教学方法的采用：我们将整个单片机的内容分成大小不同的项目，项目由易道难安排，每堂课的教学任务就是完成一个项目产品，其中涵盖单片机相应的理论知识。
（5）考核环节的改进
在期末考核中安排了一个较大的应用系统的设计项目，其内容包含单片机中大部分知识，学生可以通过查找资料等方式在规定时间内容独立完成项目，教师根据完成之郎进行评定，并根据学生平时考核成绩作出最终综合评定。这些措施体现了高职院校对学生动手能力的培养，以及基于工作过程模式学生的教学思路，突出了职业教育的特色。
目前我国高职院校内所开设的实训课程一般都是验证性试验，都是一些消耗性实训项目，学生训练时是根据知识点组织教学活动，一般情况下都是把原材料加工成较大零件，再把大零件改成小零件，实训材料基本上成了废品，没有经济附加值。因此，如何积极探索出一条切合实际的生产性实训基地新模式，对于我院来说显得更为重要。
①校企合作加工企业产品，真正做到生产性实训
目前高职院校的师资力量比较薄弱，掌握生产性技能的教师相对较少，加工出来的产品一般都不能满足企业的质量要求，企业也不愿意把产品拿到学校加工，势必造成校企生产性合作不能真正实现。
②通过与企业合作自主研发符合市场需求的教学产品
自行研发符合市场需求的教学产品
为了实现产学研一体化，只依赖企业的产品生产还不能适应高职教育的目的，我们还要不断创新，推陈出新，引领市场需求才能办好生产性实训基地，才能在真实环境中做到理论与实践相结合，才能使学生掌握必需的实践技能，学习并锻炼行业企业生产、管理和经营能力，才能建立可持续发展的实训模式，才能培养出具有较强实践技能的人才，全面落实应用性人才的培养目标和教学任务。
关键词 系统工程 实践教学 课程设计 单片机 A/D转换芯片
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 前言
实践教学是高等应用型人才培养体系中的一个重要环节，它对培养学生的工程素养和实践动手能力起着极其重要的意义。实践教学包括专业课程实验、开放性实验、课程设计、电子竞赛和毕业设计等，其中课程设计、电子竞赛、毕业设计按教学组织大多是由专业教师承担教学任务。
如何制定人才培养流程，使整个实践教学过程做到系统化和整体性，一方面需要合理安排与本专业学科基础类课程相关的实验教学环节，另一方面要探索课程设计、电子竞赛、毕业设计等专业工程实践环节的规划，充分扩展专业特色课程相关的实践教学的内涵。其中后者是提高学生动手能力和综合思考问题最佳方式。
1 以系统工程的思想构建专业实践教学体系
系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。系统工程是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。专业实践课程活动涉及到学生专业学习的整个阶段，也可以看作是一项系统工程。为了提高专业实践教学活动的教学效果，保证专业知识的可持续性发展，就应该按照系统工程的思想和方法，协调专业实践教学活动中各项因素。在实际工作中，一方面要重视每一项工作，将每一项工作做到位，另一方面要重视各项工作的内在联系，建立系统的、整体的教学体系，这样才能使实践教学的功能最大化。
目前在高校的实践教学中常见的问题是缺乏大学四年整体的实践教学体系，学生每一年都在做不同的实验不同的设计，设计的系统性和完整性被割裂开，学生不能用联系的眼光去看全部的设计，不能体会到各专业课程之间的联系和传承。针对这一情况，必须做好系统化统筹安排。
结合各个阶段专业课程的学习，合理安排专业实践环节，最大限度激发学生的主动性和能动性，是专业教师必须思考的问题。下文以浙江科技学院测控专业某小组四年的课程设计、专业实验和毕业设计为例，详细介绍如何将教师和学生结合起来，系统地完成四年的专业教育。
2 改革与探索――以数字电压表的设计为例
基于系统化工程的实践环节，专业教师根据学生学习的各个阶段，合理安排与专业课程相对应的课程设计环节，有效地发掘各个环节的密切联系，培养学生系统化的设计理念。
在一年级本科始业教育和专业认知实习环节，专业老师提供各种设计题目供学生进行分组选择，这些题目必须具有传承性的，并且说明各个设计要用到的专业知识，比如说电子课程设计要有电路原理、数字电路和模拟电路相关知识；下一阶段就要用到单片机和传感器等知识；再下一个设计可能要用到虚拟仪器、控制系统等知识，让学生在一年级就对本专业的整体构造有感性认识，从而激发他们专研专业知识的兴趣。
2.1 基于ICL7107的多量程直流数字电压表的设计
根据教学计划的安排，在一二年级学生所接触的主要是专业基础课，学生能自由掌控的专业知识有限，因此在二年级电子课程设计中，我们要求学生设计一款直流数字电压表，具体要求是能实现0mV～2V测量范围。专业教师只负责提出任务以及实现的功能，学生自行查阅资料，提出解决方案，然后师生一起讨论可行性。在实践中，学生提出了以ICL7107，ICL7135等芯片不同的解决方案。
2.1.1 数字电压表的组成
数字电压表基本量程200Mv，可以扩展量程2V和20mV。整个电路设计没有超越学生现有理论知识，学生有能力独立完成，同时功能的扩展又要求学生综合运用所学的各门专业课程，完成复杂电路的设计，锻炼了综合分析问题并独立解决问题的能力。
2.1.2 总结分析
这一阶段学生只能使用电路模电和数电的相关知识，结合电子综合实验，学生查阅资料，了解ICL7107的原理，掌握双积分式芯片的基本电路的设计，完成了芯片的供电模块―― 直流稳压电源的设计，并可以在此基础上开拓量程自动切换的功能（如图1所示）。
2.2 基于单片机的数字电压表的设计
随着二三年级大量专业课程的学习，学生可以运用的专业知识更加丰富了，他们可以完成设计的功能也随之更加强大。在此基础上，学生延续前面的设计，改进了电压表的设计。
2.2.1 基于单片机的数字电压表的设计
由于ICL7107没有BCD码输出，没有像ICL7135那样的BUSY信号，在与单片机连接时，学生遇到了障碍，于是又展开了一场讨论，如何利用单片机只是完成直流/交流电压的测试任务。根据大量查阅的文献资料，有学生提出采用ICL7135芯片的想法，该芯片与ICL7107工作原理相似，是4 1/2位A/D转换器，加上电路ICL7135可组成一个满量程为2V的数字电压表。ICL7135可以采用并行采集方式与单片机系统进行连接。如图2所示，模拟电压送到ICL7135进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到数码管中显示。其中ICL7135电源部分可以沿用上学期的直流稳压电源。
2.2.2 总结分析
现阶段可以要求学生用到所学的单片机等知识，完成功能更多、精度更高的课程设计。在单片机等课内实验中，学生完成了单片机最小实现系统，结合前期所做的电子课程设计，学生可以开发基于单片机的数字电压表。该设计引入单片机编程实现从数字量编码转换到七段译码，最后送到数码管显示输出测量结果。学生利用单片机最小实现系统，扩展单片机系统的应用，专业知识得到了综合运用。
2.3 基于ICL7135的毕业设计
ICI7107/7135都是CMOS双积分A/D转换芯片，可以转换输出 000个数字量，对外提供6个输入、输出控制信号。因此，除用于数字电压表外，还能与异步接受/ 发送器、微处理器或其他控制电路连接使用。
因此，在选做毕业设计题目过程中，学生对需要进行模拟信号处理的设计中大多选用这两款芯片，如图3所示，在选用ICL7135作为A/ D 转换器，模拟信号由传感器采集，由ICL7135 转换后数字量送入单片机，由单片机对ICL7135 输出的信号进行处理，在数码显示管（LED）上显示。并可通过键盘输入温度设定值。单片机根据设定温度进行相关运算（如PID、模糊运算等），产生控制信号。
当然还可以挖掘更多的基于ICL7107和7135的应用的实例，这里我们致力于让学生对知识点的综合运用，当他们能用课堂上所学到的知识，系统地解决一个实际的问题，这里面的满足感和成就感能大大激发学生的学习潜能，提高学习效率。
关键词：单片机；一体化；教学模式
具体而言，我们提出的单片机课程一体化开放式教学模式包括以下三个部分的内容。
一、合理编排教学内容和顺序
按照如下的顺序开展课堂教学：（1）单片机系统结构和片内资源介绍，存储模式，中断机制、重要寄存器的功能与操作；（2）单片机开发环境介绍，C语言基础回顾，C程序的编辑、编译、下载过程，特别是调试技巧；（3）常用单片机的电路模块，包括液晶、键盘、数码管、数据采集、存储电路、串口通信、I2C接口、电机与继电器控制电路等；（4）在前面所学基础上，将各个单元模块进行集成，搭建一个综合性的单片机系统，该系统整合了前面讲解的各单元，是对所学知识的复习和提高，让学生了解一个中等复杂单片机系统的开发过程。
以上教学内容在编排上应该具有渐进性和层次感，保持学生学习的平滑上升性，以降低学习的难度。
二、贯彻环环相扣、层层推进的一体化教学过程
教学实践需要符合学生的认识规律。在本课程中，后面与前面的知识具有平行性或者平滑渐进性，不但要让学生学到新知识，而且还要让学生学得轻松。我们在教学实施上，遵循由易到难的思路。在教学层次上，从单元到模块、从模块到系统；在教学环节上，从仿真到实验、从设计到制作，逐步增大学习的广度和深度。在课堂学习中，学生已经掌握了基本的单片机设计与电路板制作知识。课程设计环节则重点培养学生利用单片机解决实际问题的能力，教会学生针对具体应用问题查找与选择合适芯片，阅读数据手册，制定系统软硬件设计方案及相关算法并最终实现。通过课程设计，学生可以掌握单片机应用开发的一般流程。此后，学生可以根据自己的经历，针对生活中的焦点问题，自主构想一些合适的解决方案，经与老师协商后可以作为毕业设计的题目。这样的题目是学生主动提出，而不是被动接受，因此完成毕业设计的积极性很高，毕业设计成果具有一定的创新性和实用性，能够起到较好的锻炼能力的作用。
三、构建开放式的教学环境
当前的学习环境相对封闭，仅限于教室、图书馆和实验室。学生回到寝室面对电脑，首先想到的是浏览网页、聊天和打游戏，利用电脑进行学习的意识薄弱。Proteus可以将实践活动从课堂、实验室延伸到学生寝室，拓展学生的学习空间。学生可以在寝室完成单片机的原理图设计、程序编写与仿真、电路板布局与布线工作，而把加工、焊接工作带到实验室或加工厂完成，提高了实验室的使用效率，做到了开放型的实验实训。
关键词:单片机;教学改革;应用能力
中图分类号:G4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)17-0261-01
0 引言
目前,单片机的应用已经相当广泛,在我们身边的很多电子产品中均可以发现它的存在,而且随着科技的进步,这些应用日新月异,创新性也变得越来越强。而单片机作为一门应用性课程进入我们的课堂,当然也具有应用性和实践性的特点。可以说,教学中注重理论和实践相结合是这门课程的重中之重,但是,在多年的教学过程中,这一点突出的还是不够的,有的教师甚至还仅仅停留在一些基础知识和基本原理的讲解上,而对其应用性视而不见,这就严重偏离了该课程的主干,我们在进行单片机课程的教学中通过不断改进教学方法,以及加强学生课内外的实验能力和应用能力,特别总结出以下教学方法来提高教学质量。
1 教学内容的改革
长期以来,在单片机教学中,该课程常常将一些基本原理及系统各部件作为重点来介绍,但是却忽略了其系统性和整体性的重要作用。也就是说,很容易造成只见局部不见整体的不足,更重要的是这样做还使得学生感觉枯燥无味,无法形成单片机应用系统的清晰概念,甚至学习过后依然像没开过该课程似的,不知单片机究竟是什么。为了克服这些不足的地方,我们认为非常有必要对单片机课程的教学内容做如下改革。
单片机的课程学习单从内容上,可以分为两大部分:
第一部分:单片机理论的学习,内容包括单片机的结构、指令、工作方式、通讯模式等等。因为实践虽然重要,但是理论学习毕竟是基础,只是在学习理论的同时必须多讲一些实例,而不能是光停留在学理论的基础上。
第二部分:课程设计,这也就是我们通常说的理论结合实践,具体的做法是,选择一些与生活贴近、学生感兴趣、有一定的难易区分度的实验项目作为单片机课程设计的题目,从而使绝大部分学生得到锻炼。这些煅练可以在课堂上,并且与教学同步,采用这样的教学体系,可以使学生建立起单片机应用系统的概念,由简单的应用到复杂的应用,使学生的学习由被动变为主动,应用单片机进行开发的思路逐渐由模糊变得清晰,逐步掌握单片机开发技巧,以培养学生独立开发与应用的能力。
2 教学方法的改革
我们始终认为教学方法改革的重点有两个:首先需要打破以前教师完全讲授理论知识的局面,加强互动性和学生的积极性,从而增强学生的自主学习能力;其次是通过一些新的教学方法和手段增强学生的理解能力,真正做到让学生在快乐中接受知识,巩固知识。
具体的做法是,在讲解理论知识时,以一个或几个具体的实验项目为例,例如设计一个流水灯,让学生从项目的分析、设计、仿真调试和制作硬件的整个过程中学会应用单片机。在这个教学过程中广泛采用启发式、讨论式、自主式学习法等新方法,调动学生学习的积极性和主动性,从而可以提高教学质量。再例如在讲授传送指令时,在单片机P1口上接八个发光二极管,我们先分析一下如何让二极管亮灭,通过分析知道只要给P1口送高低电平就可以实现这个功能,这里就用到数据传送类指令,讲解后要求学生编程控制发光二极管亮灭。当学生完成后就会有一定的成就感,这样学习的兴趣也有了。整个授课过程都是依照这个思路,用到哪部分知识讲哪部分的知识点。这样当项目完成时,这门课的主要知识点也都讲授了,同时学生也主动地学完了单片机课程,而且掌握程度较好。
在课程设计完成过程中,由学生提出设计方案;教师组织学生对设计方案进行论证、比较,确定最后方案,并且通过引入Proteus等仿真软件对电路进行仿真,仿真通过进行实际电路的安装调试,最后撰写课程设计报告。在课程设计指导时,教师以启发引导为主,鼓励学生相互讨论,对实验中出现的问题,给出解决问题的思路,不做具体解答和具体帮助,培养他们自学能力和独立分析解决问题的能力,使所学的理论知识真正应用到实践中,在实践中检验理论的正确性。通过课程设计,一方面有利于巩固理论基础知识,缩短从理论知识到实际应用的过程;另一方面也可以使学生产生一种成就感,有利于培养他们的学习兴趣,增强其创新意识,提高其实际应用能力。
3 考核方式的改革
通常来说,考核就是对教师教学效果的检验和学生水平的测试,同时也是督促和激发学生认真学习的原因和动力。由于长期以来,教师和学生都习惯于以讲授和死记硬背的办法来教和学。所以考核的方式,经常就是教师出一套试题让学生去做,然后理所当然地以卷面成绩的高低来完全评估学生的学习能力高低,这样做不仅不能较为全面地考核到学生学习能力,更是忽略了这门课的重点考核,也就是实践、应用以及创新的多项考核是重中之重。
因此,在教学内容和方法得以改变的大前提下,这种传统的考核方式必然不能适用应用性较强的单片机课程。换句话说,对这门课的考核方式进行改革具有必然性和紧迫性。
具体做法是:除了传统的考勤、平时作业和期中期末考试的笔试外,我们着重加强学生实践成绩在平时成绩中所占比重,而且这个比重我们认为要占较大一部分,只要学生平时认真参与和注重了这一能力,就要得到一定的成绩,对动手能力、应用能力尤其感兴趣甚至做得极好的学生可以得到该项的满分。具体来说又体现在平时实践练习、课堂实践讨论、实验报告、课程设计、期终实践技能测试等方面。总之,这种新的考核方式更注重实践能力的培养。4 结束语
通过这几年教学实践,我们发现采用这种办法不仅可以使学生建立起单片机应用系统的概念,还可以加强学生的学习兴趣和积极性,许多教师和学生甚至都认为这种项目实践已经等于或者相当接近真正在企业里做项目,从这一点来看,增加学生的实践训练显然增加了他们在今后工作中的应用能力和工作信心。
总之,无论从教学内容上、方法上还是考核方式上,单片机课程改革的重点和方向都是为了适应当前发展极快的
单片机技术,只是这种改革方式提高了对教师的要求,要求教师不仅要熟悉理论知识,同时还需要具有相当的实践经验和科研能力,不断学习和了解新的技术应用和创新是一个相当必要的条件。
参考文献
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[3]肖伸平,凌云,何小宁,曾红兵.单片机应用技术课程实践化教学改革的探索[J].实验技术与管理,2006,(12).
[4]郎朗,江明,王冠凌,陈进.单片机课程实验教学的研究与探讨[J].中国现代教育装,2006,(06).
[5]张德伟.单片机课程教学模式的探索与实践[J].中国科技信息,2007,(12).
Abstract： Against the problems in the traditional SCM teaching， this paper discusses the SCM teaching reform mode based on subject design as a unit from teaching content，teaching tools and methods， teaching equipment， teaching environment and conditions， teaching assessment. Specifically unit clearance assessment and subject design respondent assessment form in teaching assessment，gives full play the main role of student learning under the guidance of teacher. This teaching mode is to stimulate the students' interest in learning and cultivate the students' actual ability and the spirit of teamwork， which reached good teaching is effects.
关键词： 单片机；课题设计；单元过关；教学改革
Key words： single chip microcomputer（SCM）；course design；unit clearance；teaching reform
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）29-0232-02
0 引言
单片机课程是高校工科专业的一门重要专业必修基础课，单片机的应用性很强，所以在课程设计中，单片机的实验教学成为整个课程的重要组成部分。传统的教学模式不注重学生实际应用能力的培养，已经不能适应当前单片机应用产业的快速发展，单片机教学改革势在必行。
本项目将单片机传统的教学模式改为以课题设计为单元的教学模式，理论与实践相结合，重点培养学生的实际动手能力和工程开发的创新能力，达到了很好的教学效果。
1 传统教学课程设计中存在的问题
1.1 教学手段和设备落后 由于实验教学的教学经费有限，设备条件不足，不能保证学生良好的实验环境。在实验教学中，往往是教师讲授完所有操作后，让学生再做一遍，这时学生记不住操作步骤，往往感觉无从下手；或者教师讲一步，让学生操作一步，没有让学生真正思考为什么这么做，而是盲目的跟着操作，只是对理论和实例的验证，影响了学生独立思考能力和创新思维的培养。
1.2 实验考核选题不当 通过调查，许多高校单片机实验课的题目多年来一成不变，一部分学生从高年级直接获得程序源代码和实验报告；还有一种情况是实验设计题目由学生自己选择，很多学生为了应付实验课，把题目选择的过于简单，甚至是书上的一个实例。这样就失去了单片机实验课的教学意义。
1.3 重理论，轻实践 国内的教育制度虽然进行了几次改革，但给学生留下的传统思维中还存在理论重于实践的观念。学生重视理论课的知识学习，对于实验课，只要模仿教科书的实例，写好实验报告就可以拿到实验课的成绩，学生的动手能力并没有得到真正的锻炼。
1.4 没有真正培养学生的团队协作精神 传统的课程设计一人一组，学生个体意识强烈，或者几个学生一组，由于学生个体差异较大，往往每组真正动手做实验的学生只有2-3个，助长了其他学生的惰性，没有达到预期的教学效果，没有培养学生的团队协作精神。
2 课题设计为单元教学的改革方法和途径
2.1 教学内容的改革
传统教学一般是学习完全部指令后，学习应用部分，然后进行实验操作。这个过程随着理论难度的增加，学生的学习兴趣下降，而且对指令记忆不深刻，真正实验应用时容易混淆，教学效果不理想。
为提高学生的动手能力和学习兴趣，将传统的教学内容改为以课题设计为单元的教学内容。从上百个日常生活中的应用实例筛选出经典的实例，组合成七个单元，每个单元由若干相似的实例课题组成。七个单元的内容分别是数码管原理及应用、A/D和D/A工作原理、液晶显示屏原理、时钟芯片、温度传感器、定时器/计数器、串行口应用。每个单元通过实例讲解基本指令，硬件线路，程序设计等内容，这就需要教师将每个实例都验证准确，将实例课题由易到难、科学合理的安排讲解顺序。改革结果将单片机知识点分散到各个单元，使学生在学习实例课题的过程中，学习相关知识，完成课题要求，消除枯燥的理论讲解，调动了学生学习的积极性。
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