導語：如何才能寫好一篇單片機畢業(yè)設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

SPCE061A單片機概述

SPCE061A是繼u\''''nSP系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器。目前有兩種封裝形式：84引腳的PLCC84封裝和80引腳的LQFP80貼片封裝。主要性能如下：

16位m’nSP微處理器；

工作電壓：VDD為2.4~3.6V(cpu),VDDH為2.4~5.5V(I/O)；

CPU時鐘：32768Hz~49.152MHz；

內(nèi)置2K字SRAM、內(nèi)置32KFLASH；

可編程音頻處理；

32位通用可編程輸入/輸出端口；

32768Hz實時時鐘，鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；

2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預(yù)置初始計數(shù)值)；

2個10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；

7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道語音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；

聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風放大器自動增益控制(AGC)功能；

系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))耗電小于2mA@3.6V；

具備觸鍵喚醒的功能；

14個中斷源：定時器A/B，2個外部時鐘源輸入，時基，鍵喚醒等；

使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；

具備異步、同步串行設(shè)備接口；

具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；

內(nèi)置在線仿真電路接口ICE（In-CircuitEmulator）；

具有保密能力；

具有WatchDog功能（由具體型號決定）

一、方案設(shè)計與論證

方案一：

本方案直接采用凌陽SPCE061A作為波形發(fā)生器。波形的具體產(chǎn)生是通過兩路DAC來產(chǎn)生，凌陽SPCE061A在這方面的設(shè)計為我們提供了極大的方便，用它實現(xiàn)的好處在于，電路極其簡單，另外在DAC的編程方面又提供及其便利的編程環(huán)境。電路的設(shè)計包括三大部分，第一是鍵盤控制電路的設(shè)計，這里采用4*4鍵盤，由IOA的低八位進行控制，把鍵盤上的行和列分別接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7上，采用外部中斷二來中斷所顯示波形，以便進入下一波形的編輯和輸出，在波形輸出的同時利用外部中斷一來實現(xiàn)同步的頻率調(diào)節(jié)。第二是顯示電路的設(shè)計，這里為了在波形輸出依然有顯示，由于單片機的局限性這里采用通常的動態(tài)LED顯示行不通，因為波形輸出時要求CPU不停地為其服務(wù)而沒有空閑來為LED進行不停更新，解決方案是采用帶數(shù)據(jù)緩存器和驅(qū)動的LCD來提供顯示，這樣只占用八個I/O口即可完成設(shè)計要求,也可放棄適時顯示功能采用LED顯示，這里將提供兩種顯示方案。第三是濾波和電壓轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計，濾波采用低通濾波器，濾除DAC轉(zhuǎn)換過程中形成的高頻小鋸齒波。另外由于凌陽SPCE061A單片機DAC輸出為電流輸出，為滿足達到5V的電壓輸出，外接OP07運算放大器進行放大，加1千歐姆電阻進行電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計的特點是全面采用數(shù)字電路方案，因而工作穩(wěn)定可靠。利用單片機控制管理，使頻率設(shè)置和占空比調(diào)整等操作可用鍵盤輸入，十分方便。

方案二：

本設(shè)計方案采用功能很強的大規(guī)模數(shù)字頻率合成器MC145151和多波形寬頻率范圍信號發(fā)生器MAX038等新器件產(chǎn)生波形和頻率，控制與管理電路部分使用SPCE061A單片機以及鍵盤顯示電路。MAX038是一個精密高頻波形產(chǎn)生器。它能產(chǎn)生頻率高達20MHz的正弦波、三角波、方波等脈沖信號，其壓控振蕩器的頻率分粗調(diào)和細調(diào)兩層控制。在本電路中，用于粗調(diào)的控制電壓（電流）由一個12位的DAC產(chǎn)生，使輸出頻率近似等于N倍基準頻率。而細調(diào)電壓則由數(shù)字鎖相電路MC145151和環(huán)路濾波器MAX427產(chǎn)生，由鎖相反饋環(huán)將頻率fo=Nfr鎖定。這種方案的優(yōu)點是頻率合成器工作更可靠，鎖定更迅速。另外MAX038還包括占空比調(diào)整電路、波形同步電路、相位檢測電路、波形切換開關(guān)和電壓基準源等電路，所需外部元件少，使用很方便?？刂坪凸芾黼娐酚蒘PCE061A單片機及電路組成。其主要用于對鍵盤輸入的波形和頻率選擇等數(shù)據(jù)進行譯碼，計算出相應(yīng)的控制參數(shù)，控制頻率合成器輸出正確的信號，并將其頻率和波形參數(shù)用LED顯示出來。對于小型通用信號產(chǎn)生器而言，這是一個比較理想的設(shè)計方案。

方案比較：

第一種方案設(shè)計電路簡單，能夠滿足電子大賽設(shè)計的要求，這里考慮到短時間內(nèi)設(shè)計既要成型，采用第一種方案。第二種方案的設(shè)計比較完善，由于用到專門的波形發(fā)生芯片，產(chǎn)生的波形比較完美，但電路復雜，適合于作波形發(fā)生器的產(chǎn)品設(shè)計方案。

二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1電路方框圖及說明

圖1整體框圖

2.2各部分電路設(shè)計

2.2.1濾波、放大及其電流到電壓的轉(zhuǎn)換電路

電路本系統(tǒng)采用二階壓控電壓源低通濾波器，如圖2所示。它由兩節(jié)RC濾波器和同向放大電路組成。其中同相放大實際上就是所謂的壓控電壓源，它的電壓增益就是低通濾波器的通帶電壓增益，即：A0=Avf=1+Rf/R1

圖2濾波電路

傳遞函數(shù)由圖電路可知，運放同相端輸入電壓為：

(1)而Vp(s)與Va(s)的關(guān)系為：Vp(s)=Va(s)/（1+sRC）(2)對于節(jié)點A，由節(jié)點電流法可得Vi(s)/R-Va(s)/R-[Va(s)-V0(s)]sC-Va(s)/R-Vp(s)/R=0(3)將式（1）、（2）和（3）連立求解，可得電路的傳遞函數(shù)為A(s)=V0(s)/Vi(s)=Avf/[1+(3-Avf)sRC+sRC*sRC](4)式（4）為二階低通濾波器傳遞函數(shù)的表達式。其中1/RC為特征頻率，而1/(3-Avf)為等效品質(zhì)因數(shù)。截止頻率為1/RC。通過設(shè)置R、C可調(diào)節(jié)帶通到我們需要的范圍。另外調(diào)節(jié)Rf可調(diào)節(jié)幅度到我們需要的范圍。

2.2.2鍵盤控制電路電路

在單片機中所需按鍵較少，多采用獨立式鍵盤。此種鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，每只按鍵接單片機的一條I/O線，通過查詢即可示別出每只按鍵的狀態(tài)來。但由于本系統(tǒng)按鍵較多，在這里采用矩陣式排列鍵盤，如圖3所示，這樣可以合理應(yīng)用硬件資源，把16只按鍵排列成4*4矩陣形式，用一個8位I/O口控制,如圖所示。把鍵盤上的行和列分別接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7

圖3

按鍵控制電路上。先置IOA0~IOA3為帶數(shù)據(jù)緩存器的高電平輸出，置IOA4~IOA7為帶下拉電阻的輸管腳，此時若有鍵按下，取IOA4~IOA7的數(shù)據(jù)將得到一個值，把此值保存下來，再置IOA4~IOA7為帶數(shù)據(jù)反相器的高電平輸出，置IOA0~IOA3為帶下拉電阻的輸入管腳，此時若鍵仍沒彈起，取IOA0~IOA3的數(shù)據(jù)將得到另一個值，把這兩個值組合就可得知是哪個鍵按下了，再通過查表得到鍵值。

2.2.3顯示電路電路

為了給廣大單片機愛好者提供方便，在顯示電路的設(shè)計方面提供兩種方案，第一種是采用四個LCD進行適時顯示，這是比較理想的方案，但由于LCD成本較高，這里還提供另一種方案，用六個LED進行顯示，這種方案的缺點是不能適時顯示，但也能滿足一般設(shè)計要求。第一種方案采用四個LCD進行動態(tài)顯示，輪流顯示波形和頻率，直接用SPCE061A驅(qū)動液晶顯示器，要占用較多的I/O口，這里采用ICM7211M來驅(qū)動，這樣不僅節(jié)省I/O口而且減化了編程。用數(shù)字代表各種波形，顯示波形的粗調(diào)頻率。用IOA9—IOA10口作為位選控制，IOA8口作為ICM7211M的片選信號，IOA11—IOA14作為數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線和位選線直接接凌陽SPCE061A單片機的I/O口即可，

圖4LCD顯示電路

第二種方案采用六個共陰極數(shù)碼管LED進行動態(tài)顯示波形和頻率，直接用SPCE061A直接驅(qū)動LED，兩位提供波形顯示，四位提供頻率顯示。用IOB8—IOB13口作為位選控制，IOA8—IOA14口傳輸要顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)線和位選線直接接凌陽SPCE061A單片機的I/O口即可，因為I/O口輸出電流很小不會對LED造成損壞，它的電壓值卻足以驅(qū)動LED，這不像別的單片機還要外接驅(qū)動電路和電阻，采用凌陽SPCE061A單片機大大減化了設(shè)計過程和硬件電路。硬件電路如圖5所示。

圖5LED顯示電路

2.2.4語音播報電路的設(shè)計電路

凌陽的SPCE061A是16位單片機，具有DSP功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達到49M，具備運算速度高的優(yōu)勢等等，這為語音的播放、錄放、合成及辨識提供了條件。另外SPCE061A單片機具有32k閃存，事先把所需要的語音信號錄制好，整個語音信號經(jīng)凌陽SACM_S480壓縮算法壓縮只占有13.2K存儲空間，對凌陽SPCE061A單片機的存儲系統(tǒng)來說綽綽有余。凌陽SPCE061A單片機自帶雙通道DAC音頻輸出，DAC1、DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號分別通過AUD1和AUD2管腳輸出，DAC輸出為電流型輸出，經(jīng)LM396音頻放大，即可驅(qū)動喇叭放音，放大電路如圖6(只列出了DAC1,DAC2類似)。在DAC1、DAC2后面接一個簡單的音頻放大電路和喇叭就能實現(xiàn)語音播報功能，這為單片機的音頻設(shè)計提供了極大方便，音頻的具體功能主要通過程序來實現(xiàn)。

圖6音頻放大電路

三、軟件設(shè)計

3.1主程序流程圖

由于使用凌陽SPCE061A使電路變得異常簡單，整個波形發(fā)生器的主體任務(wù)落到了程序編寫上。整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案如圖7，采用外部中斷二來中斷所顯示波形，以便進入下一波形的編輯和輸出，在波形輸出的同時利用外部中斷一來實現(xiàn)同步的頻率調(diào)節(jié)。波形的具體產(chǎn)生是通過兩路DAC來產(chǎn)生，之所以采用這種方式，是因為凌陽SPCE061A在這方面的設(shè)計為我們提供了極大的方便，在DAC的編程方面又提供了及其便利的編程環(huán)境。用函數(shù)來產(chǎn)生波形是大多數(shù)設(shè)計者喜之不舍得設(shè)計方案，但在具體設(shè)計方面，因為函數(shù)在單片機的運算過程中占據(jù)了太多的時鐘周期，這就給我們追求高頻波形一個瓶頸，要怎樣解決這個問題呢？這里我采用查表來實現(xiàn)，根據(jù)理論凌陽SPCE061A單片機可達到一百兆的要求，這就能充分滿足題目設(shè)計要求了，然而，由于函數(shù)產(chǎn)生波形極其方便，凌陽SPCE061A單片機有提供了大量函數(shù)庫，在設(shè)計過程中我在低頻部分依然采用函數(shù)設(shè)計。另外，波形頻率隨CPU的頻率而變法，凌陽SPCE061A單片機的32768的實時時鐘經(jīng)過PLL倍頻電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘頻率(Fosc)，F(xiàn)osc再經(jīng)過分頻得到CPU時鐘頻率(CPUCLK)可通過對P_SystemClock(寫)($7013H)單元編程來控制，這就為我們設(shè)計提供了豐富的CPU時鐘選擇。默認的Fosc、CPUCLK分別為24.576MHz和Fosc/8。我們可以通過對P_SystemClock單元編程完成對系統(tǒng)時鐘和CPU時鐘頻率的定義，改變設(shè)置將可提供多種頻率選擇。在本設(shè)計中，波形編輯的第一部就是進行CPU頻率選擇，選擇最高頻和最低頻作為粗調(diào)，在用鍵盤和中斷進行微調(diào)，以便達到所需的頻率及其幅值。下面將對各部分編程作詳細說明。

圖7整體流程圖

3.2分塊程序流程

按鍵控制部份

在鍵掃描的過程中，先置IOA0~IOA3為帶數(shù)據(jù)緩存器的高電平輸出，置IOA4~IOA7為帶下拉電阻的輸入管腳，此時若有鍵按下，取IOA4~IOA7的數(shù)據(jù)將得到一個值，把此值保存下來，再置IOA4~IOA7為帶數(shù)據(jù)反相器的高電平輸出，置IOA0~IOA3為帶下拉電阻的輸入管腳，此時若鍵仍沒彈起，取IOA0~IOA3的數(shù)據(jù)將得到另一個值，把這兩個值組合就可得知是哪個鍵按下了，再通過查表得到鍵值，跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)程序段，執(zhí)行輸出相應(yīng)波形或者編輯波形，從而達到控制波形的目的。整體按鍵過程如圖8所示。

圖8按鍵控制流程圖

正弦波形的形成

在設(shè)計之初，我一直都在嘗試使用函數(shù)來計算輸出波形，使用這種方法，在示波器上得到了很好的波形，但是在CPU時鐘頻率沒調(diào)至最高的情況下，所得到的頻率只是多少毫赫茲到幾十赫茲之間，基本上沒有實用價值。要達到更高的頻率，就得另辟蹊徑了。分析一下為什么頻率上不去，主要原因在于，使用單片機進行正弦函數(shù)的運算時占去了不少時間，如果去掉這一計算過程波形的頻率應(yīng)該大有提高，另外就是CPU時鐘頻率沒有調(diào)至最高，以及DAC轉(zhuǎn)換過

圖9正弦波形查表形成流程圖

程需要時間。為了達到更高的頻率，首先就要免去單片機的計算負擔，我使用的解決方法是人為計算出要輸出的點，然后建一個表通過查表來進行輸出，這樣主要工作任務(wù)就落到了建表的過程中。這樣做的好處在于，查表所耗費的時鐘周期相同，這樣輸出的點與點之間的距離就相等了，輸出的波形行將更趨于完美，當然更讓我們感到的高興的是它輸出波形的頻率將近達到了100K赫茲，能夠滿足我們設(shè)計的擴展要求了。為了實現(xiàn)頻率的調(diào)整，我在一個正弦波周期里建了兩百個點，如果我們隔一個取點的話，且在CPU時鐘頻率不改變的情形下，正弦波頻率將相對于前面的頻率提高將近一倍。這樣我們就得到了解決頻率調(diào)整的方法，首先進行CPU時鐘頻率選擇，再調(diào)整一個正弦函數(shù)一個周期輸出的點數(shù)，幅度的調(diào)節(jié)是通過初始幅度設(shè)置再通過外部放大電路來調(diào)節(jié)，設(shè)計程序流程圖如圖所示。另外，由于函數(shù)產(chǎn)生波形及其方便，凌陽SPCE061A單片機又提供了大量函數(shù)庫，在設(shè)計過程中我在低頻部分依然采用函數(shù)設(shè)計，因為這更有利于數(shù)字幅度和頻率的調(diào)節(jié)。設(shè)計程序流程圖如圖9和10所示。

圖10正弦函數(shù)計算形成波形流程圖

三角波、鋸齒波的形成

三角波、鋸齒波形成的原理同正弦波形成的原理大致相同，在這里將不做作詳細介紹，其流程圖如圖11所示。

圖11三角波查表形成流程圖

方波的形成和實現(xiàn)

方波是我們最常用的一種波形，并且常常作為一種標準信號應(yīng)用在各個領(lǐng)域，凌陽SPCE061A提供了一種很好的方波發(fā)生機制，就是APWM調(diào)制，通過寫入P_TimerA_Ctrl($700BH)單元的第6~9位，可選擇設(shè)置APWM輸出波形的脈寬占空比；同理，寫入P_TimerB_Ctrl($700DH)單元的第6~9位，便可選擇設(shè)置BPWM輸出波形的脈寬占空比。我們可以將IOB8設(shè)置成同相輸出端口，通過設(shè)置P_TimerA_Ctrl(寫)($700BH)的第0~5位來選擇TimerA的時鐘源(時鐘源A、B)。設(shè)置該單元的第6~9位（如圖12所示），TimerA將輸出不同頻率的脈寬調(diào)制信號，即對脈寬占空比輸出APWM進行控制。這里為了得到最標準的波形采用這種方式來實現(xiàn)標準方波。如圖12所示就是我們進行APWM調(diào)制的原理圖。

圖12APWMO信號時序圖

在某些應(yīng)用領(lǐng)域由于各種干擾和響應(yīng)的存在，實際電路往往存在各種信號缺陷和瞬變信號，為了滿足各種需要我們還設(shè)計了有頻率突變的方波，如圖11所示。具體設(shè)計方案是采用不停的輸出和停止輸出某一幅度的值，在一個序列周期我們總共提供八位可變數(shù)值，因為在數(shù)據(jù)傳輸過程中一般是八位為一幀進行傳輸。通過鍵盤的編輯可以達到我們的需求。

圖13有頻率突變的方波

顯示和播報

時間和路程的顯示采用動態(tài)顯示，顯示子程序流程圖如圖14，語音播報采用凌陽SACM_S480語音播報，流程圖如圖15。

圖14顯示子程序流程圖

圖15語音播報流程圖

其它

在按鍵控制的第6到第12個按鍵，都是用來改變和編輯波形參數(shù)的，這就為整個系統(tǒng)能輸出各種波形提供了可能性，以及增加了它的實用性。另外還用外部中斷一來進行同步調(diào)試，我們可在中斷里寫入各種參數(shù)，就可達到我們所要求的波形及其實現(xiàn)參數(shù)變化的目的。

四、系統(tǒng)測試及整機指標

五、總結(jié)

（1）能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波幾種周期性波形，并且可通過調(diào)節(jié)變形成其它相關(guān)波形。

（2）用鍵盤輸入編輯可生成正弦波由基波及其諧波線性組合的波形，以及各次諧波單獨的波形。

（3）輸出波形的頻率范圍為100mHz～100kHz；可以通過鍵盤輸入粗調(diào)頻率，通過外部中斷一可同步調(diào)節(jié)頻率，具有在低頻部分調(diào)節(jié)步進小，在高頻部分大的特點。

（4）輸出波形幅度范圍為0～5V（峰-峰值），可通過可變電阻任意調(diào)整調(diào)整。

篇2

關(guān)鍵詞：單片機；實踐教學；創(chuàng)新能力；教學模式

作者簡介：李春蘭（1967-），女，四川三臺人，新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院，副教授；艾海提·賽買提（1965-），男，維吾爾族，新疆烏魯木齊人，新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院，副教授。（新疆 烏魯木齊 830052）

基金項目：本文系新疆維吾爾自治區(qū)高等學?？蒲杏媱濏椖浚椖颗鷾侍枺篨JEDU2012I15）、新疆農(nóng)業(yè)大學前期資助課題項目（項目批準號：XJAU201121）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0097-02

“單片機技術(shù)”課程是工科類各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學生進行生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的重要技術(shù)基礎(chǔ)。[1，2]該課程一般以“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”為先修課程，主要研究單片機基本結(jié)構(gòu)、應(yīng)用電路設(shè)計及程序設(shè)計，是實踐性很強的課程。作為一門理論性、實踐性都較強的課程，其教學目標是使學生獲得單片機應(yīng)用技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，為以后深入學習計算機控制技術(shù)以及嵌入式技術(shù)應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

針對該課程的特點，為了在有限的學時內(nèi)能夠盡快引導學生入門，在理論授課、實踐教學的每個環(huán)節(jié)教師都須注重實踐教學的滲透，幫助學生對各知識點的理解和掌握。筆者在教學中進行了一定的探索和研究。

一、各教學環(huán)節(jié)的實踐教學改革

該課程的主要內(nèi)容包括抽象的理論教學、課程的實驗教學、課程設(shè)計等，如何激發(fā)學生的自主學習能力是一個關(guān)鍵。為了能夠進行有效的課堂教學，激發(fā)學生的主觀能動性，在教學實踐中貫徹在教師指導下的、以學習者為中心的學習方式，[3，4]并注重實踐教學的滲透。

1.課堂理論教學實例仿真演示

教學方法的改革離不開對教學內(nèi)容的更新優(yōu)化和對教學模式的改革。首先，在優(yōu)選課程教材的基礎(chǔ)上，狠抓實驗教材建設(shè)，先后多次對課程實驗指導書內(nèi)容進行充實和修改。其次，在課堂的理論教學中，以獨立的單元為單位，多舉實例，并將單片機仿真調(diào)試軟件Keil與單片機及器件仿真軟件Proteus相結(jié)合，進行單片機內(nèi)部資源和簡單器件的調(diào)試與仿真演示。將相關(guān)軟件發(fā)放給學生，使學生能夠在有計算機的地方就能進行仿真實驗，提高學生的學習興趣。

2.改革實驗內(nèi)容，開設(shè)綜合性設(shè)計型實驗

綜合性設(shè)計型實驗是實踐教學內(nèi)容改革的重點和難點，在實驗課程中開設(shè)綜合性設(shè)計型實驗，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。同時把先進軟硬件技術(shù)與電子芯片不斷融入實驗實踐教學中，使人才培養(yǎng)與時展同步，與技術(shù)進步同步。

具體實施中，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標及教學計劃，制定了實驗教學大綱，并根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃要求，及時調(diào)整相關(guān)實驗內(nèi)容。實驗教學內(nèi)容安排的重點是培養(yǎng)學生的實踐能力，即根據(jù)控制對象能編寫出相應(yīng)的程序，并能獨立解決調(diào)試程序中遇到的問題，改變了過去單一驗證性實驗，培養(yǎng)了學生的探索創(chuàng)新精神。

3.課程設(shè)計實踐教學

“單片機技術(shù)”課程設(shè)計的目的是為了培養(yǎng)學生整體動手能力和實踐能力。課程設(shè)計包括項目概述、項目要求、系統(tǒng)設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)仿真及調(diào)試，要求學生完成相應(yīng)的設(shè)計項目后提供完整的程序清單和電路原理圖。在選題上，采用了實際應(yīng)用項目實例，力求理論和實踐相結(jié)合，同時考慮培養(yǎng)學生解決工程實際問題和綜合應(yīng)用的能力。典型實例都來自實際工程應(yīng)用，有助于學生動手能力的培養(yǎng)和鍛煉。

此環(huán)節(jié)一般安排兩周的時間。按不同的題目將學生分成4～5人組成的小組，進行系統(tǒng)設(shè)計，包括硬件原理圖設(shè)計、控制程序設(shè)計及調(diào)試、實際系統(tǒng)面包板的搭建及調(diào)試等。首先教師布置課程設(shè)計任務(wù)，然后要求學生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等一切可以利用的資源進行資料查詢，并且根據(jù)各組的課程設(shè)計任務(wù)進行控制系統(tǒng)方案設(shè)計、控制系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計、控制程序編寫；將單片機仿真調(diào)試軟件Keil與器件仿真軟件Proteus相結(jié)合，進行模擬調(diào)試；最后進行實物制作和程序調(diào)試，從而通過實時實驗對課程設(shè)計的方案進行驗證。圖1、圖2分別是步進電機正反轉(zhuǎn)控制課程設(shè)計的部分成果。

課程設(shè)計中使學生熟悉和掌握了基于單片機的小型控制系統(tǒng)設(shè)計的完整流程，熟悉了軟件聯(lián)調(diào)方法和技巧，掌握了仿真軟件從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。從某種意義上講，彌補了實驗和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象，大大縮短了開發(fā)周期，讓學生在學校得到了工程師的基礎(chǔ)培訓，具有創(chuàng)新性。

4.畢業(yè)設(shè)計實踐教學

畢業(yè)設(shè)計的題目可以來自教師的科研項目、課題，也可以是現(xiàn)實生活、實際生產(chǎn)中需要解決的控制問題，甚至是學生感興趣的科技創(chuàng)新活動中需要解決的問題。在畢業(yè)設(shè)計過程中，學生根據(jù)在課程設(shè)計中獲得的實際經(jīng)驗和能力，可以進行相關(guān)的系統(tǒng)開發(fā)；利用實驗室的硬件設(shè)備以及相關(guān)仿真軟件，可使得與單片機相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計進行控制算法的研究，并利用自己開發(fā)的硬件平臺進行程序驗證，既有效解決了以往單片機類畢業(yè)設(shè)計結(jié)果無法驗證的難題，又完成了一定系統(tǒng)的開發(fā)實踐，為學生進入社會奠定了一定的基礎(chǔ)。如畢業(yè)設(shè)計“冷庫在線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計”，該題要求學生完成小型冷庫系統(tǒng)溫度的在線監(jiān)控。為保證監(jiān)測的溫度能夠反映冷庫不同位置的溫度，學生提出了利用四個溫度傳感器檢測冷庫中四個不同點位置的溫度，并以它們的平均值作為冷庫的在線檢測溫度。在線檢測溫度、溫度平均值計算、溫度顯示、加熱及冷卻的控制，以及輔助功能的控制都由控制程序來實現(xiàn)，而單片機作為控制器，通過其的硬件電路及控制程序來實現(xiàn)對冷庫溫度的在線檢測與控制。其面包板實物連接圖如圖3所示。

5.全國大學生電子科技大賽

全國大學生電子設(shè)計競賽是面向大學生、大專生的群眾性科技活動，目的在于推動普通高等學校信息電子類學科面向21世紀的課程體系和課程內(nèi)容改革，引導高等學校在教學中培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的學風，加強學生工程實踐能力的訓練和培養(yǎng)，促進高等學校形成良好的學習風氣，同時也為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。

為鼓勵和組織學生參加全國電子科技大賽，新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院實驗室購買了一定數(shù)量的電子元件，能源與電氣工程系的教師組織學生參加實踐活動，指導學生掌握源程序編譯軟件的使用、硬件仿真軟件使用、電路板制版軟件使用、將制版文件導入電路板雕刻機完成電路板制作等，并利用暑期對學生進行集中培訓、訓練，完成常用電路的設(shè)計、制作及調(diào)試的工作，培養(yǎng)學生解決問題、團隊合作的能力。圖4是學生賽前的部分作品。學院在2009年、2011年先后兩次參加了全國大學生電子科技大賽，有18人次獲省部級競賽獎項，取得了比較好的成績。

二、實踐教學的特點及考核方式

通過多年的“單片機技術(shù)”課程實踐教學得出以下結(jié)論：

（1）課程實行了理論教學與實踐內(nèi)容相結(jié)合的改造，目標明確。依據(jù)教學大綱的要求和實踐教學的目的，選擇能夠貫穿實踐能力培養(yǎng)的實踐項目，教學內(nèi)容在逐步完成實踐項目的過程中展開，課內(nèi)課外訓練并行，通過完成實踐項目的訓練過程培養(yǎng)學生單片機的實踐能力。

（2）基礎(chǔ)理論教學內(nèi)容能即時通過軟件仿真驗證，說服力強，學生印象深刻。

（3）各實踐環(huán)節(jié)彼此關(guān)聯(lián)，從小到大，從簡到繁，從局部到整體，層層推進，形成了一個完整的實踐教學模式。

（4）采用了以形成性考核為主的考核方式。能力考核貫穿實踐教學始終。以對完成項目的過程考核為主的方式，對學生掌握基本知識與技能的程度、工作態(tài)度、完成項目的情況進行公開、公正、多方參與的考核評價。

三、結(jié)論

根據(jù)“單片機技術(shù)”課程實踐性很強的特點，構(gòu)建了課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、大學生科技大賽等實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的實踐教學活動，實現(xiàn)了傳授、學習、實踐等教學全過程的模式改革。通過這些實踐教學活動，使學生積累了實踐活動的經(jīng)驗，激發(fā)了學生濃厚的創(chuàng)新意識、強烈的實踐參與意識，為專業(yè)課程的學習奠定了很好的基礎(chǔ)，也為以后深入學習計算機控制技術(shù)以及嵌入式技術(shù)應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]潘永雄.新編單片機原理與應(yīng)用[M].第二版.西安：西安電子科技大學出版社，2007.

[2]張洪潤，孫悅，張亞凡.單片機原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社，2008.

篇3

關(guān)鍵詞：電子信息;創(chuàng)新能力;實驗實踐;教學改革

21世紀是以信息科學為關(guān)鍵技術(shù)的知識經(jīng)濟時代，信息產(chǎn)業(yè)是我國重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，而電子信息工程專業(yè)是培養(yǎng)電子信息技術(shù)高級技術(shù)人才的主要專業(yè)之一[1][2]。地方性院校在電子信息專業(yè)人才培養(yǎng)方式上，既不同于清華大學等一流大學，也不同于深圳職業(yè)技術(shù)學院等國內(nèi)一些優(yōu)秀的職業(yè)技術(shù)學院，如何在缺乏政策、資金、地域優(yōu)勢，教學手段相對落后的情況下，構(gòu)建面向區(qū)域經(jīng)濟、行業(yè)經(jīng)濟的應(yīng)用型、工程型人才培養(yǎng)體系是急需研究的問題。本文針對地方院校電子信息工程的一般性特點，探討了實驗、實踐教學環(huán)節(jié)改革在電子信息專業(yè)教學中的重要作用，培養(yǎng)學生成為具有扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)、并有較強的工程實踐能力及創(chuàng)新精神的、在某一專業(yè)方向具有技能專長的應(yīng)用型和工程型技術(shù)人才。

一、課程設(shè)置?；A(chǔ)、重實踐、強能力

如何培養(yǎng)當今社會所需要的工程應(yīng)用型人才、工程教育如何適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展及地方與行業(yè)的需要，如何建立適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟需求的專業(yè)方向，課程的設(shè)置是解決這些問題的落腳點。地方院校電子信息專業(yè)在課程設(shè)置上應(yīng)遵循：?；A(chǔ)、重實踐、強能力，面向工程應(yīng)用的原則。

課程設(shè)置主要有：基礎(chǔ)課程群、專業(yè)基礎(chǔ)課程群、專業(yè)必修課程群以及專業(yè)選修課程群。專業(yè)基礎(chǔ)課程力求保證學生具有較扎實的電子學科系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和知識；專業(yè)必修課程使學生在電路系統(tǒng)、軟件技術(shù)、信息處理、網(wǎng)絡(luò)與通信等幾個方面受到基本的、規(guī)范的專業(yè)教育；專業(yè)選修課課群則根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展不斷優(yōu)化、更新，使學生能夠了解和跟蹤先進的電子信息技術(shù)。實踐教學環(huán)節(jié)改革旨在培養(yǎng)學生工程觀、系統(tǒng)觀、強化綜合實踐能力，使能從事電子與信息系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用。

二、建立適應(yīng)時展和適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟需求的實踐教學體系

工科類專業(yè)的核心是要培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和工程素養(yǎng)[3][4][5]。要達到這個目標就必須大力加強實踐教學，建立多層次、多類型的實踐教學體系。建設(shè)開放性實踐教學環(huán)節(jié)，主要通過增加開放性、綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗，進行多學科綜合課程設(shè)計，面向工程實際的畢業(yè)設(shè)計(論文)，開展豐富的大學生課外科技活動等培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的實際能力，逐步培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工程設(shè)計能力。

1.學科實驗課

實驗教學在高等工科教育中占有非常重要的地位，它不僅是對理論教學的論證、補充，更是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，增強動手能力和創(chuàng)新能力的重要手段?，F(xiàn)在的綜合實驗臺，雖提高了實驗效率，但學生的失去了動手參與的機會，這樣的實驗激發(fā)不了學生的興趣，更談不上有什么創(chuàng)新性。實踐教學改革目標要求在實驗課中減少驗證性實驗項目，增加綜合性和設(shè)計性實驗項目。實際教學中在單片機應(yīng)用、電子線路、C++編程等課程要求設(shè)計性、開發(fā)性試驗或編程題目達到80％以上，并要求每學生每門課程至少提出一個創(chuàng)新性題目，并進行方案設(shè)計，實驗室提供相應(yīng)制作條件并計入學科成績，這對促進學生的積極性，加強工程實踐能力培養(yǎng)起到積極作用。

2.綜合課程設(shè)計

課程設(shè)計是實踐教學環(huán)節(jié)中非常重要的一個部分，學習某一專業(yè)學科基本分析、計算、設(shè)計方法的過程。但是縱觀現(xiàn)階段電子技術(shù)發(fā)展，電子系統(tǒng)越來越復雜，硬軟件結(jié)合緊密，學科知識綜合交叉，僅用一門學科知識很難完成實用性的設(shè)計；因此有必要對專業(yè)基礎(chǔ)課、必修課進行分門別類，組合成群，進行綜合性課程設(shè)計，才能加強課程設(shè)計的全面性、有效性。實際教學中我們把電子信息專業(yè)基礎(chǔ)平臺組成四個課群，開展四項綜合課設(shè)，促使學生綜合運用所學知識，了解各個學科相互聯(lián)系，理解電子系統(tǒng)的組，建立了系統(tǒng)工程觀念。

（1） 電子技術(shù)綜合課程設(shè)計。電子技術(shù)基礎(chǔ)包括模擬電子和數(shù)字電子技術(shù)和通信電子技術(shù)，是電子信息技術(shù)類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，通過模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌想娐返木C合設(shè)計，通過使用開發(fā)板、計算機仿真、實際制作相結(jié)合的手段，進一步使學生掌握、融合電子線路基本理論、方法。綜合性的電子技術(shù)課程設(shè)計題目主要有：數(shù)顯溫度計、電壓表、電流表的設(shè)計、超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計、簡易數(shù)字存儲示波器設(shè)計、數(shù)調(diào)信號發(fā)生器、數(shù)字頻率計、數(shù)碼功率放大器等等。

(2)單片機及應(yīng)用課程設(shè)計。單片機在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用極為廣泛，其難度適中、應(yīng)用開發(fā)成本低，設(shè)計過程具有創(chuàng)造性，與其他學科結(jié)合緊密，特別適于地方院校電子信息專業(yè)學生學習和應(yīng)用。在完成電子技術(shù)基礎(chǔ)、通信線路、單片機、傳感檢測等課程后，學生已具備了較多的電子方面的知識，選擇一個與單片機應(yīng)用相關(guān)的項目，設(shè)計出進而完成一個實際產(chǎn)品的設(shè)計，可培養(yǎng)學生的電子系統(tǒng)觀、工程意識，使課程設(shè)計更接近實際產(chǎn)品設(shè)計。采用的單片機以51為主，兼顧其他如6805系列，PIC單片機、AVR單片機、MSP430單片機等。電子信息專業(yè)中，信號處理課程是主要的專業(yè)課程（包括數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、語音信號處理等），但是由于課程的概念比較抽象，許多理論是基于較為繁瑣的數(shù)學理論和數(shù)學推導，容易使學生感到乏味很難與實際結(jié)合起來，達不到預(yù)期的效果?？紤]實際硬件制作的難度和成本，根據(jù)我校學生的實際情況，主要采用軟件Matlab等進行仿真的方法進行課程設(shè)計。本課程的教學重點并不在于提高學生的軟件編程能力，而是要求學生掌握信號處理課程的基本概念、基本方法和基本技能及基本應(yīng)用。因此，我們采用仿真軟件來滿足“信號處理”課的教學的需要。如： FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計、數(shù)字圖像處理算法、語音信號的編碼、合成、識別等都可通過Matlab仿真實現(xiàn)。

（3）應(yīng)用軟件編程的課程設(shè)計。電子信息專業(yè)軟件類課程有基礎(chǔ)層次的《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》、《軟件技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)據(jù)庫原理》和專業(yè)選修課《C++與可視化程序設(shè)計》、《JAVA語言》等課程。眾所周知，計算機語言系列的課程是實踐性非常強，為此在綜合設(shè)計中突出實用性，需用所學的一門以上的語言對一些小型項目進行模擬開發(fā)，目的在于訓練學生綜合應(yīng)用所學程序設(shè)計知識，獨立完成項目設(shè)計問題、加深軟件系統(tǒng)理解，提高編程水平，實際教學中題目主要包括：信息管理系統(tǒng)設(shè)計、可視化工控程序設(shè)計、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)小游戲、網(wǎng)頁制作等。

3． 畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、綜合分析解決實際問題能力的重要實踐教學環(huán)節(jié)，是對學生在校四年學業(yè)中的基礎(chǔ)理論知識、運用工具知識、實際動手能力、知識創(chuàng)新等綜合知識能力的綜合訓練，對培養(yǎng)工程實踐能力具有重要意義。對此，畢業(yè)設(shè)計的選題要盡量來源于生產(chǎn)實踐實際和科研課題，做到“真題真做”。實際課題有助于學生主動學習，激勵學生的獨創(chuàng)精神，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。此外為調(diào)動了學生學習的積極性和創(chuàng)造性，鼓勵學生根據(jù)自己的就業(yè)意向、興趣、社會需求自擬畢業(yè)設(shè)計課題。面向工程實踐畢業(yè)設(shè)計題目類型主要有：①硬件設(shè)計部分，以各類單片機為主的系統(tǒng)設(shè)計；以DSP為主的信號處理硬件設(shè)計；儀器儀表信號采集處理的電路設(shè)計，通信系統(tǒng)設(shè)計等，智能建筑弱電系統(tǒng)設(shè)計；面向工控的PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計等。②軟件部分：管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計；網(wǎng)絡(luò)通信編程；基于Vis）ual C++的工控軟件、組太設(shè)計；語音、數(shù)字圖像處理與仿真；此外畢業(yè)設(shè)計嚴格做到一人一體，要求使用當前先進理論和技術(shù)，選擇流行的硬件芯片、軟件和開發(fā)工具，是畢業(yè)設(shè)計過程與企業(yè)人才需求接軌。

三、豐富大學生課外活動、組織學生參加各級各類電子競賽

建立學生創(chuàng)新中心，參加電子設(shè)計競賽。為了豐富大學生生活，增強學生實踐能力，我們由專業(yè)教師組建了大學生創(chuàng)新中心，還邀請企業(yè)的工程師作為兼職輔導老師，我院地處河北，緊鄰京津，創(chuàng)新中心根據(jù)這一區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)要求，設(shè)立了不同的產(chǎn)品設(shè)計和研究課題學生還可以根據(jù)自己的興趣、愛好進行一些小制作、小發(fā)明。我們還積極開展第二課堂活動，激發(fā)學生興趣，積極參加全國、全省的電子設(shè)計競賽，學校和院系也可以經(jīng)常組織一些中小型的競賽活動，如、無線電通訊比賽、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計比賽、網(wǎng)頁制作等。

定期進行專題講座。定期開展學術(shù)講座，內(nèi)容涉及到《智能信息處理》、《高速DSP技術(shù)及其應(yīng)用》、《ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》、《無線通信系統(tǒng)開發(fā)》、《虛擬儀器及其應(yīng)用》、《電子設(shè)計自動化》等技術(shù)，使學生普遍獲得了較大的信息量，更加深人地了解了電子信息技術(shù)。

建立健全校外實踐基地，加強產(chǎn)學研合作。高素質(zhì)人才的培養(yǎng)離不開優(yōu)越的條件和優(yōu)良的環(huán)境，在完善基礎(chǔ)實驗設(shè)施的基礎(chǔ)上，建立健全校外實踐基地，建立與企業(yè)和科研單位的廣泛的聯(lián)系，共同承擔人才培養(yǎng)、有計劃地組織參學生參觀、實習和生產(chǎn)勞動，擴大學生的視野，增加他們與社會接觸的機會，了解科學技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)。

作者單位：河北建筑工程學院

參考文獻:

[1]陳小虎，劉化君，朱曉春等.電氣信息與電子信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐[J] .中國大學教育，2006，(4)：55-56.

篇4

關(guān)鍵詞：民航專業(yè)；單片機；教學改革

作者簡介：陳維興（1981-），男，天津人，中國民航大學航空自動化學院，講師；徐萍（1983-），女，遼寧鞍山人，中國民航大學航空自動化學院，講師。（天津300300）

基金項目：本文系2010年中國民航大學院級優(yōu)質(zhì)課建設(shè)項目（項目編號：D1386）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0077-02

單片機是工科院校自動化、電子類及相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)必修課，是一門結(jié)合控制、計算機等技術(shù)，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的應(yīng)用性很強的課程。該課程主要學習和掌握單片機的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、編程方法及設(shè)計等，可以幫助學生對前期專業(yè)基礎(chǔ)課程的理解和掌握；同時單片機又是一門實踐性很強的技術(shù)課程，是學生日后從事相關(guān)行業(yè)工作的基本技能之一，它的教學效果直接影響學生的就業(yè)和發(fā)展。[1]

民航大學具有鮮明的行業(yè)特色，畢業(yè)的學生主要到機場、航空公司等民航相關(guān)機構(gòu)從事維修和管理等工作。隨著數(shù)字化機務(wù)維修和智能機場建設(shè)的深化，單片機課程對于日后從事機務(wù)和機場機電的學生來講意義重大。對于這樣的“飯碗型”課程，學生卻普遍感到枯燥難學，學習熱情不高，更談不上應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力了，這就使單片機課程對學生日后畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)的幫助也不大。[2]

鑒于以上情況，學院單片機教學團隊積極探索和嘗試，對課堂教學、實驗教學和實踐教學進行改革，通過多種方式培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和知識應(yīng)用能力，使學生能夠適應(yīng)未來個人發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的需要。

一、改革課堂教學，注重行業(yè)特點，提高教學質(zhì)量

在課程學習之初，就結(jié)合民航行業(yè)設(shè)備特點，把科技競賽或畢業(yè)設(shè)計中的優(yōu)秀作品以演示、介紹和互動的方式介紹給學生，如發(fā)動機傳感器智能檢測方案、助航燈光調(diào)光器的控制、助航燈水蝕檢測裝置等，使學生對單片機系統(tǒng)有一個感性認識，體會單片機技術(shù)的實用性，從而激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。

優(yōu)化重組教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量。[3]傳統(tǒng)單片機教材的編排順序是先介紹基礎(chǔ)知識、硬件結(jié)構(gòu)，然后介紹指令系統(tǒng)、中斷和外部擴展等。這種編排方式雖符合先基礎(chǔ)后綜合的邏輯規(guī)律，但學生普遍反映抽象難懂，學完了教材也不會應(yīng)用。為此在教學中把“以應(yīng)用為目的”作為指導思想，調(diào)整教學計劃、整合教學內(nèi)容，每章都引入適當?shù)慕虒W實例，例如學習用P1.0做輸出口點亮LED時，可以結(jié)合助航燈水蝕檢測這個實例，燈具上的水蝕信息經(jīng)單片機處理后通過P1.0做輸出口點亮LED，LED的亮滅反映了燈具的水蝕與否，當然真正的設(shè)計和實現(xiàn)比較復雜；再如講解中斷實時性問題的時候，引入場面監(jiān)控系統(tǒng)的報警模塊，讓學生從現(xiàn)場工作角度理解中斷優(yōu)先級和實時性處理的問題，隨著學習的深入，陸續(xù)把新知識點與實例有機聯(lián)系起來。在實例中講解某些知識點，既提高了學生的學習積極性，又培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力。

廣泛使用多媒體，密切結(jié)合行業(yè)教學。采用多媒體技術(shù)設(shè)計和制作相關(guān)教學課件，融入動畫、動態(tài)注釋等環(huán)節(jié)增強知識的可視性，加深學生理解和印象。將行業(yè)內(nèi)常用設(shè)備的板級實物引入到教學中，比如在通信相關(guān)章節(jié)中以行李分揀系統(tǒng)、機場場面監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備接口舉例，內(nèi)容精辟、主題明確、層次清晰、文字簡練，盡可能多地采用圖片圖表形式，避免冗長的文字表述。通過豐富的動畫演示，生動形象地描述課本中的抽象概念，將枯燥的理論具體化、形象化，通過感官和想象力的互相配合，幫助學生對理論知識進行理解和記憶，增強他們的學習興趣。同時利用校園網(wǎng)上先進的Blackboard（Bb）網(wǎng)絡(luò)教學平臺資源，為學生提供豐富的學習資料、相關(guān)芯片資料、設(shè)備資料、項目開發(fā)指導建議和師生交流論壇，方便學生課后學習，也營造了一個獨立思考研究、相互交流的良好氛圍。

本課程基于民航領(lǐng)域?qū)y控系統(tǒng)的要求，加入了工控機（IPC）的相關(guān)內(nèi)容，使學生較為完整地了解上位機與檢測控制裝置協(xié)同工作的機制；同時通過融入行李分揀、值機、離崗等機場常見系統(tǒng)的實例，學生從行業(yè)應(yīng)用角度了解到單片機如何作為系統(tǒng)的一個組成部分進行工作，同時也形成了控制系統(tǒng)的概念。例如，將單片機串口通信技術(shù)與IPC的COM接口控制結(jié)合使用；將單片機的數(shù)據(jù)采集、AD轉(zhuǎn)換技術(shù)與IPC的數(shù)字量輸入和組態(tài)方法結(jié)合使用。通過這種在行業(yè)實例中講解技術(shù)，同時將不同方面技術(shù)橫向聯(lián)系的方法，學生更全面地掌握單片機知識和其應(yīng)用，更深入地理解設(shè)備、系統(tǒng)的構(gòu)造，為今后專業(yè)課的學習打下了堅實的基礎(chǔ)。同時，IPC內(nèi)容的引入和系統(tǒng)化的講解也使學生從單機設(shè)備到整體系統(tǒng)完整了解民航業(yè)內(nèi)常見的控制系統(tǒng)。

二、改革實驗教學，強調(diào)專業(yè)特點，培養(yǎng)綜合能力

單片機課程具有很強的實踐性，為達到良好的教學效果，必須加以大量的實踐訓練才能使學生深刻領(lǐng)會和理解課程內(nèi)容。實驗教學具有直觀性、實踐性、綜合性，是單片機教學的重要環(huán)節(jié)。[4]

傳統(tǒng)的實驗環(huán)節(jié)沒有考慮學生的個體差異，全班同學用相同的試驗箱和實驗指導書。學生按照實驗指導書給出的接線圖、實驗方法和步驟進行實驗并輸入程序代碼，在實驗教學系統(tǒng)的特定環(huán)境下對程序進行編譯、運行，在實驗箱上觀察結(jié)果。這種實驗教學方法在一定程度上可以讓學生盡快了解和熟悉單片機，但它不利于學生動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識能力的培養(yǎng)，不利于進一步激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性。對于同樣的實驗內(nèi)容和實驗步驟，完成情況也有較大差異，基礎(chǔ)好、能力強的學生“吃不飽”；基礎(chǔ)和能力差一些的同學“吃不消”。

鑒于以上原因教師對實驗環(huán)節(jié)進行改革，把實驗項目分成基礎(chǔ)性實驗和設(shè)計性實驗兩類。基礎(chǔ)性實驗占實驗成績的60%，設(shè)計性實驗占40%（見表1）。

基礎(chǔ)性實驗如數(shù)據(jù)傳送類實驗、數(shù)據(jù)計算類實驗和定時中斷類實驗，給出實驗題目、實驗方法和實驗步驟，目的是讓學生進一步鞏固課堂的教學知識、夯實理論基礎(chǔ)、掌握基本的實驗方法和實驗技能。設(shè)計性實驗如飛機停止泊位的單片機控制、基于單片機的助航燈光巡檢裝置、機坪車輛限速報警裝置和選擇呼叫信號發(fā)生器設(shè)計等，只給出實驗題目和必備的開發(fā)包，要求學生分成2～3人的小組，從功能要求、方案論述、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和調(diào)試這幾個方面入手，撰寫實驗報告，但每人的側(cè)重點不同，其實驗方法和步驟可通過查閱相關(guān)資料自擬，實驗完成后由任課教師組織簡單的答辯，目的是培養(yǎng)學生的知識應(yīng)用能力和獨立思考能力。同時，根據(jù)機務(wù)和機場不同專業(yè)學生今后職業(yè)特點，分配不同題目。如機場自動化類學生多進行通信、監(jiān)控功能較強實驗，如飛機泊位、助航燈光控制、特種車定位等；而機務(wù)維修專業(yè)學生多進行傳感器檢測、數(shù)據(jù)總線采集、實時控制功能較強的實驗，如多路采集、總線管理等。對于這種改革，學生感到實驗課變得生動有趣，因而投入了極大地熱情，充分地發(fā)揮了自主性和創(chuàng)造性，有利于學生綜合能力的培養(yǎng)。

三、開展實踐教學，緊跟行業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)工程思想

國內(nèi)外高等教育很注重引導學生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神、理論聯(lián)系實際、動手能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，提高學生針對實際問題的解決能力。民航大學是一所行業(yè)特點十分鮮明的院校，在這方面筆者也做了一些有益的嘗試，結(jié)合行業(yè)發(fā)展，以創(chuàng)新基地為平臺，積極開展實踐教學，培養(yǎng)學生的工程思想。

為了更好地應(yīng)對未來的工作，筆者吸收學有余力的學生進入創(chuàng)新基地。教師通過到民航企事業(yè)生產(chǎn)實習和調(diào)研等機會凝練來自生產(chǎn)一線的實際題目用于學生科技活動，如助航燈光模擬控制、旅客行李信息檢測、特種車輛防撞等，這些題目全部基于單片機嵌入式技術(shù)解決，需要學生具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)。通過一定的培訓后，鼓勵學生參加學校組織的科技立項和校外競賽，配備專門老師指導學生撰寫立項申請書，經(jīng)學校組織的專業(yè)教師論證評審后，獲得一定的儀器設(shè)備或經(jīng)費支持，進行課外科技研究。學生自己查閱資料、設(shè)計及安裝調(diào)試電路，獨立處理實驗數(shù)據(jù)及分析實驗結(jié)果；指導教師定期對學生進行指導，引導學生找出解決問題的方法。

在課外實踐過程中，同時注重培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)。[5]從選題開始，就強調(diào)收集資料、協(xié)作分工、工作記錄、心得體會等細節(jié)工作，并做好設(shè)計說明書等相關(guān)文檔的管理，使學生熟悉立項、方案論證、PCB 設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟硬件設(shè)計與調(diào)試、安裝調(diào)試等電子設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，逐漸熟悉和掌握硬件開發(fā)的整個流程。這樣系統(tǒng)地培養(yǎng)學生的學習技能、交流技能等，理解并認識良好的工程規(guī)范，為日后獨立從事單片機系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計工作打下堅實基礎(chǔ)。

指導教師組織學生進行開題答辯、中期檢查和結(jié)題驗收等工作，引導學生從不同角度思考問題，注重總結(jié)歸納，將實踐中得來的經(jīng)驗進行升華和沉淀，寫成科技論文或總結(jié)報告，鍛煉了學生的表達能力、文字組織能力、應(yīng)變能力和團隊協(xié)作精神。

四、結(jié)論

自單片機教學改革以來，學生對單片機內(nèi)容接受得更快、理解得更深，教學質(zhì)量明顯提高。采用新的教學方法和教學手段后，學生接受單片機應(yīng)用技術(shù)課程知識和掌握高新技術(shù)的能力明顯增強，學習積極性也有明顯提高。實驗和實踐教學改革后，通過課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、競賽等環(huán)節(jié)反饋的信息表明學生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)明顯提高。參與實踐組織的學生完成多個具有民航特色的課題，如“機場助航燈光模擬屏控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)”、“機場旅客行李標簽自動檢測裝置”、“機場助航燈光積水檢測系統(tǒng)”等得到了行業(yè)內(nèi)專家的認可和高度評價，并在“挑戰(zhàn)杯”等競賽中獲獎，其中“機場助航燈光模擬屏”已經(jīng)做成實物（長9米、寬2米），用于本科生的實驗教學。這些都是課程改革的良好成果。

教學改革是一個長期的過程，要把它作為一種常態(tài)進行下去，不斷總結(jié)積累經(jīng)驗、完善創(chuàng)新，只有這樣才能真正完成不斷提高學生綜合素質(zhì)的目標。

參考文獻：

[1]朱清時,方健華,丁偉紅.創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與我國當前教育的改革(上)[J].江蘇教育研究,2009,(16):3-8.

[2]龐永師,劉玲,陳德豪.工程類應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索與實踐[J].中國大學教學,2008,(9):43-45.

[3]楊洪亮.“單片機原理”課程層次式教學改革研究[J].計算機教育,2008,(18):60-61.

篇5

[關(guān)鍵詞]單片機；創(chuàng)新能力；教學改革

[中圖分類號]G40―057

[文獻標識碼]A

[論文編號]1009―8097(2009)13―0282―03

引言

《單片機原理及應(yīng)用》課程是向?qū)W生傳授單片機技術(shù)的基礎(chǔ)課程，它綜合了多門基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的知識，主要培養(yǎng)學生進行智能化電子系統(tǒng)整體設(shè)計的能力，培養(yǎng)強電專業(yè)學生的弱電控制能力。通過學習，使學生掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程技術(shù)，可為后續(xù)更高層次專業(yè)課程的學習、畢業(yè)設(shè)計、參與實際的綜合設(shè)計課題和將來參加工作打下良好的基礎(chǔ)。因此搞好《單片機原理及應(yīng)用》課程的教學工作，提高學生的創(chuàng)新能力，對提高教學質(zhì)量有著非常重要的現(xiàn)實意義。

一　目前教學中創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的主要問題

我院的自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程三個電類專業(yè)均開設(shè)了《單片機原理及應(yīng)用》課程，學生在學習了電路基礎(chǔ)、數(shù)字電子、模擬電子、微機原理等基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，再學習《單片機原理及應(yīng)用》課程，在整個教學安排上是非常合理的。然而通過40學時的教學和一周的課程設(shè)計，最終對學生的學習情況考核時發(fā)現(xiàn)學生對該課程的掌握情況并不十分理想，尤其是創(chuàng)新能力較差，主要表現(xiàn)在：

1　學生主動學習的意識不夠，缺乏創(chuàng)新思想，學習過程中一旦碰到問題，很難認真思考、探索研究、積極主動地解決問題。

2　在《單片機原理及應(yīng)用》的教學過程中，傳統(tǒng)的教學還是以理論為主，以課堂授課為主，學生很少有應(yīng)用具體電路解決實際問題的機會，不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

3　目前實驗課程體系驗證性實驗過多，綜合性、啟發(fā)型實驗不夠，沒有大型設(shè)計性和綜合性實驗，基本沒有對學生動手能力訓練，更不用說培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

4　在傳統(tǒng)的教學思想和方法引導下，學習成績主要是以考試成績確定的，因而常常出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。這種評價體系造就學生對實踐環(huán)節(jié)學習的輕視心理，即是以成績合格為目標，而不是能力獲得為標準，限制了學生的創(chuàng)新能力。

二　改革思路和方案

針對以上問題，在單片機教學中，根據(jù)學生、教材、教學設(shè)備等實際情況，將授課內(nèi)容進行全面、合理的整合優(yōu)化。減少冗余，加強綜合性、創(chuàng)新性內(nèi)容，在對整個課程鏈研究的基礎(chǔ)上進行了課程改革，改革后的講課學時分配如表1所示：

在對整個課程鏈研究的基礎(chǔ)上進行課程改革，可以避免學生反復學習同一內(nèi)容，但又學得不夠深入等問題。對照以前的教學大綱，了解當前學生所學課程，對單片機的大綱做了更改，利如增加了單片機應(yīng)用典型案例、接口部分知識，刪除了同步、異步通信概念、進制部分知識等。

這種改革符合目前國家教育教學改革基本方針，可以減輕學業(yè)壓力，用有限的課時學習盡可能多的知識，做到“厚積”。在改革過程中注意積極開展教育創(chuàng)新。為培養(yǎng)創(chuàng)新意識，積極探索具有創(chuàng)造性的教學方法和手段，在授課中改變老師唱主角，學生當觀眾的教學模式：改變學生靜態(tài)、被動接受的地位，建立以學生為中心的實踐性教學模式。利用學生對新事物感興趣的心理特點，鼓勵學生積極、主動地去探究知識，教會學生進行創(chuàng)新的科研方法和在自主的學習中學會創(chuàng)新。另外在現(xiàn)行開設(shè)單片機課程中，實踐內(nèi)容所占比例偏少，實驗設(shè)備陳舊，內(nèi)容跟不上時展，因此進行了實踐性教學環(huán)節(jié)改革，改善教學與實踐脫節(jié)的現(xiàn)狀，使各環(huán)節(jié)相互銜接，增加創(chuàng)新實驗，通過加強動手能力的培養(yǎng)，提高了學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才。

三、為提高創(chuàng)新能力所采取具體措施

1　提高學生學習單片機的興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識

興趣是最好的老師，只有有了學習興趣，才能夠在學習中創(chuàng)新，喜歡創(chuàng)新，注意創(chuàng)新，發(fā)揮自身的創(chuàng)造性。為激發(fā)學生的學習興趣，在開課之后，我們首先向?qū)W生介紹單片機的多種應(yīng)用功能及其良好的發(fā)展前景，讓學生明白學什么、為什么學和學會后能做什么，并利用圖片、錄像和實物等介紹一些當前的單片機先進科技和教師相關(guān)單片機科研成果；邀請一些單片機科技公司的技術(shù)人員、知名教授來校作單片機知識專題講座；請一些已畢業(yè)從事與單片機技術(shù)有關(guān)的學生來現(xiàn)場指導教育，使他們了解單片微機在工業(yè)控制、智能化儀器儀表、計算機外部設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)和家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用及學好單片機的重要性和必要性，激發(fā)他們的學習興趣，鼓勵他們動腦思考有哪些領(lǐng)域或哪些與我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的電器或儀表等設(shè)備適合用單片機控制，從而使學生具有初步的創(chuàng)新意識。

2　鼓勵學生進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

不斷鼓勵學生利用課余時間進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，制作自己興趣的產(chǎn)品，編寫單片機程序。由于初學者一般沒有開發(fā)板和仿真器這些設(shè)備，為了給學生創(chuàng)造條件，我們采取了以下措施：

(1)給學生提供一些單片機仿真軟件，讓學生在電腦上模擬實際系統(tǒng)，編寫軟件。例如提供了proteus仿真軟件，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其電路，還可以和keil軟件互聯(lián)，可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。又不需要任何費用，特別適合學生在單片機學習的起步階段使用。我們在實驗室里安裝了這個軟件，并在教學過程中向?qū)W生演示它的功能和使用，鼓勵有電腦的學生安裝這個軟件，讓他們利用課余時間自己動手做做電子表、步進電機、直流電機控制、LED顯示，AD、DA轉(zhuǎn)換，交通燈設(shè)計等方面的模擬實驗。

(2)鼓勵有一定經(jīng)濟條件的學生買一些小型的單片機學習開發(fā)板。目前市場上有很多專門為在校大學生學習單片機量身定做學習開發(fā)板、主控芯片。包括凌陽、51系列、AVR系統(tǒng)等，它們價格低，特別適合于學生利用課余時間學習單片機開發(fā)。而實驗室也購置一部分這樣的開發(fā)板，對學生開放，給學生創(chuàng)造自主學習和開發(fā)單片機系統(tǒng)的環(huán)境，從而培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

3　在實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新思維

改變原有的實驗教學模式，減少驗證性實驗，增加設(shè)計性、綜合性實驗，并開放實驗室，隨時恭候?qū)W生的來臨。在整個實驗進行過程中，以學生為實驗的主體，最大限度地調(diào)動和發(fā)揮學生的主觀能動性，引導學生積極對待實驗中出現(xiàn)的問題，并自己動手解決這類問題。指導教師在實驗的組織管理上起主要作用，而在實驗中僅起指導作用，給學生指明方向，避免多走彎路，并解答實驗當中出現(xiàn)的一些疑難問題。例如：在彩燈移動實驗中，鼓勵學生編寫不同的移動花樣，采用多種不同方法編程，并設(shè)計電路圖，這樣將生活中常見的小產(chǎn)品與課程實驗結(jié)合起來。使同學們加深對理論知識的

理解，學到了實際知識，培養(yǎng)了分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

4　通過課程設(shè)計改革培養(yǎng)工程素質(zhì)，強化創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新能力不僅僅體現(xiàn)在一些制作發(fā)明上，更重要的是要有必要的工程素質(zhì)。在課程設(shè)計過程中，注重培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)。從課程設(shè)計選題開始，就要求學生注意收集相關(guān)資料、作好分工、做好實驗記錄、總結(jié)調(diào)試心得等。使學生熟悉從立項、方案論證、軟硬件設(shè)計與調(diào)試、PCB設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、到安裝調(diào)試等電子設(shè)計的全過程，系統(tǒng)地培養(yǎng)學生的學習能力、交流能力、合作能力，使學生理解并認識了良好的工程規(guī)范。在設(shè)計階段，引導學生從不同角度觀察問題、提出問題、解決問題，注意實現(xiàn)創(chuàng)新性設(shè)計。在報告整理階段，引導學生對設(shè)計過程進行總結(jié)。從方案設(shè)計到器件選型，從程序開發(fā)到調(diào)試。都要求學生將實踐中獲取的經(jīng)驗總結(jié)文字材料，使學生在設(shè)計過程逐步體驗本課程的系統(tǒng)性。例如，選擇電子時鐘系統(tǒng)作為課程設(shè)計的同學，其硬件電路盡管相對簡單，涉及的單片機資源并不多，大部分同學都能夠很快的實現(xiàn)基本功能，但在此基礎(chǔ)上，引導學生進行創(chuàng)新設(shè)計，在硬件電路基本不變的情況下，通過重新規(guī)劃設(shè)計軟件，實現(xiàn)許多如計時器、萬年歷、秒表、定時報警器等附加功能。

每年課程設(shè)計的題目既可從教師給定的題目中選擇，也可以自行擬定，自行擬定的題目在做之前要提交可行性報告。這就進一步鍛煉了學生的創(chuàng)新能力。2007―2008學年我專業(yè)的課程設(shè)計的可選題目如表2所示：

而課程設(shè)計評分依據(jù)學生的實際完成情況和文字報告等進行評價。例如，確定若干個基于單片機實現(xiàn)的儀器系統(tǒng)如時鐘、點陣顯示器等基本功能供學生選題。在指定的時間范圍內(nèi)，提交完成基本功能的儀器系統(tǒng)、相關(guān)文字報告等，最后進行答辯。畢業(yè)設(shè)計得分由設(shè)計產(chǎn)品功能和質(zhì)量分(40％)、畢業(yè)設(shè)計報告分(30％)、答辨分(15％)、特色與創(chuàng)新分(15％)等部分組成，并要答辨。

5　通過考核方法改革考核學生的創(chuàng)新能力

考核方法作為課程教學的最后環(huán)節(jié)，它直接檢驗教和學雙方的效果，間接指導著學生的學習。目前《單片機原理及應(yīng)用》課程使用比較普遍的考核方法仍然是閉卷筆試。應(yīng)該說，閉卷考試在基礎(chǔ)理論類課程教學中，在強化學生學習和掌握知識的作用是不可替代的，但《單片機原理》課程應(yīng)用性、實踐性都很強，如果仍以閉卷考試作為主要評價方法，則不能較好檢驗學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此對當前的考核方法進行了改革，并擬建立一種長期的跟蹤考核制度，將考核重點放在學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題的能力考核上。即將原來的純筆試改成了設(shè)計報告、機考和筆試相結(jié)合評分的方法。在課程結(jié)束后學生要提交一個設(shè)計報告，設(shè)計一種產(chǎn)品，該報告的評分標準為：報告(50％)+創(chuàng)新意識(30％)+程序調(diào)試(20％)。而機考指的是在實驗室里現(xiàn)場考核，主要考核學生動手能力和程序調(diào)試能力。而筆試試卷在考核學生的基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，更強調(diào)學生的創(chuàng)新性思維，在題型上進行了改革。減少了一些需要死記硬背的客觀題，增加了靈活多樣的程序設(shè)計，電路設(shè)計等題型。充分考核了學生的學習情況和創(chuàng)新能力。最終成績測評比例為設(shè)計報告(30％)+機考(20％)+筆試(50％)。

6　開展第二課堂，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力

為加強對學生學習的引導，我們將課堂教學延伸到課外，注意對學生參與實踐活動興趣的培養(yǎng)。將學生的課外科技活動納入到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中來，成立了創(chuàng)新電子社團，以電氣工程及其自動化、電子信息工程專業(yè)學生為主，其他專業(yè)學生也可自愿參加。由《單片機原理及應(yīng)用》課程的主講教師作為主要指導教師，每周輔導1―2次，并提供不同層次的實踐內(nèi)容，組織多種形式的實踐活動，提出靈活多樣的實踐要求，吸引學生主動地、有選擇地參與這些實踐活動，讓學生根據(jù)自己的發(fā)展方向，結(jié)合自己的興趣和需求，選擇適合自己的題目或感興趣的產(chǎn)品設(shè)計。在設(shè)計和制作過程中，教師給予適度的指導，使學生能夠獨立、主動、保質(zhì)保量地完成自己的設(shè)計目標和任務(wù)，把學生被動地學習變成積極主動地學習，把依賴于老師的學習變成獨立的學習和思考。設(shè)計題目和產(chǎn)品的實現(xiàn)也增強了學生獨立解決問題的自信心，進一步提高學習的興趣。在教師的指導下，學生可以通過第二課堂對課堂教學內(nèi)容進行補充和提升，可以根據(jù)自己的興趣進行選題、完成自己感興趣的課外實驗項目、設(shè)計和電子制作，可以自己設(shè)計電子作品等，這樣就使他們在完成學習任務(wù)的基礎(chǔ)上，使自己的創(chuàng)新思想得以實現(xiàn)。大大激發(fā)了學生的課外學習興趣和主觀能動性。也為學生提供了自由發(fā)展的空間，提高了學生的創(chuàng)造能力。

7　依托各種競賽，推進課程改革，提高創(chuàng)新能力

積極參加全國大學生電子設(shè)計競賽、盛群杯單片機競賽，飛思卡爾智能車競賽等各類比賽。這些競賽既培養(yǎng)了學生電子設(shè)計能力，提高了實踐能力，也鍛煉了學生的團隊合作精神。通過各類競賽，掊養(yǎng)一部分學生的動力創(chuàng)新能力，再通過宣傳，使其它學生對單片機學習產(chǎn)生興趣，為參加這些競賽而努力，從而進一步提高了學生的創(chuàng)新能力。

四　結(jié)束語

在進行了課程改革以后，學生的學習熱情受到了很大的激發(fā)，出現(xiàn)了自主式學習的熱潮。由于課程的改革，使理論教學的時間大大縮短，學生有了更多動手和思考的時間，在課程結(jié)束時，大多數(shù)同學提交了自己的作品，更有部分同學在單片機比賽中取得了優(yōu)異的成績。我們將以此為契機，積極、主動地促進單片機課程的進一步改革，使單片機課程跟上時展的潮流，使學生學完單片機后，不僅僅具有初步單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)能力，還具有了一定的創(chuàng)新能力，有效的提高了學生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]江世明，劉湘濤，申壽云等.省級重點建設(shè)課程《單片機原理及應(yīng)用》的創(chuàng)新與實踐[J]懷化學院學報，第2006，25(8)：162―163.

[2]龔益民.《單片機原理及應(yīng)用》教學改革與實踐[J].2007，(5)：119―120

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關(guān)鍵詞 單片機 現(xiàn)狀 教學改革

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.12.039

Abstract Based on the characteristics of MCU course， we analyzes the current teaching situation and the problems existed in MCU course， then carry out teaching reform from teaching content， teaching methods and examination forms， aimed at improving students’ study enthusiasm and the ability to analyze problems， enhancing their innovation ability and overall quality， and pointed out how to improve the existing teaching mode to improve the quality of teaching.

Keywords MCU course； current situation； teaching reform

0 引言

“單片機原理及應(yīng)用”作為電子信息工程的一門重要專業(yè)課，具有實踐性、應(yīng)用性強等特點，并且強調(diào)硬件設(shè)計與軟件開發(fā)于一體。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、自動檢測、家用電器、儀器儀表、機械電子等諸多領(lǐng)域中，①這些領(lǐng)域也是電子信息工程專業(yè)學生的主要就業(yè)去向。通過這門課程的學習，學生可以掌握單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計以及如何編寫程序，這將為后續(xù)嵌入式等課程的學習以及畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。隨著當前社會的不斷發(fā)展進步，各類智能設(shè)備層出不窮，因此單片機必然有其用武之地。為了適應(yīng)目前就業(yè)形勢的需要，并且使學生在學習單片機知識時能夠具有較高的效率，有必要對單片機課程的教學進行改革，從而來提高學生的動手能力，增強學生的競爭力。

1 單片機課程教學現(xiàn)狀與存在的問題

第一，單片機原理及應(yīng)用這門課涉及到比較多的專業(yè)基礎(chǔ)課程，如C語言程序設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等，對學生的專業(yè)知識要求較高，而通常學生專業(yè)知識比較薄弱，有的專業(yè)知識遺忘，對單片機的學習造成困難。第二，單片機這門課程的內(nèi)容和概念多并且都比較抽象，各個功能模塊間有著密切的聯(lián)系，對于初學者來說難以掌握和理解。第三，單片機課程理論教學模式比較單一，以往傳統(tǒng)的教學模式都是老師講課、學生聽、比較枯燥乏味，學生學習積極性不高，學習效果不佳，不能激發(fā)他們的學習興趣，并且實驗也是驗證性的居多，不利于培養(yǎng)學生單片機程序設(shè)計和硬件開發(fā)的能力。因此，任課教師都在探索新方法以提高單片機課程的教學效果。②③④⑤⑥第四，課程考核形式單一，主要以閉卷考試為主，學生通過考前突擊也可能取得較好的成績，但是可能缺乏動手能力，這種考核方式不能全面衡量學生對這門課程的掌握程度。下文分別從教學內(nèi)容、教學方法以及考核形式3個環(huán)節(jié)提出改革方案，通過改革，旨在提高學生分析和解決問題的能力，使學生有較強的專業(yè)技能，從而培養(yǎng)出適應(yīng)當前社會發(fā)展需要的專業(yè)技術(shù)人才。

2 教學內(nèi)容的改革

由于“單片機原理及應(yīng)用”這門課程的內(nèi)容比較抽象、概念多并且邏輯性強，因此在授課的過程中要注意控制好理論知識的深度，減少一些記憶性與陳述性的知識，加強與實踐結(jié)合，可以以電子設(shè)計大賽的一些作品為例，引導學生學以致用?？刹捎冒咐浇虒W的方式來吸引學生注意力，提高學生學習興趣。例如，在講授單片機定時/計數(shù)器這個章節(jié)內(nèi)容的時候，一些學生對于如何設(shè)置IP、TMOD、IE、TCON等特殊功能寄存器來實現(xiàn)定時或計數(shù)的功能難以理解，但是他們對引言部分中介紹的設(shè)計萬年歷的例子有較大的興趣，因此可以先用PPT展示一下萬年歷設(shè)計的過程，讓學生帶著問題去學習寄存器設(shè)置等方面的知識，可大大提高他們的理解效果。在教材建設(shè)方面，教材中一些陳舊的內(nèi)容已經(jīng)不適應(yīng)當前技術(shù)發(fā)展的需要，所以應(yīng)當適時地更新教材，有助于不斷補充新知識和新技術(shù)，克服長時間選用同一教材知識的滯后性，此外，教師在教學過程中，應(yīng)當根據(jù)學生的實際需求以及學校制定的人才培養(yǎng)計劃編寫合m的教學大綱，從單一到綜合，簡單到復雜，逐層遞進安排教學內(nèi)容，對教學內(nèi)容劃分成三個大模塊，第一個部分為單片機的工作原理和硬件結(jié)構(gòu)組成，讓學生對單片機有一個整體的認識，第二個部分介紹單片機C語言程序設(shè)計，使學生掌握程序的編寫方法，第三個部分為中斷系統(tǒng)，定時計數(shù)器以及串行口通信等，使學生了解單片機控制系統(tǒng)，并能夠?qū)纹瑱C進行開發(fā)應(yīng)用，這種劃分模塊的方法，可以使得課程內(nèi)容條理分明，重點更加突出。在實驗教學方面，首先，要認真設(shè)計實驗內(nèi)容，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐能力，在以往的實驗教學大綱中，實驗內(nèi)容較少，多數(shù)實驗是以驗證性為主，設(shè)計型、創(chuàng)新型的實驗較少，學生通常是機械式地根據(jù)實驗指導書完成實驗，并且有些實驗程序是都已經(jīng)編寫好提供給用戶的，這樣的實驗將不利于他們動手能力的培養(yǎng)，因此需要根據(jù)學生對學習理解情況調(diào)整實驗側(cè)重點，除了教學大綱中規(guī)定的基礎(chǔ)實驗外，大綱中可以適當增加設(shè)計性和綜合性實驗。為了給學生提供了更多動手實踐的機會，學校還可以適當開放實驗室，鼓勵學有余力的學生進行綜合實驗項目，讓學生在課余時間利用實驗室資源學習單片機。通過課程設(shè)計、實習實訓、畢業(yè)設(shè)計等教學環(huán)節(jié)進一步彌補課內(nèi)實驗學時的不足。

3 教學方法改革

在教學過程中，可以多種教學方法并用，這樣有助于培養(yǎng)學生的學習興趣。采用板書與多媒體手段相結(jié)合的教學方式，比如對于程序設(shè)計我們可以利用板書來講解，通過利用多媒體進行現(xiàn)場演示和調(diào)試程序，使學生在課堂上就能夠觀察到程序運行的現(xiàn)象和結(jié)果，給學生直觀感受，使抽象的內(nèi)容變得生動、形象，有利于產(chǎn)生好奇，激發(fā)學習興趣。除了傳統(tǒng)的“多媒體+板書”的方式外，還可以采用任務(wù)驅(qū)動法、項目教學法、討論法等教學方法。比如在講解匯編指令這部分內(nèi)容的時候可以適當縮減講授學時，轉(zhuǎn)為任務(wù)驅(qū)動型的學習方式，只對一些比較常用的指令進行認真講解，余下的一些指令以課后作業(yè)的形式布置給學生自己學習，這種方式有助于培養(yǎng)學生的自學能力。課堂上還可以給學生展示一些單片機的小應(yīng)用、小制作的實物，并針對這些實物多與學生交流、討論，通過這些展示培養(yǎng)了學生的學習興趣，變被動學習為主動學習。教師還需要適當引導學生充分利用學校網(wǎng)絡(luò)資源，查閱課程資料或文獻，以及進行課外的學習上的交流互動。在實驗教學方面，對于一些比較復雜的實驗，可以把學生分成若干個小組，每個小組大概由 4～5名自學能力比較弱和比較強的學生搭配構(gòu)成，教師在講授完必要的基礎(chǔ)知識以及實驗引導后，就可以讓各個小組學生通過學習、實踐、交流和討論來完成實驗，等實驗完成后再從每個小組中選一個人來進行過程講解和結(jié)果演示。這種分組教學的方式能夠培養(yǎng)學生的團隊合作精神并且提高他們的自學能力。單片機是一門實踐性很強的課程，因此需要強化課程設(shè)計環(huán)節(jié)，讓學生利用所掌握的知識獨立設(shè)計一個小型的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，通過課程設(shè)計可以很好地鍛煉了學生的實戰(zhàn)能力，同時可以讓學生查漏補缺，進一步鞏固所學知識。另外，平時需要多鼓勵實踐能力比較強的學生積極參加各類電子設(shè)計大賽，鍛煉他們的實踐能力和團隊合作精神，培養(yǎng)綜合素質(zhì)，同時也為學校爭得榮譽。

4 課程考核模式改革

以往的考核方式單一，主要以期末閉卷筆試為主，有的學生可能通過考前突擊也可以取得不錯的成績，這樣就無法全面地反映學生單片機的實際編程能力以及對知識的掌握程度，所以應(yīng)該增加實驗考核，并且合理設(shè)置實驗成績、平時成績以及理論成績的比例，可以采用課程總成績=期末筆試成績？5%+實驗成績？0%+平時表現(xiàn)？5%的方式進行考核，引導學生不要重理論輕實踐，因此只要學生在平時的實驗過程中熟練掌握了基本技能，最終的總成績都不會太低。這樣的考核方式能夠激發(fā)學生平時學習的積極性，更能反映學生實際應(yīng)用能力及對知識的掌握程度。

5 總結(jié)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，因此單片機的教學改革十分必要。本文首先分析了“單片機原理及應(yīng)用”課程現(xiàn)狀與教學中存在的問題，接著分別從教學內(nèi)容、教學方法和考核形式等方面對單片機課程進行了教學改革探討，充分注重理論與實踐相結(jié)合的原則，因材施教，重視學生自主學習能力的培養(yǎng)，提高學生解決實際問題的綜合能力，也為畢業(yè)后的順利就業(yè)打下基礎(chǔ)。希望通過本文中提出的教學改革思路，能夠進一步提高單片機的教學效果，同時為社會培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的單片機應(yīng)用型人才。

注釋

① 文武松等.紋機原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

② 石明江，顧亞雄，張禾.單片機原理與應(yīng)用課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2011（6）.

③ 劉志壯，張文昭，周文真.單片機原理課程教學改革研究與實踐[J].當代教育理論與實踐，2014（9）.

④ 王琦，孟昕元，楊曉.單片機課程教學改革與探索[J].河南機電高等?？茖W校學報，2015.3（23）.

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一、建設(shè)目的及意義

單片機是一門有實際意義的專業(yè)課，學好它對以后學生的技能競賽，就業(yè)有莫大的幫助。建設(shè)一個功能全面的工作室，顯然是關(guān)鍵之一。工作室建成后，擬達到如下目的：（1）滿足日常單片機教學，為工學結(jié)合提供必要條件；（2）理論結(jié)合實際，加強學生的綜合動手能力，激發(fā)學生學習興趣；（3）完善課程體系，指導專業(yè)建設(shè)；（4）更好為各類技能競賽服務(wù)，或做人才儲備；（5）增強學生就業(yè)競爭力。

二、工作室設(shè)施建設(shè)

目前已有單片機實驗室一間，在原有的基礎(chǔ)上增加設(shè)備數(shù)量，首先保證日常教學的需求。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)技能競賽訓練要求，配備了FPGA等開發(fā)板，其他測量焊接等設(shè)備。在實踐的過程中發(fā)現(xiàn)，單片機實驗設(shè)備一般只滿足教學要求，完成一些驗證性實驗，對于一些探索性實驗就難以滿足，特別是一些技能拓展訓練。因此，在實驗室里引進proteus等仿真軟件，可以按照設(shè)計需求進行仿真，增加了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性，避免因設(shè)計錯誤而導致的浪費。

三、工作室內(nèi)涵建設(shè)

1.各年級學生分類培訓。一年級學生因為尚未接觸到專業(yè)知識，故選拔主要以學生興趣和進?；A(chǔ)為主。一年級學生訓練是以打好基礎(chǔ)為主，主要培養(yǎng)文獻檢索閱讀寫作能力，各種信號測量能力，基本電路仿真能力，簡單語言程序設(shè)計能力，焊接裝配能力等。訓練地點可以不局限于工作室，并且可以通過高年級同學“扶、幫、帶”，達到既定效果。

二年級學生由于已經(jīng)接觸到部分專業(yè)課，加上有了前期的訓練的基礎(chǔ)，可以進行專業(yè)訓練，項目包括單片機應(yīng)用、電路設(shè)計及仿真、也可以圍繞技能競賽展開訓練。二年級學生已經(jīng)跟老師接觸一年多了，所以選拔除了之前取得的成績，更主要考慮的是學生的平常表現(xiàn)及任務(wù)完成情況。

三年級學生課程已經(jīng)基本結(jié)束，并且有很多已經(jīng)在外實習，考慮到部分同學留校接受專接本教育，所以對這些同學開放，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）的完成場所，為同學順利畢業(yè)和以后的深造奠定扎實的基礎(chǔ)。

2.工作室管理。學生參加培訓原則上不能影響正常的教學秩序，應(yīng)合理利用課外時間，因此，該工作室更多是在課后或晚上進行開放，這樣對工作室管理工作是個挑戰(zhàn)。所以從中選取一個責任心強，動手能力強，能正確維護各種儀器，并能解決一些突況的學生作為安全責任人，來維護整個工作室的安全及保障設(shè)備的正常運作，輔助指導教師進行工作室的管理。

3.考核措施。為了營造一個積極的氣氛，讓更多的學生能參與進來，給在訓同學一定的激勵，應(yīng)引進一種考核及淘汰措施，除了常規(guī)的考核外，更注重過程性考核。學生應(yīng)該定時跟指導教師進行交流，內(nèi)容包括，近期項目完成情況、進度、存在的難點及疑點，并對下次交流及預(yù)期的效果進行估算，作為考核的參考。對低年級同學進行交流、幫助及指導也是考核的一部分。

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單片機具有體積小、價格低、應(yīng)用方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，在工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、儀器儀表、汽車電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。單片機是高校電氣、電子、自動化等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其理論性、實踐性、應(yīng)用性較強。單片機課程主要培養(yǎng)學生的實踐動手能力和利用單片機以及所學知識進行產(chǎn)品設(shè)計的能力，課程設(shè)計是單片機課程實踐教學的重要環(huán)節(jié)，顯得尤為重要。在單片機課程設(shè)計實踐教學環(huán)節(jié)中引入CDIO先進教學理念，對其進行改革和創(chuàng)新，以便能更好地提高學生的實踐動手能力、工程思維、創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作能力等，從而提高教學效果。

1單片機課程設(shè)計教學現(xiàn)狀

單片機課程設(shè)計是培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題和提升學生動手能力的重要環(huán)節(jié)。目前單片機課程設(shè)計教學主要存在以下幾個方面的問題[3]。

1.1時間安排不合理

單片機課程設(shè)計通常安排在學期末的最后一周，時間短，再加上學生花時間進行期末考試復習，往往疏于做單片機課程設(shè)計，導致教學效果不理想。

1.2單片機課程設(shè)計選題單一

單片機課程設(shè)計選題來源單一，沒有讓學生參與，題目通常由老師布置給學生，題目數(shù)量少，往往一個班多個學生共用一個題目，忽略了學生間的個體差異，沒有讓不同能力的學生發(fā)揮所學之長，不能有效地激發(fā)學生的學習興趣。

1.3單片機課程設(shè)計的組織實施不合理

單片機課程設(shè)計往往由老師統(tǒng)一組織實施，雖然有的也進行了分組，但是小組沒有有效的組織，沒有培養(yǎng)學生的團隊合作能力；由于課程設(shè)計時間短，學生通常只在Proteus軟件中進行仿真，并沒有進行實物制作，學生的實踐動手能力沒有得到有效的提高，課程設(shè)計的作用沒有得到有效的體現(xiàn)。

1.4單片機課程設(shè)計的考核方式不合理

考核是檢驗學生學習情況的重要手段，單片機課程設(shè)計的考核方式單一且不合理，課程設(shè)計的成績通常由課堂出勤和設(shè)計報告組成，不能全面、客觀地反映學生的真實情況。

2CDIO工程教育理念

CDIO理念是一種先進的工程教育理念，其包含構(gòu)思（concept）—設(shè)計（design）—實施（implement）—運行（operate）4個方面，也是這4個英文單詞首字母的縮寫。CDIO理念是“做中學”和“基于項目教與學（PBL）”模式的概括集中體現(xiàn)，它以實際的工程項目為背景，以產(chǎn)品從研發(fā)到運行的生命周期為載體，將理論知識融入工程項目實踐中，讓學生在工程實踐中對知識理解并應(yīng)用，培養(yǎng)學生的實踐動手能力、工程思維、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力[4-8]。

3基于CDIO理念的單片機課程設(shè)計教學改革與實踐

將CDIO先進的工程教育理念應(yīng)用到單片機課程設(shè)計實踐教學環(huán)節(jié)中，從課程設(shè)計的時間安排、選題、組織實施、考核等方面進行改革。將項目構(gòu)思、項目設(shè)計、項目實施和項目運行貫穿課程設(shè)計全過程，以學生為主體，以教師為主導，通過課程設(shè)計幫助學生加深對單片機和相關(guān)課程知識的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。

3.1課程設(shè)計時間安排

以往的單片機課程設(shè)計通常安排在學期末最后一周集中時間進行，由于設(shè)計時間短、任務(wù)重，加上學生還要進行期末考試課程的復習，不能專注單片機課程設(shè)計，導致效果不理想，因此將單片機課程設(shè)計提前3周布置給學生，讓學生有充足的時間去完成。第1周：學生查閱相關(guān)資料，確定實施方案并交老師進行可行性審核；第2周：進行硬件和軟件設(shè)計，并在Proteus中仿真，仿真通過后方可進入下一個環(huán)節(jié)；第3周：實物制作，發(fā)放項目所需的電子元器件，學生在萬能板上完成制作并調(diào)試；第4周：答辯考核環(huán)節(jié)，學生匯報演示作品，教師提問1~2個問題，答辯結(jié)束后，學生上交作品和設(shè)計說明書[9]。

3.2課程設(shè)計選題

選題是單片機課程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，課程設(shè)計不同于課程實驗，也不同于畢業(yè)設(shè)計，因此，選題既要結(jié)合單片機應(yīng)用領(lǐng)域，盡可能覆蓋單片機課程的主要知識點，又要注意與其他課程的銜接。選題還要充分考慮學生個體差異，在難易程度上要有層次性，以滿足不同層次學生的需要。選題來源主要有[10-11]：①教師自選，教師可以從自己的科研項目或企業(yè)項目中選取，也可以參考電子設(shè)計競賽題目；②學生自主選題，學生可以根據(jù)自己的興趣自主選擇題目，經(jīng)與指導老師協(xié)商后確定。可選課題有交通燈遠程控制系統(tǒng)、波形發(fā)生器、數(shù)字溫度計設(shè)計與制作、電機轉(zhuǎn)速測量與控制、數(shù)字鐘等。課題確定后，教師設(shè)計好課程設(shè)計任務(wù)書發(fā)放給學生，讓學生了解項目具體要求。表1是以波形發(fā)生器為例，將CDIO理念融入學生的知識、能力、情感等方面的培養(yǎng)。

3.3課程設(shè)計組織實施

課程設(shè)計采用分組方式進行，每組3人，設(shè)組長1名，每組自由選題，共同完成。每組由組長組織組員完成從項目方案設(shè)計到項目完成的各項工作，如組織討論設(shè)計方案、遇到的問題以及硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、實物制作、設(shè)計說明書撰寫等組內(nèi)分工。教師從旁指導，讓學生自我組織、自我管理，充分調(diào)動學生的積極性，培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力以及團隊協(xié)作能力。組織實施過程以學生為主、教師為輔，將CDIO理念充分融入課程設(shè)計的全過程。根據(jù)CDIO工程教育理念組織項目實施，實施流程。

根據(jù)CDIO理念，以波形發(fā)生器的設(shè)計與制作為例，項目的具體實施過程如下。

（1）項目構(gòu)思階段（concept）：學生根據(jù)波形發(fā)生器的功能和具體技術(shù)指標要求（能生成的波形種類、周期等）查閱相關(guān)資料，組內(nèi)成員根據(jù)相關(guān)要求和資料提出各自的實施方案，由組長組織小組內(nèi)討論，初步確定實施方案。采用5個按鍵分別生成5種波形（正弦波、鋸齒波、三角波、方波和梯形波），采用DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器將單片機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，由于DAC0832是電流型輸出器件，需要增加I-V轉(zhuǎn)換電路，輸出波形引腳與示波器連接。具體電路模塊有單片機最小系統(tǒng)、按鍵接口電路、DAC082接口電路、I-V轉(zhuǎn)換電路等。教師對小組提交的實施方案可行性進行審核，提出指導性意見，最終確定實施方案。

（2）項目設(shè)計階段（design）：本階段包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，學生根據(jù)實施方案列出詳細的元器件清單并設(shè)計各模塊電路，編寫相關(guān)程序，調(diào)試、編譯生成HEX文件。首先在Proteus軟件上進行仿真，以熟悉各電路的具體連接，仿真通過后，再繪制原理圖，生成PCB圖，為下一階段作準備。

（3）項目實施階段（implement）：學生根據(jù)PCB圖，選擇元器件，并在萬能板上焊接實施，焊接完成后，將程序下載到單片機中，通電進行調(diào)試，觀察能否實現(xiàn)功能要求，不能實現(xiàn)的查明原因并及時修正。焊接調(diào)試完成后，撰寫作品的設(shè)計說明書。

（4）項目運行階段（operate）：硬件電路調(diào)試完成后，學生以組為單位，制作PPT，公開匯報和演示作品，重點匯報實施方案的形成過程、項目實施過程中遇到的問題、如何解決等。匯報后，演示相應(yīng)的作品，并回答老師和學生的提問。

3.4課程設(shè)計考核

考核是檢驗學生課程設(shè)計完成情況的重要手段，不僅要能檢驗學生的知識掌握情況，更重要的是還要能檢驗學生的實踐動手能力、團隊協(xié)作能力、工程素養(yǎng)等。通過考核促進學生積極主動地學習、積極動手參加實踐，充分調(diào)動學生的積極性和主動性。改革傳統(tǒng)只有考勤和設(shè)計說明書成績作為學生最終成績的考核方式，采用過程考核方式為主、答辯考核相結(jié)合的考核方式。過程考核主要由學生自評、小組內(nèi)互評、教師評價組成，過程考核貫穿項目實施的全過程，根據(jù)課程設(shè)計的時間安排，每周安排一次考核[12]。

學生自評：學生結(jié)合自身情況從學習態(tài)度、職業(yè)素養(yǎng)（是否按要求操作、維護實驗室環(huán)境衛(wèi)生、文明禮貌等）、工作能力（資料收集能力、分析問題與解決問題能力、工作思路清晰）、階段任務(wù)完成情況等方面對自己評價。學生自評占過程考核的20%。

小組內(nèi)互評：小組內(nèi)成員之間從學習態(tài)度、團隊協(xié)作能力、職業(yè)素養(yǎng)（是否按要求操作、維護實驗室環(huán)境衛(wèi)生、文明禮貌等）、工作能力（資料收集能力、分析問題與解決問題能力、工作思路清晰）、階段任務(wù)完成情況等方面相互評價。小組內(nèi)互評占過程考核的30%。教師評價：教師根據(jù)學生的出勤情況、操作是否規(guī)范、操作熟練程度、分析問題與解決問題的能力等方面進行評價。教師評價占過程考核的50%。

課程設(shè)計完成后組織答辯考核，學生制作匯報PPT，首先從設(shè)計方案、設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計創(chuàng)意等方面匯報；其次進行實物演示；最后老師、其他學生對設(shè)計提問。教師根據(jù)學生答辯情況、回答問題情況、作品完成情況以及設(shè)計說明書撰寫情況給學生評分。學生課程設(shè)計的成績由過程考核（70%）和答辯考核（30%）組成。

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關(guān)鍵詞：職業(yè)教育；單片機；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）15-004-01

單片機課程是實踐性很強的課程，必須通過一系列的軟硬件實驗，才能做到理論聯(lián)系實際，才能學好學懂，取得良好的教學效果。因此，在理論教學中應(yīng)更多的融入實踐教學環(huán)節(jié)，來培養(yǎng)學生的動手實踐能力。為了鞏固和加深學生對基本概念及基本原理的理解與掌握，并進一步培養(yǎng)和提高學生分析問題和解決問題的能力，因此，在理論教學過程中完成相關(guān)的實驗課程。

但是通過深入調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前許多職業(yè)教育院校的傳統(tǒng)單片機課程實踐項目與社會實際需求嚴重脫節(jié)，實驗內(nèi)容陳舊、實驗項目單一。而且，往往忽視了職業(yè)教育院校學員“形象思維能力強、抽象思維能力相對較弱”的認知特點。造成了現(xiàn)行實踐教學內(nèi)容對學員難度偏大、實用性差、效率低的尷尬現(xiàn)狀。

為擺脫現(xiàn)狀、提高效率，筆者在近幾年教學過程中進行了一些探索。

一、在實踐教學內(nèi)容上進行大膽創(chuàng)新

首先，應(yīng)對單片機課程實踐教學內(nèi)容進行大幅度的革新，建議在必修實踐課程中，大幅度減少匯編語言等軟件編程項目，增強基本I/O端口編程控制，增加課時學習單片機控制電路的安裝、調(diào)試和排除故障等實用性較強的內(nèi)容；在選修實踐課程中，主要加強單片機的軟件編程能力訓練，為基礎(chǔ)較好、學有余力的學員提供進一步學習提升的機會。

此外，為更好培養(yǎng)學生熟練掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法，學生應(yīng)能夠根據(jù)要求，自行設(shè)計實現(xiàn)有一定實用價值的單片機系統(tǒng)。要達到這種培養(yǎng)目標，需要較長的學習時間，應(yīng)在完成單片機課程學習的基礎(chǔ)上，利用畢業(yè)設(shè)計或者電子競賽培訓等方式進行強化訓練。在課題選擇方面，可貼近工程應(yīng)用，并將前期掌握的基本實驗內(nèi)容加以綜合運用，提高學生設(shè)計較復雜系統(tǒng)的能力。例如選取設(shè)計電子密碼鎖的課題，綜合按鍵輸入、存儲器控制、液晶顯示、蜂鳴器報警多種器件的使用，使學生能夠在熟悉的知識環(huán)境中逐步接近實際應(yīng)用。電子設(shè)計大賽考察學生對電子系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力，在培訓中，除了講授單片機的相關(guān)內(nèi)容，還應(yīng)講解通信、控制方面的知識，如介紹無線收發(fā)電路的設(shè)計、電機控制等內(nèi)容。

二、單片機實驗仿真板的應(yīng)用

在硬件資源比較緊張的情況下，可以采用仿真軟件進行相關(guān)項目的實驗，這樣可以在節(jié)約資金的同時，增加學生的實踐能力。

仿真軟件的應(yīng)用使得單片機電子鐘、鍵盤設(shè)計等大型實踐作業(yè)可以在普通機房和單片機實驗室交替進行，如果學生有個人電腦，學生的大型作業(yè)甚至可以回到宿舍完成，此舉不但可提高學校實踐教學資源的利用效率，而且增強了實踐教學的靈活性。

三、以項目為牽引，推動理論實踐一體化教學

依托精心設(shè)計的實踐項目，將課程知識體系打散，重新將知識、技能有機融合到具體的實踐項目中。讓學員在親自動手完成這些項目的實踐過程中，切實掌握知識、形成技能，實現(xiàn)實踐教學的目標。進而促成實踐教學對理論教學的有效支撐，并從根本上激發(fā)學員的積極性和創(chuàng)造性。通過一些針對性強、有趣的項目來激發(fā)學員的創(chuàng)造熱情，使他們在輕松愉悅環(huán)境中完成項目安裝、焊接與檢測，學會知識、增強技能。

四、開發(fā)高性價比的實訓器材

為配合實踐教學內(nèi)容上的各種創(chuàng)新，為滿足以項目為牽引的理論實踐一體化教學，必須開發(fā)高性價比的實訓器材。研制價格低、實驗項目全的實訓電路板，并確保學員每人一套，就可以使學員不受場所的限制隨時進行實驗實訓，大大增加實訓時間，提高實訓效果

五、鼓勵學員進行創(chuàng)新項目設(shè)計

學習是為了應(yīng)用，課堂上講授的知識畢竟是和實踐相脫節(jié)的，現(xiàn)有的實踐性科目也是別人已經(jīng)做過的，只是再應(yīng)用所學知識進行了一遍重復實驗而已。如果要達到熟練的程度，必須進行創(chuàng)新設(shè)計。根據(jù)自己生活或者實際需求，設(shè)計一種別人沒有做過的東西，從購買元器件、設(shè)計電路、軟件與調(diào)試、硬件安裝等一步步完成所要設(shè)計的項目。筆者認為，只有多想、多做、多練、多應(yīng)用才能熟練掌握課程精髓。

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關(guān)鍵詞：實踐基地 實訓教學 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0149-02

長期以來，我國一直倡導以德育教育為核心，提高學生實踐能力、創(chuàng)新精神的素質(zhì)教育教學理念，不斷推動實踐教學改革，奠定扎實的實踐基地。各大高校應(yīng)當從自身實際出發(fā)，并結(jié)合社會經(jīng)濟人才發(fā)展要求和科學技術(shù)發(fā)展，努力加強創(chuàng)新教育實踐，進而達到學生創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力的水平。

1 實踐教學改革

近年來，我國越來越重視以實踐能力與創(chuàng)新精神為中心的素質(zhì)教育建設(shè)。因此，我們就當前高校教學改革做了重點的分析研究，并從實際教學情況出發(fā)，不斷提升社會人才需求和科學技術(shù)發(fā)展要求，努力建設(shè)以實踐教學基地為支撐的實訓教學體系，不斷進行創(chuàng)新教育改革，充分發(fā)揮教學實驗室的作用，努力提升學生綜合能力，建立一個新技術(shù)、新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的開發(fā)和人才培養(yǎng)基地，更好的完成現(xiàn)代化化教育教學改革。

單片機實踐基地建設(shè)是進入21世紀以來我國教育部針對當前教育教學現(xiàn)狀提出的高校教學改革項目，該項目積極倡導以創(chuàng)新教育體系與實踐基地為核心的實踐型教育基地建設(shè)。自實踐基地建設(shè)以來，我們對實驗室管理、教學內(nèi)容、實驗考核等有了更深的了解，并在教育教學方面取得了一定的成績，極大的推動了單片機實訓教學改革的發(fā)展。

2 實訓教學改革思路及方案

首先，應(yīng)建設(shè)一個規(guī)范、開放、發(fā)揮學生聰明才智，集教學、科研為一體的創(chuàng)新教育教學基地；其次，設(shè)置大型綜合設(shè)計實驗，不斷加強實驗教學過程中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)；再者，采用實驗教學新模式，豐富教學實驗類型，增加設(shè)計型實驗、綜合應(yīng)用型、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實驗、探究型實驗等內(nèi)容；然后，豐富教學資源，進一步研究多媒體教學系統(tǒng)，建立教學網(wǎng)站；最后，組織DSP學科與單片機小組，組織單片機設(shè)計競賽、輔助輔導學生，充分激發(fā)學生主動性和積極性。

3 實訓教學改革內(nèi)容及措施

3.1 建設(shè)實踐教育創(chuàng)新基地

構(gòu)建單片機實踐基地，制定科學、合理、規(guī)范的管理制度、學生創(chuàng)新設(shè)計守則及學科小組守則等，不斷加強實驗室建設(shè)和管理模式建設(shè)。組建創(chuàng)新實踐教學基地，并由教學與學科小組實施嚴格實踐管理，給學生創(chuàng)造實驗實踐便利條件，積極探索創(chuàng)新教育、素質(zhì)教育實踐教學有效運行管理機制，打造產(chǎn)學研相結(jié)合、課內(nèi)課外相結(jié)合的實訓創(chuàng)新教育基地。

3.2 創(chuàng)新實踐基地建設(shè)

始終堅持以實驗環(huán)節(jié)為中心的單片機課程教學內(nèi)容，構(gòu)建單片機創(chuàng)新實踐基地，努力培養(yǎng)學生實際動手應(yīng)用能力，打開實訓教學突破口，是學生具有主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，積極探索理論、實踐認知規(guī)律探索，深入了解教學內(nèi)容，極力發(fā)揮學生主觀能動性，加強實驗教學。組建與工程實際接軌的開放性實驗訓練，采用實驗教學新模式，提高單機片實訓教學質(zhì)量。

3.3 制定綜合設(shè)計任務(wù)

設(shè)立大型綜合設(shè)計實驗項目，訂制設(shè)計任務(wù)書，提升實驗教學效果，充分發(fā)揮教學資源優(yōu)勢，制定實驗指導書。將機電綜合設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計與科技方法訓練等有機結(jié)合融合在一起的大型綜合設(shè)計實驗項目當中，構(gòu)建以訓練集成和小型模擬設(shè)計為內(nèi)容的系統(tǒng)設(shè)計項目，努力提升學生現(xiàn)代工程意識和創(chuàng)新設(shè)計能力。

3.4 開發(fā)單機片實驗開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)

以單片機實驗系統(tǒng)開發(fā)為基礎(chǔ)，并將開發(fā)應(yīng)用板用于控制機構(gòu)，進而實現(xiàn)機電一體化創(chuàng)新實驗平臺建設(shè)。幫助學生深入了解單片機開發(fā)程序、系統(tǒng)擴展及單片機基本運行原理，讓學生能夠直面工業(yè)應(yīng)用，更好的掌控單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，不斷加快人才培養(yǎng)模式建設(shè)，也就是努力提升創(chuàng)新教育和素質(zhì)教育水平，逐步增強工程意識和創(chuàng)新能力建設(shè)，構(gòu)建扎實的單片機實驗系統(tǒng)開發(fā)。

3.5 構(gòu)建新型實訓考核模式

構(gòu)建新型單片機實訓考核模式，綜合運用現(xiàn)場考核、實驗操作等手段，全面考核學生實際運用能力，深入了解學生實際操作能力和專業(yè)知識水平。學生可以根據(jù)自身實際選擇探究設(shè)計型實驗為內(nèi)容，以便于在最短的時間內(nèi)達到實驗資源利用率的最大化，充分發(fā)揮實驗基地資源作用，更好的完成實訓教學工作任務(wù)，完善實踐基地體系建設(shè)。

3.6 樹立現(xiàn)代工程意識，培養(yǎng)學生解決工程問題的能力

以單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化嵌入式和單片機控制系統(tǒng)實驗平臺建設(shè)。全面推動新型實驗設(shè)備在工程系統(tǒng)中的應(yīng)用，并將其引入到單片機實驗教學當中，更好的培養(yǎng)學生的現(xiàn)代工程意識、提高學生解決工程問題能力。

4 實訓教學改革效果及成效

經(jīng)過長期的實踐驗證，單片機實踐基地建設(shè)就是為了增強現(xiàn)代工程意識、樹立學生創(chuàng)新能力、構(gòu)建實驗室管理模式等為目的，進而取得顯著的教學效果。

4.1 構(gòu)建機電一體化實驗平臺

目前，單片機開發(fā)系統(tǒng)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，且有不少數(shù)量的機電設(shè)備和數(shù)字技術(shù)為平臺建立起來創(chuàng)新實踐基地。這樣才能夠為培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力及現(xiàn)代工程意識取得有效保證，發(fā)揮機電設(shè)備應(yīng)用作用。

4.2 制定基地管理制度體系

構(gòu)建科學規(guī)范的學科小組守則、管理制度以及創(chuàng)新設(shè)計守則等制度，構(gòu)建相應(yīng)的高效開放式實踐基地建設(shè)，完善實踐基地建設(shè)體系。

4.3 構(gòu)建多媒體教學體系建設(shè)

單片機實訓教學應(yīng)當利用教學網(wǎng)站優(yōu)勢，不斷提升多媒體教學應(yīng)用質(zhì)量和水平，更好的滿足教學資源優(yōu)勢，努力將單片機技術(shù)逐漸引入到實驗教學。局域網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有利于加深學生與教師之間的溝通與聯(lián)系，激發(fā)學生學習興趣，促進學生個性發(fā)展及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，積極發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源作用。建立以單片機實驗教學與教學網(wǎng)站主頁為主的實驗教學系統(tǒng)。實踐基地建設(shè)有利于更好的完成創(chuàng)新設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計以及綜合課程設(shè)計等實踐教學任務(wù)，充分彰顯實訓教學效果。

綜上所述，實訓教學改革就是要幫助學生樹立全新教育理念，樹立以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標的工科教育。教育最終目的就是要引導學生掌握創(chuàng)造能力，更好的喚醒學生價值觀、生命觀，充分發(fā)揮精神運動作用，并將教育教學觀念貫穿于實踐教學的始終，根據(jù)實踐基地建設(shè)的新穎性與創(chuàng)新超前性有機結(jié)合在一起，幫助學生深入了解實訓教學知識內(nèi)容，掌握全面的機電一體化發(fā)展態(tài)勢，更好的發(fā)揮客觀物質(zhì)觀念，全面推動學生的教育教學觀念，重視對學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的方法、能力，積極挖掘?qū)W生的個性品質(zhì)和探究精神。綜合運用互動合作式、啟發(fā)式教學與發(fā)現(xiàn)式學習教學作用，更好的發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)優(yōu)勢，進一步強調(diào)創(chuàng)新能動性與個性化發(fā)展。綜合改進傳統(tǒng)教學模式，采用以知識掌握程度為依托，并以應(yīng)用創(chuàng)新和科學知識基礎(chǔ)建設(shè)、實踐能力考核方式為中心。始終堅持以人為本的教學理念，并以教師為主導的實訓教學體系，充分發(fā)揮學生的積極性和主動性，進一步構(gòu)建寬松適宜的實踐教學環(huán)境。

5 結(jié)語

單片機創(chuàng)新實踐基地建設(shè)有利于推動實訓教學改革與研究，進而取得有效的實踐教學效果。因此，我們應(yīng)當充分運用基地管理模式與實踐教學模式，不斷提升工程實踐能力、創(chuàng)新能力教學模式，全面提升單片機實踐教學質(zhì)量，完善實踐基地體系建設(shè)。

參考文獻

[1] 肖克輝，徐東風.物聯(lián)網(wǎng)背景下的計算機實驗中心管理[J].實驗室研究與探索，2011（8）：292-295.