单片机毕业设计范文

导语：如何才能写好一篇单片机毕业设计，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。

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SPCE061A单片机概述

SPCE061A是继u\''''nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。目前有两种封装形式：84引脚的PLCC84封装和80引脚的LQFP80贴片封装。主要性能如下：

16位m’nSP微处理器；

工作电压：VDD为2.4~3.6V(cpu),VDDH为2.4~5.5V(I/O)；

CPU时钟：32768Hz~49.152MHz；

内置2K字SRAM、内置32KFLASH；

可编程音频处理；

32位通用可编程输入/输出端口；

32768Hz实时时钟，锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；

2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；

2个10位DAC(数-模转换)输出通道；

7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；

声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能；

系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于2mA@3.6V；

具备触键唤醒的功能；

14个中断源：定时器A/B，2个外部时钟源输入，时基，键唤醒等；

使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；

具备异步、同步串行设备接口；

具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；

内置在线仿真电路接口ICE（In-CircuitEmulator）；

具有保密能力；

具有WatchDog功能（由具体型号决定）

一、方案设计与论证

方案一：

本方案直接采用凌阳SPCE061A作为波形发生器。波形的具体产生是通过两路DAC来产生，凌阳SPCE061A在这方面的设计为我们提供了极大的方便，用它实现的好处在于，电路极其简单，另外在DAC的编程方面又提供及其便利的编程环境。电路的设计包括三大部分，第一是键盘控制电路的设计，这里采用4*4键盘，由IOA的低八位进行控制，把键盘上的行和列分别接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7上，采用外部中断二来中断所显示波形，以便进入下一波形的编辑和输出，在波形输出的同时利用外部中断一来实现同步的频率调节。第二是显示电路的设计，这里为了在波形输出依然有显示，由于单片机的局限性这里采用通常的动态LED显示行不通，因为波形输出时要求CPU不停地为其服务而没有空闲来为LED进行不停更新，解决方案是采用带数据缓存器和驱动的LCD来提供显示，这样只占用八个I/O口即可完成设计要求,也可放弃适时显示功能采用LED显示，这里将提供两种显示方案。第三是滤波和电压转换电路的设计，滤波采用低通滤波器，滤除DAC转换过程中形成的高频小锯齿波。另外由于凌阳SPCE061A单片机DAC输出为电流输出，为满足达到5V的电压输出，外接OP07运算放大器进行放大，加1千欧姆电阻进行电流信号到电压信号的转换。本设计的特点是全面采用数字电路方案，因而工作稳定可靠。利用单片机控制管理，使频率设置和占空比调整等操作可用键盘输入，十分方便。

方案二：

本设计方案采用功能很强的大规模数字频率合成器MC145151和多波形宽频率范围信号发生器MAX038等新器件产生波形和频率，控制与管理电路部分使用SPCE061A单片机以及键盘显示电路。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号，其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。在本电路中，用于粗调的控制电压（电流）由一个12位的DAC产生，使输出频率近似等于N倍基准频率。而细调电压则由数字锁相电路MC145151和环路滤波器MAX427产生，由锁相反馈环将频率fo=Nfr锁定。这种方案的优点是频率合成器工作更可靠，锁定更迅速。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路，所需外部元件少，使用很方便。控制和管理电路由SPCE061A单片机及电路组成。其主要用于对键盘输入的波形和频率选择等数据进行译码，计算出相应的控制参数，控制频率合成器输出正确的信号，并将其频率和波形参数用LED显示出来。对于小型通用信号产生器而言，这是一个比较理想的设计方案。

方案比较：

第一种方案设计电路简单，能够满足电子大赛设计的要求，这里考虑到短时间内设计既要成型，采用第一种方案。第二种方案的设计比较完善，由于用到专门的波形发生芯片，产生的波形比较完美，但电路复杂，适合于作波形发生器的产品设计方案。

二、系统硬件电路设计

2.1电路方框图及说明

图1整体框图

2.2各部分电路设计

2.2.1滤波、放大及其电流到电压的转换电路

电路本系统采用二阶压控电压源低通滤波器，如图2所示。它由两节RC滤波器和同向放大电路组成。其中同相放大实际上就是所谓的压控电压源，它的电压增益就是低通滤波器的通带电压增益，即：A0=Avf=1+Rf/R1

图2滤波电路

传递函数由图电路可知，运放同相端输入电压为：

(1)而Vp(s)与Va(s)的关系为：Vp(s)=Va(s)/（1+sRC）(2)对于节点A，由节点电流法可得Vi(s)/R-Va(s)/R-[Va(s)-V0(s)]sC-Va(s)/R-Vp(s)/R=0(3)将式（1）、（2）和（3）连立求解，可得电路的传递函数为A(s)=V0(s)/Vi(s)=Avf/[1+(3-Avf)sRC+sRC*sRC](4)式（4）为二阶低通滤波器传递函数的表达式。其中1/RC为特征频率，而1/(3-Avf)为等效品质因数。截止频率为1/RC。通过设置R、C可调节带通到我们需要的范围。另外调节Rf可调节幅度到我们需要的范围。

2.2.2键盘控制电路电路

在单片机中所需按键较少，多采用独立式键盘。此种键盘结构简单，每只按键接单片机的一条I/O线，通过查询即可示别出每只按键的状态来。但由于本系统按键较多，在这里采用矩阵式排列键盘，如图3所示，这样可以合理应用硬件资源，把16只按键排列成4*4矩阵形式，用一个8位I/O口控制,如图所示。把键盘上的行和列分别接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7

图3

按键控制电路上。先置IOA0~IOA3为带数据缓存器的高电平输出，置IOA4~IOA7为带下拉电阻的输管脚，此时若有键按下，取IOA4~IOA7的数据将得到一个值，把此值保存下来，再置IOA4~IOA7为带数据反相器的高电平输出，置IOA0~IOA3为带下拉电阻的输入管脚，此时若键仍没弹起，取IOA0~IOA3的数据将得到另一个值，把这两个值组合就可得知是哪个键按下了，再通过查表得到键值。

2.2.3显示电路电路

为了给广大单片机爱好者提供方便，在显示电路的设计方面提供两种方案，第一种是采用四个LCD进行适时显示，这是比较理想的方案，但由于LCD成本较高，这里还提供另一种方案，用六个LED进行显示，这种方案的缺点是不能适时显示，但也能满足一般设计要求。第一种方案采用四个LCD进行动态显示，轮流显示波形和频率，直接用SPCE061A驱动液晶显示器，要占用较多的I/O口，这里采用ICM7211M来驱动，这样不仅节省I/O口而且减化了编程。用数字代表各种波形，显示波形的粗调频率。用IOA9—IOA10口作为位选控制，IOA8口作为ICM7211M的片选信号，IOA11—IOA14作为数据线。数据线和位选线直接接凌阳SPCE061A单片机的I/O口即可，

图4LCD显示电路

第二种方案采用六个共阴极数码管LED进行动态显示波形和频率，直接用SPCE061A直接驱动LED，两位提供波形显示，四位提供频率显示。用IOB8—IOB13口作为位选控制，IOA8—IOA14口传输要显示的数据，数据线和位选线直接接凌阳SPCE061A单片机的I/O口即可，因为I/O口输出电流很小不会对LED造成损坏，它的电压值却足以驱动LED，这不像别的单片机还要外接驱动电路和电阻，采用凌阳SPCE061A单片机大大减化了设计过程和硬件电路。硬件电路如图5所示。

图5LED显示电路

2.2.4语音播报电路的设计电路

凌阳的SPCE061A是16位单片机，具有DSP功能，有很强的信息处理能力，最高时钟可达到49M，具备运算速度高的优势等等，这为语音的播放、录放、合成及辨识提供了条件。另外SPCE061A单片机具有32k闪存，事先把所需要的语音信号录制好，整个语音信号经凌阳SACM_S480压缩算法压缩只占有13.2K存储空间，对凌阳SPCE061A单片机的存储系统来说绰绰有余。凌阳SPCE061A单片机自带双通道DAC音频输出，DAC1、DAC2转换输出的模拟量电流信号分别通过AUD1和AUD2管脚输出，DAC输出为电流型输出，经LM396音频放大，即可驱动喇叭放音，放大电路如图6(只列出了DAC1,DAC2类似)。在DAC1、DAC2后面接一个简单的音频放大电路和喇叭就能实现语音播报功能，这为单片机的音频设计提供了极大方便，音频的具体功能主要通过程序来实现。

图6音频放大电路

三、软件设计

3.1主程序流程图

由于使用凌阳SPCE061A使电路变得异常简单，整个波形发生器的主体任务落到了程序编写上。整个系统的软件设计方案如图7，采用外部中断二来中断所显示波形，以便进入下一波形的编辑和输出，在波形输出的同时利用外部中断一来实现同步的频率调节。波形的具体产生是通过两路DAC来产生，之所以采用这种方式，是因为凌阳SPCE061A在这方面的设计为我们提供了极大的方便，在DAC的编程方面又提供了及其便利的编程环境。用函数来产生波形是大多数设计者喜之不舍得设计方案，但在具体设计方面，因为函数在单片机的运算过程中占据了太多的时钟周期，这就给我们追求高频波形一个瓶颈，要怎样解决这个问题呢？这里我采用查表来实现，根据理论凌阳SPCE061A单片机可达到一百兆的要求，这就能充分满足题目设计要求了，然而，由于函数产生波形极其方便，凌阳SPCE061A单片机有提供了大量函数库，在设计过程中我在低频部分依然采用函数设计。另外，波形频率随CPU的频率而变法，凌阳SPCE061A单片机的32768的实时时钟经过PLL倍频电路产生系统时钟频率(Fosc)，Fosc再经过分频得到CPU时钟频率(CPUCLK)可通过对P_SystemClock(写)($7013H)单元编程来控制，这就为我们设计提供了丰富的CPU时钟选择。默认的Fosc、CPUCLK分别为24.576MHz和Fosc/8。我们可以通过对P_SystemClock单元编程完成对系统时钟和CPU时钟频率的定义，改变设置将可提供多种频率选择。在本设计中，波形编辑的第一部就是进行CPU频率选择，选择最高频和最低频作为粗调，在用键盘和中断进行微调，以便达到所需的频率及其幅值。下面将对各部分编程作详细说明。

图7整体流程图

3.2分块程序流程

按键控制部份

在键扫描的过程中，先置IOA0~IOA3为带数据缓存器的高电平输出，置IOA4~IOA7为带下拉电阻的输入管脚，此时若有键按下，取IOA4~IOA7的数据将得到一个值，把此值保存下来，再置IOA4~IOA7为带数据反相器的高电平输出，置IOA0~IOA3为带下拉电阻的输入管脚，此时若键仍没弹起，取IOA0~IOA3的数据将得到另一个值，把这两个值组合就可得知是哪个键按下了，再通过查表得到键值，跳转至相应程序段，执行输出相应波形或者编辑波形，从而达到控制波形的目的。整体按键过程如图8所示。

图8按键控制流程图

正弦波形的形成

在设计之初，我一直都在尝试使用函数来计算输出波形，使用这种方法，在示波器上得到了很好的波形，但是在CPU时钟频率没调至最高的情况下，所得到的频率只是多少毫赫兹到几十赫兹之间，基本上没有实用价值。要达到更高的频率，就得另辟蹊径了。分析一下为什么频率上不去，主要原因在于，使用单片机进行正弦函数的运算时占去了不少时间，如果去掉这一计算过程波形的频率应该大有提高，另外就是CPU时钟频率没有调至最高，以及DAC转换过

图9正弦波形查表形成流程图

程需要时间。为了达到更高的频率，首先就要免去单片机的计算负担，我使用的解决方法是人为计算出要输出的点，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100K赫兹，能够满足我们设计的扩展要求了。为了实现频率的调整，我在一个正弦波周期里建了两百个点，如果我们隔一个取点的话，且在CPU时钟频率不改变的情形下，正弦波频率将相对于前面的频率提高将近一倍。这样我们就得到了解决频率调整的方法，首先进行CPU时钟频率选择，再调整一个正弦函数一个周期输出的点数，幅度的调节是通过初始幅度设置再通过外部放大电路来调节，设计程序流程图如图所示。另外，由于函数产生波形及其方便，凌阳SPCE061A单片机又提供了大量函数库，在设计过程中我在低频部分依然采用函数设计，因为这更有利于数字幅度和频率的调节。设计程序流程图如图9和10所示。

图10正弦函数计算形成波形流程图

三角波、锯齿波的形成

三角波、锯齿波形成的原理同正弦波形成的原理大致相同，在这里将不做作详细介绍，其流程图如图11所示。

图11三角波查表形成流程图

方波的形成和实现

方波是我们最常用的一种波形，并且常常作为一种标准信号应用在各个领域，凌阳SPCE061A提供了一种很好的方波发生机制，就是APWM调制，通过写入P_TimerA_Ctrl($700BH)单元的第6~9位，可选择设置APWM输出波形的脉宽占空比；同理，写入P_TimerB_Ctrl($700DH)单元的第6~9位，便可选择设置BPWM输出波形的脉宽占空比。我们可以将IOB8设置成同相输出端口，通过设置P_TimerA_Ctrl(写)($700BH)的第0~5位来选择TimerA的时钟源(时钟源A、B)。设置该单元的第6~9位（如图12所示），TimerA将输出不同频率的脉宽调制信号，即对脉宽占空比输出APWM进行控制。这里为了得到最标准的波形采用这种方式来实现标准方波。如图12所示就是我们进行APWM调制的原理图。

图12APWMO信号时序图

在某些应用领域由于各种干扰和响应的存在，实际电路往往存在各种信号缺陷和瞬变信号，为了满足各种需要我们还设计了有频率突变的方波，如图11所示。具体设计方案是采用不停的输出和停止输出某一幅度的值，在一个序列周期我们总共提供八位可变数值，因为在数据传输过程中一般是八位为一帧进行传输。通过键盘的编辑可以达到我们的需求。

图13有频率突变的方波

显示和播报

时间和路程的显示采用动态显示，显示子程序流程图如图14，语音播报采用凌阳SACM_S480语音播报，流程图如图15。

图14显示子程序流程图

图15语音播报流程图

其它

在按键控制的第6到第12个按键，都是用来改变和编辑波形参数的，这就为整个系统能输出各种波形提供了可能性，以及增加了它的实用性。另外还用外部中断一来进行同步调试，我们可在中断里写入各种参数，就可达到我们所要求的波形及其实现参数变化的目的。

四、系统测试及整机指标

五、总结

（1）能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波几种周期性波形，并且可通过调节变形成其它相关波形。

（2）用键盘输入编辑可生成正弦波由基波及其谐波线性组合的波形，以及各次谐波单独的波形。

（3）输出波形的频率范围为100mHz～100kHz；可以通过键盘输入粗调频率，通过外部中断一可同步调节频率，具有在低频部分调节步进小，在高频部分大的特点。

（4）输出波形幅度范围为0～5V（峰-峰值），可通过可变电阻任意调整调整。

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关键词：单片机；实践教学；创新能力；教学模式

作者简介：李春兰（1967-），女，四川三台人，新疆农业大学机械交通学院，副教授；艾海提·赛买提（1965-），男，维吾尔族，新疆乌鲁木齐人，新疆农业大学机械交通学院，副教授。（新疆 乌鲁木齐 830052）

基金项目：本文系新疆维吾尔自治区高等学校科研计划项目（项目批准号：XJEDU2012I15）、新疆农业大学前期资助课题项目（项目批准号：XJAU201121）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0097-02

“单片机技术”课程是工科类各专业的一门重要专业基础课程，是学生进行生产实习、毕业设计和毕业后从事嵌入式系统设计的重要技术基础。[1，2]该课程一般以“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”为先修课程，主要研究单片机基本结构、应用电路设计及程序设计，是实践性很强的课程。作为一门理论性、实践性都较强的课程，其教学目标是使学生获得单片机应用技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习计算机控制技术以及嵌入式技术应用打好基础。

针对该课程的特点，为了在有限的学时内能够尽快引导学生入门，在理论授课、实践教学的每个环节教师都须注重实践教学的渗透，帮助学生对各知识点的理解和掌握。笔者在教学中进行了一定的探索和研究。

一、各教学环节的实践教学改革

该课程的主要内容包括抽象的理论教学、课程的实验教学、课程设计等，如何激发学生的自主学习能力是一个关键。为了能够进行有效的课堂教学，激发学生的主观能动性，在教学实践中贯彻在教师指导下的、以学习者为中心的学习方式，[3，4]并注重实践教学的渗透。

1.课堂理论教学实例仿真演示

教学方法的改革离不开对教学内容的更新优化和对教学模式的改革。首先，在优选课程教材的基础上，狠抓实验教材建设，先后多次对课程实验指导书内容进行充实和修改。其次，在课堂的理论教学中，以独立的单元为单位，多举实例，并将单片机仿真调试软件Keil与单片机及器件仿真软件Proteus相结合，进行单片机内部资源和简单器件的调试与仿真演示。将相关软件发放给学生，使学生能够在有计算机的地方就能进行仿真实验，提高学生的学习兴趣。

2.改革实验内容，开设综合性设计型实验

综合性设计型实验是实践教学内容改革的重点和难点，在实验课程中开设综合性设计型实验，以培养学生创新能力。同时把先进软硬件技术与电子芯片不断融入实验实践教学中，使人才培养与时展同步，与技术进步同步。

具体实施中，根据专业培养目标及教学计划，制定了实验教学大纲，并根据专业培养计划要求，及时调整相关实验内容。实验教学内容安排的重点是培养学生的实践能力，即根据控制对象能编写出相应的程序，并能独立解决调试程序中遇到的问题，改变了过去单一验证性实验，培养了学生的探索创新精神。

3.课程设计实践教学

“单片机技术”课程设计的目的是为了培养学生整体动手能力和实践能力。课程设计包括项目概述、项目要求、系统设计、硬件设计、软件设计、系统仿真及调试，要求学生完成相应的设计项目后提供完整的程序清单和电路原理图。在选题上，采用了实际应用项目实例，力求理论和实践相结合，同时考虑培养学生解决工程实际问题和综合应用的能力。典型实例都来自实际工程应用，有助于学生动手能力的培养和锻炼。

此环节一般安排两周的时间。按不同的题目将学生分成4～5人组成的小组，进行系统设计，包括硬件原理图设计、控制程序设计及调试、实际系统面包板的搭建及调试等。首先教师布置课程设计任务，然后要求学生利用图书馆、网络等一切可以利用的资源进行资料查询，并且根据各组的课程设计任务进行控制系统方案设计、控制系统电路原理图设计、控制程序编写；将单片机仿真调试软件Keil与器件仿真软件Proteus相结合，进行模拟调试；最后进行实物制作和程序调试，从而通过实时实验对课程设计的方案进行验证。图1、图2分别是步进电机正反转控制课程设计的部分成果。

课程设计中使学生熟悉和掌握了基于单片机的小型控制系统设计的完整流程，熟悉了软件联调方法和技巧，掌握了仿真软件从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。从某种意义上讲，弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象，大大缩短了开发周期，让学生在学校得到了工程师的基础培训，具有创新性。

4.毕业设计实践教学

毕业设计的题目可以来自教师的科研项目、课题，也可以是现实生活、实际生产中需要解决的控制问题，甚至是学生感兴趣的科技创新活动中需要解决的问题。在毕业设计过程中，学生根据在课程设计中获得的实际经验和能力，可以进行相关的系统开发；利用实验室的硬件设备以及相关仿真软件，可使得与单片机相关的毕业设计进行控制算法的研究，并利用自己开发的硬件平台进行程序验证，既有效解决了以往单片机类毕业设计结果无法验证的难题，又完成了一定系统的开发实践，为学生进入社会奠定了一定的基础。如毕业设计“冷库在线温度控制系统设计”，该题要求学生完成小型冷库系统温度的在线监控。为保证监测的温度能够反映冷库不同位置的温度，学生提出了利用四个温度传感器检测冷库中四个不同点位置的温度，并以它们的平均值作为冷库的在线检测温度。在线检测温度、温度平均值计算、温度显示、加热及冷却的控制，以及辅助功能的控制都由控制程序来实现，而单片机作为控制器，通过其的硬件电路及控制程序来实现对冷库温度的在线检测与控制。其面包板实物连接图如图3所示。

5.全国大学生电子科技大赛

全国大学生电子设计竞赛是面向大学生、大专生的群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革，引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，促进高等学校形成良好的学习风气，同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。

为鼓励和组织学生参加全国电子科技大赛，新疆农业大学机械交通学院实验室购买了一定数量的电子元件，能源与电气工程系的教师组织学生参加实践活动，指导学生掌握源程序编译软件的使用、硬件仿真软件使用、电路板制版软件使用、将制版文件导入电路板雕刻机完成电路板制作等，并利用暑期对学生进行集中培训、训练，完成常用电路的设计、制作及调试的工作，培养学生解决问题、团队合作的能力。图4是学生赛前的部分作品。学院在2009年、2011年先后两次参加了全国大学生电子科技大赛，有18人次获省部级竞赛奖项，取得了比较好的成绩。

二、实践教学的特点及考核方式

通过多年的“单片机技术”课程实践教学得出以下结论：

（1）课程实行了理论教学与实践内容相结合的改造，目标明确。依据教学大纲的要求和实践教学的目的，选择能够贯穿实践能力培养的实践项目，教学内容在逐步完成实践项目的过程中展开，课内课外训练并行，通过完成实践项目的训练过程培养学生单片机的实践能力。

（2）基础理论教学内容能即时通过软件仿真验证，说服力强，学生印象深刻。

（3）各实践环节彼此关联，从小到大，从简到繁，从局部到整体，层层推进，形成了一个完整的实践教学模式。

（4）采用了以形成性考核为主的考核方式。能力考核贯穿实践教学始终。以对完成项目的过程考核为主的方式，对学生掌握基本知识与技能的程度、工作态度、完成项目的情况进行公开、公正、多方参与的考核评价。

三、结论

根据“单片机技术”课程实践性很强的特点，构建了课程实验、课程设计、毕业设计、大学生科技大赛等实践环节相结合的实践教学活动，实现了传授、学习、实践等教学全过程的模式改革。通过这些实践教学活动，使学生积累了实践活动的经验，激发了学生浓厚的创新意识、强烈的实践参与意识，为专业课程的学习奠定了很好的基础，也为以后深入学习计算机控制技术以及嵌入式技术应用打好了基础。

参考文献：

[1]潘永雄.新编单片机原理与应用[M].第二版.西安：西安电子科技大学出版社，2007.

[2]张洪润，孙悦，张亚凡.单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

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关键词：电子信息;创新能力;实验实践;教学改革

21世纪是以信息科学为关键技术的知识经济时代，信息产业是我国重点发展的产业，而电子信息工程专业是培养电子信息技术高级技术人才的主要专业之一[1][2]。地方性院校在电子信息专业人才培养方式上，既不同于清华大学等一流大学，也不同于深圳职业技术学院等国内一些优秀的职业技术学院，如何在缺乏政策、资金、地域优势，教学手段相对落后的情况下，构建面向区域经济、行业经济的应用型、工程型人才培养体系是急需研究的问题。本文针对地方院校电子信息工程的一般性特点，探讨了实验、实践教学环节改革在电子信息专业教学中的重要作用，培养学生成为具有扎实的专业理论基础、并有较强的工程实践能力及创新精神的、在某一专业方向具有技能专长的应用型和工程型技术人才。

一、课程设置保基础、重实践、强能力

如何培养当今社会所需要的工程应用型人才、工程教育如何适应市场经济发展及地方与行业的需要，如何建立适应区域经济需求的专业方向，课程的设置是解决这些问题的落脚点。地方院校电子信息专业在课程设置上应遵循：保基础、重实践、强能力，面向工程应用的原则。

课程设置主要有：基础课程群、专业基础课程群、专业必修课程群以及专业选修课程群。专业基础课程力求保证学生具有较扎实的电子学科系统的基础理论和知识；专业必修课程使学生在电路系统、软件技术、信息处理、网络与通信等几个方面受到基本的、规范的专业教育；专业选修课课群则根据技术经济发展不断优化、更新，使学生能够了解和跟踪先进的电子信息技术。实践教学环节改革旨在培养学生工程观、系统观、强化综合实践能力，使能从事电子与信息系统的设计、开发、应用。

二、建立适应时展和适应区域经济需求的实践教学体系

工科类专业的核心是要培养学生的实践能力、创新能力和工程素养[3][4][5]。要达到这个目标就必须大力加强实践教学，建立多层次、多类型的实践教学体系。建设开放性实践教学环节，主要通过增加开放性、综合性、设计性、创新性实验，进行多学科综合课程设计，面向工程实际的毕业设计(论文)，开展丰富的大学生课外科技活动等培养学生分析问题、解决问题的实际能力，逐步培养创新精神和工程设计能力。

1.学科实验课

实验教学在高等工科教育中占有非常重要的地位，它不仅是对理论教学的论证、补充，更是培养学生理论联系实际，增强动手能力和创新能力的重要手段。现在的综合实验台，虽提高了实验效率，但学生的失去了动手参与的机会，这样的实验激发不了学生的兴趣，更谈不上有什么创新性。实践教学改革目标要求在实验课中减少验证性实验项目，增加综合性和设计性实验项目。实际教学中在单片机应用、电子线路、C++编程等课程要求设计性、开发性试验或编程题目达到80％以上，并要求每学生每门课程至少提出一个创新性题目，并进行方案设计，实验室提供相应制作条件并计入学科成绩，这对促进学生的积极性，加强工程实践能力培养起到积极作用。

2.综合课程设计

课程设计是实践教学环节中非常重要的一个部分，学习某一专业学科基本分析、计算、设计方法的过程。但是纵观现阶段电子技术发展，电子系统越来越复杂，硬软件结合紧密，学科知识综合交叉，仅用一门学科知识很难完成实用性的设计；因此有必要对专业基础课、必修课进行分门别类，组合成群，进行综合性课程设计，才能加强课程设计的全面性、有效性。实际教学中我们把电子信息专业基础平台组成四个课群，开展四项综合课设，促使学生综合运用所学知识，了解各个学科相互联系，理解电子系统的组，建立了系统工程观念。

（1） 电子技术综合课程设计。电子技术基础包括模拟电子和数字电子技术和通信电子技术，是电子信息技术类专业的重要专业基础课，通过模拟、数字、数模混合电路的综合设计，通过使用开发板、计算机仿真、实际制作相结合的手段，进一步使学生掌握、融合电子线路基本理论、方法。综合性的电子技术课程设计题目主要有：数显温度计、电压表、电流表的设计、超声波测距系统的设计、简易数字存储示波器设计、数调信号发生器、数字频率计、数码功率放大器等等。

(2)单片机及应用课程设计。单片机在电子系统中的应用极为广泛，其难度适中、应用开发成本低，设计过程具有创造性，与其他学科结合紧密，特别适于地方院校电子信息专业学生学习和应用。在完成电子技术基础、通信线路、单片机、传感检测等课程后，学生已具备了较多的电子方面的知识，选择一个与单片机应用相关的项目，设计出进而完成一个实际产品的设计，可培养学生的电子系统观、工程意识，使课程设计更接近实际产品设计。采用的单片机以51为主，兼顾其他如6805系列，PIC单片机、AVR单片机、MSP430单片机等。电子信息专业中，信号处理课程是主要的专业课程（包括数字信号处理、数字图像处理、语音信号处理等），但是由于课程的概念比较抽象，许多理论是基于较为繁琐的数学理论和数学推导，容易使学生感到乏味很难与实际结合起来，达不到预期的效果。考虑实际硬件制作的难度和成本，根据我校学生的实际情况，主要采用软件Matlab等进行仿真的方法进行课程设计。本课程的教学重点并不在于提高学生的软件编程能力，而是要求学生掌握信号处理课程的基本概念、基本方法和基本技能及基本应用。因此，我们采用仿真软件来满足“信号处理”课的教学的需要。如： FIR数字滤波器的设计、数字图像处理算法、语音信号的编码、合成、识别等都可通过Matlab仿真实现。

（3）应用软件编程的课程设计。电子信息专业软件类课程有基础层次的《面向对象程序设计》、《软件技术基础》、《数据库原理》和专业选修课《C++与可视化程序设计》、《JAVA语言》等课程。众所周知，计算机语言系列的课程是实践性非常强，为此在综合设计中突出实用性，需用所学的一门以上的语言对一些小型项目进行模拟开发，目的在于训练学生综合应用所学程序设计知识，独立完成项目设计问题、加深软件系统理解，提高编程水平，实际教学中题目主要包括：信息管理系统设计、可视化工控程序设计、开发网络小游戏、网页制作等。

3． 毕业设计

毕业设计是培养学生理论联系实际、综合分析解决实际问题能力的重要实践教学环节，是对学生在校四年学业中的基础理论知识、运用工具知识、实际动手能力、知识创新等综合知识能力的综合训练，对培养工程实践能力具有重要意义。对此，毕业设计的选题要尽量来源于生产实践实际和科研课题，做到“真题真做”。实际课题有助于学生主动学习，激励学生的独创精神，培养学生的创新能力。此外为调动了学生学习的积极性和创造性，鼓励学生根据自己的就业意向、兴趣、社会需求自拟毕业设计课题。面向工程实践毕业设计题目类型主要有：①硬件设计部分，以各类单片机为主的系统设计；以DSP为主的信号处理硬件设计；仪器仪表信号采集处理的电路设计，通信系统设计等，智能建筑弱电系统设计；面向工控的PLC应用系统设计等。②软件部分：管理数据库设计；网络通信编程；基于Vis）ual C++的工控软件、组太设计；语音、数字图像处理与仿真；此外毕业设计严格做到一人一体，要求使用当前先进理论和技术，选择流行的硬件芯片、软件和开发工具，是毕业设计过程与企业人才需求接轨。

三、丰富大学生课外活动、组织学生参加各级各类电子竞赛

建立学生创新中心，参加电子设计竞赛。为了丰富大学生生活，增强学生实践能力，我们由专业教师组建了大学生创新中心，还邀请企业的工程师作为兼职辅导老师，我院地处河北，紧邻京津，创新中心根据这一区域经济发展和技术要求，设立了不同的产品设计和研究课题学生还可以根据自己的兴趣、爱好进行一些小制作、小发明。我们还积极开展第二课堂活动，激发学生兴趣，积极参加全国、全省的电子设计竞赛，学校和院系也可以经常组织一些中小型的竞赛活动，如、无线电通讯比赛、网络设计比赛、网页制作等。

定期进行专题讲座。定期开展学术讲座，内容涉及到《智能信息处理》、《高速DSP技术及其应用》、《ARM嵌入式系统设计》、《无线通信系统开发》、《虚拟仪器及其应用》、《电子设计自动化》等技术，使学生普遍获得了较大的信息量，更加深人地了解了电子信息技术。

建立健全校外实践基地，加强产学研合作。高素质人才的培养离不开优越的条件和优良的环境，在完善基础实验设施的基础上，建立健全校外实践基地，建立与企业和科研单位的广泛的联系，共同承担人才培养、有计划地组织参学生参观、实习和生产劳动，扩大学生的视野，增加他们与社会接触的机会，了解科学技术的最新发展动态。

作者单位：河北建筑工程学院

参考文献:

[1]陈小虎，刘化君，朱晓春等.电气信息与电子信息类应用型人才培养体系的创新与实践[J] .中国大学教育，2006，(4)：55-56.

篇4

关键词：民航专业；单片机；教学改革

作者简介：陈维兴（1981-），男，天津人，中国民航大学航空自动化学院，讲师；徐萍（1983-），女，辽宁鞍山人，中国民航大学航空自动化学院，讲师。（天津300300）

基金项目：本文系2010年中国民航大学院级优质课建设项目（项目编号：D1386）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0077-02

单片机是工科院校自动化、电子类及相关专业重要的专业必修课，是一门结合控制、计算机等技术，培养学生创新能力和动手能力的应用性很强的课程。该课程主要学习和掌握单片机的硬件结构、指令系统、编程方法及设计等，可以帮助学生对前期专业基础课程的理解和掌握；同时单片机又是一门实践性很强的技术课程，是学生日后从事相关行业工作的基本技能之一，它的教学效果直接影响学生的就业和发展。[1]

民航大学具有鲜明的行业特色，毕业的学生主要到机场、航空公司等民航相关机构从事维修和管理等工作。随着数字化机务维修和智能机场建设的深化，单片机课程对于日后从事机务和机场机电的学生来讲意义重大。对于这样的“饭碗型”课程，学生却普遍感到枯燥难学，学习热情不高，更谈不上应用能力和创新能力了，这就使单片机课程对学生日后毕业设计和就业的帮助也不大。[2]

鉴于以上情况，学院单片机教学团队积极探索和尝试，对课堂教学、实验教学和实践教学进行改革，通过多种方式培养学生的创新能力和知识应用能力，使学生能够适应未来个人发展和行业发展的需要。

一、改革课堂教学，注重行业特点，提高教学质量

在课程学习之初，就结合民航行业设备特点，把科技竞赛或毕业设计中的优秀作品以演示、介绍和互动的方式介绍给学生，如发动机传感器智能检测方案、助航灯光调光器的控制、助航灯水蚀检测装置等，使学生对单片机系统有一个感性认识，体会单片机技术的实用性，从而激发学生的学习兴趣和求知欲。

优化重组教学内容，提高教学质量。[3]传统单片机教材的编排顺序是先介绍基础知识、硬件结构，然后介绍指令系统、中断和外部扩展等。这种编排方式虽符合先基础后综合的逻辑规律，但学生普遍反映抽象难懂，学完了教材也不会应用。为此在教学中把“以应用为目的”作为指导思想，调整教学计划、整合教学内容，每章都引入适当的教学实例，例如学习用P1.0做输出口点亮LED时，可以结合助航灯水蚀检测这个实例，灯具上的水蚀信息经单片机处理后通过P1.0做输出口点亮LED，LED的亮灭反映了灯具的水蚀与否，当然真正的设计和实现比较复杂；再如讲解中断实时性问题的时候，引入场面监控系统的报警模块，让学生从现场工作角度理解中断优先级和实时性处理的问题，随着学习的深入，陆续把新知识点与实例有机联系起来。在实例中讲解某些知识点，既提高了学生的学习积极性，又培养了学生解决实际问题的能力。

广泛使用多媒体，密切结合行业教学。采用多媒体技术设计和制作相关教学课件，融入动画、动态注释等环节增强知识的可视性，加深学生理解和印象。将行业内常用设备的板级实物引入到教学中，比如在通信相关章节中以行李分拣系统、机场场面监控系统中的设备接口举例，内容精辟、主题明确、层次清晰、文字简练，尽可能多地采用图片图表形式，避免冗长的文字表述。通过丰富的动画演示，生动形象地描述课本中的抽象概念，将枯燥的理论具体化、形象化，通过感官和想象力的互相配合，帮助学生对理论知识进行理解和记忆，增强他们的学习兴趣。同时利用校园网上先进的Blackboard（Bb）网络教学平台资源，为学生提供丰富的学习资料、相关芯片资料、设备资料、项目开发指导建议和师生交流论坛，方便学生课后学习，也营造了一个独立思考研究、相互交流的良好氛围。

本课程基于民航领域对测控系统的要求，加入了工控机（IPC）的相关内容，使学生较为完整地了解上位机与检测控制装置协同工作的机制；同时通过融入行李分拣、值机、离岗等机场常见系统的实例，学生从行业应用角度了解到单片机如何作为系统的一个组成部分进行工作，同时也形成了控制系统的概念。例如，将单片机串口通信技术与IPC的COM接口控制结合使用；将单片机的数据采集、AD转换技术与IPC的数字量输入和组态方法结合使用。通过这种在行业实例中讲解技术，同时将不同方面技术横向联系的方法，学生更全面地掌握单片机知识和其应用，更深入地理解设备、系统的构造，为今后专业课的学习打下了坚实的基础。同时，IPC内容的引入和系统化的讲解也使学生从单机设备到整体系统完整了解民航业内常见的控制系统。

二、改革实验教学，强调专业特点，培养综合能力

单片机课程具有很强的实践性，为达到良好的教学效果，必须加以大量的实践训练才能使学生深刻领会和理解课程内容。实验教学具有直观性、实践性、综合性，是单片机教学的重要环节。[4]

传统的实验环节没有考虑学生的个体差异，全班同学用相同的试验箱和实验指导书。学生按照实验指导书给出的接线图、实验方法和步骤进行实验并输入程序代码，在实验教学系统的特定环境下对程序进行编译、运行，在实验箱上观察结果。这种实验教学方法在一定程度上可以让学生尽快了解和熟悉单片机，但它不利于学生动手能力、创新能力和综合运用知识能力的培养，不利于进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性。对于同样的实验内容和实验步骤，完成情况也有较大差异，基础好、能力强的学生“吃不饱”；基础和能力差一些的同学“吃不消”。

鉴于以上原因教师对实验环节进行改革，把实验项目分成基础性实验和设计性实验两类。基础性实验占实验成绩的60%，设计性实验占40%（见表1）。

基础性实验如数据传送类实验、数据计算类实验和定时中断类实验，给出实验题目、实验方法和实验步骤，目的是让学生进一步巩固课堂的教学知识、夯实理论基础、掌握基本的实验方法和实验技能。设计性实验如飞机停止泊位的单片机控制、基于单片机的助航灯光巡检装置、机坪车辆限速报警装置和选择呼叫信号发生器设计等，只给出实验题目和必备的开发包，要求学生分成2～3人的小组，从功能要求、方案论述、系统软硬件设计和调试这几个方面入手，撰写实验报告，但每人的侧重点不同，其实验方法和步骤可通过查阅相关资料自拟，实验完成后由任课教师组织简单的答辩，目的是培养学生的知识应用能力和独立思考能力。同时，根据机务和机场不同专业学生今后职业特点，分配不同题目。如机场自动化类学生多进行通信、监控功能较强实验，如飞机泊位、助航灯光控制、特种车定位等；而机务维修专业学生多进行传感器检测、数据总线采集、实时控制功能较强的实验，如多路采集、总线管理等。对于这种改革，学生感到实验课变得生动有趣，因而投入了极大地热情，充分地发挥了自主性和创造性，有利于学生综合能力的培养。

三、开展实践教学，紧跟行业发展，培养工程思想

国内外高等教育很注重引导学生创新能力、协作精神、理论联系实际、动手能力和工程素质的培养，提高学生针对实际问题的解决能力。民航大学是一所行业特点十分鲜明的院校，在这方面笔者也做了一些有益的尝试，结合行业发展，以创新基地为平台，积极开展实践教学，培养学生的工程思想。

为了更好地应对未来的工作，笔者吸收学有余力的学生进入创新基地。教师通过到民航企事业生产实习和调研等机会凝练来自生产一线的实际题目用于学生科技活动，如助航灯光模拟控制、旅客行李信息检测、特种车辆防撞等，这些题目全部基于单片机嵌入式技术解决，需要学生具备一定的技术基础。通过一定的培训后，鼓励学生参加学校组织的科技立项和校外竞赛，配备专门老师指导学生撰写立项申请书，经学校组织的专业教师论证评审后，获得一定的仪器设备或经费支持，进行课外科技研究。学生自己查阅资料、设计及安装调试电路，独立处理实验数据及分析实验结果；指导教师定期对学生进行指导，引导学生找出解决问题的方法。

在课外实践过程中，同时注重培养学生的工程素质。[5]从选题开始，就强调收集资料、协作分工、工作记录、心得体会等细节工作，并做好设计说明书等相关文档的管理，使学生熟悉立项、方案论证、PCB 设计、结构设计，软硬件设计与调试、安装调试等电子设计的各个环节，逐渐熟悉和掌握硬件开发的整个流程。这样系统地培养学生的学习技能、交流技能等，理解并认识良好的工程规范，为日后独立从事单片机系统的开发和设计工作打下坚实基础。

指导教师组织学生进行开题答辩、中期检查和结题验收等工作，引导学生从不同角度思考问题，注重总结归纳，将实践中得来的经验进行升华和沉淀，写成科技论文或总结报告，锻炼了学生的表达能力、文字组织能力、应变能力和团队协作精神。

四、结论

自单片机教学改革以来，学生对单片机内容接受得更快、理解得更深，教学质量明显提高。采用新的教学方法和教学手段后，学生接受单片机应用技术课程知识和掌握高新技术的能力明显增强，学习积极性也有明显提高。实验和实践教学改革后，通过课程设计、毕业设计、竞赛等环节反馈的信息表明学生的动手能力、创新能力和综合素质明显提高。参与实践组织的学生完成多个具有民航特色的课题，如“机场助航灯光模拟屏控制系统设计与实现”、“机场旅客行李标签自动检测装置”、“机场助航灯光积水检测系统”等得到了行业内专家的认可和高度评价，并在“挑战杯”等竞赛中获奖，其中“机场助航灯光模拟屏”已经做成实物（长9米、宽2米），用于本科生的实验教学。这些都是课程改革的良好成果。

教学改革是一个长期的过程，要把它作为一种常态进行下去，不断总结积累经验、完善创新，只有这样才能真正完成不断提高学生综合素质的目标。

参考文献：

[1]朱清时,方健华,丁伟红.创新人才的培养与我国当前教育的改革(上)[J].江苏教育研究,2009,(16):3-8.

[2]庞永师,刘玲,陈德豪.工程类应用型人才培养探索与实践[J].中国大学教学,2008,(9):43-45.

[3]杨洪亮.“单片机原理”课程层次式教学改革研究[J].计算机教育,2008,(18):60-61.

篇5

[关键词]单片机；创新能力；教学改革

[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.

[2]龚益民.《单片机原理及应用》教学改革与实践[J].2007，(5)：119―120

篇6

关键词 单片机 现状 教学改革

中图分类号：G434 文献标识码：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

“单片机原理及应用”作为电子信息工程的一门重要专业课，具有实践性、应用性强等特点，并且强调硬件设计与软件开发于一体。该技术已经广泛应用于工业自动化控制、自动检测、家用电器、仪器仪表、机械电子等诸多领域中，①这些领域也是电子信息工程专业学生的主要就业去向。通过这门课程的学习，学生可以掌握单片机控制系统的设计以及如何编写程序，这将为后续嵌入式等课程的学习以及毕业设计环节打下基础。随着当前社会的不断发展进步，各类智能设备层出不穷，因此单片机必然有其用武之地。为了适应目前就业形势的需要，并且使学生在学习单片机知识时能够具有较高的效率，有必要对单片机课程的教学进行改革，从而来提高学生的动手能力，增强学生的竞争力。

1 单片机课程教学现状与存在的问题

第一，单片机原理及应用这门课涉及到比较多的专业基础课程，如C语言程序设计、网络通信、数字电子技术、模拟电子技术等，对学生的专业知识要求较高，而通常学生专业知识比较薄弱，有的专业知识遗忘，对单片机的学习造成困难。第二，单片机这门课程的内容和概念多并且都比较抽象，各个功能模块间有着密切的联系，对于初学者来说难以掌握和理解。第三，单片机课程理论教学模式比较单一，以往传统的教学模式都是老师讲课、学生听、比较枯燥乏味，学生学习积极性不高，学习效果不佳，不能激发他们的学习兴趣，并且实验也是验证性的居多，不利于培养学生单片机程序设计和硬件开发的能力。因此，任课教师都在探索新方法以提高单片机课程的教学效果。②③④⑤⑥第四，课程考核形式单一，主要以闭卷考试为主，学生通过考前突击也可能取得较好的成绩，但是可能缺乏动手能力，这种考核方式不能全面衡量学生对这门课程的掌握程度。下文分别从教学内容、教学方法以及考核形式3个环节提出改革方案，通过改革，旨在提高学生分析和解决问题的能力，使学生有较强的专业技能，从而培养出适应当前社会发展需要的专业技术人才。

2 教学内容的改革

由于“单片机原理及应用”这门课程的内容比较抽象、概念多并且逻辑性强，因此在授课的过程中要注意控制好理论知识的深度，减少一些记忆性与陈述性的知识，加强与实践结合，可以以电子设计大赛的一些作品为例，引导学生学以致用。可采用案例式教学的方式来吸引学生注意力，提高学生学习兴趣。例如，在讲授单片机定时/计数器这个章节内容的时候，一些学生对于如何设置IP、TMOD、IE、TCON等特殊功能寄存器来实现定时或计数的功能难以理解，但是他们对引言部分中介绍的设计万年历的例子有较大的兴趣，因此可以先用PPT展示一下万年历设计的过程，让学生带着问题去学习寄存器设置等方面的知识，可大大提高他们的理解效果。在教材建设方面，教材中一些陈旧的内容已经不适应当前技术发展的需要，所以应当适时地更新教材，有助于不断补充新知识和新技术，克服长时间选用同一教材知识的滞后性，此外，教师在教学过程中，应当根据学生的实际需求以及学校制定的人才培养计划编写合m的教学大纲，从单一到综合，简单到复杂，逐层递进安排教学内容，对教学内容划分成三个大模块，第一个部分为单片机的工作原理和硬件结构组成，让学生对单片机有一个整体的认识，第二个部分介绍单片机C语言程序设计，使学生掌握程序的编写方法，第三个部分为中断系统，定时计数器以及串行口通信等，使学生了解单片机控制系统，并能够对单片机进行开发应用，这种划分模块的方法，可以使得课程内容条理分明，重点更加突出。在实验教学方面，首先，要认真设计实验内容，着重培养学生的创新和实践能力，在以往的实验教学大纲中，实验内容较少，多数实验是以验证性为主，设计型、创新型的实验较少，学生通常是机械式地根据实验指导书完成实验，并且有些实验程序是都已经编写好提供给用户的，这样的实验将不利于他们动手能力的培养，因此需要根据学生对学习理解情况调整实验侧重点，除了教学大纲中规定的基础实验外，大纲中可以适当增加设计性和综合性实验。为了给学生提供了更多动手实践的机会，学校还可以适当开放实验室，鼓励学有余力的学生进行综合实验项目，让学生在课余时间利用实验室资源学习单片机。通过课程设计、实习实训、毕业设计等教学环节进一步弥补课内实验学时的不足。

3 教学方法改革

在教学过程中，可以多种教学方法并用，这样有助于培养学生的学习兴趣。采用板书与多媒体手段相结合的教学方式，比如对于程序设计我们可以利用板书来讲解，通过利用多媒体进行现场演示和调试程序，使学生在课堂上就能够观察到程序运行的现象和结果，给学生直观感受，使抽象的内容变得生动、形象，有利于产生好奇，激发学习兴趣。除了传统的“多媒体+板书”的方式外，还可以采用任务驱动法、项目教学法、讨论法等教学方法。比如在讲解汇编指令这部分内容的时候可以适当缩减讲授学时，转为任务驱动型的学习方式，只对一些比较常用的指令进行认真讲解，余下的一些指令以课后作业的形式布置给学生自己学习，这种方式有助于培养学生的自学能力。课堂上还可以给学生展示一些单片机的小应用、小制作的实物，并针对这些实物多与学生交流、讨论，通过这些展示培养了学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。教师还需要适当引导学生充分利用学校网络资源，查阅课程资料或文献，以及进行课外的学习上的交流互动。在实验教学方面，对于一些比较复杂的实验，可以把学生分成若干个小组，每个小组大概由 4～5名自学能力比较弱和比较强的学生搭配构成，教师在讲授完必要的基础知识以及实验引导后，就可以让各个小组学生通过学习、实践、交流和讨论来完成实验，等实验完成后再从每个小组中选一个人来进行过程讲解和结果演示。这种分组教学的方式能够培养学生的团队合作精神并且提高他们的自学能力。单片机是一门实践性很强的课程，因此需要强化课程设计环节，让学生利用所掌握的知识独立设计一个小型的单片机应用系统，通过课程设计可以很好地锻炼了学生的实战能力，同时可以让学生查漏补缺，进一步巩固所学知识。另外，平时需要多鼓励实践能力比较强的学生积极参加各类电子设计大赛，锻炼他们的实践能力和团队合作精神，培养综合素质，同时也为学校争得荣誉。

4 课程考核模式改革

以往的考核方式单一，主要以期末闭卷笔试为主，有的学生可能通过考前突击也可以取得不错的成绩，这样就无法全面地反映学生单片机的实际编程能力以及对知识的掌握程度，所以应该增加实验考核，并且合理设置实验成绩、平时成绩以及理论成绩的比例，可以采用课程总成绩=期末笔试成绩？5%+实验成绩？0%+平时表现？5%的方式进行考核，引导学生不要重理论轻实践，因此只要学生在平时的实验过程中熟练掌握了基本技能，最终的总成绩都不会太低。这样的考核方式能够激发学生平时学习的积极性，更能反映学生实际应用能力及对知识的掌握程度。

5 总结

随着现代科技的发展，单片机的应用领域越来越广泛，因此单片机的教学改革十分必要。本文首先分析了“单片机原理及应用”课程现状与教学中存在的问题，接着分别从教学内容、教学方法和考核形式等方面对单片机课程进行了教学改革探讨，充分注重理论与实践相结合的原则，因材施教，重视学生自主学习能力的培养，提高学生解决实际问题的综合能力，也为毕业后的顺利就业打下基础。希望通过本文中提出的教学改革思路，能够进一步提高单片机的教学效果，同时为社会培养出具有创新能力的单片机应用型人才。

注释

① 文武松等.纹机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2015.

② 石明江，顾亚雄，张禾.单片机原理与应用课程教学改革与实践[J].计算机教育，2011（6）.

③ 刘志壮，张文昭，周文真.单片机原理课程教学改革研究与实践[J].当代教育理论与实践，2014（9）.

④ 王琦，孟昕元，杨晓.单片机课程教学改革与探索[J].河南机电高等专科学校学报，2015.3（23）.

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一、建设目的及意义

单片机是一门有实际意义的专业课，学好它对以后学生的技能竞赛，就业有莫大的帮助。建设一个功能全面的工作室，显然是关键之一。工作室建成后，拟达到如下目的：（1）满足日常单片机教学，为工学结合提供必要条件；（2）理论结合实际，加强学生的综合动手能力，激发学生学习兴趣；（3）完善课程体系，指导专业建设；（4）更好为各类技能竞赛服务，或做人才储备；（5）增强学生就业竞争力。

二、工作室设施建设

目前已有单片机实验室一间，在原有的基础上增加设备数量，首先保证日常教学的需求。在此基础上，根据技能竞赛训练要求，配备了FPGA等开发板，其他测量焊接等设备。在实践的过程中发现，单片机实验设备一般只满足教学要求，完成一些验证性实验，对于一些探索性实验就难以满足，特别是一些技能拓展训练。因此，在实验室里引进proteus等仿真软件，可以按照设计需求进行仿真，增加了系统设计的灵活性，避免因设计错误而导致的浪费。

三、工作室内涵建设

1.各年级学生分类培训。一年级学生因为尚未接触到专业知识，故选拔主要以学生兴趣和进校基础为主。一年级学生训练是以打好基础为主，主要培养文献检索阅读写作能力，各种信号测量能力，基本电路仿真能力，简单语言程序设计能力，焊接装配能力等。训练地点可以不局限于工作室，并且可以通过高年级同学“扶、帮、带”，达到既定效果。

二年级学生由于已经接触到部分专业课，加上有了前期的训练的基础，可以进行专业训练，项目包括单片机应用、电路设计及仿真、也可以围绕技能竞赛展开训练。二年级学生已经跟老师接触一年多了，所以选拔除了之前取得的成绩，更主要考虑的是学生的平常表现及任务完成情况。

三年级学生课程已经基本结束，并且有很多已经在外实习，考虑到部分同学留校接受专接本教育，所以对这些同学开放，作为毕业设计（论文）的完成场所，为同学顺利毕业和以后的深造奠定扎实的基础。

2.工作室管理。学生参加培训原则上不能影响正常的教学秩序，应合理利用课外时间，因此，该工作室更多是在课后或晚上进行开放，这样对工作室管理工作是个挑战。所以从中选取一个责任心强，动手能力强，能正确维护各种仪器，并能解决一些突况的学生作为安全责任人，来维护整个工作室的安全及保障设备的正常运作，辅助指导教师进行工作室的管理。

3.考核措施。为了营造一个积极的气氛，让更多的学生能参与进来，给在训同学一定的激励，应引进一种考核及淘汰措施，除了常规的考核外，更注重过程性考核。学生应该定时跟指导教师进行交流，内容包括，近期项目完成情况、进度、存在的难点及疑点，并对下次交流及预期的效果进行估算，作为考核的参考。对低年级同学进行交流、帮助及指导也是考核的一部分。

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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。

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关键词：职业教育；单片机；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）15-004-01

单片机课程是实践性很强的课程，必须通过一系列的软硬件实验，才能做到理论联系实际，才能学好学懂，取得良好的教学效果。因此，在理论教学中应更多的融入实践教学环节，来培养学生的动手实践能力。为了巩固和加深学生对基本概念及基本原理的理解与掌握，并进一步培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，因此，在理论教学过程中完成相关的实验课程。

但是通过深入调研，发现目前许多职业教育院校的传统单片机课程实践项目与社会实际需求严重脱节，实验内容陈旧、实验项目单一。而且，往往忽视了职业教育院校学员“形象思维能力强、抽象思维能力相对较弱”的认知特点。造成了现行实践教学内容对学员难度偏大、实用性差、效率低的尴尬现状。

为摆脱现状、提高效率，笔者在近几年教学过程中进行了一些探索。

一、在实践教学内容上进行大胆创新

首先，应对单片机课程实践教学内容进行大幅度的革新，建议在必修实践课程中，大幅度减少汇编语言等软件编程项目，增强基本I/O端口编程控制，增加课时学习单片机控制电路的安装、调试和排除故障等实用性较强的内容；在选修实践课程中，主要加强单片机的软件编程能力训练，为基础较好、学有余力的学员提供进一步学习提升的机会。

此外，为更好培养学生熟练掌握单片机应用系统的设计方法，学生应能够根据要求，自行设计实现有一定实用价值的单片机系统。要达到这种培养目标，需要较长的学习时间，应在完成单片机课程学习的基础上，利用毕业设计或者电子竞赛培训等方式进行强化训练。在课题选择方面，可贴近工程应用，并将前期掌握的基本实验内容加以综合运用，提高学生设计较复杂系统的能力。例如选取设计电子密码锁的课题，综合按键输入、存储器控制、液晶显示、蜂鸣器报警多种器件的使用，使学生能够在熟悉的知识环境中逐步接近实际应用。电子设计大赛考察学生对电子系统的综合设计能力，在培训中，除了讲授单片机的相关内容，还应讲解通信、控制方面的知识，如介绍无线收发电路的设计、电机控制等内容。

二、单片机实验仿真板的应用

在硬件资源比较紧张的情况下，可以采用仿真软件进行相关项目的实验，这样可以在节约资金的同时，增加学生的实践能力。

仿真软件的应用使得单片机电子钟、键盘设计等大型实践作业可以在普通机房和单片机实验室交替进行，如果学生有个人电脑，学生的大型作业甚至可以回到宿舍完成，此举不但可提高学校实践教学资源的利用效率，而且增强了实践教学的灵活性。

三、以项目为牵引，推动理论实践一体化教学

依托精心设计的实践项目，将课程知识体系打散，重新将知识、技能有机融合到具体的实践项目中。让学员在亲自动手完成这些项目的实践过程中，切实掌握知识、形成技能，实现实践教学的目标。进而促成实践教学对理论教学的有效支撑，并从根本上激发学员的积极性和创造性。通过一些针对性强、有趣的项目来激发学员的创造热情，使他们在轻松愉悦环境中完成项目安装、焊接与检测，学会知识、增强技能。

四、开发高性价比的实训器材

为配合实践教学内容上的各种创新，为满足以项目为牵引的理论实践一体化教学，必须开发高性价比的实训器材。研制价格低、实验项目全的实训电路板，并确保学员每人一套，就可以使学员不受场所的限制随时进行实验实训，大大增加实训时间，提高实训效果

五、鼓励学员进行创新项目设计

学习是为了应用，课堂上讲授的知识毕竟是和实践相脱节的，现有的实践性科目也是别人已经做过的，只是再应用所学知识进行了一遍重复实验而已。如果要达到熟练的程度，必须进行创新设计。根据自己生活或者实际需求，设计一种别人没有做过的东西，从购买元器件、设计电路、软件与调试、硬件安装等一步步完成所要设计的项目。笔者认为，只有多想、多做、多练、多应用才能熟练掌握课程精髓。

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关键词：实践基地 实训教学 创新能力

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0149-02

长期以来，我国一直倡导以德育教育为核心，提高学生实践能力、创新精神的素质教育教学理念，不断推动实践教学改革，奠定扎实的实践基地。各大高校应当从自身实际出发，并结合社会经济人才发展要求和科学技术发展，努力加强创新教育实践，进而达到学生创新能力与应用能力的水平。

1 实践教学改革

近年来，我国越来越重视以实践能力与创新精神为中心的素质教育建设。因此，我们就当前高校教学改革做了重点的分析研究，并从实际教学情况出发，不断提升社会人才需求和科学技术发展要求，努力建设以实践教学基地为支撑的实训教学体系，不断进行创新教育改革，充分发挥教学实验室的作用，努力提升学生综合能力，建立一个新技术、新产品转化的开发和人才培养基地，更好的完成现代化化教育教学改革。

单片机实践基地建设是进入21世纪以来我国教育部针对当前教育教学现状提出的高校教学改革项目，该项目积极倡导以创新教育体系与实践基地为核心的实践型教育基地建设。自实践基地建设以来，我们对实验室管理、教学内容、实验考核等有了更深的了解，并在教育教学方面取得了一定的成绩，极大的推动了单片机实训教学改革的发展。

2 实训教学改革思路及方案

首先，应建设一个规范、开放、发挥学生聪明才智，集教学、科研为一体的创新教育教学基地；其次，设置大型综合设计实验，不断加强实验教学过程中的创新能力培养；再者，采用实验教学新模式，丰富教学实验类型，增加设计型实验、综合应用型、应用系统开发实验、探究型实验等内容；然后，丰富教学资源，进一步研究多媒体教学系统，建立教学网站；最后，组织DSP学科与单片机小组，组织单片机设计竞赛、辅助辅导学生，充分激发学生主动性和积极性。

3 实训教学改革内容及措施

3.1 建设实践教育创新基地

构建单片机实践基地，制定科学、合理、规范的管理制度、学生创新设计守则及学科小组守则等，不断加强实验室建设和管理模式建设。组建创新实践教学基地，并由教学与学科小组实施严格实践管理，给学生创造实验实践便利条件，积极探索创新教育、素质教育实践教学有效运行管理机制，打造产学研相结合、课内课外相结合的实训创新教育基地。

3.2 创新实践基地建设

始终坚持以实验环节为中心的单片机课程教学内容，构建单片机创新实践基地，努力培养学生实际动手应用能力，打开实训教学突破口，是学生具有主动发现问题和解决问题的能力，积极探索理论、实践认知规律探索，深入了解教学内容，极力发挥学生主观能动性，加强实验教学。组建与工程实际接轨的开放性实验训练，采用实验教学新模式，提高单机片实训教学质量。

3.3 制定综合设计任务

设立大型综合设计实验项目，订制设计任务书，提升实验教学效果，充分发挥教学资源优势，制定实验指导书。将机电综合设计、毕业设计、创新设计与科技方法训练等有机结合融合在一起的大型综合设计实验项目当中，构建以训练集成和小型模拟设计为内容的系统设计项目，努力提升学生现代工程意识和创新设计能力。

3.4 开发单机片实验开发应用系统

以单片机实验系统开发为基础，并将开发应用板用于控制机构，进而实现机电一体化创新实验平台建设。帮助学生深入了解单片机开发程序、系统扩展及单片机基本运行原理，让学生能够直面工业应用，更好的掌控单片机应用系统开发，不断加快人才培养模式建设，也就是努力提升创新教育和素质教育水平，逐步增强工程意识和创新能力建设，构建扎实的单片机实验系统开发。

3.5 构建新型实训考核模式

构建新型单片机实训考核模式，综合运用现场考核、实验操作等手段，全面考核学生实际运用能力，深入了解学生实际操作能力和专业知识水平。学生可以根据自身实际选择探究设计型实验为内容，以便于在最短的时间内达到实验资源利用率的最大化，充分发挥实验基地资源作用，更好的完成实训教学工作任务，完善实践基地体系建设。

3.6 树立现代工程意识，培养学生解决工程问题的能力

以单片机实验开发系统为基础，构建网络化嵌入式和单片机控制系统实验平台建设。全面推动新型实验设备在工程系统中的应用，并将其引入到单片机实验教学当中，更好的培养学生的现代工程意识、提高学生解决工程问题能力。

4 实训教学改革效果及成效

经过长期的实践验证，单片机实践基地建设就是为了增强现代工程意识、树立学生创新能力、构建实验室管理模式等为目的，进而取得显著的教学效果。

4.1 构建机电一体化实验平台

目前，单片机开发系统已经形成了一定的规模，且有不少数量的机电设备和数字技术为平台建立起来创新实践基地。这样才能够为培养学生创新能力及现代工程意识取得有效保证，发挥机电设备应用作用。

4.2 制定基地管理制度体系

构建科学规范的学科小组守则、管理制度以及创新设计守则等制度，构建相应的高效开放式实践基地建设，完善实践基地建设体系。

4.3 构建多媒体教学体系建设

单片机实训教学应当利用教学网站优势，不断提升多媒体教学应用质量和水平，更好的满足教学资源优势，努力将单片机技术逐渐引入到实验教学。局域网络的应用有利于加深学生与教师之间的沟通与联系，激发学生学习兴趣，促进学生个性发展及创新能力的培养，积极发挥网络资源作用。建立以单片机实验教学与教学网站主页为主的实验教学系统。实践基地建设有利于更好的完成创新设计、毕业设计以及综合课程设计等实践教学任务，充分彰显实训教学效果。

综上所述，实训教学改革就是要帮助学生树立全新教育理念，树立以创新型人才培养为目标的工科教育。教育最终目的就是要引导学生掌握创造能力，更好的唤醒学生价值观、生命观，充分发挥精神运动作用，并将教育教学观念贯穿于实践教学的始终，根据实践基地建设的新颖性与创新超前性有机结合在一起，帮助学生深入了解实训教学知识内容，掌握全面的机电一体化发展态势，更好的发挥客观物质观念，全面推动学生的教育教学观念，重视对学生发现问题和解决问题的方法、能力，积极挖掘学生的个性品质和探究精神。综合运用互动合作式、启发式教学与发现式学习教学作用，更好的发挥现代教育技术优势，进一步强调创新能动性与个性化发展。综合改进传统教学模式，采用以知识掌握程度为依托，并以应用创新和科学知识基础建设、实践能力考核方式为中心。始终坚持以人为本的教学理念，并以教师为主导的实训教学体系，充分发挥学生的积极性和主动性，进一步构建宽松适宜的实践教学环境。

5 结语

单片机创新实践基地建设有利于推动实训教学改革与研究，进而取得有效的实践教学效果。因此，我们应当充分运用基地管理模式与实践教学模式，不断提升工程实践能力、创新能力教学模式，全面提升单片机实践教学质量，完善实践基地体系建设。

参考文献

[1] 肖克辉，徐东风.物联网背景下的计算机实验中心管理[J].实验室研究与探索，2011（8）：292-295.