单片机原理及应用范文

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1、单片机原理是指一种在线式实时控制计算机的原理方式。在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机（比如家用PC）的主要区别。

2、应用：单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。

（来源：文章屋网 ）

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《单片机原理及应用》课程是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程，在通信类专业整个课程体系中，单片机知识处于承上启下的核心地位，一般通信系统和智能仪器仪表的实现都离不开单片机。随着计算机相关技术的快速发展，以单片机为最小系统开发的产品层出不穷，为了适应新世纪对电子信息类人才的培养需要[1]，《单片机原理及应用》课程教学需不断更新。

本课程是一门综合性、实践性很强的课程，通常分为理论教学与实践教学两部分[2]。从理论教学来说，基本以教师课堂讲授为主，由于该课程接口芯片多、内容抽象、编程难度大，对初学者来说入门较难，学生无法深入理解芯片的原理和指令与程序的运行。从实践教学来说，实验内容多为验证性实验，学生只需要观察和分析实验结果，没有充分发挥自主学习能力，教学效果有限。

现依据多年来的教学实践过程，摸索出一套基于“理论讲授、实验练习、课程设计、电子实习”四阶段的教学新模式，现谈谈此模式下的改革措施。

一、改革课程内容

以知识为基础，以能力为核心，构建“基于应用对象的单片机硬件设计及编程”课堂教学新方法，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。打破传统的循序渐进式的教学方法，以典型项目实例分解模块，以各个模块构建知识，前后连贯，层层递进。最后，将前述内容以应用实例进行综合，达到以“应用”为主线连接所学知识内容的目的，加深学生对教学内容的理解和运用。

对教材内容进行选择与结构优化，体现新知识、新技术、新方法，力求“适用、通用、实用、易用”。在突破传统教材框架的方面进行了一些尝试与探索，考虑了教材内容编排的基础性、系统性，引入了反映最新科技发展的知识。内容选材上，选用了STC89C52RC系列单片机作为介绍微处理器的重点，加深对单片机组成与工作原理的理解；在内容上淡化芯片内部组成，从编程所需角度介绍功能，强化其接口连线、应用及总线连接技术，为应用单片机硬件开发奠定基础；从实用的角度着重介绍了串行A/D、TLC2543、SED1330系列大屏幕LCD、全双工单片MODEM、高速并行USB接口芯片与单片机接口电路的设计和使用方法。

编写“单片机应用案例”讲义，将整个单片机工程开发的过程以案例形式进行讲解，从硬件电路的设计到开发工具、环境的使用方法，再到具体的应用案例，同时运用汇编语言和C语言的编程方法，系统培养了学生的单片机产品开发工程应用能力。

二、注重实验环节，培养创新能力

为了建立面向21世纪的通信专业教学新体系[3]，必须重新认识课堂教学与实验教学的关系。我们认为，课堂教学和实验教学是相辅相成的，二者都是学生学习与掌握知识的重要手段，其先后顺序也不是固定的。在课程设置上，我们不求按部就班，而求高效率地向学生传输知识，充分调动学生的积极性和主动性，变被动学习为主动学习。以课程内容中的案例为基础，开发“单片机教学、实验、设计系统板”，将理论知识的讲述和硬件电路的现场调试相结合，使学生对单片机的整个开发有了直观的认识，加强了对理论知识的理解。

实验过程[4]从软件和硬件两方面入手，软件实验通过编写程序，上机调试并运行，提高学生编程的能力；硬件实验能够实现学生设计硬件，编写接口程序，完成控制任务的目的。以单片机实习项目的开发和调试代替理论考试，系统考查学生的应用能力和解决实际问题的能力。

实验内容既要满足基本教学实验的要求，又要为课程设计和实习实训所用，通过这3个环节从基础到简单再到复杂的实践过程，从验证性实验向设计性实验过渡，提高学生独立思考解决问题的能力。

三、教学与科研相结合

要求教师能力双向发展。《单片机原理及应用》是一门面向实际应用的课程，要突出学生的工程应用能力。因此，要求教师尽可能做到双向发展，充实理论知识、发展教学能力；多动手实践，提高工程应用能力。

鼓励学生参与电子竞赛。通过这个创新性平台，使学生灵活运用所学知识，并了解设计开发项目的过程，为以后的学习和工作奠定良好基础。

鼓励学生参与科研[5]。在培养学生基本技能的基础上，鼓励学生参与老师的科研项目，在承担力所能及的工作的基础上，积极尝试难度更大的工作，锻炼学生的学习能力和解决问题的能力。

参考文献：

[1]谢斌，沈慧芳，李民生.电子信息工程专业应用型人才培养的几点思考[J].科技广场，2011（7）：254-256.

[2]艾德才.大学计算机硬件教学内容改革势在必行[J].计算机教育，2005（3）.

[3]樊杨祖.高职通信服务类专业定位及建设路径探究[J].职业与教育，2009，5：120-121.

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一、引言

《单片机原理及应用》课程是一门实用性强、应用面广，将计算机技术与电子技术紧密结合、硬件与软件相联系的计算机应用专业核心课程，是一门理论与实践并重的计算机技术应用课程。《单片机原理及应用》课程以C语言、数电、模电课程为基础，融合了计算机控制技术、软件编程等知识与技能，在培养学生的逻辑思维、编程思想、软硬件结合、模块化设计思想以及任务分析、方案确定、任务分解、综合技术应用能力方面起着重要的作用。

为适应高职教育培养“高素质技能型专门人才”的宗旨，本课程的体系、内容、方法等均面向实践、面向应用、面向就业。课程定位在“以培养生产第一线的高技能人才为主，尽可能多的培养出具有一定开发能力的设计人才”上，强调突出实践、突出实用和能力培养。

二、课程改革思路

《单片机原理及应用》课程改革的基本思路是：“以职业和就业为导向，构建新的工程实践化课程体系，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。”该课程比传统课程的主要特点是：教材结构体系严谨，教学内容全面，工程应用实例丰富。

通过到企业的调研，与企业工程师一起讨论研究，收集和分析计算机应用职业岗位（群）的工作任务以及完成这些工作需要的知识与技能，进行了单片机课程开发，开发过程如图1所示。构建新的工程实践化课程体系，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。课程开发改革后比传统课程的主要特点是：增加技能项目减少理论知识。技能项目内容是“校―企”合作共同完成确定的，教学体系按照“理实一体化”的教学方式安排，在课程内容安排上，采用“项目―知识点”的形式，可采用边解讲、边思考、边训练的教学模式，便于激发学生的学习兴趣，使课程做到“教、做、学、思”的统一协调，删除了部分理论知识。

图1：《单片机原理及应用》课程开发过程

三、教材的建设

在课程建设过程中，我们与企业工程师们一起编写了《单片机原理及应用（基于C语言）》项目教程，2014年2月清华大学出版社出版。本书重点放在“基础+项目（任务）实训+项目开发过程”上（基础指的是课程的基础知识和重点知识，以及在项目（任务）中会应用到的知识，基础为项目（任务）服务，项目（任务）是基础的综合应用，项目（任务）开发过程指的是从接受到项目，如何去组织、如何去读项目要求、如何去分工、如何去开发、如何去管理、如何去考核、如何去配合等等，基于工作过程的全新的教学模式）。根据高职院校单片机课程标准和教学大纲要求。教学内容分为7模块，着重讲授了解单片微型计算机、认识80C51单片机的结构、认识C51程序设计、认识单片机定时器/计数器、认识单片机中断系统、认识80C51单片机串行通信技术和认识80C51单片机接口技术等知识。

课程内容是“校―企”合作共同完成的，教学中的45个项目提供了PROTEUS ISIS软件仿真，有助于学生动手能力的培养和锻炼。课程体系按照“理论实践一体化”的教学方式编写，可将班级分组教学，采用边解讲、边思考、边小组讨论、角色扮演、边训练、边考核的基于工作过程的全新教学模式，便于激发学生的学习兴趣和素质提高，使教材做到“教、做、学、思”的统一协调。单片机原理及应用课程总体架构如图2所以。

四、教学方法改革

（1）灵活运用启发式教学方法，引导学生自觉学习的主动性和积极性，保证教学过程良好有序地进行。针对单片机原理及应用课程的授课对象具有量大面广的特点，首先给学生介绍本课程与相关专业的关系和与学生专业知识整体性的关系，强调理论学习的重要性和实际动手操作的必要性。鼓励学生自主学习，培养主动学习的积极性，保证了整个教学过程在自觉学习中进行。

（2）树立以学生为中心的教育思想，在课堂教学中，以教师为主导，学生为主体，互动和谐。教师主导，体现为“引”和“导”，教师变“主宰”为“循循善诱”。同时，灵活应用多种教学方法，在讲授课程中，采用回忆提问、理解提问和应用提问等多种提问方式，引导、激发学生的学习兴趣、动机和思路，进而深化理解、正确应用，变教师中心角色为引导性，完全改变了原来“填鸭式”的教学方法。

（3）推广边学边做的教学模式，单片机原理及应用技术是一门实战性很强的学科，结合理论和实践，一边学一边做是最好和最快捷的学习方法。将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能为教学。课程的理论教学与实践教学融合在一起，在实训教室借助于单片机自身软、硬件环境来仿真其工作过程，教学形式独特，贴近技术应用实际，激发学生学习积极性，让学生真正感觉到在“学中做、做中学、边学边做、边做边学”。

五、因材施教做法及效果

结合高职院校学生的特点，本着“能力为主、理论够用”的原则，重新组织教学内容，因材施教取得了良好的教学效果。

（1）根据岗位要求调整教学内容

及时跟踪产业发展趋势和行业动态，制定科学的专业发展规划和实施方案；分析职业岗位（群）任职要求和变化，根据自己多年从事企业工作的经验，结合IT行业企业的特点，删减部分理论内容，减少相关模块的课时，增加技能训练的授课学时。

（2）根据学生特点调整教学方法

针对高职学生“怕理论，爱动手”的特点，在课堂上注重学生动手能力的培训，增加学生课堂实训的时间，采用多种教学手段来调动学生的学习兴趣，如小组竞赛问答、上黑板做题、设置错误答案让学生解决、角色扮演、实训竞赛、学生作品演示讲解等，这些做法的使用，极大的提高了学生的学习积极性，课堂气氛空前活跃。针对部分学生动手能力差的特点，在利用课余时间组织学生到网上查资料，同时邀请几名成绩好的同学和老师一起辅导，这种做法能达到两个效果：一是动手能力差学生增加了被辅导的机会，二是成绩好学生巩固了所学知识，一举两得。

（3）针对不同群体，提出不同要求

对于基础好的同学，在布置作业和实训时，对他们提出更高的要求，选择难度较大的实训供他们练习；对基础较差的同学，注重基本知识和基本技能的培训；对于技能较差的女同学，采用课后辅导或网上辅导的方式，树立她们的自信心。这种分层次的教学要求，满足了不同层次学生的学习要求，达到了很好的教学效果。

（4）根据课程特点，锻炼创新能力

“单片机原理及应用”课程，由于是一门实践性很强的课程，需要借鉴的资源丰富，完全是自主开发。在授课过程中，特别注重学生创新能力和创新意识的培养。每当分析完一个项目，都会让学生进行项目分析，提出改进和完善方案，并在此基础上，创新设计。经过多次训练，学生的创新意识和创新能力都有所提高，很受学生欢迎。

（5）改革作业形式，提高学习兴趣

在课程讲授过程中注重改革传统的作业模式，以生活当中的单片机应用实例为题材，提高学生的学习兴趣。如当学完“定时器、中断”等教学单元时，就要求学生寻找生活当中的定时器、中断实例，完成定时器、中断实例分析作业，并分析设计的合理性。同时还举行定时器、中断设计比赛，大大提高了学生的学习积极性。鼓励并辅导学生利用自己所学知识参加科技创新比赛。如计应122诸杰成、赵扎玉同学在四川省软件大赛获得一、二等奖。

六、小结

通过全方位、多角度组织教学，取得了很好的教学效果，表现为：

①学习积极性高：课堂上下学生的学习积极性空前高涨，改变了以往被动学习的局面，每学期学生评价为优秀；

②学习效果好：学生的专业能力、专业知识的应用能力、创新能力都明显提高，动手能力明显加强。如计应122诸杰成、赵扎玉同学在四川省软件大赛获得一、二等奖。

③就业评价优：近几年计算机应用专业毕业生就业率都达到98%，用人单位对毕业生的满意度逐年提升，学生还没有毕业，就有许多IT企业前来“定购”学生，多数毕业生已经成为企业的技术骨干，部分学生已经担任企业领导职位。

基金项目：四川省教育厅2013年度研究课题（项目编号：13SB0476）

[参考文献]

[1]杨居义编著.单片机原理及应用（基于C语言）项目教程[M]. 北京：清华大学出版社，2014.2

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0133-02

一、前言

单片机又称为单片微型计算机，是计算机体系的一个重要分支，也是现今较为流行的嵌入式系统的一部分。由于其体积小、控制功能强、成本低等特点可方便地组装成各种智能控制设备和仪器，做到机电一体化，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，可以说单片机已经渗透到我们生活的方方面面。单片机原理及应用课程也是目前高校计算机、电子、电气、自动化等专业均开设的一门专业课。由于该课程是一门理论性、实践性都很强的课程，因此该课程对实验教学有很高的要求，实验教学在学生学习的过程中占了很重要的地位。但是，目前很多高校的单片机课程实践教学环节及考核方式都存在着一些问题。学生在传统的以理论考核为主的学习方式下很难激发学生的学习兴趣，很难提高动手能力。通过考试改革，使学生在重视基础知识学习的同时，更加注重实践能力和动手能力的境况，促进创新精神的形成。

二、目前的教学考核形式及存在的问题

《单片机原理及应用》课程是一门专业课，其前续课程主要有《电路》、《数字电子技术》、《微机原理》等，课程理论教学的主要内容包括以下几方面：（1）单片机的硬件系统结构。包括单片机的基本组成，CPU结构及时序，RAM、ROM的组织结构及扩展，并行I/O接口的基本原理等。（2）单片机指令系统。包括单片机寻址方式及指令，汇编语言程序设计等。（3）单片机接口技术及应用。包括单片机系统开发的基本方法和步骤，单片机系统扩展及外部的接口，单片机的综合应用等内容。考核主要以闭卷的考试为主，学生的总评成绩这样划分：平时作业、实验成绩和考勤各占10%，期末考试成绩70%。这样的教学及考核形式尚存在诸多问题。

1.教学方面问题。实验课时少。根据学院制定的教学计划，《单片机原理及应用》的总学时为32学时，其中实验课程8学时。实验课程的学时数太少，也是影响学生动手能力的一个方面。在实验课程的分配中，软件实验、验证性实验至少占了6学时，所以综合性设计性实验开设率不高，学生对所学课程缺乏整体性了解和综合运用的能力。实验设备缺乏。由于学校扩大招生规模，实验室现有的实验设备台套数太少，为满足学生实验，不得不增加每组实验的学生人数。我国目前的文化教育，重视理论轻视实践，这造成了学生们从小就重视理论知识的学习而轻视动手实践。另外，在考核方式上，实验课一般作为理论课考试分值的一部分，往往也只占很少的学分，并且只要写过实验报告就基本可以通过。久而久之，大部分学生也滋生了重视理论课程轻视实验的思想。

2.考核方面问题。考核方式不合理。学生的考核以闭卷的考试占主要部分，实验环节所占成绩比例低。这样的考试形式使得大部分同学以理论学习及考试成绩为主导，对于课程学习过程中的实践动手环节只是消极地参与，并没有真正起到动手动脑的作用。考试内容不合理。由于考试形式以闭卷考试为主，考试内容只能局限于教材，加上期末考试前划范围、勾重点等，使得一部分同学以考前重点突击复习为主，造成了这些同学在平时学习及实践环节的松懈。考试题型不合理。考试中客观性题型较多，分值比例较大，综合设计性题型、论述性题型较少。这对于学生的思考能力及综合分析问题能力的考查不全面，也不利于激发学生的学习兴趣和主观能动性。能过以上分析，目前《单片机原理及应用课程》的考核方法已经不能满足学校提出的“培养创新性人才”的要求，不利于培养学生动手能力、创新能力，也不能激发学生的学习主动性。

三、教学考试改革的方式及具体措施

针对单片机教学考试存在的问题，可以从以下几个方面进行改革。

1.为考试改革而进行的教学改革。首先，教学改革要进行教学方法的改革。采用从完成实际问题出发，激发学生的学习兴趣和主观能动性的目标教学方法。在课程的开始阶段，设置一个简单的综合性实例，利用仿真软件或实验箱将实际工程问题解决方案演示给学生看，并要求学生下来查找一些与此相关的实际生活中的应用。以此提高学生的学习兴趣。在接下来的教学过程中教师以教学目标为导向，整个教学过程围绕教学目标展开。在教学目标的刺激下，学生为实现目标而努力学习。在完成目标的过程中，教师积极引导，并将教学内容渗透其中。这种教学方法不仅可以使学生清楚地认识到单片机的原理、概念在实际生活中的意义，而且对于激发学习热情，培养理论联系实际的能力极其有益。其次，教学内容的改革。注重接口技术和应用技术的学习，适当减少体系结构的理论学习。在目标教学法中，学生以实际目标引导其学习^程，那么在教学内容上就应增加能够达成实际目标的应用技术的学习内容，理论体系结构的教学可以把框架性的知识传授给学生，学生在应用中遇到的理论问题，他们会在框架的知识基础上自己进一步细化丰富内容；从汇编语言转向C语言的编程方式。传统教学模式中，教师喜欢使用汇编语言编程，汇编语言虽然具有高效控制精确的优点，但其结构性差，语句复杂，调试难度大，学生接受也比较困难。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条C语言相当于几条汇编指令，学生在有C语言的基础上入门很快，这样也提高了学生的学习兴趣；使用Proteus仿真软件。通过使用仿真软件，学生只需要一台电脑就可以完成实验室里的基本实验，方便学生自己动手，提高其动手能力。再次，实验的改革。把实验软件实验、验证实验、设计性实验及综合性实验四个部分，通过验证性实验，学生们可以进一步了解单片机及芯片的作用，提高学生的学习兴趣。设计性实验，可以培养学生实践动手能力及创新能力。综合性实验，可以提高学生综合运用所学知识的能力，提高学生的实验技能和和培养学生的创新能力。在原有的实验课时的基础上增加实验课时，同时提高设计性及综合性实验的比例，真正让学生把理论与实践结合起来。

2.考试方法改革。根据《单片机原理及应用》课程的特点，考试可以采用笔试、做设计、写论文、进行实际操作以及开卷、闭卷等多种方式相结合。我们不能因为笔试的一些缺点就否定笔试在成绩评定中的作用，在笔试的过程中还可以增加开卷、闭卷等多种形式。在出卷时增加试卷的灵活性，适当增加设计、分析和综合思考题型。题目的设计应能使每一位学生在解每道题时都有对知识的理解、分析、比较、融会贯通的过程，从而锻炼学生的思维，多给学生提供探索的机会和可能性，鼓励学生独立思考、标新立异、强调智力开发、避免考试中的偶然性。同时在笔试的基础上还应该增加反映学生平时学习情况的评价内容，比如平时作业，实验报告成绩等。还可以增加实际操作环节的评定，比如对每次实验课程都ρ生的操作进行评分，增加实践环节的考评，把学生综合设计性实验的操作调试及结果作为总评成绩的一部分进行考核。或将实践环节改为操作考试，由学生现场操作，教师根据操作内容正确性进行评分。最后在课程结束后，还可以鼓励学生通过学习的知识内容进行创新设计，将其所做的设计或者通过网络、图书查阅到的资料通过分析总结后写成论文的形式提交，以附加分的形式纳入总评成绩中。这种方法锻炼了学生的分析、设计和对信息的处理能力。

3.考试效果的评估和对教学方法的反馈。淡化考试分数之间的微小差异，增大平时考试成绩的比例，实行百分制、等级制及与评语相结合的综合评分方法，对有独立见解或创新的学生加分鼓励。应奖励有个性者，奖励有主见、有独立思维能力的学生。同时，建立考试结果分析制度，不断总结教学经验。发现问题及时纠正，拓宽、疏通教学质量的有效反馈渠道，建立健全沟通机制。改革后的总体效果还有待长时间的检验。在教学过程中可以明显的发现，提问题的同学明显增多，同学之间相互讨论的次数明显增加。希望此次考试改革能给《单片机原理及应用》课程的学习带来新的气象，增强学生学习的积极性、主动性，培养学生的创新精神和创新意识，实现人才的全面发展。

参考文献：

[1]何宏.单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2012.

[2]李康林.单片机课程考试方法改革的实践和探索[J].长沙大学学报，2007，（5）：107-109.

[3]周晓雁.单片机实验教学改革的尝试[J].山东工业大学学报，1995，（2）：63-65.

Single Chip Microcomputer Principle and Application of Examination Reform Exploration and Research

YANG Yan-xin，HUANG Zhao-bo，ZOU Huan，ZHANG Xue-ping，LI Yu

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“单片机原理及应用”课程侧重于单片机在汽车领域的应用，其理论性和实践性都很强。要使学生真正掌握好本课程，必须做到理论教学与实验教学并重，用实验教学带动理论教学。[1，2]在实验教学过程中，要强调学生的主体地位，提高学生的动手能力与创新能力。

一、实验教学现状

1.实验学时少

以前的“单片机原理及应用”课程总学时为64学时，实验学时只有8学时，占总学时的12.5%，实验学时不足。为了在有限的实验学时内让学生尽可能多的完成实验内容，教师只能安排一些简单的验证性实验。在实验教学过程中基本上是“学生看教师做实验”，学生处于被动地位，达不到实验教学的最终目的。

2.实验教学内容陈旧、模式单一

传统的单片机实验教学内容中基础性、验证性实验多，综合性、设计性实验少，培养学生操作能力的实验多，培养学生创新能力的实验少。实验教学要求学生在规定的时间内按照步骤完成相同的实验，实验过程中教师教接线、给程序，学生在实验板上调试。在这种实验教学模式下，学生简单模仿，只用动手不用动脑，很难培养学生的创新能力和综合能力。

3.实验教学考核体系不完善

传统的单片机实验课程不单独考核，评价方式主要以实验报告为依据，而且实验成绩占总成绩的比例低。这种评价方式使学生对实验教学环节也不重视，很难调动起学生在实验教学环节中的积极性。

二、单片机原理实验教学改革内容

传统的实验教学无法达到培养学生创新能力和综合应用能力的要求，需要进行改革。“汽车单片机原理与应用”课程实验教学改革主要从以下几个方面入手：

1.实验室建设

目前NEC单片机在汽车电子领域市场份额较大，[2]而山东理工大学交通与车辆工程学院开设的“单片机原理与应用”课程却侧重于单片机在汽车领域中的应用。为此，山东理工大学交通与车辆工程学院对单片机课程的教学内容进行了调整，从原来的INTEL公司的8051系列单片机调整为NEC公司的78K0KF系列单片机。同时在原有实验设备的基础上，山东理工大学交通与车辆工程学院与NEC公司合作，建立了NEC单片机开放实验室。目前实验室拥有汽车电子嵌入式开发系统、NEC单片机综合仿真实验仪、NEC单片机开发系统等多套设备，计算机60台，能实现几乎全部单片机教学的软、硬件实验，为实验教学的改革打下了良好的基础。

2.增加实验学时

“单片机原理及应用”课程比较抽象，学生要真正掌握该课程，需要有充分的实验教学环节作保障，因此增加了实验学时，由原来的8学时增加到现在的20学时。实验学时的增加，既可以安排更多的实验教学内容，使其更加系统和全面，又可以灵活地安排实验内容，为课程实验教学改革的实施创造了条件。

3.更新、调整实验教学内容

针对78K0系列单片机，NEC公司开发了一系列齐备的开发工具，包括Applilet（驱动代码生成工具）、PMplus（编译工具）、SM + for78K0_Kx2（软件仿真工具）、ID78K0 for MINICUBE（硬件仿真工具）。[3]78K0系列单片机支持片上调试，可以由仿真器直接下载程序到芯片，也可以利用SM+进行软件仿真，丰富了实验内容。

在原有的实验项目的基础上，增加了综合性、设计性的实验内容，并对实验项目进行了分析，精选1/2的实验项目作为基础实验，要求学生必须完成，其余1/2的实验项目作为综合性、设计性实验项目，学生可以根据自己的爱好选做。这样既保证了基本的教学内容，又激发了学生的学习热情和积极参与的主动性。根据实验学时的安排和课程特点，将实验教学内容分成了四部分：

第一部分为软件模拟实验，主要目的是熟悉Applilet软件、SM+软件、PM PLUS软件等操作软件，让学生对整个系统有一个初步了解，为以后的实验打下了坚实的基础。实验项目包括用软件模拟十字路通灯等。

第二部分为基本端口实验，主要目的是让学生认识单片机系统的基本硬件。实验项目主要有端口输出实验、H0定时计数器实验、按键中断实验、A/D转换实验、多位数码管显示实验、直流电机控制实验、步进电机控制实验等。

第三部分为综合设计性实验，目的是帮助学生全面掌握所学内容，提高学生综合运用知识的能力。主要有用TM00定时器设计秒表实验、用A/D转换值控制步进电机和直流电机转速实验、键盘结合LCD液晶显示实验、利用外部中断设计流水灯实验、直流电机转速测量实验等。

第四部分为创新性实验，主要针对那些对单片机有兴趣的学生，锻炼学生的创新能力、动手能力和解决实际问题的能力等，该部分实验在课下进行，可结合教师的科研项目和各类大学生电子设计大赛，如教师科研课题中的控制系统、数据采集系统以及全国大学生电子设计竞赛（NUEDC）、全国智能车设计大赛、机器人设计大赛、机电产品创新设计大赛等。

4.完善实验考核体系

实验教学的主要目的是为了让学生进一步掌握单片机的原理及应用，培养学生的动手能力、创新能力和解决问题的能力，传统的以实验报告评价实验成绩的实验考核方法很难调动学生做实验的积极性，达不到实验教学的目的。为了改变这一状况，改革了实验成绩的评定方法。为引起学生对单片机实验教学的重视，把实验成绩占总成绩的比例提高到40%～50%。实验成绩的评定根据每次实验的成绩，结合实验报告给出，实验报告占实验成绩的比例较低。对每次实验现场打分，每次实验前都给学生布置两个实验内容，其中一个为基本实验，另一个为综合性强的实验，完成基本实验得60分，完成本次全部实验才能得满分。这种做法极大地调动了学生的实验积极性，表现在上课时认真听课，实验前积极准备，实验中相互讨论等。

三、实验教学改革的成效

从2009年开始在车辆工程、交通运输、热能与动力工程三个专业进行实验教学改革，约有1000名学生接受了新的实验内容。通过实验教学改革，激发了学生在实验教学中的主动性与积极性，通过实验教学又带动了课堂教学，提高了学生的动手能力，培养了学生的创新能力和综合应用能力，加强了学生对汽车单片机原理的理解与应用能力。具体成效表现在学生在实验中的积极性明显提高，主动思考，实验完成率达到100%。在三年的期末考试中学生的卷面成绩较以前学生的成绩有了较大提高，卷面不及格率降到了5%，学生在课程设计和毕业设计中使用单片机系统的上手速度逐年加快，设计能力、编程能力大大提高。学生利用单片机参加电子类大赛获奖的等级和人数逐年提高，2010～2011年，在全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛、“潍柴动力杯”山东省大学生汽车技术创新设计大赛、山东省大学生智能车竞赛等赛事中获奖20余项。2012年在全国大学生瑞萨超级模型车大赛上共有2支队伍荣获全国二等奖，在全国大学生智能汽车竞赛山东赛区中获得二等奖5项、三等奖1项。山东理工大学交通与车辆工程学院在第九届“泰汽新能源杯”山东省大学生机电产品创新设计竞赛中荣获省一等奖等。

参考文献：

[1]李洁，李卫兵，等.《单片机原理及应用》实验教学改革与实践[J].实验科学与技术，2012，（4）：92-94.

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《单片机原理及应用技术》是机电一体化技术专业的一门必修专业技术核心课程。该课程是根据“机电一体化技术”专业职业岗位要求设置的一门实践性和综合性非常强的专业技能课程，是基于职业标准和工作过程开发的理实一体化的学习领域课程，是属于职业学习领域课程之一，它担负着帮助毕业生在未来职业生涯中从担任单片机程序的编制、控制系统的自动化控制等岗位的重任。通过本课程的学习，旨在培养学生学习单片机的结构和原理、单片机的指令系统、程序设计、单片机的硬件结构及其扩展、单片机的应用等，培养学生具有单片机的编程、硬件的结构设计的能力及团队协作、沟通表达等综合素质，这对提高机电一体化专业人才培养质量、提升毕业生就业能力与就业质量具有重要意义。

一、课程整体设计理念与思路

（一）设计理念

打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为基于工作过程的项目课程开发与设计，工作任务为中心、项目课程为主体，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。

1、以岗位需求为依据：依据自动化控制系统实践能力要求，设置课程内容，实现课程内容和职业岗位需求紧密结合；2、以工作过程为基础：按照工作过程中活动与知识的关系来设计课程，突出工作过程在课程框架中的主线地位，按照工作过程的需要来选择知识，以工作任务为中心整合理论与实践内容；3、以职业能力为主线：真正以“能力”为主线来设计课程。要按照工作的相关性，而不是知识的相关性来确定课程设置。

（二）设计思路

本课程从应用的角度出发，依据由简到难的原则，以典型工作任务为主线，设立教学项目，通过教师指导学生开展自立学习完成工作任务或项目，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业能力。共设置9个学习项目， 每个学习项目均应从知识技能等方面达到教学的标准。

二、课程整体设计

（一）课程目标设计

确定课程目标的依据是根据人才培养方案中岗位具体工作对能力、知识、素质的基本要求。通过教学，本课程总体目标是实现学生能力、知识、情感态度与价值观等不同层面职业素养的综合提升和协调发展，培养可持续发展的满足企业需求的高技能人才的目标。 　1、能力目标：（1）具备单片机硬件图的表达、阅读、分析能力；（2）具备单片机汇编语言编程的能力；（3）具备单片机硬件扩展的能力；（4）初步具备单片机的应用能力。

2、知识目标：理解单片机的结构及其工作原理，了解单片机的特点及其发展过程；掌握单片机的指令格式、寻址方式、数据传送类指令、算术运算类指令等各种指令系统。掌握单片机软件编程的方法；掌握单片机的硬件结构及其硬件扩展的方法。

3、态度目标：具有实事求是的科学态度和吃苦耐劳的实践意识；具有开拓和创新精神，具有良好的职业道德和职业素质。

（二）课程内容设计

为了保证学生毕业后能够胜任有关岗位的要求，我们依据专业人才培养方案经过反复研讨后，选择了贴近实际的5个典型项目作为教学内容，以保证学生可持续发展能力的培养。并根据学生的认知规律以及职业能力成长规律，将教学项目组织为5个对应的能力训练项目。

（三）教学方法设计

1、基于教与学的教学方法。一方面以学生为主体，以专业课程和专业技能提高的需求为目的确定综合案例、单项任务和理论知识。通过课堂练习与测验、课后研究报告、课后综合案例及课程实验与学生一起“学中做、做中学”。另一方面，以教师为主导，老师指出课程学习目标和学习方法，进行正确引导（课堂、实验、课后研究报告），了解学生困惑，进行正确指导（课程学习、作业、实验报告、课后研究报告书）；2、创造真实氛围的工作环境，实施一体化教学法。注重学生职业素质的养成，创设真实氛围的工作环境，开展一体化教学，将教室与实训室合二为一，形成仿真的工作场所，使教学过程变为生产过程，学习任务变为工作任务，使学生通过学习亲身体验工作。教学组织过程实施“学做一体”。采用行动导向教学模式，教、学、做过程中，实行以学生为主体的教学互动，以活动为导向的自主学习；3、案例教学法。如讲解单片机编程知识时，引入生活、工业控制实例等开展案例教学，如电动玩具的前进后退、走廊灯光的延时熄灭、仓库货物数量统计、交通灯制作等案例，增加学习兴趣和动力，又为学生利用所学知识解决相应的实际问题奠定基础；4、项目教学法。以生产过程为载体开发教学项目，整个教学围绕各个项目的解决而展开，教师提出引导性问题，学生查找资料进行决策分析，制定出计划，并进行实施，引导学生自主思考。

另外，还充分利用现代化多媒体教学手段，提高教学效率。充分利用网络教学手段，提供了网络教学平台，提高学生自主学习的能力。

三、课程资源设计

篇7

[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0282―03

引言

《单片机原理及应用》课程是向学生传授单片机技术的基础课程，它综合了多门基础课和专业基础课的知识，主要培养学生进行智能化电子系统整体设计的能力，培养强电专业学生的弱电控制能力。通过学习，使学生掌握单片机应用系统的硬件设计和软件编程技术，可为后续更高层次专业课程的学习、毕业设计、参与实际的综合设计课题和将来参加工作打下良好的基础。因此搞好《单片机原理及应用》课程的教学工作，提高学生的创新能力，对提高教学质量有着非常重要的现实意义。

一　目前教学中创新能力培养存在的主要问题

我院的自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程三个电类专业均开设了《单片机原理及应用》课程，学生在学习了电路基础、数字电子、模拟电子、微机原理等基础课程的基础上，再学习《单片机原理及应用》课程，在整个教学安排上是非常合理的。然而通过40学时的教学和一周的课程设计，最终对学生的学习情况考核时发现学生对该课程的掌握情况并不十分理想，尤其是创新能力较差，主要表现在：

1　学生主动学习的意识不够，缺乏创新思想，学习过程中一旦碰到问题，很难认真思考、探索研究、积极主动地解决问题。

2　在《单片机原理及应用》的教学过程中，传统的教学还是以理论为主，以课堂授课为主，学生很少有应用具体电路解决实际问题的机会，不利于创新思维的培养。

3　目前实验课程体系验证性实验过多，综合性、启发型实验不够，没有大型设计性和综合性实验，基本没有对学生动手能力训练，更不用说培养学生的创新能力。

4　在传统的教学思想和方法引导下，学习成绩主要是以考试成绩确定的，因而常常出现“高分低能”现象。这种评价体系造就学生对实践环节学习的轻视心理，即是以成绩合格为目标，而不是能力获得为标准，限制了学生的创新能力。

二　改革思路和方案

针对以上问题，在单片机教学中，根据学生、教材、教学设备等实际情况，将授课内容进行全面、合理的整合优化。减少冗余，加强综合性、创新性内容，在对整个课程链研究的基础上进行了课程改革，改革后的讲课学时分配如表1所示：

在对整个课程链研究的基础上进行课程改革，可以避免学生反复学习同一内容，但又学得不够深入等问题。对照以前的教学大纲，了解当前学生所学课程，对单片机的大纲做了更改，利如增加了单片机应用典型案例、接口部分知识，删除了同步、异步通信概念、进制部分知识等。

这种改革符合目前国家教育教学改革基本方针，可以减轻学业压力，用有限的课时学习尽可能多的知识，做到“厚积”。在改革过程中注意积极开展教育创新。为培养创新意识，积极探索具有创造性的教学方法和手段，在授课中改变老师唱主角，学生当观众的教学模式：改变学生静态、被动接受的地位，建立以学生为中心的实践性教学模式。利用学生对新事物感兴趣的心理特点，鼓励学生积极、主动地去探究知识，教会学生进行创新的科研方法和在自主的学习中学会创新。另外在现行开设单片机课程中，实践内容所占比例偏少，实验设备陈旧，内容跟不上时展，因此进行了实践性教学环节改革，改善教学与实践脱节的现状，使各环节相互衔接，增加创新实验，通过加强动手能力的培养，提高了学生的综合素质和创新能力，培养应用型本科人才。

三、为提高创新能力所采取具体措施

1　提高学生学习单片机的兴趣，培养学生创新意识

兴趣是最好的老师，只有有了学习兴趣，才能够在学习中创新，喜欢创新，注意创新，发挥自身的创造性。为激发学生的学习兴趣，在开课之后，我们首先向学生介绍单片机的多种应用功能及其良好的发展前景，让学生明白学什么、为什么学和学会后能做什么，并利用图片、录像和实物等介绍一些当前的单片机先进科技和教师相关单片机科研成果；邀请一些单片机科技公司的技术人员、知名教授来校作单片机知识专题讲座；请一些已毕业从事与单片机技术有关的学生来现场指导教育，使他们了解单片微机在工业控制、智能化仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的应用及学好单片机的重要性和必要性，激发他们的学习兴趣，鼓励他们动脑思考有哪些领域或哪些与我们日常生活相关的电器或仪表等设备适合用单片机控制，从而使学生具有初步的创新意识。

2　鼓励学生进行单片机应用系统开发，培养学生的创新能力。

不断鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发，制作自己兴趣的产品，编写单片机程序。由于初学者一般没有开发板和仿真器这些设备，为了给学生创造条件，我们采取了以下措施：

(1)给学生提供一些单片机仿真软件，让学生在电脑上模拟实际系统，编写软件。例如提供了proteus仿真软件，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其电路，还可以和keil软件互联，可以像使用仿真器一样调试程序。又不需要任何费用，特别适合学生在单片机学习的起步阶段使用。我们在实验室里安装了这个软件，并在教学过程中向学生演示它的功能和使用，鼓励有电脑的学生安装这个软件，让他们利用课余时间自己动手做做电子表、步进电机、直流电机控制、LED显示，AD、DA转换，交通灯设计等方面的模拟实验。

(2)鼓励有一定经济条件的学生买一些小型的单片机学习开发板。目前市场上有很多专门为在校大学生学习单片机量身定做学习开发板、主控芯片。包括凌阳、51系列、AVR系统等，它们价格低，特别适合于学生利用课余时间学习单片机开发。而实验室也购置一部分这样的开发板，对学生开放，给学生创造自主学习和开发单片机系统的环境，从而培养了学生的创新能力。

3　在实验中培养创新思维

改变原有的实验教学模式，减少验证性实验，增加设计性、综合性实验，并开放实验室，随时恭候学生的来临。在整个实验进行过程中，以学生为实验的主体，最大限度地调动和发挥学生的主观能动性，引导学生积极对待实验中出现的问题，并自己动手解决这类问题。指导教师在实验的组织管理上起主要作用，而在实验中仅起指导作用，给学生指明方向，避免多走弯路，并解答实验当中出现的一些疑难问题。例如：在彩灯移动实验中，鼓励学生编写不同的移动花样，采用多种不同方法编程，并设计电路图，这样将生活中常见的小产品与课程实验结合起来。使同学们加深对理论知识的

理解，学到了实际知识，培养了分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新思维。

4　通过课程设计改革培养工程素质，强化创新能力。

创新能力不仅仅体现在一些制作发明上，更重要的是要有必要的工程素质。在课程设计过程中，注重培养学生的工程素质。从课程设计选题开始，就要求学生注意收集相关资料、作好分工、做好实验记录、总结调试心得等。使学生熟悉从立项、方案论证、软硬件设计与调试、PCB设计、结构设计、到安装调试等电子设计的全过程，系统地培养学生的学习能力、交流能力、合作能力，使学生理解并认识了良好的工程规范。在设计阶段，引导学生从不同角度观察问题、提出问题、解决问题，注意实现创新性设计。在报告整理阶段，引导学生对设计过程进行总结。从方案设计到器件选型，从程序开发到调试。都要求学生将实践中获取的经验总结文字材料，使学生在设计过程逐步体验本课程的系统性。例如，选择电子时钟系统作为课程设计的同学，其硬件电路尽管相对简单，涉及的单片机资源并不多，大部分同学都能够很快的实现基本功能，但在此基础上，引导学生进行创新设计，在硬件电路基本不变的情况下，通过重新规划设计软件，实现许多如计时器、万年历、秒表、定时报警器等附加功能。

每年课程设计的题目既可从教师给定的题目中选择，也可以自行拟定，自行拟定的题目在做之前要提交可行性报告。这就进一步锻炼了学生的创新能力。2007―2008学年我专业的课程设计的可选题目如表2所示：

而课程设计评分依据学生的实际完成情况和文字报告等进行评价。例如，确定若干个基于单片机实现的仪器系统如时钟、点阵显示器等基本功能供学生选题。在指定的时间范围内，提交完成基本功能的仪器系统、相关文字报告等，最后进行答辩。毕业设计得分由设计产品功能和质量分(40％)、毕业设计报告分(30％)、答辨分(15％)、特色与创新分(15％)等部分组成，并要答辨。

5　通过考核方法改革考核学生的创新能力

考核方法作为课程教学的最后环节，它直接检验教和学双方的效果，间接指导着学生的学习。目前《单片机原理及应用》课程使用比较普遍的考核方法仍然是闭卷笔试。应该说，闭卷考试在基础理论类课程教学中，在强化学生学习和掌握知识的作用是不可替代的，但《单片机原理》课程应用性、实践性都很强，如果仍以闭卷考试作为主要评价方法，则不能较好检验学生的实践能力和创新能力。因此对当前的考核方法进行了改革，并拟建立一种长期的跟踪考核制度，将考核重点放在学生在实践中发现问题的能力考核上。即将原来的纯笔试改成了设计报告、机考和笔试相结合评分的方法。在课程结束后学生要提交一个设计报告，设计一种产品，该报告的评分标准为：报告(50％)+创新意识(30％)+程序调试(20％)。而机考指的是在实验室里现场考核，主要考核学生动手能力和程序调试能力。而笔试试卷在考核学生的基础知识的基础上，更强调学生的创新性思维，在题型上进行了改革。减少了一些需要死记硬背的客观题，增加了灵活多样的程序设计，电路设计等题型。充分考核了学生的学习情况和创新能力。最终成绩测评比例为设计报告(30％)+机考(20％)+笔试(50％)。

6　开展第二课堂，培养学生的创造能力

为加强对学生学习的引导，我们将课堂教学延伸到课外，注意对学生参与实践活动兴趣的培养。将学生的课外科技活动纳入到创新能力培养的过程中来，成立了创新电子社团，以电气工程及其自动化、电子信息工程专业学生为主，其他专业学生也可自愿参加。由《单片机原理及应用》课程的主讲教师作为主要指导教师，每周辅导1―2次，并提供不同层次的实践内容，组织多种形式的实践活动，提出灵活多样的实践要求，吸引学生主动地、有选择地参与这些实践活动，让学生根据自己的发展方向，结合自己的兴趣和需求，选择适合自己的题目或感兴趣的产品设计。在设计和制作过程中，教师给予适度的指导，使学生能够独立、主动、保质保量地完成自己的设计目标和任务，把学生被动地学习变成积极主动地学习，把依赖于老师的学习变成独立的学习和思考。设计题目和产品的实现也增强了学生独立解决问题的自信心，进一步提高学习的兴趣。在教师的指导下，学生可以通过第二课堂对课堂教学内容进行补充和提升，可以根据自己的兴趣进行选题、完成自己感兴趣的课外实验项目、设计和电子制作，可以自己设计电子作品等，这样就使他们在完成学习任务的基础上，使自己的创新思想得以实现。大大激发了学生的课外学习兴趣和主观能动性。也为学生提供了自由发展的空间，提高了学生的创造能力。

7　依托各种竞赛，推进课程改革，提高创新能力

积极参加全国大学生电子设计竞赛、盛群杯单片机竞赛，飞思卡尔智能车竞赛等各类比赛。这些竞赛既培养了学生电子设计能力，提高了实践能力，也锻炼了学生的团队合作精神。通过各类竞赛，掊养一部分学生的动力创新能力，再通过宣传，使其它学生对单片机学习产生兴趣，为参加这些竞赛而努力，从而进一步提高了学生的创新能力。

四　结束语

在进行了课程改革以后，学生的学习热情受到了很大的激发，出现了自主式学习的热潮。由于课程的改革，使理论教学的时间大大缩短，学生有了更多动手和思考的时间，在课程结束时，大多数同学提交了自己的作品，更有部分同学在单片机比赛中取得了优异的成绩。我们将以此为契机，积极、主动地促进单片机课程的进一步改革，使单片机课程跟上时展的潮流，使学生学完单片机后，不仅仅具有初步单片机应用系统的设计和开发能力，还具有了一定的创新能力，有效的提高了学生的综合素质。

参考文献

[1]江世明，刘湘涛，申寿云等.省级重点建设课程《单片机原理及应用》的创新与实践[J]怀化学院学报，第2006，25(8)：162―163.

篇8

作者简介：王朋（1976-），女，吉林省吉林市人，黑龙江科技大学电气与控制工程学院，讲师；郭明良（1970-），男，辽宁海城人，黑龙江科技大学电气与控制工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150027）

基金项目：本文系黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（课题编号：GBB1212052）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0083-02

现阶段很多课程的教学过程中，无论是理论教学环节还是实践教学环节，仍停留在以教师组织引导为主线的模式，这种教学形式有利于系统的科学知识的传授，但却忽视了学生的学习认知中的主体作用，尤其是对于“单片机原理及应用”这样综合性、设计性、实践性较强的专业课程，不利于具有创新思维和创造能力人才的培养。CDIO是近年来提出的一种以工程项目设计为导向、注重学生工程能力培养的新型教育模式，在课程的教学活动中将理论教学及实践环节设计都围绕“项目”这个核心，强调学生做为主体参与整个教学过程，真正实现“做中学”和“基于项目教育和学习”。[1，2]结合黑龙江科技大学（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业课程体系结构[3]及“单片机原理及应用”课程的特点，在课程的教学中引入CDIO三级项目实践教学法，对课程所在核心课程群、课程内容、教学方法、项目实施平台及其他教学支撑体系建设等进行了研究和实践，使课程理论教学与实践教学融相互融合，将过去的被动学习变为主动学习，形成一个有机的整体，增强了学生的学习兴趣，教学效果明显提高。

一、CDIO三级项目教学体系的构建

对原有理论教学+实验+工程实训的三个独立教学体系进行研究和改革探索，将“单片机原理及应用”课程与“可编程逻辑控制器”、“微型智能控制技术”、“传感器与检测技术”、“智能控制技术”共同组成智能控制核心课程群，是电气工程及其自动化专业四大专业核心课程群之一。

1.第三级项目的构建

将课程分为单片机基础知识，中断技术、接口技术、汇编语言程序设计等模块，针对每个模块的特点和自身需要构建三级项目，既可以是课堂上针对某个知识的小组设计讨论，也可以是几个章节的综合应用，依托单片机基础工程实践基地，主要包括单片机引脚识别、存储器数据传送、流水灯控制、步进电机控制、LED显示等实践内容，加深学生对单片机接口、汇编语言编程等的理解和应用。并在三级项目实施环节创新采用了实践-理论-再实践的项目实施方法，即在学习单片机基础理论课程之前先利用一周左右的实践，依托工程实训基地，对学生进行简单的基础知识介绍后先进行一次三级项目工程实践实施，如单片机引脚功能学习、片内外数据传送、流水灯控制等简单的三级实践项目，让学生在实践中找到需要学习和掌握的知识和重点，快速对所有学习的核心课程及应用有基本的理解，对所学课程更加感兴趣，带着问题进行理论学习，避免了学习的盲目性；课堂理论学习结束之后，结合所学的内容，再次进行较为综合的三级项目实施，如人机交互接口的设计、步进电机的控制等，即“三级项目实施理论教学三级项目再实施”的第三级项目实施方案，实践证明取得了良好的教学效果。

2.第二级项目的构建

根据课程所在的智能控制核心课程群对学生能力的相关能力要求为基础构建二级项目，主要培养学生综合应用相关课程知识解决实际工程问题的能力，如单片机温湿度控制系统设计、备用电源切换装置设计、交通灯智能控制系统设计等，锻炼学生在解决工程问题过程中的学习能力及创新能力。二级项目既是对智能控制核心课程群内各课程能力培养的综合，也是对整个教学体系的补充，为一级项目的实施提供支撑。

3.第一级项目的构建

认识实习和毕业设计以及学生参加的大学生科研立项、电子大赛等，均是一级项目训练的主要实施方式。学生从解决工程问题的角度学习专业理论课程，逐步掌握工程思维方法。一级项目的构建已不再是单门课程或者某个专业核心课程群独有的项目，在实施的过程中，鼓励学生进行工程项目的团队实现，培养协同工作能力和系统协调能力。在一级项目的实施中继续巩固“单片机原理及应用”相关的知识和灵活应用的能力，与CDIO二级项目体系较好地衔接过渡。

二、教学方法的改革

积极探索“单片机原理及应用”课程教学方法的改革，在三级项目实施的第一阶段，采用渐进式教学法，即将学生项目实施过程分为几个阶段，首先利用实物讲解单片机的组成、结合仿真软件介绍单片机仿真与开发、汇编语言知识，通过简单的编程训练、上机调试，对单片机建立初步的概念。因为在三级项目实施的第一阶段，学生没有进行过详细系统的理论学习，在项目实施的过程中必然会产生很多疑惑和问题，然后再带着问题进行系统的理论学习，通过理论知识解决实际中遇到的问题；之后在三级项目实施的最后阶段，进行三级项目的再实施，利用验证性实验、综合设计性实验加深对理论课程的理解。最后通过单片机应用设计，提升学生的单片机实际应用能力，使学生的单片机综合设计、开发能力得到进一步的升华，反过来又会加深对理论知识的理解。其流程如图1所示。

三、教学支撑体系建设

基于CDIO三级工程项目教学法的引入实施，需要一个多元化项目实施支撑体系作为保障，图2为项目支撑体系的结构框图。

1.工程实践平台的建设

学校投资建设了单片机基础及单片机应用两个工程实践基地，组织教师根据课程内容自行开发研制了单片机工程实践实验台，引入开发平台keil。单片机基础工程实践基地主要为三级项目的实施――理论教学――三级项目再实施提供支撑，采用教师现场引导方式，帮助学生完成从单一的理论知识学习到实验实践设备认识、仿真环境的使用、验证性实验等理论到实践的渐进式掌握。单片机应用工程实践基地主要为部分三级项目及二级项目实施提供支撑。[4，5]

2.基于Proteus的虚拟仿真实践平台

为了更加有力地对课程的三级项目教学方法提供支撑，学校投资建设了基于Proteus的单片机虚拟仿真实践平台。Proteus是世界上著名的EDA工具，从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性，提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台，并且不受实验场地及设备的限制。

3.研制开发了多功能单片机工程实践箱

在项目实施过程中，工程实践基地内传统单片机实验台存在体积庞大，试验项目固定、受实践场地、开放时间制约等问题，而网络虚拟实验平台硬件搭建真实性、实际动手调试能力训练欠缺等问题，为了充分加强学生实践学习的灵活性、主动性，组织教师研制了便携式单片机开发试验平台，其结构如图3所示。

该平台由单片机控制区、数据接口及电源接口区、控制对象区、液晶显示区、键盘矩阵区、通讯接口区组成。学生可以根据自己选定的综合型设计性实验课题进行灵活设计和开发调试，每个区域学生都可以根据需要自行选择不同型号功能的元器件。满足二级项目和部分一级项目实施的需求，目前该平台已获得国家实用新型专利。

4.编写配套实践教材

根据三级项目教学法的引入，组织教师编写完成了《单片机实验与实践》、《单片机控制工程实践技术》两本教材，分别由高等教育出版社和化学工业出版社出版，其中《单片机控制工程实践技术》先后获得石油和化学工业优秀教材二等奖，黑龙江省高等教育学会教材三等奖。

5.单片机工程师认证

为了进一步提高我校大学生单片机的应用和开发能力，笔者与信息产业部中国电子企业协会合作建立了单片机工程师认证机构。作为黑龙江省惟一一所具有此项资质的院校，先后选派了4名教师到国家培训基地进行实地培训，学习到了先进的实训技能。与大连集成电路设计中心相联合，选送了4名教师学习集成电路软件设计知识，为实践基地注入了新的内容。

三、结束语

以CDIO三级项目教学理论为基础，结合黑龙江科技大学电气工程及其自动化专业课程体系结构及“单片机原理及应用”课程的特点，对原有理论教学+实验+工程实训的三个独立教学体系进行研究和改革探索，提出的CDIO三级项目实践教学的教学方法，取得了良好的教学效果，学生解决实际问题的能力、工程设计能力有显著提高，近年来获全国大学生电子设计大赛一、二等奖共计15项。

参考文献：

[1]郭明良,王朋,郭松林.基于CDIO模式的电类本科实践教学体系构建[J].中国电力教育,2014,(1):158-163.

[2]刘会英,盖玉先,徐宁.探索适合我国国情的CDIO工程教育模式[J].实验室研究与探索,2011,(7):119-123.

篇9

0 引言

单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个领域。“单片机原理与应用”在工科院校各专业中已作为一门重要的专业基础课而普遍开设[1]。本文在分析该课程教学现状的基础上，针对存在的问题从课程内容体系安排和考核方式等方面进行了一定的探索和研究。

1 课程内容与教学现状

单片机原理及应用这门课程要求学生掌握单片机硬件、软件及接口设计的基本概念，并能够根据需求设计出应用系统，培养其实际动手能力[2]。传统的单片机教学基本上都是按照单片机的基本概念、硬件结构、指令系统、汇编语言、中断系统、定时器计数器、串行口、存储器的扩展、A/D和D/A接口、人机接口以及应用系统设计这样的顺序进行，各知识点的学习相对独立，学生在学习结束后仍然不了解单片机开发的完整过程、各部分之间的相互联系，甚至不清楚编程器和仿真器的概念。因此，整合教学内容，安排教学顺序，将各部分内容合理组合，就显得至关重要，也是改变传统教学存在问题的关键所在。

目前的实践教学主要以课内实验为主，通常教师预先设计相应的实验项目，如清零拆字、I/O口使用、中断与定时器使用、A/D转换、D/A显示、键盘显示、小直流电机调速等，然后学生根据各实验的教学要求完成相应的操作[3]。该方法一定程度上可以让学生尽快熟悉和进入单片机这个领域，但不能激发学生的学习兴趣和发挥他们的主观能动性，更不利于培养学生的动手能力、创新能力及综合运用知识的能力。经过分析，笔者认为以往的实验课程体系存在如下弊端：（1）验证性实验过多，综合性、启发性实验不够；（2）缺少设计性和综合性实验；（3）基本没有进行过动手能力训练，更能培养学生的创新能力。

从以上现状及存在问题可看出，该课程教学的主要矛盾点在于理论和实践教学相脱节，理论教学单纯学理论知识；实践教学浮于形式，不利于学生实践技能的培养，更谈不上工程应用能力的培养，不利于培养目标的实现。理论教学缺乏实践的支撑和验证，使得理论教学无的放矢。实践教学也不能对理论教学起到很好的推进作用，最有效的方法是改革现有的课程教学体系，在实践教学中学习理论知识，加深对理论知识的理解和运用，使得理论教学有的放矢。采用理论和实践教学有机结合的方法，有利于提高学生的工程应用能力。

2 课程教学改革的具体措施

2.1 提高学生学习单片机的兴趣

兴趣是最好的老师，为了提高学生对《单片机原理及应用》这门课程的学习兴趣，充分调动学生的主观能动性，开课之初，可以邀请一些著名的单片机开发公司技术人员来校做“单片机与就业”、“单片机的应用”等方面的专题讲座，使学生了解单片机在工业控制、智能仪器仪表、计算机外部设备和家用电器等领域的广泛应用，并使之认识到成长为一个电子工程师，学好单片机的重要性和必要性。

2.2 改革理论教学内容

以培养学生工程应用能力为主线，按项目模块重构课程内容，用实例组织单元教学，将单片机应用系统设计所需要的基本知识穿插在各个实例中进行讲解，打破了传统知识体系的束缚，改变了以往按知识点为序组织编排的方法。根据项目知识点的需要讲解，合理、科学地进行教学内容体系改革。

如在“单片机指令系统及汇编语言程序设计”模块的学习过程中，不是让学生简单地记忆单片机的所有指令，而是要使其学会正确、合理地运用单片机的指令来释读程序和编写程序。以实际例题来讲解各个指令如何使用，并通过其实际操作牢固掌握单片机常用基本程序设计的思路、方法及要注意的问题。

2.3 调整实验教学内容

我校采用的实验设备是深圳市雷迈特公司的DPJ-H型单片机实验箱及配套模块，实验箱采用“仿真式”设计思想，所有实验模块及CPU资源均对使用者开放，学生可结合Keil C51 μVision软件和Proteus仿真软件进行程序调试、固化，联机或脱机验证实验结果，可充分满足“验证式—模仿式—探索式—开发式”的由浅入深的各种实验要求。

DPJ-H型单片机综合仿真实验仪主要有如下一些模块：（1）LED数码管；（3）8155外扩I/O实验区；（4）输入系统：拨盘开关、单键按钮、模拟量发生器、4×6键盘系统；（5）输出系统：LED 6位数码管、LCD 液晶显示；（6）模数转换ADC0809及数模转换DAC0832模块；（7）直流电机、步进电机模块；（8）8×8点阵LED模块（9）数字温度采集实验模块；（10）电子琴模拟模块；（11）PWM模块；（12）DS12887实时时钟模块；（13）红外线发送、接收模块；还有许多与实际工程相关的实验模块。现有实验指导教材基本上只讲解一些软硬件基础实验，很少涉及到设计型甚至综合型实验。让学生运用所学理论知识做一些设计型及综合型实验以考核其独立分析问题及解决问题的能力迫在眉睫。因此，在实验教材中增加该部分内容十分必要。根据单片机课程的特点，笔者将实验教学内容按由浅入深的顺序进行如下规划及完善：第一部分为软件及硬件基础实验，主要有系统认识实验、指令系统实验、汇编语言程序设计实验。第二部分为基本接口实验及扩展接口实验，主要有利用8155进行输入、输出实验；定时器/计数器应用；ADC0809转换及DAC0832转换实验；中断系统实验；串行口通信实验及键盘扫描显示实验等。第三部分为综合性实验，该部分要求学生充分利用DPJ-H型单片机综合仿真试验仪的硬件资源，灵活运用所学理论知识进行综合性的训练。安排的内容主要有音乐选择播放、电子琴、温度测量、步进电机、直流电机控制、点阵LED广告屏、红外线遥控等。

2.4 鼓励学生利用课外时间进行单片机应用系统开发

在课外时间开放实验室，创造一个宽松的学习环境，为学生提供课外时间进行单片机综合性、设计性实验的条件，充分发挥实验室现有实验设备的效能。这种实验教学模式，既体现了高等教育以学生为中心的理念，又提高了他们的责任感和自信心，进而为激发其创造力发挥更大的作用。

2.5 注重实践技能，改进评价机制

单片机原理及应用这门课程由于其独特的要求，传统的以笔试为主的考核方式并不能真正考出学生的实际水平。该课程要注重过程实践考核，促进学生对知识的理解，真正考出其实际能力。可采取分阶段考核、多种考核手段相结合的综合考核方式，如可分为三个部分，笔试部分主要考核基本理论知识，其占总成绩的40%；实验部分主要考核学生的实验操作能力，其占总成绩的30%；设计部分侧重于考核学生运用所学知识综合分析问题及解决问题的能力，其占总成绩的30%。这样基本上达到对学生是否掌握这门课的客观综合评价。此外，通过教学内容的变化，也需要逐年更新课程体系与教学大纲，优化课堂教学内容，改进教学手段和方法，进一步把单片机课程建设成一门既深受学生喜爱，又具有市场前景的优质课程。

3 结论

本文针对“单片机原理及应用”课程的特点，从教学方法、教学内容、实践教学及考评机制等环节进行了教学改革的研究和探索。教学改革的目标是充分调动学生学习的主动性和积极性，提高其实践应用能力和解决实际工程问题的能力，并为培养其创新能力打下坚实的基础。

【参考文献】

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作者简介：闫学勤（1978-），女，新疆吉木萨尔人，新疆大学电气工程学院，讲师；帕孜来·马合木提（1962-），女，维吾尔族，新疆吐鲁番人，新疆大学电气工程学院，副教授。（新疆 乌鲁木齐 830047）

基金项目：本文系新疆大学精品课程“单片机原理及应用”、新疆大学2013年度“大学生创新训练计划”重点项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0119-02

随着电子信息技术的不断发展，单片机以其优异的性能和低廉的价格被广泛应用于社会生产生活的各个领域。由于单片机作为微控制器（MCU）的应用领域越来越广泛，社会对单片机开发应用人才的需求也不断提高，因此许多高校电子信息类专业都开设了单片机原理及应用课程。[1]但由于这门课程实践性较强，课程内容抽象，学生普遍存在理解和学习问题。因此，如何切实提高学生的学习热情，使学生能够真正掌握并利用单片机解决实际问题一直是教研教改的重点内容。新疆大学电气工程学院作为自治区电气工程、控制工程、热能工程等领域层次最高的人才培养基地，为了减轻少数民族毕业生就业困难和压力，针对少数民族学生的特点，改革教学方法和手段，加强民族学生单片机实践和综合能力的提升。这不仅关系到课程的教学任务是否能够顺利完成和实施，更关系到少数民族学生在该技术领域的学习和发展。

一、民族大学生在学习中遇到的问题

经过近几年的教学实践，教学过程中民族学生普遍存在学习积极性不高、学习效率低的情况。这主要有以下几方面的原因：

1.少数民族大学生的学习基础薄弱

新疆少数民族同学大都来自南疆，中小学基础教育薄弱，汉语水平普遍不高，他们进入大学以后由于是汉语授课，学习很吃力，理解不够，学习效果不理想。

2.少数民族大学生学习兴趣不足

许多厌学的学生都是因为对所学的专业不感兴趣。因此，提高少数民族学生的学习兴趣是改善这一状况的前提。这就需要任课老师多解释，多鼓励，给学生自信心，让民族大学生对学习感兴趣，真正成为学习的主角。

3.民族大学生的学习习惯和动手能力不强

现在许多大学生普遍存在上课不注意听讲、不做笔记、课下很少看书、不认真做作业的现象，没有养成良好的学习习惯。如果民族同学也这样，那么教学效果必定不好。而且，新疆少数民族地区教育基础条件艰苦，教育资源有限，少数民族学生很少参与课程实践，因此普遍动手实践的能力较弱。[2]另外，由于少数民族同学普遍存在语言和文化基础的双重学习障碍，往往除了按规定计划安排学习外，自己很少主动参考和阅读课外读物，专业知识较窄。

二、“单片机原理及应用”教学方法的思考

由于民族班学生与汉族班学生的基础条件有很大差别，因此不能简单地从教学大纲上加以区别，而应从教学方式、方法上进行改革，更有针对性。新疆大学电气工程学院自动化专业对人才培养规格有不同定位：汉族班是以工程研究应用型为主，而民族班要突出应用技术的特点。所以作为实践类课程，如何教好“单片机原理及应用”课程一直在不断研讨中，而且该课程也获得了“新疆大学精品课程”的支持。

“单片机原理及应用”课程的主要内容是以MCS-51单片机为主线，从实用角度出发，介绍了MCS-51单片机的硬件结构、指令系统，并从应用的角度介绍了汇编语言程序设计与各种硬件接口、各种常用的数据运算和处理程序、接口驱动程序以及MCS-51单片机应用系统的设计。[3]在课程教学中为了突出培养目标“应用技术”特点，使民族班学生的学习积极性和学习效果得到显著提高，结合民族班学生情况，对教学方式方法从以下几方面进行了改进：

1.注意授课语言表达方式

由于大多数民族班学生的汉语水平不高，因此在授课时教师应将授课内容通过浅显易懂的表述方式来表达，要有耐心，并且注意讲话语速，通过生活中的常见实例，运用类比和推理等方法使学生理解课程内容，掌握课程重点。

2.采用“引-激-拓”教学模式，激发学生的学习兴趣

以往传统“填鸭式”的教学方法不适合当前民族班学生。学生是课堂教学的主体，在教学中应该不断鼓励学生主动参与、勤于动脑，培养学生分析问题和解决问题的能力。因此，将“引-激-拓”课堂教学模式引入到民族班教学中，通过引入学生感兴趣的事例，调动学生的注意力，从而激发学生的好奇心和求知欲，激发学习兴趣，加强知识点的拓展，增强学生解决实际问题的能力。

3.运用多媒体教学手段，加强学生对抽象概念的理解

制作图文并茂、声像俱佳的多媒体课件，利用多媒体的教学特点，将课程中抽象的理论知识和实际操作步骤通过动画和图片等灵活的互动手段向学生演示，使教学更直观、更生动，从而达到提高课堂教学效率的目的。

4.督促学生养成良好的学习习惯

养成良好的学习习惯是成功的要素。民族班大学生必须要做好课堂笔记，课后认真复习，并将系统设计方案思路和方法以及学习心得、问题等做好记录，定期进行检查。同时学会运用课外参考资料，拓展知识面。在每次上课时，多采用提问方式进行教学引导和启发。这种方式有利于师生间的互动，检查学生的学习情况，督促学生集中注意力，对学习效果起到促进作用。[4，5]

5.促进师生间互动，提高学习效果

在教学中鼓励学生说出自己对课程内容的理解，这样可以加深学生理解授课内容的含义，而且也提高了汉语水平。每周定期辅导，检查学生的课堂笔记和学习心得，掌握学生的学习动态，并针对问题进行答疑解惑。由于该课程理论知识过于枯燥，为了加强学习效果，在某些实际应用章节内容利用学生的兴趣、勇于竞争和挑战的心理，将学生组成团队，作业提前分配到课下，让同学们有充分的准备时间，课上安排15分钟让同学们进行表述，启发设计思路，有意识地互相对比学习，既激发了学生的学习兴趣，提供了展示自我的机会，培养学生严谨的治学作风，又加强了师生互动、学生间互动，活跃了课堂气氛，达到良好的教学效果。

6.加强动手实践能力的培养

单片机原理及应用是一门实战性很强的学科，只有多动手才能掌握它的精髓。因此大力鼓励和引导民族班学生走进实验室，利用Proteus仿真软件增强教学实践性，使学生对所学知识有了总体认识。在此基础上结合硬件实验系统，支持学生设计和制作电路板，焊接元器件，让学生独立完成所安排的任务，培养学生解决实际问题和创新的能力，使他们从软件到硬件使用有一个质的飞跃。

7.把科研成果引入教学，鼓励学生参与大学生创新活动

新疆大学一直大力鼓励学生参与大学生的科研实训和创新活动。为了加强学习效果，提高民族学生的综合素质，教师们将科研成果引入教学，支持民族学生将自己的想法变成现实，鼓励民族班学生协助教师进行实验和科研研究，不仅能提高学生的学习主动性，还能在实践中锻炼他们的动手能力。[6，7]

三、教学改革效果

1.课堂和实验课教学效果

通过教学设计和教学实践的改革，民族大学生普遍对学习充满了兴趣，在课堂上能够跟着老师的教学节奏上课，并且主动积极地思考和回答问题，课下能主动查阅资料提出问题，勤于动脑。在实验课上，大多数同学能够独立完成基本实验内容，还有些同学则更深入，与老师探讨优化改进思路，完成综合设计内容。

2.大作业反馈教学效果

从最近几届不同专业班级上交的大作业来看，民族学生结合自己的专业以及感兴趣的内容在选题上发挥主观能动性，选题应用面比较宽，如教室节能照明、智能家居、智能功率表、小车调速系统等，涉及到过程控制和运动控制的内容。在完成大作业的过程中，民族同学通过自己独立查阅资料文献并努力思考，初步掌握了单片机控制系统的设计和制作方法。这不仅巩固了课堂教学和实验效果，同时还对提高他们的动手实践能力打下了坚实基础。

四、结束语

通过分析民族班学生在学习“单片机原理及应用”课程时遇到的困难，结合理论和实践，在教学方式和方法上提出了自己的思考，实施后学生学习的主动性和教学成效有明显的改善，为培养民族生实践动手能力提供了有力的帮助。老师一定要爱学生，要有耐心，鼓励他们，培养民族大学生的动手实践能力，使他们成为社会需要的人才。

参考文献：

[1]龙志强，施晓红，谢云德.“任务驱动法”在单片机系统设计教学中的实践[J].实验室研究与探索，2008，27（3）：101-102.

[2]陈峦，马小洁，姜波.以就业为导向的新疆少数民族高等工科教育改革[J].中国电力教育，2008，（15）：37-39.

[3]王晓娜，宋世德，王彦霞.单片机实验教学方法的研究[J].实验科学与技术，2012，10（1）：69-70，73.

[4]史成芳，程荣龙.基于“案例驱动”的单片机教学方法研究[J].实验科学与技术，2010，8（6）：93-94.

[5]杨立生.单片机教学方法研究[J].中国现代教育装备，2010，

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0101-02

单片机由于其结构简单、易于控制及价格低廉等优点，使得其广泛应用在仪器仪表、工业控制和自动化控制等领域中。随着电子技术的飞速发展，企业对单片机应用型人才的需求越来越多，而且越来越看重具有动手能力、团队意识和创新能力的学生。因此，理工科学校的教育工作者和学生越来越重视单片机原理及应用课程的教学成果。然而该课程作为高等工科院校电子、机械和测控等专业重要的专业必修课，是一门综合性、实践性很强的课程。对于工科学生来说，很好地掌握单片机技术，不仅有助于深入地学习专业知识技能，提高自身的整体专业素养，培养动手能力与团队意识，更重要的是能够获得实用的专业技能和创新能力，增强就业竞争力。

面对市场对人才日益严峻的要求，如何培养出适应社会需求的创新型和专业型人才，是教师面临的一项紧迫而艰巨的任务。这不仅仅要求教师提高自身水平和积累工程项目经验，还要求不断反思教学过程，在教学方法上进行改革和探索。

一、单片机教学特点及存在的问题

单片机原理及应用课程教学与其他理论科目教学方式不完全相同，这门课程强调的是专业知识的应用，要求学生能够将基本理论与实际工程相结合，达到解决工程问题的基本能力。因此，在重视理论教学的同时，必须重视实验教学。但是，在具体的教学过程中，不但学生普遍感到难学，授课教师也存在许多困惑，这些都是由于课程特点引起的。

它的主要特点[1]有：（1）概念多，专有名词多，内容抽象，对于初学者来说难以适应，由此会感觉入门较难。（2）编程语言指令多，且需要掌握每条指令的功能及操作数来源。（3）逻辑性和完整性强，各部分知识衔接紧密。（4）课程的图示说明多。（5）综合性强，涉及内容较多，涵盖了模拟电路、数字电路、自动控制系统等诸多基础课程的内容。（6）解决实际问题的能力强。单片机教学的这些特点，使得学生在开始学的时候难以入门，难以了解单片机的整体结构，从而对单片机的学习失去信心，以至于出现学生普遍认为课程难学、教师普遍认为课程难教的局面。

多年的单片机教学经验表明很多学生学完课程之后并没有达到预期的效果，不能将学到的知识应用于实践，或无法将知识点连成知识面进而形成知识体系。另外传统的实验教学以验证性的实验为主，学生在规定的时间内，用统一的模式，按照指导书上规定的步骤做相同的实验。对于包含工程开发的软硬件协同设计难以开展，学生对基础知识的综合应用能力较差，自主设计和创造能力也普遍存在问题。

二、CDIO模式下课程教学改革探索

1.CDIO工程教育模式。CDIO是一种国际化高等工程教育的创新模式，是由麻省理工学院（MIT）、瑞典皇家工学院（Royal Institute of Technology）等四所跨国大学合作开发的一整套工程教育理念和实施体系[2，3]。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[4-6]。主要包括技术知识与推理、个人和职业能力与态度、人际交往能力，团队合作和交流、企业和社会环境下的构思设计实施运行系统等四个层面，这种模式不仅注重培养学生扎实的专业技术知识，更关注团队协作精神和创新精神的培养，并通过“做中学”和“基于项目的教育和学习”的教学模式培养既有扎实的专业技能，又有良好的团队协作能力和创新能力的国际化工程师。国内外的经验都表明CDIO“做中学”的理念和方法是先进可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革。

2.以项目为导向，改进教学方式和教学内容。教学方式上，将本专业有着丰富科学研究和教学经验的教师组织成一个项目实施团队，建立相对稳定的承担单片机原理及应用课程教学和实践环节的教师队伍。研究CDIO高等工程教育模式的理念和本质，转变观念，改革教学内容、教学方式和教学手段，紧密结合有关科研项目，将CDIO理念和教师在科研中的实践经验和体会融入教学内容、课堂教学和实验教学环节中。项目中每位成员根据自己承担的科研项目，每学年提出一个适合单片机项目化教学的项目，并将学生进行分组，每组4人，每组都包含1～2名兴趣比较浓厚、学习动手能力较强的同学，每个小组选择一个项目，该项目贯穿于单片机教学内容和过程的始终。最后再完成一个综合性强的实践环节。通过这种方法提高学生学习的积极性和主动性、动手实践能力、团队协作能力和创新能力。

3.改革教学模式。在实际的教学中，将提出的适合单片机项目化教学的项目分配给学生小组，让学生以团队的形式完成整个项目的设计，包括方案设计、软件实现、硬件设计以及测试和调试等整个过程。使项目贯穿于单片机原理及应用课程教学内容和过程的始终，学生分组完成，教师提供辅导。选用的项目可分步实现，彼此关联，从小到大，从简到繁，从局部到整体，层层推进，形成一个完整、全面的单片机应用系统的教学项目。在实际的教学改革中，我们依托于“RS232串口通信”、“数控式直流电流源设计”、“智能负载”、“温湿度测量系统”、“数控直流稳压电源”等项目，将以包含能力训练的项目教学方式让学生深入理解专业知识和提升其专业技能。将教学内容相关的知识分解到各个教学项目当中，这样可以增强学生学习单片机课程的兴趣，培养他们的团队意识和创新能力以及提高在严峻就业环境下的竞争力。

4.考核方式的改革。传统的单片机的期末成绩主要由学生的平时成绩和卷面成绩按照一定的比例构成（一般为3∶7），卷面成绩则全部由试卷考试的形式决定。这种传统的考核方式评价不了学生的实践能力和创新能力，也不能完全作为掌握单片机基础知识的判断依据。而CDIO工程教育则要求学生在掌握专业知识的基础上，具备一定的工程实践能力，也符合广大学生的学习目的。

因此，在本次改革中，为了确保考核方式的合理性、公平性和有效性，单片机的成绩将以CDIO工程教育基本理念为指导，与项目结合的形式完成对学生能力的综合评价，并采取教师点评和学生互评等各种方式（如表1）进行。这种以“过程”为基础开展，关注学生知识、技能的学习过程，关注实践环节及工程应用能力，力求知识与能力的协调统一的教学考核，不仅增强了衡量学生掌握知识的依据，而且有利于引导学生注重动手实践能力和自身综合素质的提高。

三、教学改革的实际效果

1.激发了学生的学习兴趣。以项目化方式指导学生学习的教学方式，增强了学生学习单片机的兴趣和热情。工程教学中始终贯穿着项目，学生需要按照项目的任务和要求系统地学习基础知识和应用能力，有助于学生明确学习目标。这种由传统单调的课程教学到灵活的项目教学方式，也极大地提高了学生的学习氛围和兴趣。

2.培养了学生综合运用知识的能力。要完成CDIO项目中的工程任务，必须运用诸如数字电路、模拟电路、自动化控制和单片机技术等多学科的基础知识。学生需要综合运用所学知识来解决项目中遇到的问题，使学生综合运用知识的能力得到培养。通过完成遇到问题到解决问题的过程，学生也加深了对知识的掌握。

3.锻炼了学生的团队协作精神。由于在整个工程项目的学习过程中，学生被分为3～4人一组，在分散学习、查阅资料、讨论及实践活动的过程中，都是以小组的形式进行，每个小组都是一个小团体，全体组员共同参与学习环节中的各项活动。彼此互相配合，广泛交流的过程，锻炼了学生的团队协作精神和团队意识。

4.提高了学生的思维、实践动手能力。CDIO教学模式“做中学”的理念，强调教学与实践的统一。在教学过程中安排的大量项目实践活动，需要学生亲自动手完成项目要求的各个实践任务，并参与到项目开发的始终。参与工程的开发能够发散学生的思维，提高实践动手能力。从项目完成的情况来看，此次改革有效地提高了学生的创新能力和解决问题的能力。

四、结语

经过全体课题组教师的不断努力，“单片机原理及应用”课程教学改革已经取得了初步成效，教学效果得到了显著提高。通过单片机教学改革的实践，结果证明，在CDIO工程教学模式下，采用以项目为驱动的教学方式不仅生动有趣，还能提高学生的创新能力和实践能力。而且理论与实践紧密结合的教学改革，激发了学生学习的兴趣，培养了学生的团队协作能力和团队意识。

参考文献：

[1]李晓林，牛昱光，阎高伟.单片机原理与接口技术[M].第2版.北京：电子工业出版社，2011.

[2]马卫国.基于CDIO的单片机原理及应用课程教学改革探讨[J].中国现代教育装备，2011，（19）：70-72.

[3]张翼成，刘美，王涛.CDIO模式下“单片机原理及应用”课程教学改革[J].计算机教育，2012，（32）：22.

篇12

单片机技术是现代电子工程领域一门迅速发展的技术，是当前社会较为流行和热门的技术之一，其发展极大地推动了电子工业的发展，无论在教育界还是在产业界，单片机技术的推广仍然是一个热点。单片机课程是一门实用性非常强的课程，在学生专业技能的培养中显示出越来越重要的作用，因此对单片机教学提出了更高的要求。

1、课程教学存在的问题

由于单片机已经发展了很多年，我们在很多方面都已经跟不上单片机本身的发展了。主要存在以下一些问题： 在教材内容上，基于方便学生入门目的，我们的单片机教学大部分都是51为例来进行的，教学的开发语言也以汇编语言为主，多年来基本没有变化，与现实中单片机的发展和应用严重脱节。 课堂教学方面，主要体现在教学过程都是采用先基础后应用的模式，即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计，这种方法虽然思路清晰，但缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段，加上单片机基础理论的抽象性，使学生觉得学习单片机枯燥乏味，没有现实意义，缺乏兴趣，严重影响了教学效果。 在实验教学方面，主要体现在用软件仿真代替真实的硬件平台，或者是使用现成的开发板，缺少让学生自己动手制作硬件电路的环节，教学中我们不难发现，学生在做实验时大都是用实验指导书上已经写好的程序资料，几乎没有多少同学去分析程序的流程，更不用说去研究读懂那些代码了。另外，对于用到电路硬件的实验，也只是按实验指导书要求在实验箱上做简单的连线，没有一个整体的电气原理图概念，再加上实验条件的有限，不可能每个同学都能得到老师的辅导。导致学生过度追求实验结果，而忽略了实验本身的目的，降低了实验教学的效率。

2、教学内容优化

在教学内容上从两个方面加以优化，横向方面，在教学过程中，加入现阶段相关的主流单片机的基础情况和知识；纵向方面，增加与单片机与其相关科目关联性内容，提高学生对单片机知识理解的广度与深度。

编程语言上，在初步了解汇编语言基础上，通过计算机语言发展及相关语言的关联性，引入单片机C语言，为学生们走向社会后，能够更快适应工厂企业的单片机相关产品的开发，打下一个很好的基础。

3、课堂教学改革

在单片机课堂教学过程中，利用多媒体和仿真软件，建立虚拟实验室。充分运用现代信息技术手段辅助实验教学，结合实验项目的内容和教学大纲的要求，在教学过程中可以精心设计讲解内容，注重理论与实际应用结合，运用案例教学，将传统课堂教学中抽象难懂的概念具体化、形象化，单调枯燥的理论多样化、生动化，将重、难点知识内容形象逼真地展现在学生面前，产生动静结合的画面和智能性启发诱导功能，使学生身临其境，直接去感受、体验，激发学生的学习兴趣。同时在教学中把网络上具有代表性的和应用性的问题搬到课堂上，组织大家一起进行讨论和分析等，能使课堂学习的基础知识和实际应用联系在一起。这样就可以引导同学们学会搜集和消化网络上的有关资源，学会查阅单片机厂家提供的芯片技术资料，为将来自己进行软硬件设计打下基础。

4、实验教学改革

尝试改变传统实验过程中软件仿真或者是使用现成的开发板以验证性为主的实验模式，实验教学开始就给学生准备实验教学中所需的元器件，每次实验指导教师仅提供实验的目的和要求，学生根据实验目的和要求，提前预习，自己到图书馆或者网上查阅相关资料，设计实验方案，选取实验所需元器件，编写相关的实验程序。在实验中遇到问题可与小组成员或指导老师讨论解决，最后得到实验结果。学生应根据自己的实验过程撰写实验报告，包括学生实验中遇到的问题，以及提出的解决方案。同时教师也可以组织学生间进行交流，对各组实验结果与报告展开分析和讨论，从而有利于发挥学生学习的主动性，提高学生实践能力和研究能力。

5、结束语

由于单片机技术的迅速发展，也不断地给教学改革提出新的目标和要求，这就要求教师紧跟发展潮流，不断地调整教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，加强实践环节，采取多种途径，才能激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，提高教学质量。我们应该不断加大教学探索和改革力度，努力为社会培养出大批具有工程素质和创新能力的单片机应用型人才。

参考文献

[1]姜大源.单片机技术[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]戴海清；师范院校单片机课程教改探讨[J]；软件导刊；2007年13期

[3]宋彩利，孙友仓，吴宏岐.单片机原理与C51 编程[M].西安：西安交通大学出版社，2008.