单片机课程设计报告范文
时间：2023-04-01 23:12:28
导语：如何才能写好一篇单片机课程设计报告，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
二、设计要求:
1、利用8031作为主控制器组成一个电子跑表,采用4位LED显示器。
2、上电或RESET后能启动显示当前(时:分):首次上电复位显示为0时0分,以后各次RESET均显示正确的当前时间。
3、当按下START键时,作为跑表使用,显示范围是:000.0-999.9秒,当按下STOP键时,跑表停止运行,并保留所停位置的时间显示不变。
4、利用H键作为时钟校正,即当按下H键时,显示的当前小时值以每秒加一的速度递增(24点即为0点),利用N键作为分校正,使用方法同H键,但60分钟即为0分。
三、设计的作用及目的:
1、利用单片机定时器中断和定时器计数方式实现跑表和时钟功能。
2、通过该次课程设计熟悉8031、CD4511与LED的接口技术。
3、熟悉LED功能显示的控制过程。
4、熟悉键盘扫描原理。
5、熟悉8031定时器中断和定时器计数方式的功能使用,为以后的工作和学习打下
坚实的基础。
6、学会如何编制含定时器中断、键盘扫描和LED静态显示等多种功能的综合程序
初步体会大型程序的编制和调试技巧。
篇2
单片机具有体积小、价格低、应用方便、稳定可靠等优点，在工业控制、农业生产、仪器仪表、汽车电子等领域得到了广泛的应用[1-2]。单片机是高校电气、电子、自动化等专业一门重要的专业基础课程，其理论性、实践性、应用性较强。单片机课程主要培养学生的实践动手能力和利用单片机以及所学知识进行产品设计的能力，课程设计是单片机课程实践教学的重要环节，显得尤为重要。在单片机课程设计实践教学环节中引入CDIO先进教学理念，对其进行改革和创新，以便能更好地提高学生的实践动手能力、工程思维、创新意识、团队协作能力等，从而提高教学效果。
1单片机课程设计教学现状
单片机课程设计是培养学生运用所学知识解决实际问题和提升学生动手能力的重要环节。目前单片机课程设计教学主要存在以下几个方面的问题[3]。
1.1时间安排不合理
单片机课程设计通常安排在学期末的最后一周，时间短，再加上学生花时间进行期末考试复习，往往疏于做单片机课程设计，导致教学效果不理想。
1.2单片机课程设计选题单一
单片机课程设计选题来源单一，没有让学生参与，题目通常由老师布置给学生，题目数量少，往往一个班多个学生共用一个题目，忽略了学生间的个体差异，没有让不同能力的学生发挥所学之长，不能有效地激发学生的学习兴趣。
1.3单片机课程设计的组织实施不合理
单片机课程设计往往由老师统一组织实施，虽然有的也进行了分组，但是小组没有有效的组织，没有培养学生的团队合作能力；由于课程设计时间短，学生通常只在Proteus软件中进行仿真，并没有进行实物制作，学生的实践动手能力没有得到有效的提高，课程设计的作用没有得到有效的体现。
1.4单片机课程设计的考核方式不合理
考核是检验学生学习情况的重要手段，单片机课程设计的考核方式单一且不合理，课程设计的成绩通常由课堂出勤和设计报告组成，不能全面、客观地反映学生的真实情况。
2CDIO工程教育理念
CDIO理念是一种先进的工程教育理念，其包含构思（concept）—设计（design）—实施（implement）—运行（operate）4个方面，也是这4个英文单词首字母的缩写。CDIO理念是“做中学”和“基于项目教与学（PBL）”模式的概括集中体现，它以实际的工程项目为背景，以产品从研发到运行的生命周期为载体，将理论知识融入工程项目实践中，让学生在工程实践中对知识理解并应用，培养学生的实践动手能力、工程思维、创新能力和团队协作能力[4-8]。
3基于CDIO理念的单片机课程设计教学改革与实践
将CDIO先进的工程教育理念应用到单片机课程设计实践教学环节中，从课程设计的时间安排、选题、组织实施、考核等方面进行改革。将项目构思、项目设计、项目实施和项目运行贯穿课程设计全过程，以学生为主体，以教师为主导，通过课程设计帮助学生加深对单片机和相关课程知识的理解和应用，培养学生的工程素养。
3.1课程设计时间安排
以往的单片机课程设计通常安排在学期末最后一周集中时间进行，由于设计时间短、任务重，加上学生还要进行期末考试课程的复习，不能专注单片机课程设计，导致效果不理想，因此将单片机课程设计提前3周布置给学生，让学生有充足的时间去完成。第1周：学生查阅相关资料，确定实施方案并交老师进行可行性审核；第2周：进行硬件和软件设计，并在Proteus中仿真，仿真通过后方可进入下一个环节；第3周：实物制作，发放项目所需的电子元器件，学生在万能板上完成制作并调试；第4周：答辩考核环节，学生汇报演示作品，教师提问1~2个问题，答辩结束后，学生上交作品和设计说明书[9]。
3.2课程设计选题
选题是单片机课程设计的重要环节，课程设计不同于课程实验，也不同于毕业设计，因此，选题既要结合单片机应用领域，尽可能覆盖单片机课程的主要知识点，又要注意与其他课程的衔接。选题还要充分考虑学生个体差异，在难易程度上要有层次性，以满足不同层次学生的需要。选题来源主要有[10-11]：①教师自选，教师可以从自己的科研项目或企业项目中选取，也可以参考电子设计竞赛题目；②学生自主选题，学生可以根据自己的兴趣自主选择题目，经与指导老师协商后确定。可选课题有交通灯远程控制系统、波形发生器、数字温度计设计与制作、电机转速测量与控制、数字钟等。课题确定后，教师设计好课程设计任务书发放给学生，让学生了解项目具体要求。表1是以波形发生器为例，将CDIO理念融入学生的知识、能力、情感等方面的培养。
3.3课程设计组织实施
课程设计采用分组方式进行，每组3人，设组长1名，每组自由选题，共同完成。每组由组长组织组员完成从项目方案设计到项目完成的各项工作，如组织讨论设计方案、遇到的问题以及硬件设计、软件设计、实物制作、设计说明书撰写等组内分工。教师从旁指导，让学生自我组织、自我管理，充分调动学生的积极性，培养学生独立分析问题、解决问题的能力以及团队协作能力。组织实施过程以学生为主、教师为辅，将CDIO理念充分融入课程设计的全过程。根据CDIO工程教育理念组织项目实施，实施流程。
根据CDIO理念，以波形发生器的设计与制作为例，项目的具体实施过程如下。
（1）项目构思阶段（concept）：学生根据波形发生器的功能和具体技术指标要求（能生成的波形种类、周期等）查阅相关资料，组内成员根据相关要求和资料提出各自的实施方案，由组长组织小组内讨论，初步确定实施方案。采用5个按键分别生成5种波形（正弦波、锯齿波、三角波、方波和梯形波），采用DAC0832数模转换器将单片机输出的数字量转换为模拟量，由于DAC0832是电流型输出器件，需要增加I-V转换电路，输出波形引脚与示波器连接。具体电路模块有单片机最小系统、按键接口电路、DAC082接口电路、I-V转换电路等。教师对小组提交的实施方案可行性进行审核，提出指导性意见，最终确定实施方案。
（2）项目设计阶段（design）：本阶段包括硬件设计和软件设计，学生根据实施方案列出详细的元器件清单并设计各模块电路，编写相关程序，调试、编译生成HEX文件。首先在Proteus软件上进行仿真，以熟悉各电路的具体连接，仿真通过后，再绘制原理图，生成PCB图，为下一阶段作准备。
（3）项目实施阶段（implement）：学生根据PCB图，选择元器件，并在万能板上焊接实施，焊接完成后，将程序下载到单片机中，通电进行调试，观察能否实现功能要求，不能实现的查明原因并及时修正。焊接调试完成后，撰写作品的设计说明书。
（4）项目运行阶段（operate）：硬件电路调试完成后，学生以组为单位，制作PPT，公开汇报和演示作品，重点汇报实施方案的形成过程、项目实施过程中遇到的问题、如何解决等。汇报后，演示相应的作品，并回答老师和学生的提问。
3.4课程设计考核
考核是检验学生课程设计完成情况的重要手段，不仅要能检验学生的知识掌握情况，更重要的是还要能检验学生的实践动手能力、团队协作能力、工程素养等。通过考核促进学生积极主动地学习、积极动手参加实践，充分调动学生的积极性和主动性。改革传统只有考勤和设计说明书成绩作为学生最终成绩的考核方式，采用过程考核方式为主、答辩考核相结合的考核方式。过程考核主要由学生自评、小组内互评、教师评价组成，过程考核贯穿项目实施的全过程，根据课程设计的时间安排，每周安排一次考核[12]。
学生自评：学生结合自身情况从学习态度、职业素养（是否按要求操作、维护实验室环境卫生、文明礼貌等）、工作能力（资料收集能力、分析问题与解决问题能力、工作思路清晰）、阶段任务完成情况等方面对自己评价。学生自评占过程考核的20%。
小组内互评：小组内成员之间从学习态度、团队协作能力、职业素养（是否按要求操作、维护实验室环境卫生、文明礼貌等）、工作能力（资料收集能力、分析问题与解决问题能力、工作思路清晰）、阶段任务完成情况等方面相互评价。小组内互评占过程考核的30%。教师评价：教师根据学生的出勤情况、操作是否规范、操作熟练程度、分析问题与解决问题的能力等方面进行评价。教师评价占过程考核的50%。
课程设计完成后组织答辩考核，学生制作汇报PPT，首先从设计方案、设计构思、设计创意等方面汇报；其次进行实物演示；最后老师、其他学生对设计提问。教师根据学生答辩情况、回答问题情况、作品完成情况以及设计说明书撰写情况给学生评分。学生课程设计的成绩由过程考核（70%）和答辩考核（30%）组成。
篇3
关键词：应用型人才；单片机；教学改革；PROTEUS
1 研究背景
1.1 应用型人才培养
电子信息产业“九五”以来一直保持30%以上的年增民率，日前已成为我国重点发展的支柱产业之一，在国民经济中占有举足轻重的地位[1]。因此，社会对电子信息类专业技术人才的需求旺盛，相应地对人才培养质量也提出了更高的要求。
应用型人才是指掌握一定复合型和综合性特征的技术，且能够将专业的知识和技能很好的应用于所本专业的一种专门的人才类型。应用型人才是社会需求量最大、类型最多的人才，具有突出的创新能力、创业能力、知识综合应用能力和实践能力，并要求具有较强的语言表达能力、与人合作能力和终身学习的能力。21世纪是知识经济时代，面对人才市场的激烈竞争，培养具有创新开发能力，符合市场需要的应用型人才成为高等教育的紧迫任务。[2]
1.2 单片机应用技术课程教学现状及存在问题
《单片机应用技术》是电子电气类专业的一门重要的专业课，该课程具有应用范围广、实用性强等特点。
目前高校的教学模式一般采用的是传统的教学模式，教学方式陈旧，教学模式单一。不能很好的激发学生的学习热情。教学内容重理论，轻实践。考核评价方式过于墨守成规。鉴于此，本文提出了本课程的改革方向及具体办法。力求在课程的教学上有所突破和创新。
2 课程教学改革思路
在“以学生为本”的教育理念的指导下，引入学科最新技术，遵循教育教学规律，以培养学生能力为核心，为提高学生的实践能力找到了一条切实可行的途径。
研究的主要内容：①研究相关课程的教学特点和规律，适应新的人才培养模式，深化理论与实践教学改革；②构建“以任务为主线、以教师为主导、以学生为主体’，“教、学、做”一体化任务驱动型的教学模式；③建立了高水平立体化单片机课程教学资源。[3]
3 课程教学改革具体内容
3.1 教学模式的优化与调整
在教学过程中，我们不仅要注重知识的传授，还要重视提高学生的专业素质和应用能力，所以教学内容的安排上要“以基础为本、突出应用”，要做到这一点并不容易，因为单片机课程内容复杂、抽象，学时又有限。那么如何在有限的学时内，将基本知识和应用实例立体化的呈现给学生。这是急需解决的首要问题。解决的办法就是在单片机课程教学中引入Proteus。
在课堂上，教师可以使用Proteus软件平台，先将应用实例的电路原理图画好，然后再将程序代码装入仿真元件中.在仿真系统运行过程中。学生可以看到像实际电路板一样的执行效果，这样就使难于理解的单片机软硬件设计具体化、形象化。学生在课堂上不仅看到了活生生的单片机应用电路搭建的画面，还看到了动态的调试过程，再加上老师对知识的详细讲解，这无疑使学生加强了对知识的理解和对应用的感性认识，同时熟悉了仿真软件动态调试程序的过程和方法，这非常有利于提高学生学习的兴趣。
3.2.强化实践教学，提高学生的创新能力
本课程的实践教学主要可分为实验教学及课程设计两个模块。
单片机实验是培养学生单片机系统设计和创新能力的重要途径之一。为此我们设计了一个综合性实验电路板，它有8个综合性实验模块，包括，彩灯控制器的设计、时钟电路的设计、简易计数器的设计、交通灯控制系统的设计、简易电子琴的设计、简易数字电压表的设计、信号发生器的设计、温控系统设计、”，每个模块都是单片机的一个实际应用系统。
单片机课程设计是培养学生单片机应用系统设计与开发能力的重要环节，应用性很强。学生通过课程设计，能够综合应用单片机知识来完成一个应用系统开发的全过程，达到实践和动手能力的培养和提高。在课程设计中，通过把单片机知识的融会贯通，可以提高学生解决实际工程技术问题的能力。[4]
通过课程设计扎实的训练，学生基本掌握了单片机产品开发的过程，为后面的毕业设计及走向工作岗位打下了较好的基础。
3.3 考核、考试方式改革
该课程的考试方法上一般采用的是常规的闭卷考试的方法，考试的成绩一般由平时成绩和卷面成绩构成。试卷内容主要包括单片机的硬件结构、汇编语言（或C语言）编程、单片机及接口技术等相关知识，常规的题型有填空题、选择题、判断题、读程序题、综合应用题（硬件的设计及编程）。
传统的考试方法虽能够检验学生对知识点的基本掌握情况。但是亦存在以下的问题：传统的考试方法不能激发学生的学习热情，在学习的过程中一般都处于被动学习的状态。不能完全适应社会对该专业知识的能力要求。
新的课程考试评价办法为：总成绩=卷面成绩*70%+平时成绩*10%+实验成绩*10%+项目设计*10%。
其中卷面成绩依然采用原有的考核方式，主要考察学生对单片机基础知识的掌握程度。在题型上可以更加的灵活多样，比如可以适当的增加单片机控制电路的设计题及程序纠错题等。
平时成绩主要包括平时的考勤、作业、单元测试等项内容。具体的比例可以由任课教师根据班级的实际情况进行分配。
实验成绩主要主要根据学生实验的效果和实验报告就行综合打分，尤其值得一提的是有部分程度较好的学生完成完所要求做的实验内容后会继续完善实验内容。对于该类的学生应该额外增加实验分。激发学生的学习兴趣。
最后的项目分可以要求学生借用KEIL及PROTEUS软件以单片机为主控制器自由设计一个小的项目。最后以电子档的形式交给教师。教师可以根据实际的效果和工作量的大小进行打分。
以上更个项目的分配比例只是一个参考，实际操作中教师可以根据学生的实际情况增大或缩减各项的比例。使得新的考核方式更加科学、有效。
4 结束语
单片机原理及应用是一门内容丰富、理论抽象、实践性强、发展较快的课程，在教学过程中我们体会到：应该不断地更新教学内容，采用先进的教学方法，合理安排教学过程中的每一个环节，重基础更注重应用，只有如此才能培养出具有专业知识、具备实践能力、符合社会需要的技术人才。
参考文献：
[1]刘望军，浣喜明，陈爱萍.电子信息工程专业人才培养模式的研究与实践[J].湖南工程学院学报，2006（1）：80.
[2]赵明富，罗彬彬，胡新宇.培养电子信息工程专业应用型高级专业人才的探索与实践.武汉大学学报.2012.10（58）：25-31.
篇4
1.1指导教师培训及选题环节把控不严
由于学生的数量激增而教师队伍的数量基本上没有改变，以至于每位教师所要指导的学生的数量都有所增加，部分教师为第一次指导，对指导过程不是很了解，缺乏对课程设计各环节所需的必要的培训。课程设计工作开始前期，没有对题目进行精心的筛选。课程设计的题目是否合适，直接关乎到整个课程设计的成败。选题过于简单，学生做起来认为该门课程没有什么难度；选题难度过大，学生产生了畏难情绪，认为该设计无法实现，从而无法到达学以致用。
1.2设计过程流于形式思想上重视不够
由于学生人数过多，教师人数偏少。以至于设计过程处于“放羊”状态，教师在指导过程中，没有对同学们提出准确地要求，其原因是在该环节中指导教师都没有相应的实施方案，导致指导环节过于形式、敷衍，教师无法一一了解每位学生的设计情况。同学们也没有认真对待该环节，其主要原因是网络化程度的发展，很多相应的资料网络上一应俱全，同学们直接下载修改而不加思考，完成报告上交，没有主动去探索设计。种种原因使该课程设计流于形式。
1.3最终考核方式单一检查评价力度不足
在很多高校，课程设计的最终体现形式就是课程设计报告，只要学生在规定的时间内完成报告，一般就被认为通过了该环节的考查，考核形式单一。并且对整个设计过程的评价没有细分，体现不出设计过程中的工作量。
2课程设计组织实施管理及质量控制
2.1前期认真组织，确保选题质量
为了保证题目的难易程度适中，在课程设计前期，组织教学第一线的有经验的和常年指导学生参加电子设计类竞赛的教师根据自己的课题项目，从中精炼出一些适合学生完成课程设计的题目，每年保证有一定的更新率。并且对选出的题目也分出难度系数的等级，便于因材施教。而后，组织指导教师进行培训。讲解该课程设计的指导大纲，讲述指导过程中教师应该完成的任务，注意设计的时间节点，以便教师掌握学生的设计进度。尤其是第一次指导该课程设计的教师，为其指定帮带教师全程学习。建立教师评价办法，提升指导教师责任心，评价教师在整个指导过程中是否尽心指导学生选题、是否按时答疑并监督学生的进度、后期是否按要求进行答辩。检查评比工作由学院督导完成，并进行考核评分。评分结果直接作为优秀指导教师评定的依据，该结果作为下学年教师指导学生人数的依据。
2.2全程指导，把控各个环节
整个设计过程选题，答疑，设计，答辩，成绩评定几个环节。
1）选题环节
学生可以在教师指定的题库中选出适合自己或者自己感兴趣的题目；也可以根据自己的兴趣与指导教师商讨确定选择题库以外的题目，实现“双向选择”。该课程设计涉及自动化学院3个专业10个班，其中每班指定一名负责人。每位指导老师指导人数按学院单片机原理及系统设计课程设计上学年评价结果排名在前1/3的安排15～20名学生，排名在中间1/3的安排10～15名学生，排名在后1/3的人数较去年人数减少分派，带本课程的上课老师优先安排。每位指导教师指导学生人数不宜过多，保证指导教师有精力指导每一位同学。
2）答疑环节
该课程设计为期两周，各指导教师安排答疑的具体时间及地点。每位教师的答疑时间和答疑地点在课程设计开始后汇总到教务办以便学院督导检查，作为评价教师指导工作的依据之一。每位老师在课程设计期间应积极主动为学生答疑，固定答疑次数不少于五次，并根据情况检查学生的完成情况。该环节是最容易被忽视，但又是十分重要的环节。学生在整个设计过程中的表现只能通过答疑的形式体现出来。指导教师应该在每次答辩过程中不仅帮助学生解决问题，而且要针对每位同学的设计内容提出问题，检查其设计过程中是否对问题已经理解，辨别其是否存在抄袭他人设计的可能性。
3）学生自主设计环节
在整个设计过程中，一定要发挥学生的主观能动性。学生需要按照课程设计大纲的进度安排以及要求按时完成设计任务。熟悉设计任务和要求，查阅相关设计资料；进行系统软、硬件总体设计；设计电原理图，系统硬件调试；系统软件设计，设计仿真或实物调试；完成课程设计报告书；课程设计答辩。
4）答辩环节
答辩环节由小组答辩和集体答辩两个环节构成。小组答辩：该答辩过程是指导教师对本组所指导的学生进行答辩。首先由学生讲述自己的设计过程，而后指导教师提出问题，学生回答问题。最后指导教师根据答辩情况给出答辩的成绩。集体答辩：①每组的指导老师提交成绩汇总表并注明排在最后一名的原因，指定成绩排在本组内最后一名同学参加答辩。指导教师提交的成绩有一人或多于一人不及格者该学生成绩定为不及格本组不再派学生参加集体答辩。②每组排在第一名的同学参加优秀课程设计答辩。③答辩委员会根据答辩情况进行排序，并简要注明答辩存在问题情况。④若参加答辩的同学成绩评定与原成绩有较大出入时，该组同学的成绩按答辩同学的情况相应降级或升级。答辩组织：各专业组成专业答辩委员会，对评定优秀课程设计和集体答辩同学的答辩工作。答辩委员会由系主任任答辩委员会主席，答辩委员由系主任和课程负责人共同商定，答辩委员会成员由7～10人组成，指定一名老师为答辩秘书。在课程设计完成日的最后一天进行答辩，答辩题目为自己所做课程设计题目并提交自己的设计报告。
5）成绩评定
课程设计成绩分五部分：①平时表现及考勤占10%（即10分）；②纪律及答疑占10％（即10分），遵守设计纪律，按时完成各阶段任务，认真答疑，积极提问；③设计过程占40%（即40分，含报告的修改10分，报告无修改符合要求得10分，修改一次和修改的正确性扣2分，修改5次数以上得0分；设计过程完成程度总计20分：方案设计5分，硬件设计5分，软件设计5分，系统调试5分；老师提问10分，根据提问问题及解答情况给分等）④设计报告和图纸占30％（即30分）：(分值：30-27分)设计叙述清楚，书写规范；设计方案合理，设计内容正确；掌握基础理论知识，具有较强的分析问题和解决问题的能力。(分值：26-22分)设计叙述清楚，书写较为规范；设计方案较合理，设计内容较正确；较好的掌握基础理论知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。(分值：21-18分)设计叙述清楚，书写较规范；设计方案基本合理，设计内容基本正确；掌握一定基础理论知识，具有初步的分析、解决问题的能力。(分值：17-0分)设计叙述不清楚，书写不规范；设计方案基本合理，设计内容不正确；不掌握基础理论知识，不具备分析问题和解决问题的能力；⑤答辩占20%：分数根据学生对答辩委员会提出的问题回答情况进行给定。有下列情况之一者课程设计不及格：不能按时提交设计；设计报告有严重雷同者；图纸有严重雷同者；对老师的提问完全不能正确回答者；答辩不及格者获不按指定时间参加答辩者。
3结语
篇5
近期电子科技大学中山学院为了积极响应政府的省市共建工作，按照《广东省教育厅关于加快推进省市共建本科高校的通知》里的内容，坚持以重点学科建设为核心，以提升区域创新人才培养能力为根本，不断完善优化应用型人才培养模式。本校各个学院都在如何进一步提高高等教育质量，培养出实践性较强的毕业生的问题上，进行激烈的探讨与尝试。因此本文根据新时代的特点与应用型人才培养的要求，对于“单片机课程设计”课程教学改革进行研究。
1 传统的单片机原理与技术课程设计教学方式与其不足之处[1]
（1）传统的教学主要是知识的传授，目的是让学生掌握老师讲授的知识，而对于学生的创新能力、设计能力、沟通与合作能力等的综合能力缺乏培养。
（2）传统的教学方法单一，主要是老师通过板书，多媒体工具等进行传授，学生单方面接收知识，无法与老师的教学形成积极的互动关系，导致学生自主性不足，积极性不够，这样的教学效果就会非常不理想。
（3）在课程里面实践操作部分，学生只需要按照老师给出的操作步骤进行操作，只知其然，并不知其所以然，导致学生对实践内容的理解不够，从而很难再有创新性的设计的突破。
2 符合新时代应用型人才培养的单片机课程设计教学方法和内容的改革
2.1 课程设计教学方法方式的改革方向
在如今信息技术高速发展的时代，全社会互联网普及非常广泛，这个时代的特点是，知识的获取方式多种多样，各行各业、各种知识数据都被传输到了互联网，人们通过因特网，就可以很容易获取自己想要了解的领域以及相关知识。在这种情况下，高校老师如果只是在课堂上以传统的方式传授知识，这样的教学效果不仅缺乏广度和深度，也难以引起学生的兴趣。因此，在现今的高校里，建立一个顺应时展速度的高效率的教学模式，是目前很多高校都特别重视的问题，同时，如何建立一个适合国家发展要求的，为国家培养应用型人才的高校，也是很多高校寻求的转型之路。
在美国出现了一种新的教学模式，名为“翻转课堂”，目前这种教学模式也已经在国内不少高校里开始了尝试与变革。这种教学模式有它的优点，有很多地方可以用来借鉴进行教学模式的改进与完善。翻转课堂的英文名为“Flipped Classroom”，也可译为“颠倒课堂”，是指重新调整课堂内外的时间，从而将学习的决定权从老师转移给学生。在这种教学模式里，课堂内的时间比较宝贵，不仅能让学生更专注于学习，还能引导学生与老师共同研究、解决问题，从而让学生对所学知识获得更深层次的理解。教师不再占用课堂的时间来讲授基础的专业知识，而是学生在课前或者课后自己去搜集相关信息，自主学习。
2.2 教学实施过程
传统的课程设计课程在于“做”，学生按照老师的教导和给出的步骤，一步一步地进行，完成出一个成功的作品就行了。但是这个过程并不能培养一个学生的综合素质，除了这个作品以外，学生还能否做出其他类似的作品，或者对于同一个作品，学生能否独立的再做一次，这个就不确定了。因此我们这次教学改革的目的，是通过增强学生在课程中的主导力，增强学生在团队中的协同合作能力，提高学生的实践动手与创新能力，从而发掘学生内在潜力，提高学生的自主性，增强学生综合实践创新能力[2]。
为了使学生能够尽快进入实践状态，老师根据学生的能力与社会上受欢迎的一些产品的方向，列出了6个项目题目来供学生进行选择，当然也提倡学生根据自己的特长、喜好与实践产品相结合来提出新的题目，但是这些题目最多不能超过全部题目比例的10%。
在第一次课里给学生对这6个项目进行初步介绍，学生们自由进行分组，要求每个组3位成员，其中必须要有1位队长。分好的小组进行题目的选择，根据各自的题目进行探讨，在团队里互相告知自己擅长的部分，由队长进行分工。此外每个团队要讨论出一个项目计划书，内容包括作品的初步功能设计，项目计划安排时间表格。团队里的每一次讨论，都要进行会议记录。
在?@个作品完成的整个过程中，每个团队要做3次演讲报告，每次报告指派一个成员在讲台上面对老师及其他的小组进行演讲。这3次演讲的内容分别是初期计划，中期讨论和最终答辩。通过这种形式，不仅是对学生语言表达能力的一个锻炼，还可以在不同团队的展示和交流中碰撞出创新灵感的火花。
期间，从选题、设计、仿真到实现等项目中的每一个步骤的完成，都是每个小组讨论的结果，并不是一个人的想法，一个人的作品，而是团队合作的结晶，同时这个课程，也不再是老师给学生的一个任务，而是学生们自主的去完成的成果[3]。
2.3 考核方面
由于单片机课程设计是一门实践性很强的课程，因此我们考核的不仅仅只是一个结果，而是从最初选题、资料查找、功能选定、方案设计、电路图的设计与绘图、编程仿真、装配调试等每一个环节，都是我们需要考察的部分，除此之外每一个团队，队长对团队的促进作用，每次代表团队进行演讲的成员的演讲等方面，也是我们需要考察的部分。每一个学生的成绩由团队分数和个人分数组成。每一个团队各个成员的工作都有明确的分工，只需要各自很好地完成自己工作的内容，就可以获得个人分数，比如电路图的设计与绘图、编程仿真、装配调试等等都属于个人分数范畴，而选题难度，功能选定，方案设计等等都属于团队分数的范畴[4]。
3 实践效果
根据这篇论文里的对单片机原理技术课程设计课程教学的一些改革，在我校2014级机电学院自动化系的一个班的单片机课程设计课程里进行了实践。这次改革得到了师生们的认可和支持，取得较好的教学效果。
通过改革后的教学方法与安排，使得学生们的综合应用知识的能力普遍提高，单片机应用能力、实践动手能力也有明显提高，除此之外，学生们学会了如何在一个团队里与队员一起协同合作，不仅学会了如何通过文字和语言表达能力在团队内达到一个良好的沟通，形成一个良好的工作氛围，此外还可以在对外加强自己团队的影响力。
篇6
关键词：CDIO教学模式；创新能力；教学改革；单片机
中图分类号：TP368.1-4
《单片机原理及应用》是电子信息类专业非常重要的专业基础课，也是一门技术性和实践性很强的学科。掌握好单片机技术，对培养学生的工程素质，提高其职业技能，具有非常重要的作用。然而，由于该课程名词概念较多、逻辑连贯性较强、内容较抽象，学习该课程既要掌握单片机的内部资源及接口等硬件知识，又要掌握软件编程知识，还要结合电子技术、传感器技术和计算机技术等相关的专业知识，教与学的难度都非常大，导致该课程教学效果一直不太理想。本文从当前高校单片机教学存在的问题入手，结合多年的教学实践，提出基于CDIO教学理念的单片机教学改革的方案和措施。
1 单片机课程教学现状分析
单片机作为一门多理论、重实践的课程，传统的先基础后应用、重理论轻实践的教学模式无法有效解决理论知识的学习与实践能力的培养间的矛盾，严重影响了课程教学效果。目前，国内高校单片机课程教学中主要存在以下几方面的问题。
1.1 理论教学内容与教学手段有待改进
单片机的理论教学大多以传统结构为主线，采用“单片机内部结构工作原理指令系统程序设计接口技术系统设计”的顺序讲解。由于各知识点的学习相对独立，课程结束后，学生无法了解单片机开发的完整过程。同时，随着VLSI技术的发展，相关器件和接口技术发生了巨大变化，数字系统的设计方法也发生了根本性变化，但是MCS-51单片机作为教学的主流机型，其体系结构并没有发生革命性的变化，导致课程的理论教学落后于实践应用的矛盾日渐加深。其次，随着单片机技术的飞速发展，集成芯片不断更新，仿真软件大量涌现，单纯的PPT幻灯片演示不能满足教学的需要。
1.2 软硬件学习脱节，缺乏综合能力的训练
受客观条件限制，单片机的实验教学大多采用商品化的实验箱或开发板，围绕有限的知识点进行验证性实验，缺乏综合项目的实训。普遍做法是，学生按实验指导书“照方抓药”，进行简单连线并下载实验程序，用万用表、示波器等观察实验结果。由于大量的实验都是按照实验指导书完成，学生缺少独立思考、独立动手的机会，导致大部分学生不会自行编写程序，更不会扩展实验或设计新的实验内容；另一方面，由于学生不了解实验箱的电路结构，无法建立单片机软、硬件结合的系统设计理念，导致大部分学生系统开发经验严重缺失。
1.3 考核评价方式过于单一
目前，大部分高校单片机课程考核方式较单一，闭卷考试多，开卷考试少；笔试形式多，答辩形式少；理论考试多，实际操作技能的考试少；一考定成绩的终结性考试多，多考综合评价的形成性考试少。这种客观性较强、偶然性较大的考核方式，无法全面、客观地反映学生的真实水平。特别是对于单片机这种“硬件概念抽象难理解、软件应用多样难设计”的实践性较强的课程，时间一定与答案唯一的传统考试形式只能在一定程度上考查学生对某些知识点的记忆能力，无法灵活考查学生分析问题与解决问题的能力。
2 基于CDIO的课程教改探索
针对单片机教学中存在的主要问题，根据平时教学中的经验和体会，以提高学生解决实际问题的能力为目标，对《单片机原理与应用》课程教学采取了下列改革措施。
2.1 以项目为载体，优化整合教学内容
CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式从以教师、教材和课堂为中心的“旧三中心论”过渡到以学生、学习和学习效果为中心的“新三中心论”，倡导“做中学”和基于项目的教学。基于CDIO的教学理念，我们精选最新出版的教材并对教材内容优化整合，将单片机的理论教学内容分为内部硬件资源、软件编程、外部硬件接口三大模块，并将有关知识点分解到各项目中。其中，内部硬件资源模块主要包括CPU、定时器、SCI串口、内部RAM等模块；软件编程模块在简介汇编语言的基础上，以C51编程为主；外部硬件接口包含外扩的存储器模块、IO扩展模块、外部总线（I2C总线、SPI总线、USB总线、CAN总线等）模块、LCD液晶显示、传感器等专用设备模块。为了降低学习难度，使课程更具有条理性和可实施性，我们将项目按功能划分成若干模块，根据模块功能的大小，又将模块划分成若干子任务贯穿于课堂授课。例如并行口的应用划分为发光二极管控制、数码管控制、按键扫描及液晶控制显示等子模块，每个子模块又设计为逐步提高的子任务。如针对数码管控制，设计为“静态显示单字符静态显示多字符动态显示单字符动态显示多字符”等不同层次的子任务，各个子任务的控制电路、程序间相互关联，学生在前一个子模块基础上，仅做少许改动，就可开发出另一个子模块。这种基于项目的化整为零的课堂授课方式，能够充分激发学生的学习积极性，有效调动教学双方的课堂互动，提高课堂教学效率。
2.2 通过多维立体式实践教学，体会“做中学”
根据单片机课程的知识点，我们按照基础项目、简单项目、综合项目三种不同层次精心设计实训项目，如图1所示。
图1 层次化的单片机实训项目
其中，基础项目完成对基础知识和技能的培训，如通过“单片机最小系统板的设计与制作”使学生了解并认知单片机的几大功能模块；简单项目完成对单片机基本模块的设计制作，如图2所示，通过层次化的模块设计，使学生掌握单片机的硬件资源及软件编程；综合项目由学生独立构思、设计、实施和运作，如通过“自动响铃系统”、“智能交通灯控制器”等应用系统的设计使学生熟知单片机应用系统的软硬件开发与调试过程。为帮助学生尽快地进入到项目设计中，在项目实施前通过实物展示将往届学生的设计成果带进课堂，使学生对单片机系统有感性认识，并引导学生进行讨论。在项目实施过程中，通过“Proteus+Keil+单片机开发板+课程设计+学科竞赛”的多维立体式实践教学，让学生在做中发现问题，经过讨论分析或教师指导后解决问题，在不断修正错误的过程中积累实战经验。
图2 简单项目模块
2.3 实行分组项目设计，推进团队协作学习
把CDIO思想引入单片机的课程教学，目的之一是培养学生的团队合作及项目研发能力，让学生在团队环境下获得较真实的软硬件开发经验，提高学生在项目规划、工作分配、成员交流等多方面的能力，培养学生积极向上的合作精神。在微型项目的设计及后续的课程设计中，我们采用学习小组的形式，一般3-4名学生一组，每组推选1名组长，在组长的带领下，各组成员相互合作、相互交流，在培养实践能力、掌握理论知识的同时，还注重职业素养的提高。
2.4 采取多元考核评价方式
以CDIO倡导的“过程评价”为基础，关注知识、技能的学习过程，关注实践环节及工程应用能力，关注学生、教师不同主题的评价。为保证客观、真实地反映学生的实际水平，《单片机原理及应用》的总评成绩由平时成绩、项目模块成绩、期末考试成绩三部分组成，并将课程的考核贯穿于课程教学的全过程。其中，平时成绩占10%，包括课堂表现、课后作业等；项目模块成绩占40%，每组完成4-5个项目，主要考核硬件组装、故障排除、软件调试、软硬件统调、系统性能检测及仪器使用等。项目考核采取多元化的评价方式，学生先演示自己的设计作品，教师、同学、小组成员等根据作品完整性、创新性和实用性分别打分，最后由教师根据多方评价综合量化得到每个人的成绩；期末考试占50%，包括笔考和综合性设计考试（各占25%）两部分。笔考闭卷与开卷相结合，闭卷考主要考查学生对基础知识、基本理论的掌握程度，总分30分，题型主要为填空题、选择题、判断题等客观题，考试答案唯一；开卷考主要考查学生对知识的应用能力，总分70分，题型主要为分析题和程序设计题，试题答案不唯一，旨在引导学生开阔思路，提高学生发现问题和解决问题的能力。综合性设计考试包括一个单片机实用系统的硬件设计、软件编写调试、系统统调、功能测试、课程设计报告，旨在全面考查学生对单片机应用所需基本知识和技能的掌握程度。
3 结束语
将CDIO理念运用于我院的《单片机原理及应用》课程教学改革，经过连续3个年级的教学实践，收到了较为理想的教学效果。学生的学习兴趣有所提高，实际动手能力有所增强，同学间的合作意识和交流沟通能力得到了培养，对后续课程的学习、毕业设计及就业有很大帮助，还需在今后的教学实践中不断探索与完善。
参考文献：
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作者简介：王艳玲（1965-），女，山东济南人，教授，获山东大学无线电物理硕士学位，研究方向：汇编语言、单片机原理等计算机硬件课程的教学及图像处理、信息隐藏等。
篇7
Abstract： The goal of application-oriented university is to cultivate high-level application-oriented talents. The problems in the teaching process of embedded systems course were analyzed carefully based on the construction goal of application-oriented university. Combining with teaching practice and enterprises work experience， the teaching method and mode of embedded systems such as course single-chip microcomputer were explored in depth， and the relative reform scheme was proposed. The specific practice indicates that the novel strategy plays an important role in improving the students' study enthusiasm， enhancing their practical ability， and cultivating high-quality application-oriented talents， which achieves good teaching effects.
关键词： 应用型大学；单片机；教学方法；嵌入式系统
Key words： application-oriented university；MCU；teaching method；embedded systems
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0252-03
0 引言
我国的大学教育大致可以分为三种类型，第一种是以科学研究或科学研究与教学并重为自身定位的研究型大学，是国家建设世界一流或高水平大学的主体，另一类是以职业技术教育为主的高职高专类院校，以培养鲜明特色的技能型人才为己任，第三种大学是介于前两种类型之间的高等学校[1-4]。与前两种类型不同的是，前两种类型的高校在国家高等教育的发展过程中很早就有了清晰的定位，而第三种大学的发展一直没有一个准确清晰的定位，直到《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020）》出台，第三种大学的发展才有了自己发展定位，即以建设应用技术型大学为目标，并在教育部的指导下，一批以应用技术型大学为办学定位的高校于2013年在天津建立了应用技术大学联盟，安徽科技学院为该联盟的理事单位之一，开启了安徽科技学院高等教育的新篇章。
应用型大学的首要职能是服务社会，为社会培养品格良好、理论功底扎实、具有较强应用实践能力的应用型人才，因此，应用型大学应更注重应用性教学和应用性研究工作。嵌入式系统开发行业发展迅猛，就业待遇高，社会需求旺盛，嵌入式系统是电子、通信、自动化、光电、计算机、机电等专业的核心专业课，是一门典型应用性课程。本文以嵌入式系统课程的一个分支――单片机为例，结合自身教学实践和企业工作经验，对应用型大学嵌入式系统课程的教学方法做一些探讨。
1 注重基础和兴趣培养
单片机是一门综合性非常强的课程，涉及的知识面广，其先修课程有《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电路分析》、《C语言》等专业基础课程，单片机应用系统开发过程中还要用到《电子工程制图》、《传感器技术》、《数据结构与算法》、《电机拖动》、《嵌入式操作系统》等专业课程的知识。因此，学生打好专业基础功底是学好单片机等嵌入式系统课程的前提，这就需要我们重视基础课程的教学、科学设置人才培养方案中的课程及其开课学期，做到基础专业一环扣一环。
单片机等嵌入式系统课程的理论部分的学习，特别是前期还不能做实验的理论部分，如硬件架构及原理、芯片汇编指令和伪指令系统等，学起来枯燥无味，甚至给学生一种“云里雾里”似懂非懂的感觉，这些知识在学生心里不能准确落地，容易使学生从心理上放弃这门课程的学习，这就需要我们调整教学思路，上好第一堂课：一是要让学生明确学习目的。许多教师自始至终不会告诉学生为什么要学习单片机，它有什么用途，只讲课本知识，导致学生学无目的，甚至课程结束，都不知道自己学的是什么东西。因此，为学生明确单片机用途在正式上课之前非常重要，可以为学生多举一些贴近其生活的开发案例，使学生明确学习目的的同时，也激发了学生的学习兴趣。二是让学生了解开发流程。学生正式学习单片机前，可以给他们举一个简单实例，从电路设计，软件设计、仿真、调试、下载直至系统集成，给他们做个示范，让学生对这门课的学习有个全面的把握和清晰的认识。三是要激发学生的学习热情。学生如果对某门课产生了浓厚的兴趣，学生就会积极主动地把这门课学好，在这方面，单片机等嵌入式系统课程，有其独特的优势，是一门与日常生活十分贴近且就业前景广阔、待遇优厚的专业课，鼓励的同时也要让学生清楚眼前的困难，冷静面对困难，最后问一句“英雄们，你们准备好了吗”，让学生知难而上，信心满满地去挑战自我，开始课程的学习。
2 深化教学改革
随着社会的发展，传统的嵌入式系统教学内容、方法、模式、体系等难免暴露其不足，甚至跟不上现实需要[5-7]，这就需要我们对现有不合理的人才培养体系的各个层面进行革新和完善。
2.1 课程内容及教学方法与时俱进
嵌入式系统近些年发展迅猛，传统授课内容有些已经被实际淘汰，因此，授课内容也要在经典内容的基础上穿插新知识、新技术，做到所授知识既稳固又能跟得上时展。当今是信息化的社会，尤其是年轻大学生时刻受到信息化的熏陶，他们利用现代化的网络工具得心应手，可以引导学生通过网络搜索引擎的强大功能学习专业知识，进行下载或收看教学视频，解答疑难问题，了解行业发展趋势，查找相关资料，在线知识交流等，资源用之不竭，为学生的自主学习拓宽了渠道，且能量巨大。
2.2 更新教学模式
单片机等嵌入式系统课程的传统教学方法一般是理论和实验单独设立，先上理论课程，待到一定课时后再开设实验课，这种模式导致理论和实验往往较为脱节，且学生的吸收效率普遍不高。
近年来，社会上涌现了许多的嵌入式系统培训班，主要以MCU和ARM的应用为主要培训内容，开设了C语言基础、简单电路基础、开发环境搭建、嵌入式操作系统、嵌入式驱动程序开发等课程，吸引了大量学生参与校外培训，这从侧面反映了高校目前的嵌入式系统教育已经跟不上社会对嵌入式人才的需求形势，培训学校教学模式采用教、学、做一体模式，具有课堂吸收率高，使学生能够快速掌握嵌入式系统开发方法的优点，但也存在不足，具有“短期速成”特点，学生就业后会出现“后劲不足”现象，且收费高昂，使学生在大学教育花费的基础上增加了额外支出。
吸收社会培训班的优点，结合高校教育优势及企业对高校应用型人才需求，我们提出具有高校特色的教、学、做一体化嵌入式系统课程教学模式。将具有明显应用性课程的理论和实践放在实验室来上，教师采用现代化的多媒体手段教学，讲到且需要实践的知识，学生随学随做，且根据老师布置的课堂实践题目完成设计和调试。与培训班不同的是，高校教育更具有系统性、学生基础知识牢固、课时充足，使学生真正成为后劲十足的应用型高级人才，而不是短期速成，具有明显操作技能培训特点的职业教育型人才。
2.3 加大实践环节培养力度
课程设计是单片机等嵌入式系统课程教学的一个重要环节[8]。教、学、做一体化培养模式能够让学生对课程的各个知识点有个微观的把握，但不能从整体上掌握知识的综合应用，课程设计以让学生完成一个小的项目为目标，从查找资料开始，在分析问题的基础上，运用各章节所学知识完成课程设计要求，并撰写课程设计报告，综合锻炼学生解决问题的能力。课程设计题目的拟定要合理，不能太难使学生很难完成或完成不了，打击学生的自信心，也不能太简单，达不到综合锻炼学生运用所学知识的目的。可以结合全国大学生电子设计竞赛题目的出题方法，设基本任务和附加任务，让学生根据自身兴趣、能力和特长进行选作。
鼓励学生参加飞思卡尔智能车大赛、全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛等不同级别的专业类竞赛，提高学生解决实际问题的能力。本科毕业设计是大学生毕业之前的最后一个学习环节，是对他们在校期间学习的综合检验，也是对大学教学质量的一次总结，与课程设计不同是毕业设计内容的难易程度与知识面都要高于课程设计。
校企合作探索多年，困难重重，企业和高校目标不能匹配，导致校企合作的层次较低，学生不能真正得到高水平的实践锻炼，因此，建设高水平应用型大学必须从高校自身出发来提高应用型人才的培养力度，升级传统的毕业设计方案，引进企业管理方式和理念，建设高校自己真正的研发中心（实训中心），而不是简单的实验室，对于选择嵌入式系统设计方向的学生要经过学校研发中心的锻造才能输入社会。
2.4 提高师资队伍技术水平
多数高校教师具有较为深厚的理论知识和熟练的课堂驾驭能力，但实践经验相对缺乏，为培养出合格的、适合企业需求的应用型大学生，必须提高相关专业课老师的专业技术水平。可以通过如下途径来提高师资队伍水平：一、鼓励教师参加相关产学研合作项目，承担各种横向课题研究，积极充当各种专业技能大赛的指导教师等。二、倡导专业教师参加企业实践。从学生角度实践校企合作遇到的困难和阻力较多，但具有较厚理论专业知识背景的教师作为校企合作的主体，所遇到的阻力将会小的多，因此，提高教师技术水平，可以从现有用人模式入手，打破专业教师不能到企业兼职模式，鼓励嵌入式系统教师参与企业的技术开发或技术管理工作。三、聘请企业一线工程师兼职高校实践课程教学。企业一线工程师实践经验丰富，他们直接参与应用型大学学生的教学工作，将利于学生和专业教师整体质量的提高。
3 科学设置评价体系
高校传统教学多采用重理论轻实践的考核评价方式，一张试卷定终身，实践考试只是微不足道的补充。对于以建设应用型高水平大学、培养高素质应用型人才为目标的高校来说，这种模式显然已经不能满足实际需要，需重构新的考核评价体系。对于专业基础性科目可以采取重理论弱实践的方式，对于应用性较强的专业课程应采用重实践弱理论的考试方式，根据人才培养目标区分对待，不搞一刀切。
4 结语
本文详细介绍了当前嵌入式系统教育工作中存在的问题和不足，以培养高素质应用型人才为目标，结合自身多年教学实践和企业工作经验，从专业基础、课程内容、教学方法、评价体系等方面，对单片机等嵌入式系统课程的教学方法做了细致的探讨，多年教学实践表明，按照新的教学方法去培养嵌入式系统应用型人才，提高了学生学习的积极性，课程内容更容易理解和接受，学习起来趣味性更强，教学质量得到显著提高。
参考文献：
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[6]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）：268-270.
篇8
关键词：硬件教学；应用型人才；改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）18-4259-02
随着计算机应用领域的扩展，尤其是各种智能化电子电器产品的诞生与使用，近年来IT企业对计算机硬件系统设计与开发人员的需求急剧增加。而目前大多数地方院校，计算机硬件课程教学相对薄弱，培养的计算机硬件人才无论从数量上还是质量上均无法满足市场需求[1]。计算机硬件课程不仅难教难学，且对于硬件设备和实验条件有较高要求，教学成本远远高于计算机软件课程教学，因此形成了计算机专业建设“重软轻硬”和师生教学“喜软怕硬”的畸形发展现象。然而计算机是由硬件和软件组成的，缺了任何一样都无法运行。不重视计算机硬件教学与科研的结果之一，就是近年来计算机软件人才相对过剩，硬件人才相对不足。另一方面，目前我国使用的计算机核心芯片几乎都是从国外进口。核心器件严重依赖国外芯片制造商，这给国家信息安全造成了严重隐患[2]。加强计算机硬件教学势在必行。
1 传统教学中存在的问题
我校积极开展以应用型人才培养为导向的学科建设，多次制定和修改人才培养方案，有了一定的经验积累，其中计算机硬件类课程的教学改革仍处于起步阶段，具体教学中仍存在一些问题。一、很多教学内容陈旧，与实际应用脱节，对学生缺少吸引力。如仍以8086和DOS操作系统为平台来讲解微机原理。二、有些内容在多门课中重复出现，降低了学生的注意力，并使学生对课程设置产生疑问。如中断、接口等知识在组成原理、汇编、单片机、微机原理中均有涉及。三、作为应用型人才，大多数学生就业后没有机会构造计算机系统，许多教学内容会让他们感到没有学习的必要，从而丧失学习的兴趣。如加法器的具体电路实现等。四、与软件技术知识联系不够，如与C语言、操作系统等软件课程的关联性强调的不够，使学生没有形成完整的知识体系，即软硬件知识的融会贯通。例如如何通过操作系统提供的接口设置硬件的工作方式等。五、实验教学急需改革。受实验硬件条件所限，实验教学模式较为传统，综合应用型项目较少。传统实验教学多为验证性实验，很难引起学生的学习兴趣，限制了学生创造力的发挥。少数几个综合应用型项目无论是数量还是质量均无法取得更好的教学效果。
2 培养模式的改革与探索
如何培养出应用型人才，这对很多高校来说，仍是一个正在探索中的重大命题。社会需求在不断变化，计算机知识也在不断更新，相关专业的学生具体应该具备什么样的能力，掌握什么样的知识，也在不断变化。我校计算机专业采取了“3+1”的人才培养模式，即将四年的在校学习压缩到三年，第四年改在校外实训基地参加集训的培养方式。这种培养模式优点显著，即加强了学生实践能力的培养，有助于学生更好地融入社会。但“3+1”的人才培养模式在实施之初也暴露一些问题，比如伴随课程整合，学生的周学时数达到或超过30学时，这影响了学生课外文娱活动的开展。有些学生为了参加课外活动而请假，反过来又影响了学习。同时课时的缩减，特别是理论学时的减少，使得在教学过程中知识的系统性较难体现，个别课程出现用什么就只教什么，造成学生会操作，但对操作原理模糊不清。这对希望考研深造的学生不利。
经过七年的实践，我校计算机专业逐步完善“3+1”的人才培养模式，课程设置更加合理。对于硬件类课程进行了整合，形成了电路基础，微机原理，组成原理，单片机四大基础课程，不再单独开设汇编语言，缩减了组成原理，微机原理的课时，增加了单片机的课时，对硬件类课程相应增加实验课时的比例，增加课程设计环节，组织学生参加学科竞赛。对于部分知识点的重合，各门课选择不同角度学习或进行相应删减，比如译码器，在电路中侧重介绍其电路构成，在微机原理中介绍其在计算机中的应用；对于一些过于专业的知识点，适当降低学习难度，或改为选修知识点，供感兴趣的学生进行研究；对于硬件设计中使用的软件编程，逐步采用C，C++等高级语言来实现，通过课程设计来加强学生对知识的理解。在学生学习的最后一年里，计算机科学与技术专业正在尝试对学生的分流教育，即允许学生选择在校外实习基地集训，由合作单位及指导教师负责学生学习的评价，不选择集训的学生在校组织参加考研，参加相关理论课程的学习，由授课教师进行评价。
3 实验教学的改革与创新
计算机硬件教学中，实验是一个重要环节。由于实验课时的相应增加，如何充分利用课时，加强学生对知识的理解与运用成了教学改革中的重要问题。在这方面，单片机的教学改革值得借鉴。以往的单片机教学中，以课本知识为主线，通过试验箱完成实验，学生的学习兴趣不是很浓厚。改革后的单片机教学，首先学习单片机方面的一些基础知识，然后介绍一款具体的单片机——5-1单片机的基本组成、使用方法、编程案例，再将学生三五人分为一组，选择不同的单片机课程设计题目，实验课上学生自行讨论设计方案并逐步实现，理论课上教师讲解学生实验过程中的问题及知识点并组织学生交流设计思路与经验。改革后的课程更受学生喜爱，充分调动了学生的学习兴趣，而实验环节也形成了一个连续的有机环节，学生目标更明确。
4 学生学习评价机制的探索
以往教学中，学生的成绩主要是由考试成绩与平时成绩构成，对于计算机硬件类课程的实践性没有很好体现。上个学期，微机原理与接口技术这门课尝试采取了课程设计加设计答辩的成绩评定方式。学生分组完成课程设计，提交设计报告，组织学生参加课程设计答辩，由教师根据课程设计的完成度及学生在答辩环节的表现来打分。新的评价机制更加灵活，能够直观地考察学生对知识的掌握情况，也可以当做一次毕业设计答辩的预演，但这种方式也存在一些问题，比如学生现场答辩时可能较紧张，没有完全体现自身水平，同时对教师的主观判断能力也有较高要求。未来可能将这种评价方式与传统评价方式进行适当结合，提高评价的公正性与全面性，从而调动学生的学习兴趣。
5 结论
加强计算机硬件教学，培养应用型人才，仍是我校计算机专业建设的重要方向。通过前一阶段的努力与实践，我校计算机专业学生的硬件知识水平有了一定提高，实践能力得到加强，在专业学科竞赛中屡创佳绩，获得过安徽省电子设计大赛高职高专类一等奖，安徽省单片机应用竞赛二等奖，安徽省机器人大赛二、三等奖等。同时改革也拓宽了学生的就业面，增加了就业机会。但在改革过程中，仍有环节需要加强，如新的培养方式中对教师要求更高，师资队伍建设刻不容缓，教学管理激励机制也应相应改革等。
参考文献：
篇9
关键词：计算机硬件课程；能力培养；开放实验平台
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913 (2007) 24-0008-02
在计算机科学与技术专业的课程体系中，无论是专业基础课、专业课还是专业选修课，基本可以分为两条主线：一是软件课程体系；另一个就是硬件课程体系。一般来说，计算机软件课程在计算机专业中基本能够得到重视和加强。而计算机硬件课程体系相对比较薄弱。随着电子技术和社会经济建设的发展，计算机科学与技术与电子科学技术相互渗透和融合、硬件软件化和软件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技术的出现，计算机软、硬件的融合日益显著和成熟，加强计算机硬件课程的建设、硬件课程体系及新的实验平台的建设显得越来越重要和必要。
1计算机硬件课程教学思路的改革
计算机硬件课程包括：数字逻辑电路设计、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机系统结构、单片机原理与应用、嵌入式系统、计算机维护、EDA技术等。传统的计算机硬件课程主要任务是讲授计算机的工作原理，以配合计算机软件课程的教学。而技术的发展需要软硬结合、软件硬件化或交融，硬件课程教学的任务不但要学生了解计算机结构、原理，而且要用硬件描述语言进行部件及应用系统的设计。结合软件知识，能够设计计算机应用系统，尤其是嵌入式系统的应用日益普及，应用范围迅速扩大，要培养学生综合设计能力。除此以外，计算机的维护也是学生能力的培养的一个方面。
本教学成果是对计算机硬件课程进行体系改革及教学内容的梳理，确定硬件课程系列中基础层、系统层、应用层分别要讲授的知识和学生应该掌握的能力，以及各层之间的衔接和关联的内容，如图1所示。制定教学大纲、实验大纲、课程设计大纲等教学文件，教改项目的研究，教材、实验指导书编写，实验室建设。教案、多媒体课件的制作。
图1 计算机硬件课程结构
在基础层，主要是“数字逻辑电路设计”课程的建设，从99年开始对该课程教学内容进行了改革，编写出版了教材，引入可编程器件、ABEL语言，改造实验设备，在2001年获得江苏省教学成果二等奖。2002年该课程获得江苏省二类优秀课程。在此基础上，进一步对教学内容进行梳理，配合计算机组成原理的课程改革，将硬件描述语言从ABEL改为VHDL，引入FPGA技术的介绍及实验项目，又更新了实验设备，在2004年重修编写出版了教材和编写了实验指导书。主要思路是让学生掌握数字电路的基本知识和现代设计方法，能够设计一般的数字逻辑部件及简单的数字系统。所以在课程结束后安排了1.5周的课程设计，学生可以在FPGA芯片上运用VHDL语言设计如电子钟、交通灯控制器、电梯控制器等简单的数字系统。
在系统层，该层有“计算机组成原理”、“微机原理与接口技术”、“系统结构”。其中“计算机组成原理”课程是最主要的硬件课程，该课程一直是我们教研教改的重点。采用多媒体、网络等多种教学方式，课件文字精炼、图文结合、动画丰富、重点突出，培养学生自我学习、自主学习的能力。实践教学中突出设计能力和创新意识的培养。采用基于FPGA的实验设备，通过设计与教材紧密结合的实验教材和课程设计教材，形成了完整的相关课程教材系列，连贯性好。着重训练学生的设计能力，激发学生学习兴趣和创新思维。该课程在2006年被评为江苏大学一类精品课程。课程的教学主页(/subject/zcyl/)上的教学文档、资料、课件、实验指导等齐全。“微机原理与接口技术”课程原来以从16位CPU的机型讲授，根据目前技术的发展，改成以32位CPU的机型讲授，并且在2005年更新了实验设备和实验指导书。
在应用层，由前二层主要课程的课程设计及专业选修课、综合课程设计组成，主要在3个方面的应用：数字系统的设计，运用硬件描述语言设计计算机接口及整个应用系统，如“EDA技术”；计算机应用系统设计，包括硬件电路、应用软件。“单片机应用”、“嵌入式系统”课程就是培养学生系统设计能力，单片机教学采用了C8051F系列单片机芯片，他是在系统编程的SOC(system of chip)芯片， 编写出版了专门的教材、设计了专用的实验设备、编制了实验指导书。“嵌入式系统”也专门定制了ARM7、ARM9、ARM10的试验设备和编写了实验指导书；另外一个方面就是计算机的维护，根据目前的教学条件，开辟了专用的计算机维修实验室，面向全校开设了计算机维护的选修课，2005年编写出版了计算机维护的专用教材。
2特色教材建设
在明确了硬件课程教学目的和思路的基础上，开展相关课程的教材建设，组织课程自编教材与选用精品教材相结合，近几年出版了4本教材，由于大多数“数字逻辑”方面的教材是重点讲授数字电路原理，作为后续课程的技术基础。所有我们组织力量编写了《数字逻辑电路设计》教材，增加了硬件描述语言的设计方法、在系统可编程器件的技术，精简了传统的设计部分，99年在东南大学出版所出版，2004年进行了修改，增加了VHDL硬件描述语言的设计内容、FPGA器件的内容以及VHDL语言设计数字系统的实例，在清华大学出版社出版，已经三次印刷，在全国范围的高校中得到使用。在“单片机原理及应用”课程的教材方面，由于目前我们使用了最新的片上系统(SOC)型的单片机进行教学、实验，所有实验内容均可以直接运用到实际的工程项目中，传统的单片机教材已不能满足要求，2004年参编了《单片机原理与应用》，由机械工业出版社出版，加进了部分内容。我们自己又编写了合适教学要求的教材《C8051F单片机原理及应用》，2006年在中国电力出版社出版。由于计算机技术发展太快，“计算机维护”课程一直没有合适的教材，我们组织编写了《计算机系统高级维护教程》，2005年在中国科技大学出版社出版。
3开放实验平台建设
2004年获得中央与地方共建高校实验室建设项目“计算机基础实验室建设”的支持，及时更新了相关课程的实验设备，大部分的实验设备都是任课老师根据技术的最新发展提出实验设备的功能结构，由厂商定做的。几款实验设备目前已作为该生产厂家的定型产品销售到很多其他学校。设计了实验项目和实验内容，编写实验指导书。2005年省高教所教改项目“开放实验室信息查询系统”通过省级鉴定。建设了实验教学网站(202.195.167.4:8080)、教学专用的ftp，学生可以随时随地获得教学资源。改革了学生做实验的模式，集体实验和分散预约相结合(学生可以在任何地点、时间通过网络进入实验网站进行预约)，提前预习实验内容，写好实验报告的“静态”(实验项目、实验原理、内容、实验设备等等)部分后，再到实验室开始做实验，在实验过程中完成实验报告的“动态”(实验调试过程、出现的问题、解决方法、实验结果、分析等)部分。提高了实验效果，激发了学生实验兴趣。
4结束语
本文介绍了计算机硬件课程的教学思路的改革，通过近几年的实践，取得了成效。建立了老中青的课程教师梯队，备课，出卷、改卷，有一支过硬的、每人能任2门以上主要硬件课程的主讲教师队伍。硬件课程中有2门获省级2类优秀课程，一门获校级一类优秀课程，有3项教研项目通过省级鉴定，多项相关科研项目通过省级鉴定并获得省、市级科技进步奖。获得多项校级教案、教学质量、优秀教师、讲课比赛等奖项。出版教材4部，发表教研教改论文12篇。有2名本教学成果成员指导的07届学生，所做的硬件应用的毕业设计论文被评为校优秀论文。
作者简介：
鲍可进(1958-)，男，江苏靖江人，副教授。研究方向：嵌入式计算与应用
通信地址：江苏镇江学府路301号 江苏大学计算机学院。邮编212013
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篇10
[关键词] 单片机教学 现状 课程改革 应用能力 合理考核体系
一、单片机教学中的现状和问题
1.实践教学形式单一,与实际应用联系不紧密。目前,单片机的教学手段仍以讲授为主,直观的一些辅助手段,缺乏生气。学生在这样枯燥的学习中,很难提起兴趣,令教学效果大打折扣。当前的实验教学大多以单片机实验箱为实验平台,而开设的也多为验证性实验。导致学生往往重实验结果,轻视硬件设计、软件调试等过程。单片机课程设计的选题也没有紧密联系市场实际应用,不利于培养学生的应用能力、开发技巧、产品创新能力都没能得到很好地锻炼。
2.我国现行单机片的相关教材尽管有了很大改进,但相比市场的实际应用仍有一定的滞后性,使得学用脱节――即未能体现“学以致用”的现代教育理念。现行单片机教材存在内容偏重理论,选例缺乏实用性等问题。此外,在教材、教学过程的安排上,没有很好地与学生的接受能力相结合,使得学生学习得很辛苦也很“痛苦”。这些弊端的影响在学生平时上课的表现、考试结果及实践能力上显露无疑。
3.长期以来,理论教学与实践教学脱节,教学中学生偏重理论知识,缺乏实践动手能力。目前,大部分老师也认识到这一问题,也尝试着让学生走出单一的课堂教育来完成一些实训项目,但好多实训项目与课堂教学内容相关联程度还不够。实训环节与课堂教学环节缺乏相互连贯、相互映证。考试形式单一,内容过于侧重理论,没能将学生的理论水平和动手实践能力很好的体现出来。
二、单机片教学课程改革
为了提高教学质量,让学生学有所成,学有所乐,就必须改革传统的教学方法。为此,笔者通过自己的教学经验,以学生为中心,教师为指导,利用情景、协作等学习环境要素,就教学方式、教学环境以及考核方式的尝试等方面提出了单片机的教学改革方案。
1.激发动机,寓教于乐
伟大的教育家孔子《论语•雍也》中说:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”单片机教学中所涉及到的内容很多都是抽象的,初学时的确有相当的难度。而以往教师的教学技能和教学方法还比较传统单一,教师多是“灌输式”的模式凭教师口头上说,往学生脑子里塞,学生并不能很好的理解,久而久之,学生会对单片机的学习失去兴趣。这就需要教育者站在学生的立场上去考虑,去了解学生的需要,究竟什么样的学习方式及流程更适合学生。如在学习单片机之前,可以给同学们提供一些较为详细的电路图和源程序,鼓励同学们自己参与进来。参照着资料用万能板搭建实际电路,安装元器件,编译程序,下载程序,装机调试,查看结果写调试报告整个过程以学生为主老师只是附加的指点一下。这样不仅使大家掌握了单片机的整个开发流程及工作原理,而且从中找到了电子制作的乐趣。在任务选取上,坚持难度适宜,循序渐进的原则。让学生积极参与其中,体会通过努力完成任务并取得成功的喜悦,使学生有种成就感,也使得学生始终保持旺盛的学习劲头。
2.营造自由学习的氛围
在以往的教学过程中,老师说得太多,要求得太多,学生多感觉是“被学习”。这就需要教育者坚持“以人为本”的教育理念,引导学生从“要我学”向“我要学”转变;要尽量了解每一个学生的水平和需求,给大家发挥的空间;尽量减少在学习过程中不必要的干预与约束,发挥学生的主观能动性;如在共同完成某一项任务时,参与者都可以表达自由自己的想法,与人分享自己的见解。学生也会因“亲其师”,而“信其道”,从而让学生在这个环境中愿意去学,学得会,学得好。
3.师生分工协作,贯穿教学始终
在整个单片机教学过程中,要以学生为主体,指导教师在教学的组织、设计、及管理上唱“主角”。他除向学生传授知识外,还要担当起营造学习氛围的重任,教师在整个教学中起一个指导作用。单片机的内容相对来说还是比较抽象的,在实践操作中难度也较大。如果用大部分时间让学生苦思冥想依靠学生来完成显得得不偿失,且效果不明显。教师应成为学生行为的指导者,引导学生分析并解决实践中出现的问题,避免走弯路,鼓励学生发挥主观能动性,来解决出现的问题。
三、建立合理的考核体系
考核是衡量对教学成果和学生学习状况的重要手段,是对过去所付出的一种最好诠释。合理的考核体系有利于提高学者的学习的积极性,有利于单片机这门课程的健康发展。建立合理的考核体系也是教学改革的重要一环节。
目前的考核方式还比较单一,试题内容呆板,重知识轻能力,缺乏灵活性。容易误导学生在考前“突击”死记硬背书本中的原理知识,这种“急功近利”的做法只是为了考试而考试。导致大多数高分学生只知其然,而不知其所以然,更谈不上灵活运用,禁锢了学生的分析能力,不利于培养学生的创新力。同时,也容易诱使一些学生在考试中作弊。
1.考核改革的目的
逐步完善考核的形式和内容,通过合理的考核体系,引导学生将学习的重点放在实践和应用方面。
2.考核原则
对单片机的考核坚持“公开公正”原则,考核主要体现以下三个方面功能:一是检验学生学习效果;二是评价学生的学习态度;三考察学生的应用能力。
3.完善考核形式内容,体现“学以致用”的理念
(1)试卷考试应包括对理论知识的掌握和所学知识的灵活用。对基本概念、基本原理、基本器件等理论知识要求必备掌握;对编程、调试、分析要求现场调试结果,教师根据学生完成成果和掌握的熟练程度现场评分
(2)作为一门实践性很强的课程,应该把实践环节纳入考核之中,加大实践环节所占的比例,培养学生的动手能力,这样才有利于使学生对知识真正的掌握。将考核重点放在学生的“理解能力”、“应用能力”、“探索能力”方面。避免出现“高分低能”的尴尬,有利于学生对知识的理解和延伸。
(3)加强学生实训项目方面的考核,按照实训过程、成果和实训报告三方面来计算成绩。实训过程主要是对学生的学习态度和独立完成任务的能力的考核;实训结果主要是对学生作品的质量的考核;而实训报告反应学生的整体设计能力和表达能力。此外,对于在实训课题中发挥创新思维,并灵活运用所学知识的学生,给予奖励。负责考核的老师可以在学生完成操作后回头对操作过程中的问题进行提问,提倡学生为自己的表现作评价,加深学生的理解。
随着对单片机的不断发展应用,采用单片机系统来解决各类电子技术问题已成趋势。社会在变革,需求也在不断变化,这就需要我们不断去完善教学方案和实践方式,以提高教学质量。
参考文献:
