時間：2022-04-19 12:33:30
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機課程設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：教學改革；實踐性；Proteus+Keil
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0246-02
放眼當今社會，電子行業快速發展，單片機在多個領域如工業自動化、智能儀器儀表、消費類電子產品、武器裝備、終端及外部設備控制、計算機網絡和通信設備等有著廣泛的應用[1，2]。對于工科的電子、電氣相關專業的學生而言，掌握好單片機技術對自我知識的提升和今后就業的幫助都是大大有益的。因此，單片機課程在上述專業中的地位非常重要，而且鑒于單片機特殊的實踐性，它的實踐環節比如課程設計就更是重中之重了。
一、我校單片機教學的現狀
我校原有的單片機教學實驗環節有兩個：單片機課內實驗和單片機課程設計。課內實驗雖然有硬件設計和軟件編程兩部分，但由于開發板上硬件的最小系統比較完善，學生相當于只需要進行簡單的連線便完成了硬件設計。軟件設計則是在偉福Lab6000系列單片機仿真實驗系統上完成的，這些實驗基本都是驗證性實驗或者是很簡單的設計性試驗，主要目的是讓學生通過實驗了解單片機的硬件環境，熟悉單片機的編程方法。因此學生總體所完成的工作基本上是簡單的軟件編程，硬件設計幾乎沒有，更談不上是軟硬件的綜合系統設計。這使學生在以后的工作中應用單片機時捉襟見肘，學不夠用。
針對以上情況，我校單片機課程設計通過引入Proteus+Keil兩個軟件進行較大的改進，既加強了學生硬件電路的設計，又有軟硬件聯調的綜合考量，很好地培養了學生對單片機系統設計的能力，提高了大家學習的積極性和主動性。
此外，之前學校課程設計題目單一，沒有考慮到學生的個體差異，導致有些學生無從下手，最終只能模仿別人的電路板，甚至連設計報告也是抄襲別人的；還有些能力較強的學生做起來易如反掌，達不到拔高的效果，這樣就違背了課程設計的初衷[3]。
二、Proteus+Keil的完美結合
Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件，能很好地仿真單片機及器件。相對于另一款使用較高的仿真軟件Multisim，Proteus的元件庫更齊全，使用更方便，最重要的是它可以把軟件作用在處理器上，并和該處理器的任何模擬和數字器件協同仿真。除此，Proteus還提供了大量的虛擬儀器和分析工具，用戶可以在調試代碼時清晰地看到仿真結果或通過節點波形等查找錯誤原因。
Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，易學易用。
在計算機上，安裝Proteus仿真軟件和集成軟件開發環境軟件Keil，就已經相當于是一個設備先進、功能完善的虛擬實驗室了，可以方便地進行軟硬件的級聯調試，加強單片機系統設計的概念。
在實際的課程設計中，先在Proteus ISIS中設計硬件原理圖，確定IO口的端口使用。項目的軟件可在Keil中進行設計，生成目標代碼文件*.hex，若編譯失敗，可對源程序進行修改，直至編譯成功。把生成的目標代碼文件*.hex添加到硬件電路的單片機中，比如AT89C52，然后運行仿真，即可以看到仿真結果。若不正確，可以分析錯誤原因，修改相應的軟硬件，直至仿真正確[4，5]。
三、課題的設置
課程設計不同于平時的作業，它有一定的針對性，要滿足高中低各層次不同學生的需求。假如全班同做的是一道很難的課程設計題，學困生根本無從下手，更別說從此獲取知識了，這樣他們很快沒有了學習的積極性，徹底放棄了。于是針對不同階段的學生，我校單片機課程準備了三個不同層次的題目組。
第一類是拔高性題目，比如簡易計算器，學生在短期內必須要完成一些實際應用的題目，要求綜合性知識較全面，適合基本功扎實、有想法、愛創新的學生。例如有些學生在低年級段就參加了電子設計競賽，已經有了單片機系統設計的概念，他們需要的是設計更為復雜實用的系統來提升自我。
第二類是中等難度的題目，比如多功能智力競賽搶答器，學生除了有基本的單片機知識，還必須有一定的動手實踐能力和邏輯分析能力，并且涉及其他知識領域，適合知識面較廣的學生。
第三類是基礎性題目，比如數字溫度計，是學生在掌握了單片機基本知識后所能完成的簡單的功能設計，這個層次的題目要求不高，適合底子較為薄弱的學生。也就是說，讓每個階段的學生都能從此次課程設計中汲取相應的養分，有所收獲[6]。
由于題目的難度系數不同，最終的評分準則也不同，第一類題滿分100分，第二類題滿分90分，第三類題滿分80分。這樣既有針對每個層次學生的題目，又能將大家的差距拉開，讓學生付出的勞動與最終給定的成績基本成正比。
四、總結
利用Proteus和Keil進行課程設計對學生來說也是樂于接受的，軟硬件都易于修改，減少了開發設計時間，而且Proteus軟件可以直觀地看到仿真結果或節點的波形，也就是說學生在自己的宿舍就能完成前期的設計工作，不再像以前那樣依賴實驗室的測試設備，方便快捷，靈活性好。而課題的多樣性，也給了學生更大的選擇空間，從而提高了積極性和參與性，讓學生親身領會系統分析、設計和調試各個階段的各種滋味，提高實際應用的能力。
參考文獻：
[1]彭勇.單片機課程的教學改革[J].農業網絡信息，2006，（6）.
[2]張毅剛.新編MCS-51單片機應用設計（第3版）[M].哈爾濱工業大學出版社，2008.
[3]葛浩，林其斌.單片機課程設計教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28（10）.
[4]李雪蓮，時謙.基于軟件仿真和硬件電路聯調的單片機課程設計[J].中國電力教育，2011，（9）.
[5]章萬靜，劉長榮，形海霞，顧軍林.Proteus和Keil聯合仿真在單片機教學改革中的應用[J].福建電腦，2010，（4）.
關鍵詞： 課程設計 教學改革 實踐能力
單片機技術目前已廣泛應用于自動控制、智能儀表、家電、機電一體化等領域。單片機是工科專業的專業基礎課，是一門工程實踐性很強的課程，課程設計是單片機實踐教學過程中最重要的環節。單片機課程設計是培養應用型人才，幫助學生樹立實踐觀念，培養學生發現問題、分析和解決實際問題的能力，啟迪學生的思維，提高學生綜合分析能力的重要途徑。
一、存在的問題
1.實施方案陳舊。傳統的課程設計注重理論驗證，設計過程是老師給出設計思路，學生按照老師的方案和課本已有資料進行設計，最終造成學生對單片機系統設計過程不能深刻理解，嚴重束縛學生創新才能的發揮。
2.題目選取問題。很多高校的設計題目多年來一直不變，在這種情況下，部分學生的任務完成就是直接向高年級學生索要相關資料。還有的學校題目完全由學生定，題目選的過于簡單，甚至選取教學中的例程。這兩種情況都無法達到課程設計的真正目的。
3.硬件開發環節依賴試驗箱。某些高校采用高度集成的單片機試驗箱進行課程設計，試驗箱功能強大，集成度高，用戶通過簡單連線可以完成實驗，不利于學生單片機應用開發能力培養。
二、教學改革探索
1.課程設計選題。課程設計中，題目的選取非常關鍵，一方面要使提供給學生的題目難易適中，讓學生能夠及時完成任務，另一方面選定的題目要具有科學性和新穎性，能夠激發學生的學習熱情。考慮以上因素，我們一般采用兩種方式：第一種是老師精心挑選題目，并說明要實現的功能；第二種是讓學生自擬題目，可以根據自己興趣擬定課程設計題目，然后與指導老師協商討論后確定。
2.學生分組。學生三人一組，以強帶弱，分工合作，每人負責一個方向：一人負責硬件，一人負責軟件，另一人負責報告的整理和撰寫。小組還要對項目進行評估和檢查，采取組內合作模式，充分調動每個學生的主觀能動性，培養學生的團隊協作能力。
3.課程設計實施過程。（1）課前準備：指導老師簡單講解單片機理論教學中沒涉及的但與課程設計相關的理論，同時介紹課程設計步驟和模塊化設計方法。學生根據項目需要深入了解相關器件使用方法。（2）資料查閱：鼓勵并指導學生通過各種途徑，如圖書館資料庫和互聯網等查找與項目相關的資料，確定最佳設計方案、最重要的是單片機選型，主要考慮單片機所能提供的資源，比如單片機速度、輸入/輸出端口資源、低功耗和實現難易等因素。方案如果把握不準，可與指導老師討論，修改后確定方案。（3）Proteus仿真軟件的應用：對初學者來說，如果按照傳統單片機系統設計流程制作硬件，經常會出現需要重新更改設計方案、重新購買元器件并重新焊制電路板等情況。這樣不但會浪費時間金錢，而且會挫傷學生的積極性。為解決這個問題，可以引進Proteus軟件對單片機電路進行仿真分析。在Proteus環境中軟硬件聯合調試通過的情況下再購買元件并焊接。（4）單片機硬件電路的制作：各小組根據確定方案及仿真效果，選擇元器件，列出詳細元件清單，并自行采購。然后在Protel中設計完整原理圖，生成PCB圖，進行紙板和元件焊接，最后進行系統調試。
4.考核方式。考核是檢查學生學習效果的一種方式。在實際操作中，可將考核分為平時成績、調試成績、答辯成績和報告成績幾部分。平時成績考核學生查閱資料、分析整理、工具使用熟練程度等能力。調試成績考核學生仿真和實物調試，并與預定任務目標相比較而給出成績。答辯部分反映學生對課題理解程度，針對課題設計中關鍵問題進行提問。報告部分主要從內容和格式進行評價，包括設計方案合理性、文字敘述條理性、排版規范性等。
三、結語
單片機課程設計注重培養學生的實踐動手能力和自主思考能力等，為畢業設計和將來工作打下良好基礎。培養學生單片機實踐能力是一個長期而復雜的過程，需要不斷積累經驗，進一步完善培養方法和措施。
參考文獻：
[1]李春暈，張學睦，李建楠.高等學校實踐教學質量綜合評價體系研究.實驗技術與管理，2009，26（3）：222-224.
[2]林祝亮，馬世平，楊金華.項目教學法在電子類課程設計中的應用研究.實驗技術與管理，2009，26（8）：114-116，
[3]郭潔.大學專業課實驗教學法改革與效果分析.黑龍江教育：高教研究與評估，2009（11）：74-76.
[4]施國英，李天華，劉曉松.淺談“單片機”實踐教學改革[J].中國電力教育，2009，08.
[5]張凱亮.單片機實驗教學的探討及實驗室的管理[J].福建電腦，2014，10.
關鍵詞：單片機課程設計；軟件仿真；硬件電路聯調
在開發單片機嵌入式系統時，使用最多的軟件就是Keilc51軟件，此軟件是由Keil公司研發出來的，軟件以uVision2為開發平臺，具有的功能包括項目管理、編碼、程序生成器等。Keilc51的優點在于：其界面的友好性較高、操作便捷，支持對匯編語言、C語言及混合語言的編程、編譯和調試工作，可以在很大程度上縮短設計周期，在對程序進行修改時也是很方便的。與此同時，Keilc51還能夠加載Proteus軟件的VSM仿真器，加載之后就可以和Proteus軟件進行聯機調試。
一、課程設計流程
1.編寫相關指導文件
在對課程設計著手之前，需要對課程設計的流程進行文檔編寫，為扎實掌握單片機技術打下基礎。相關指導文件包括：單片機項目開發的相關教程和例程材料，Keilc51和Proteus軟件的教程和例程材料，單片機課程設計完成程度的標準，課程設計大綱等。
2.選擇題目
在制作課程計劃時，需要根據每個章節內容的不同和課程進展程度對學生的實際學習情況進行考量，通過對學生掌握情況的判斷再對課程設計進行擬題。課程設計的題目包括針對各章內容的，也包括針對綜合應用的：關于MSC-51與A/D轉換方面的課程設計題目，關于MCS-51串口方面的課程設計題目，關于定時器與中斷方面的課程設計題目，關于I/O接口方面的課程設計題目，關于MCS-51的綜合使用方面的題目等。除此之外，還要列出詳細的元件表，供學生選擇和參考，并對課程設計題目的實現提出相應的具體要求。
3.使用仿真軟件和實現電路功能
在課程設計實現中，教師可指導學生分組進行，根據學生所選題目對學生如何在軟件和硬件等方面進行設計給予指導，以完成設計的初步內容。在對學生進行指導時，可按照以下步驟進行：
（1）繪制程序流程圖，可以使用Visio或Word進行繪制。學生在繪制程序流程圖時，不但要依據所選題目的設計要求，還要結合教師的指導內容進行繪制，為接下來的程序設計做鋪墊。
（2）設計硬件電路，可以使用Proteus軟件進行設計。在這一步驟中，首先要對Proteus軟件進行學習，在掌握基本應用原理和方法的基礎上，再依據設計要求設計電路。在學習Proteus軟件的基礎上，由教師組織學生先進行軟件的實際操作學習，需要學生掌握的內容有：建立工程文件、選取和使用元件、連接電路和進行調試運行等。
（3）編寫程序和編譯調試，根據上一步驟得到的硬件電路使用匯編語言編寫源程序，再在Keilc51軟件中進行編譯和調試。教師要指導學生，讓他們依據課程設計要求把編寫好的匯編代碼導入到Keilc51軟件中，進行編譯調試。
（4）聯合調試，對Proteus軟件和Keilc51軟件進行聯合調試。將在Proteus中畫好的原理圖在ISIS上打開，在Proteus軟件里的DEBUG菜單中選擇use remote debug monitor選項，并對聯機仿真參數進行設置。將在第三步中編譯好的Keilc51工程文件打開，并設置相關參數：在Keilc51的project菜單中點擊進入option for target“工程名”，在DEBUG選項的右上方下拉菜單中選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver，并設置聯機仿真參數。
4.面包機設計和電路功能的實現
在這一階段，教師要先組織學生對集成芯片的用途和管腳功能進行學習，之后再在面包板上建電路，電路連接無誤后，使用編程器將程序燒寫到單片機的CPU上，最終使電路功能得以實現。
5.實行課程設計考核答辯制
教師采用答辯制的形式對學生的課程設計進行考核，在答辯中真正判斷出學生對課程設計的體悟到底有多深。
二、成果總結
本課程設計將軟件和硬件的使用集合了起來，完成了對單片機的開發設計，在實踐過程中取得了良好的結果，讓學生對軟件電路、硬件電路以及軟硬件聯調設計和面包板設計都有了更加深入的了解。
1.理論與實踐結合
在教學中，不僅要將學生的實際情況與學習內容結合起來，還要單片機學習中各個章節的內容和實際動手操作結合起來。在本課程設計中，擬定了MSC-51與A/D轉換、MCS-51串口、定時器與中斷、I/O接口、MCS-51的綜合使用等方面的數十個設計題目，并對課程設計提出了具體要求。
2.讓學生告別“眼高手低”
仿真聯調的結果雖然不能完全代表在實際情況中的結果，但是在很大程度上已經實現了電路設計的功能在虛擬情景中的實現，為判斷抉擇提供依據。根據仿真聯調的結果，我們可以在硬件操作中實際運行，通過這種方式，可以對仿真結果的正確性和準確程度進行校正。在學生進行實踐之前，要讓學生對集成芯片的芯片用途和管腳功能有所了解，之后在面包板上建電路，然后將程序通過編程器燒寫到單片機的CPU上，這樣就可以完成對電路功能的實現了。在課程設計的一系列環節中，學生既可以學習到各環節所需工具的相關知識，又可以提高學生的動手能力，增強學生的學習積極性。
3.對能力的培養
在實踐課程設計的過程中，通過繪制流程圖、畫電路圖和編程等，可以鍛煉學生有步驟地實現目標的能力；通過要求學生對程序進行標注，可以有效鍛煉和提高學生的編程能力，增強他們獨立思考的能力。
先進和完善的軟件能夠使硬件的運行達到更好的效果。在單片機課程設計中引入軟件，可以使學生在了解和掌握單片機的設計流程的基礎上，熟悉聯調的技巧與方法。與一般的單片機仿真軟件不同，在課程設計中所使用的仿真軟件除了能仿真單片機CPU的實際情形，還能仿真單片機周邊電力和未參加工作的電路情況。此仿真實驗能夠很好地將實驗和工程銜接起來，仿真結果的無誤將為電路的實際實現提供重要依據。同時這樣的課程實訓也是工程師的最基本實踐內容，這也為學生今后的學習和工作奠定了基礎。
參考文獻：
[1]喬建華.李臨生.Proteus在單片機教學中的應用分析[J].電氣電子教學學報，2009，2（6）：24-25.
[2]陳淑芳.基于51單片機的教學實驗系統的設計與開發[D]青島：中國海洋大學，2011.
[3]吳慧芳，陸茵.“單片機原理及應用”課程設計引入Proteus軟件的實踐[J].中國電力教育，2010，5（9）：123-124.
（重慶三峽學院 重慶 404000）
摘要：針對單片機實訓體系存在的理論與實踐脫節、缺乏工程應用能力培養等問題，本文介紹了相關的改革情況。采用項目化模式組織理論教學和工程開發模式組織實踐教學，將理論教學與實踐教學緊密結合起來；改革單片機課程設計模式，增加課題宣講、系統驗收答辯等環節，促進學生動手能力及自主學習能力的培養；組建單片機興趣小組及與大學生創新性實驗的結合，促進課內外單片機學習的良性互動。實踐證明，單片機實訓體系的多層次多模塊改革，提高了學生的應用能力及綜合素質，改革經驗具有一定的推廣價值。
關鍵詞 ：單片機實訓課程；教學改革；應用型人才
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2015）02-0060-04
作者簡介：謝輝（1969—），女，碩士，重慶三峽學院教授，研究方向為工業測控系統的教學和研究。
基金項目：重慶市教委教改項目“單片機課程‘項目導向型’教學模式的研究與實踐”（項目編號：113013）；重慶三峽學院教改項目“應用本科單片機課程實訓體系的教學改革”（項目編號：JG120668）
一、現代工程對應用型人才的要求及現行教學模式的不足
現代工程對應用型人才的工程素質與實踐能力的要求不斷提高。工程素質是一個技術人員創新意識、團隊意識及知識技能等的內化表現，實踐能力則體現為一個技術人員分析問題、解決問題的外在執行力，二者相輔相成，是應用型人才培養的重要指標。高等院校工程教育是培養造就合格工程師的主渠道，需要每門專業課程理論與實踐的有機聯動，特別是實訓課程的系統化培養。
單片機是現代測控的核心。“單片機原理及應用”是電子、機電等專業的一門重要的專業基礎課，同時也是一門軟硬件技術結合緊密、理論性與實踐性強的課程。特別是單片機實訓課程，是對學生進行專業的技能訓練，鞏固和加強所學理論知識，培養學生動手能力和工程素質的重要環節，與單片機理論課程具有同樣重要的地位。
“單片機原理及應用”課程在我院開設多年，雖實踐教學經驗較豐富，但單片機實訓課程體系還存在著很多問題，主要體現在以下幾個方面：
第一，單片機實訓課程與理論教學結合不夠緊密。目前的單片機課程教學仍主要注重理論知識的傳授，課堂教學以單元章節劃分知識體系，課內實訓以驗證性實驗為主，學生無法將理論知識與實訓有機地結合起來。到了課程設計階段，學生很難對實訓課題有一個整體性的認識，不知道軟硬件如何分工，如何開展模塊化程序的編寫。許多時候課程設計變成了教師做課題，學生只能做簡單的電路焊接、程序錄入等工作，沒有達到培養學生應用能力的效果。
第二，實訓課題與生產實際結合不夠緊密。課程設計是學習單片機系統設計與開發的綜合過程的重要環節，實訓項目應該與生產實際緊密聯系。但目前絕大多數的實訓項目都主要停留在理論分析、繪制原理圖、編寫程序及電路板焊接等方面，對單片機系統在生產實際中可能遇到的重要問題如故障排查、系統優化、抗干擾、性價比等很少涉及。
第三，對學生實踐能力與創新精神的培養不足。工科的學生最重要的專業素質就是實踐能力與創新精神。單片機課程實訓涉及電子、傳感、程序設計及系統集成等多方面的知識，是培養學生專業素質優質的載體。但由于現行課程體系的條塊分割，課程實訓沒有與課外實踐及相關課程知識進行有機銜接。為保證課程設計在規定的學時內完成，實訓項目往往省略了文獻資料查閱、設計方案論證、任務分解及答辯等諸多步驟，直接給出一個可以完成的任務。這樣，學生的實踐能力很難有實質性的提高。
總體來說，現行單片機實訓課程任務較單一、考核不夠全面，對學生應用能力的培養還停留在較低的層面上。為促進學生實踐動手能力的培養及工程素質的提高，單片機實訓課程改革十分必要。
二、單片機實訓課程體系的改革
單片機課程實訓體系的改革，最重要的是通過理論課程學習及實踐項目訓練，使學生能站在工程應用的角度，更深入地理解單片機的理論知識，掌握單片機系統的開發流程，提高分析問題解決問題的能力，最根本的目的是培養良好的職業應用能力。為此，實訓課程的改革主要做了如下幾個方面的工作。
（一）項目化教學模式的構建
打破傳統的理論教學與實踐教學相分離的教學模式，將單片機課程規劃為基礎知識、單元技能及綜合能力三個層次，采用項目化教學模式組織理論與實踐教學。
根據電子信息應用本科的人才培養定位將課程內容進行優化重組，精心編選了6個非常貼近實際的工程項目，編寫出版了相應的單片機項目化教材。每個項目就是一個相對獨立的單片機應用系統，包含單片機的一個或若干個知識模塊，從實現實用性、能力化的教學目標；每個模塊又由一個或多個任務組成，將單片機應用技術的知識點、能力點加以整合和重組，貫穿在以職業能力培養為核心的工程項目中。
課程教學按照工程項目開發的模式，即“項目提出模塊分解任務完成項目總結”的流程進行。如“單片機最小系統”項目是讓學生理解單片機內部結構和最小系統的的簡單應用，又將其劃分為“51單片機初步認識”、“最小系統構成”、“流水燈控制器“、“簡單程序設計”等幾個主要任務，每一個任務就是一個或幾個項目知能體系指標的具體體現。通過實物演示、多媒體授課及實驗室任務程序的調試運行，將單片機理論教學與實驗教學緊密結合。在每個任務的完成過程中，還有意識地通過實驗思考題的形式引導學生進一步探索。如“彩燈控制器”，除常見的流水、追逐、跳躍等基本控制效果外，還引導學生思考多重跳躍、旋轉及不規則閃亮效果，進一步思考更多LED組成點陣的控制方法，更深一層地思考I/O口不夠用時的接口擴展問題及延時時間的控制問題；鼓勵學生通過鉆研教材及課余查閱資料提出想法，并將想法變成可行的系統設計框圖；對一些技術難點留到課程設計階段進行論證與解決。
（二）工程實踐型課程設計的開展
課程設計是工科專業培養應用型人才的重要手段，也是單片機實訓體系改革的重要環節，其主旨就是加強實訓課題與工程實踐的緊密聯系，真正培養學生具備單片機系統設計開發的基礎能力。課程設計改革主要做了課題論證宣講、過程指導改革、規范設計報告及答辯驗收等幾個方面的工作。
1.實訓課題論證與方案宣講
課題論證是工程項目開發的一個重要環節，方案的優劣直接關系到后續開發難度、售后維護及產品性價比。在前期項目化教學的同時就有意識地引導學生開展橫向與縱向的知識擴展，為課程設計做準備。如“數字電壓表設計”橫向的知識擴展包括不同種類A/D轉換器的選擇、顯示器及鍵盤設計方案的比較，縱向的知識擴展包擴電壓表量程的切換、電壓表到萬用表的轉換，其他非電量，如溫度、流量、濕度、壓力的檢測，從單機儀表到組網儀表的擴展等。在學生具備一定理論知識水平與實踐能力的基礎上，教師提出課程設計的要求，并給出相應的實訓指導書，鼓勵學生開始項目化小組籌備，尋找感興趣的課題。教師指導學生到專業網站查閱資料、下載模塊。必要的時候，還可以思考題的形式讓學生寫一份相應的文獻綜述。
課程設計階段的第一個任務就是實訓課題方案論證，要求以小組為單位充分討論，進行一次公開的課題論證宣講。宣講內容主要包括設計方案選擇、設計框圖、系統原理說明、擬達到的技術指標及及擬解決的關鍵問題等。教師會在此過程中檢查學生的前期準備工作，包括相應芯片數據手冊、設計參考范例等，指出設計方案的優點及不足，對可能遇到的設計問題給出參考意見，要求針對方案宣講中發現的問題再修改整理。如常做的“溫度控制系統設計”，要求每個課題組明確控制背景、控制精度，進而選擇合適的溫度傳感器與A/D轉換器，鼓勵學生選擇性價比高的芯片，如內置A/D轉換器的單片機，串行總線傳輸的小尺寸貼片封裝的芯片，或一體化的數字溫度傳感器等，提示學生注意溫度是大慣性控制量，需要一定的算法處理以提高控制精度。通過課題論證宣講過程的訓練，可讓學生切實感受到工程項目開發的嚴肅性及系統性，意識到前期準備及系統規劃的重要性，從而更全面深入地思考與解決問題。
2.項目化小組的開發過程訓練
課程設計以貼近實際的項目化小組的方式開展。根據課題工作量的大小及各自的興趣愛好，3~4人組成一個項目小組進行系統設計，包括硬件原理圖設計、控制程序編寫及調試、系統仿真驗證及實物制作等。項目小組的形式既能發揮不同學生的能力優勢，又有利于鍛煉學生的團結協作及產品競爭意識。課程設計強調系統的整合及實踐能力的培養，如管理程序編寫、系統調試、故障排查、性能優化等，使其更貼近工程實踐的開發過程。整個課程設計過程給予學生充分的自主學習與實踐探索的機會，從而最大限度地調動學生的學習積極性，教師主要起到啟發、把關和解決一些棘手問題的作用。對學生解決不了的難題，教師提出自己的觀點和看法，必要時指導學生進行軟硬件調試，觀察實驗現象，從而引導學生向正確的方向發展。如所做的“16×64點陣控制屏”，最先驅動方式是采用串行移位寄存器控制。當做16×16點陣實驗時，一切正常，但擴展到16×64點陣，進行字幕左右移動時，會出現重影，通過教師指導及實驗驗證，確定是串行驅動方式帶來的問題，改為并行驅動方式后，很好地解決了該問題。
3.規范設計報告及驗收答辯
課程設計后期主要完成設計報告寫作及實物驗收和答辯。通過這些手段促進學生更全面深入地掌握項目開發各方面的技能。
（1）設計報告寫作。進行設計報告寫作培訓，指導學生從課題任務、設計方案論證、設計內容、硬件及軟件工作原理、系統調試、仿真及實物展示等幾個方面進行闡述，并要求做實訓總結，最后的附錄按照規范格式附上完整的硬件原理圖、元器件清單表、程序清單及實物照片，成為一份有價值的技術文檔。通過培訓，學生課程設計報告整體質量較好，報告言之有物、條理清晰、結構合理、描述完整，杜絕了原來抄襲芯片手冊，缺乏實質內容的假大空形式。
（2）驗收和答辯。原來的課程設計沒有驗收答辯這個環節，不利于學生總結反思項目經驗。程設計引入驗收答辯機制，檢查學生是否認真完成課程設計及對專業知識的掌握和運用能力，也是確保考核評價真實公平的重要依據。驗收主要從系統設計、功能演示、硬件質量及軟件功能等幾個方面進行考核，并進行作品之間難度的對比與競爭。答辯以小組為單位進行，要求以PPT形式展示課題所做主要工作，每個組員都要回答指導教師的1至2個問題。驗收答辯促進學生對系統設計相關原理進行更深入地理解并總結反思項目經驗，從而從考核層面督促學生更好地學習。課程設計的改革實現了從以前重結論重報告到重過程重能力的轉變。
（三）實訓過程的考核改革
考核方式改革是實訓體系改革的重要方面。以往的實訓課程考核形式相對單一，主要以實訓產品及設計報告為考核對象，沒有細致地考核實訓過程及團隊成員知識水平的真實情況。改革的重要理念是重視創新思維與實踐能力的培養，采用形成性考核與終結性考核相結合，以能力考核為主的方式進行實訓成績的評定。考核內容主要由“綜合能力考核”（30%）、“實訓過程考核”（40%）及“總結與答辯”（30%）三部分組成。“綜合能力考核”主要包括文獻查閱、設計方案論證及課程設計報告等部分，重點考核學生對單片機理論知識及應用能力。“實訓過程考核”主要考察學生實訓過程的軟硬件設計、編程及仿真、實驗儀器設備的使用熟練程度、系統的查錯與糾正等多方面的實踐能力。“總結與答辯”也是實訓考核的重要環節。通過課題總結，讓學生明白系統設計性價比的重要性，實驗室方案與工程實用方案的區別，課題存在的不足與可能的改進措施；驗收答辯可以讓學生對課題做全面的總結反思，端正學習態度、重視實踐過程，重視知識點的細節學習。單片機課程考核方式的改革可以從根本上杜絕“高分低能”現象的發生，是促進學生創新思維和應用能力提高的重要手段。
（四）課外科技實踐活動的有機結合
一些綜合性的項目開發僅靠課內實驗實訓環節的訓練是遠遠不夠的，將課內實訓與大學生課外科技實踐活動及電子競賽等環節有機結合，是培養專業技能、提高綜合素質的一個重要途徑。
組織成立單片機興趣小組，建立QQ交流群，將一些優秀的單片機教程、設計范例、芯片手冊及常用的單片機開發網址等資料上傳到群里共享。每個同學的電腦上都安裝了Keil和Proteus軟件，相當于建立了一個虛擬實驗室。學生可以選擇感興趣的課題進行開發驗證，對課程實訓過程中的一些技術問題在群里相互討論并進行進一步的完善，教師也會針對一些難點問題在線答疑。對一些基礎較好、能力較強的學生，推薦他們進入創新實驗室進行更進一步的學習。
創新實驗室是學生進行課余科技實踐活動的平臺，配備了完善的電子儀器、單片機開發裝置及刻版機等設備。學生可以選擇實訓過程中一些難點課題或綜合性較強的課題再進行研究，也可以結合大學生創新實驗課題及大學生電子競賽課題進行研究，甚至可以承擔教師主持的研究課題中的一部分內容開展工作。學生在教師指導和高年級學長帶領下，獨立進行系統設計、編程調試、仿真驗證、電路刻版直至實物完成，最后寫出課題報告。實驗室還要經常召開講座，介紹一些新型單片機及先進設計方法，并進行設計作品的講評。通過這些多模塊、多層次的課外科研訓練與實踐訓練，學生能夠將單片機及其他相關學科知識融會貫通，具有一定的單片機系統綜合開發經驗，為今后從事相關工作打下了良好基礎。
參考文獻：
[1]謝輝，陳立萬，陳強.以“工程素質”與“創新能力”為導向的電子信息應用本科人才培養模式的構建[J].教育與職業，2012（273）：109-110.
[2]嵇萍，徐香梅.面向創新能力培養的單片機課程教學改革探索[J].蘇州市職業大學學報，2014（1）：88-89.
[3]謝輝，陳立萬，王悅善.“理實一體化”單片機課程項目導向型教學法的探索與實踐——以重慶三峽學院為例[J].職教通訊，2011（16）：46-47.
[4]謝輝，李洪兵，李焱.單片機應用技術[M].北京：清華大學出版社，2013.
[5]葛浩，林其斌.單片機課程設計教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28（10）：138-140.
[6]鄭梁，胡冀，徐平原，高惠芳，秦會斌.單片機課程設計的創新教育模式研究與實踐[J].電子電氣教學學報，2009，31（9）：99-101.
[7]王敏杰.以職業能力為本位的實訓教學考評模式探討[J].中國職業技術教育，2009（11）：33-34.
關鍵詞：單片機；實踐教學改革；項目驅動
中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）18-0231-02
0 引言
應用型本科院校人才培養目標主要是注重增強學生的實踐能力、創造能力、就業能力等[1]，增強學生的實踐能力主要取決于專業基礎課程和相關實踐教學活動。同時，單片機技術在近20年中得到了飛速發展，廣泛應用于智能化儀器儀表、工業自動化、智能家用電器等領域，單片機技術課程已成為高等院校自動化、電子信息工程、測控技術及儀器、電氣工程、機械電子工程等專業的一門必修課程，作為一門動手實踐應用性強的課程，需加強實踐教學環節[2]，以加強培養學生的動手實踐能力、自主解決實際問題能力和科技創新能力，激發學生參加電子設計競賽的積極性。
因此，如何進一步改革單片機技術課程的實踐教學內容和模式，充分調動學生的積極性，培養學生自主解決實際問題的能力迫在眉睫。本文豐富了單片機實踐教學內容，引入開發環境Keil uVision、Proteus仿真軟件和C語言的教學；構建突出實踐性、系統系和工程性的多層次實踐教學平臺；引入“項目驅動式”教學法，對單片機實踐教學內容和模式進行改革探索。
1 單片機實踐教學現狀
目前，大多數應用型本科院校單片機實踐教學主要存在以下問題：
1.1 實踐教學內容陳舊、單一、不足 單片機實踐教學內容陳舊，主要是單一性的傳統驗證性實踐項目，缺乏工程背景，缺乏新穎的設計性、創新性實踐項目，綜合訓練程度低。另一方面，仍有部分高校仍采用純匯編語言教學，脫離了用C語言進行單片機開發的發展趨勢和社會需求。
1.2 實踐教學模式落后 實踐教學附屬于理論教學，實踐教學以教師為核心，實驗中，教師簡單講授實驗的基本思路和操作流程，學生按照教師的思路、方法和步驟做，學生就懶于思考，完全處于被動接受狀態，不利于學生科技創新及動手實踐能力的培養。
1.3 實踐教學設備缺陷與設施限制 大多數院校仍采用在廠家提供的實驗箱上進行實踐的方式，由于廠家需保守核心技術，絕大多數沒有提供核心電路及程序，致使學生對核心電路及程序認識模糊，另外，實驗箱搭建的實踐平臺與實際的單片機開發平臺存在較大差距。同時，實驗還受到時間、設備數量與場地的限制。
2 單片機實踐教學改革探索
2.1 實踐教學內容改革 在單片機實踐教學中，由于匯編語言可以幫助學生理解單片機內部結構、堆棧、中斷執行流程等內容，因此我們用匯編語言做單片機實踐教學的基礎鋪墊；同時單片機C語言具有豐富的函數庫、運算快、編譯效率高、可移植、可直接控制硬件等優點，用C語言進行單片機程序開發是大勢所趨，引入單片機C語言、單片機開發環境Keil uVision和單片機Proteus仿真軟件，與匯編語言對照教學。
2.2 實踐教學體系構建 結合單片機傳統實驗箱、Proteus仿真軟件和便攜式自主開發實踐設備，構建了突出實踐性、系統系和工程性的“傳統實踐平臺+仿真實踐平臺+便攜式自主開發實踐平臺”的單片機多層次實踐教學體系，如圖1所示。
傳統實踐平臺主要進行驗證性實驗，認知單片機的內部結構、基本匯編和C語言程序設計等知識，學生完成從理論知識學習到實驗設備認知的過渡。
Proteus仿真實踐平臺給學生提供了開放的學習環境，學生可以利用軟件豐富的虛擬儀器及電子元器件庫，進行綜合性、設計性實驗的電路設計和仿真實驗，突破傳統實驗箱保守核心電路及程序的缺陷，并且硬件投入小，且不受時間和地點的限制。
便攜式自主開發實踐平臺突出工程性、自主設計性、整機軟硬件綜合調試性等特點，為學生搭建基本模塊（包括最小系統、三總線擴展模塊、通信模塊等），然后依據教師指定的項目設計要求，學生自主設計，并進行整機軟硬件綜合調試。
2.3 實踐教學模式改革 傳統的單片機實踐教學模式以教師為中心，強調了知識的系統性，但卻忽略了學生自主學習的能動性，缺乏對學生自主解決實際問題和創新能力的培養。“項目驅動式”教學法將單片機技術課程的核心內容組織成一個個實踐項目，在教師主導下以學生為主體來實現項目的設計目標進行實踐教學，進而培養學生的自主學習和創新能力。教改中實踐教學體系的各個平臺的實踐教學均采用“項目驅動式”教學法，將每一個實踐項目的教學組織過程分解為確定項目目標、項目分析、收集相關知識、項目實施和項目評價等相互關聯的五個步驟進行引導性教學[3、4]。
“項目驅動式”教學法以實踐項目實現為核心，從項目需求出發探究所需的科學知識，絕大多數實踐項目都涉及到了單片機硬件結構、指令系統、編程知識、實踐知識、系統開發知識等諸多方面。伴隨著一個個項目的實現，逐步學習了單片機的軟硬件知識，并激發了學生的興趣，增強了的信心，培養了動手實踐、解決實際問題和探索創新能力。
3 單片機實踐教學的拓展
參加單片機系統的設計開發是學生學習單片機的最好途徑，因此，應積極探索單片機實踐教學的各種有效途徑，讓學生參與到單片機系統的設計開發中，訓練學生的軟硬件設計能力和獨立解決實際問題的能力。
3.1 建設開放型單片機實驗室和實踐項目 開放型實踐教學是正常單片機實踐教學的有力補充[5]，為積極調動教師、學生的積極性，學校應撥付建設開放型單片機實驗室和實踐項目的專項經費，并設立課外實踐學分制度（包含單片機方向和其他方向），學生在大學期間必須修夠一定的課外實踐學分。在每個學期初教師提供開放實踐項目，學生進行選題，每個課題組學期末按時完成項目開發內容，系院對每個項目進行驗收，項目設計較好的課題組給予相應的學分或獎勵。
3.2 積極開展單片機課程設計訓練綜合設計能力 課程設計能夠鍛煉學生的綜合設計能力，是學生吸收知識、鍛煉動手實踐能力的重要過程[6]，教師應重視課程設計的質量，強調獨立完成課程設計的重要性。教師以項目的形式布置課程設計任務，提供參考資料，學生自行融合所學知識，首先提出自己的方案，進行小組討論，教師參與，確定優秀方案；其次在Proteus仿真實踐平臺進行仿真調試，調試通過后，制PCB板并領取元器件，進行焊接，然后進行軟硬件結合的整機調試。
3.3 參與電子設計競賽增強學生的科技創新能力 積極組織學生參加學院開展的單片機實踐技能大賽、電子設計競賽，從中選拔優秀作品及學生參加省級乃至全國電子設計競賽，高年級學生帶領低年級進行學習，形成系院級、校級、省級等階梯形電子設計競賽參賽隊伍，讓學生在參賽作品的設計過程中吸收、融合、運用單片機技術相關知識和設計技巧，鍛煉自主解決實際問題和創新能力。
4 結語
本文首先分析了應用型本科院校單片機技術課程實踐教學存在的教學內容陳舊、單一、不足，實踐教學模式落后，實踐教學設備存在缺陷與設施場地限制等問題；其次充實了實踐教學內容，引入了單片機開發環境Keil uVision、Proteus仿真軟件和C語言等教學內容，構建了突出實踐性、系統系和工程性的“傳統實踐平臺+仿真實踐平臺+便攜式自主開發實踐平臺”的單片機多層次實踐教學體系，引入了“項目驅動式”實踐教學模式；最后對單片機實踐教學進行了拓展，積極建設開放型單片機實驗室和實踐項目，開設單片機課程設計，組織學生參加電子設計競賽，以增強學生的動手實踐、自主解決實際問題和創新能力。
參考文獻：
[1]吳家培，鄭建華，沈玉利.應用型本科人才培養中程序類課程教學模式改革[J].計算機教育,2010，(21):127-129.
[2]丁保華，張有忠，陳軍等.單片機原理與接口技術實驗教學改革與實踐[J].實驗技術管理,2010,27(1):117-119.
[3]曹維，徐東風.項目驅動法在計算機硬件系列實驗中的應用[J].實驗室研究與探索,2009,28，(6):210-212.
[4]彭遠芳,陸勤,胡寧等.基于“項目驅動法”的單片機課程一體化教學的探索與實踐[J].計算機教育,2010，(6):78-82.
關鍵詞：proteus軟件 仿真 單片機
隨著科技和經濟的發展，社會和企業對應屆畢業生分析問題、解決問題的能力要求越來越高，這就要求高校要重視學生實踐動手能力的培養。事實上，各高校對學生實踐動手能力及創新能力的培養十分重視。一直以來，高校都把實踐環節作為教學活動中重要的一環，針對實踐環節也設置了多類型的實踐課程，如課內實驗、課程設計及畢業設計等與實踐有關的課程，來提高實踐環節的教學質量。
近幾年來，各高校也積極參加各種創新比賽或電子競賽，為培養學生的實踐動手能力提供了一個良好的平臺，但目前這些實踐環節依然不能滿足要求，原因是兩方面：一是日益增加的應屆畢業生隊伍，二是社會對應屆畢業生能力的要求日漸提高。因此改進和加強實踐教學環節是當前各高校的一個重要任務。
一、單片機課程實踐教學環節現狀
怎樣才能更好地培養學生的實踐動手能力呢？很多高校都借助單片機課程安排較多的實踐內容，來提高學生利用已學知識去解決實際問題的能力，這是因為單片機課程是數字電路、微機原理等課程的后續課，又是嵌入式系統、FPGA、DSP等課程的前續課程，其難易程度適中，又能方便地與模擬電路、數字電路等各種智能儀器中的常用模塊進行結合，所以高校往往將單片機作為培養學生動手能力的一個重要課程。就單片機課程來講，已經有實驗課、課程設計及大規模的電子設計比賽等實踐課程，但這些課程還是不能滿足新形勢對學生實踐動手能力的要求，其原因如下：
首先，單片機課內實驗是最基本、最常見的實踐能力培養方式，通過課內實驗，能使學生掌握相關課程的關鍵知識點，能使學生加深對理論知識的理解，但課內實驗一般課時較少，實驗間隔時間長，各個實驗題目相對獨立，關聯性不強。課內實驗是理論課程的必要補充，但對學生實踐能力培養的深度和廣度不夠。
其次，單片機課程設計往往集中安排2周左右的時間，其特點是時間集中，內容較為綜合，一般涉及到兩門課或更多門課的知識，而且往往安排在高年級，通過課程設計能使學生掌握幾門課的綜合應用與設計，是培養學生實踐能力的有效手段。其不足主要是時間較短，培養力度不夠。
再次，近幾年來各種圍繞單片機課程進行的大規模競賽的興起，有效地推動了學生實踐能力的培養，通過這些比賽，學生的實踐能力得以提高，為學生的就業升學都打下了良好的基礎；但是能參與比賽的學生人數非常少。
二、proteus軟件的特點及優勢
為改進單片機實踐教學環節，使更多的學生得到更多的鍛煉，本研究所在單片機課程中引入了PROTEUS仿真軟件。該軟件由英國Labcenter公司開發，可以實現數字電路、模擬電路、單片機、FPGA、ARM等微控制器系統及相關常用器件（發光二極管、LED、電動機、按鍵、LCD等）電路的仿真、軟件仿真、系統協同仿真以及PCB圖設計等功能，是目前最理想、最普及的能夠對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具。該軟件簡潔易學，軟件界面與學生熟悉的protel軟件類似，操作簡便，自帶豐富的元器件及控制器庫如電阻、電容、電感、LED、LCD、發光二極管、按鍵、虛擬探針、虛擬示波器、信號源及單片機、ARM等，便于硬件電路原理圖的設計，并且該軟件帶有大量的實例可以參考，給學生的學習帶來方便。在proteus軟件中設計好電路原理圖，加載用戶編制的單片機或其他控制器軟件，即可進行仿真，生動的仿真結果可以在proteus界面上直接進行觀察，比如LED點亮相應的數字或符號、發光二極管發光或熄滅、或者其他工程結果，這對提高學生學習的興趣和積極性有很大幫助。
基于上述proteus軟件的種種特點，我們將單片機課程中的一些實驗遷移到了proteus平臺上進行。傳統的單片機實驗平臺大多是一個編譯軟件加一個固定的實驗箱，實驗箱里的硬件電路是固定不變的，造成學生在硬件電路設計上的鍛煉少之又少。但是采用proteus仿真平臺后，就可以將單片機及器件如LED、發光二極管、鍵盤、AD/DA轉換器都設計到該平臺中，顯然這樣能給學生提供足夠的自由設計空間，學生可以根據自己的想法來設計硬件電路，而且僅用這一個protues平臺就能實現軟硬件的仿真，這樣，學生就可以將實驗場所“搬進”寢室，隨時隨地進行設計。因此將protues仿真軟件引入單片機或其他課程必將完善實踐環節，是培養學生實踐動手能力的得力平臺。
三、Proteus軟件在單片機中的應用舉例
本實例是采用proteus軟件完成流水燈實驗的設計及仿真，其過程如下：
1、原理圖設計
圖1是該設計的硬件原理圖，單片機采用AT89S52，8個發光二極管經8個限流電阻接在單片機的P1口。
2、采用proteus軟件設計原理圖
按照圖1中的電路，在proteus軟件中完成電路原理圖的設計，如圖2所示。
圖1、流水燈電路原理圖
圖2、proteus中設計好流水燈原理圖
3、仿真
在proteus軟件里設計好圖2之后，加載已經編譯好的流水燈程序（這里不再列出詳細程序），點擊仿真“運行”按鈕，即可以在圖2所示的電路圖中觀察到8個發光二極管輪流點亮，此時利用拷屏鍵對仿真效果進行截圖，得到圖3，該圖表示截取時恰巧是發光二極管D5被點亮的瞬間。
圖3、截取仿真瞬間圖
四、小結
由上述實例不難看出，proteus軟件界面非常友好，易于入門，仿真結果可以直接在proteus界面上進行顯示，能直觀判斷系統設計的正確與否；且色彩表示分明，效果生動逼真，綜上所述，將proteus軟件與單片機或其他控制器合理結合，定會在實踐教學環節起到良好的推動作用。
參考文獻
1、周潤景、張麗娜.基于proteus的電路及單片機系統設計與仿真.北京航空航天出版社，2006.5。
2、代啟化.proteus在單片機電路系統設計中的應用.自動化與儀器儀表，2006，（6）。
關鍵詞 實驗教學體系 電信與計算機分中心 信息工程 教學改革
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.047
Abstract Theoretical teaching and experimental teaching is for colleges to train two essential link， for information engineering and other related majors， experimental teaching is particularly important， key steps of application type talents training. With the continuous development of information technology， traditional experimental teaching content and teaching method has and social demand can not adapts with my school experiment teaching center of telecommunications and computer center specific experiment teaching pattern and system， describes the various problems encountered by the information engineering specialty in experimental teaching and solutions， in order to deepen teaching reform and improve the quality of experimental teaching play an important role， but also for future application key provincial experimental teaching demonstration center provides a basic guarantee.
Keywords experimental teaching system； telecommunications and computer sub center； information engineering； teaching reform
我校信息工程學院所開設的四個專業分別為電子信息工程、通信工程、物聯網工程、計算機科學與技術，其80%以上的實驗課是在電信與計算機分中心的實驗室開設。這四個專業的共同特點就是實驗課比例要多于理論課，而且，隨著信息技術的不斷發展，實驗課程的教學模式和實驗內容如果一成不變，則會極大地影響人才培養效果，如何讓實驗課程和社會接軌是目前電信與計算機分中心亟需解決的問題。
1實驗教學體系主要研究內容
1.1 實驗課程結構
（1）基礎類、專業類、綜合設計性以及創新性實驗課程的比例不夠合理，基礎類實驗所占比例過大；（2）大一可以開設和學科專業特點相近的基礎性實驗；大二可以以各種競賽為導向、把硬件故障診斷的實例融入實驗教學中去；大三可以把企業中實際的項目和大學生科技創新活動等滲透到平時的實驗教學中去。
1.2 實驗教師結構
（1）學歷結構；（2）年齡結構；（3）職稱結構；（4）雙師型教師比例。
1.3 實驗教學大綱
因為電信、通信、物聯網技術發現迅速，需要及時更新實驗內容，陳舊的設備和技術手段不能滿足社會發展趨勢。相對應的實驗教學大綱最少三年要更新一次。
1.4 實驗教學質量評價
（1）對實驗教師的評價主要包括實驗講授方法、以及能否及時處理實驗中遇到的各種問題，因為理論課中描述的都是在理想的環境中得出的規律和現象，而在實際進行的實驗過程中會有各種不可預知的問題出現，需要教師能逐一分析并解決問題；（2）對學生的評價主要包括實驗現象和數據的分析，遇到故障的處理方法等。
2 我校信息工程學院各專業實驗課教學體系結構
2.1 電子信息工程專業實驗課程體系
（1）專業基礎實驗課：大學物理實驗、C語言程序設計、電信工程導論、數字邏輯電路實驗、模擬電子線路實驗、電工基礎實驗、電路分析基礎實驗、數據結構；（2）專業實驗：通信原理實驗、數字信號處理實驗、高頻電子線路實驗、信號系統實驗、單片機技術應用實驗、計算機網絡實驗、嵌入式與多核技術實驗、數字圖像處理實驗、移動通信系統實驗、汽車電子實驗；（3）項目綜合實訓：電子電路實訓、電子工藝實訓、C語言程序課程設計、模擬電路課程設計、單片機技術課程設計、實用電源實訓、FPGA課程設計、嵌入式應用實訓。
2.2 通信工程專業實驗課程體系
（1）專業基礎實驗課：大學物理實驗、C語言程序設計、通信工程導論、數據結構、JAVA程序設計、電工基礎實驗、電路分析基礎實驗、數字邏輯電路實驗、模擬電子線路實驗；
（2）專業實驗：信號系統實驗、單片機技術應用實驗、通信原理實驗、高頻電子線路實驗、計算機網絡實驗、數字信號處理實驗、嵌入式與多核技術實驗、數字圖像處理實驗、移動通信技術實驗、現代交換技術實驗、光纖通信技術；
（3）項目綜合實訓：電子電路實訓、電子工藝實訓、C語言程序課程設計、模擬電路課程設計、單片機技術課程設計、嵌入式與多核課程設計、傳感器技術實訓、安卓技術開發、通信系統綜合實訓。
2.3 物聯網工程專業實驗課程體系
（1）專業基礎實驗課：物聯網工程專業導論、大學物理實驗、數據結構、電路與電子技術實驗、計算機概論、計算機組成原理、JAVA程序設計、計算機網絡、C語言程序設計；
（2）專業實驗：數據庫原理、傳感器原理實驗、操作系統、RFID原理實驗、物聯網通信技術實驗、嵌入式系統設計、JAVA WEB開發技術、單片機原理實驗、無線網絡技術實驗、網絡互連技術、CC2530原理、軟件工程；
（3）項目綜合實訓：C語言程序課程設計、數據結構課程設計、語言類綜合實訓、關系數據庫課程設計、嵌入式課程設計、Zigbee應用課程設計、網絡通信課程設計、物聯網應用項目實訓、智能家居模擬實訓、移動應用開發實訓；
2.4 計算機科學與技術專業實驗課程體系
（1）專業基礎實驗課：數據結構實驗、面向對象程序實驗、計算機組成原理；
（2）專業實驗：JAVA程序設計、操作系統、網頁設計、計算機網絡、數據庫原理、JAVA WEB、計算機系統、軟件工程、單片機原理實驗、網絡管理、XML技術、多媒體技術；
（3）項目綜合實訓：嵌入式課程設計、JAVA WEB課程設計、數據結構課程設計、單片機技術課程設計、JAVA課程設計、軟件測試課程設計、Android系統課程設計、網絡工程課程設計、Linux C課程設計。
3 目前實驗教學面臨的問題和解決方案
3.1 實驗課時分配不合理
單片機課程設計、模擬電路課程設計、數字電路課程設計等綜合設計類實驗為16學時，而通信原理以驗證性為主的實驗課則安排有34學時，明顯設置不合理，今后更新培養方案可重新分配學時。
3.2 實驗內容陳舊
（1）電子工藝實訓仍使用potel99的最老版本，而目前經過升級后已有最新的potel2008版本；（2）嵌入式系統仍使用的是2006年流行的arm9的操作系統，而目前使用的主流操作系統應該是arm11；（3）移動通信仍使用的是3G技術，而目前4G移動技術已經非常成熟，且有部分高校向5G擴展；（4）單片機技術仍使用的是51系列單片機芯片，而目前應用較多的是STM32系列的單片機，相比處理速度更快，內存更大。（5）計算機網絡實驗仍是以有線網絡教學為主，而目前應用較多的是無線網絡技術。
根據以上問題，可在培養方案中注明要求必須使用某種軟件或實驗方法，實驗教學中心適時的淘汰過時的硬件或者軟件設備。
3.3 單個教師承擔一門課程的局限性
部分課程設計類實驗涉及的知識點較多，單個教師不能完全承擔整門課程，這相當于做一個項目，項目組成員對于各個知識點進行分工協作才能更順利完成教學任務。例如：某學生做一個無線電能傳輸裝置的課程設計，就需要掌握單片機技術，開關電源技術，無線網絡，高頻等多個知識點，而幾乎沒有一個教師能同時精通這所有知識，這就需要在排課的時候能同時安排幾個相關教師授課。
3.4 各專業實驗課的專業性不強
電子信息工程專業可不開設移動通信實驗、數字圖像處理，可增開設自動控制原理實驗，微波技術等實驗課程；通信工程專業可不開設電子工藝實訓、FPGA技術，可增開設射頻技術，光纖通信等實驗課程；物聯網工程可不開設計算機組成原理；計算機科學與技術專業可增開部分專業基礎實驗課。
3.5 大部分實訓課程未能和生產實際緊密結合
例如軟件類實驗相互抄襲、網上拷貝較多，學生畢業后不能勝任項目開發工作，因為真實的項目開發不同于普通按部就班的實驗課教學，其整個過程中會遇到各種不可預知的困難，為了讓學生學會分析處理各種問題，應把企業中實際的項目融入平時的實驗教學中，讓學生真實體驗項目開發整個過程，這樣學生踏上工作崗位后就能直接進入企業第一線工作。
4 結語
實驗教學體系改革是一個長期的過程，要根據社會發展趨勢，學科專業特點隨時改進，而信息工程專業實驗發展尤為迅速，這就要求實驗教師長期不斷地學習，經常深入企業掌握先進的技術和方法，實驗教學中心也要適時更新硬件和軟件設備，保障實驗教學體系的實用性、先進性、創新性和完整性。
參考文獻
[1] 柴文妍，王皖貞.電子信息工程專業“綜合課程設計”教學實踐與探討[J].北華航天工業學院學報，2011.21（3）.
[2] 王青云，宗慧.電子信息工程專業的“課題式”教學改革研究[J].中國科教創新導刊，2011.34.
分類號：G642 文獻標識碼：A
1.單片機課程特點及現狀分析
單片機原理是一門理論性和實踐性都較強的課程，在工業控制，人工智能，儀器儀表等
方面都得到了廣泛應用[1]。為滿足市場需求和生產需要，高等院校工科專業都開設了單片機技術課程。
傳統的單片機教學有很多不足，比如理論與實踐教學脫節，理論課講授比例過大，理論教學老師占主體，學生被動學習，課后配合一定學時的實驗，這樣的教學方式使教師與學生互動較差，難以激發學生學習興趣。另外，單片機是一門實踐性較強的課程，學生只有通過硬件電路設計、程序編寫、系統調試等過程，才能較好掌握單片機相關理論知識和實踐能力。然而目前大多數高校單片機實驗設備都是采用現成實驗箱，其硬件電路都是模塊化的，學生不需要進行任何設計，只需簡單連線、輸入程序、檢查運行結果，而對于實驗過程中涉及的相關原理不是很清楚，這與會利用單片機進行實際系統設計的要求相差很遠[2]。
基于以上情況，結合筆者這些年實際教學經驗與體會，針對課堂教學、實驗教學和考核方式等方面改革做一些相關探討。
2.課堂教學的改革
2.1變革課程教學方式
傳統的教學方式多數為填鴨式教學，這種方式很難充分調動學生學習積極性，也不能有
效引導學生創新性思維。而現代教學強調“研究型”教學，在教學中增加更多的互動環節，積極引導學生對所學知識進行深入挖掘，強調學生自主學習能力培養[3]。傳統型教學方式重視基礎知識講授，教師在單片機教學中應將研究型與傳統型教學方式合理結合，既側重基礎知識講授，同時也要引導學生積極思考、勤于實踐，為以后工程實踐活動打下堅實理論基礎。
2.2充分利用多媒體
目前，單片機教學中已普遍采用多媒體技術。計算機圖文聲像并茂的特點對激發學生學
習興趣有一定積極作用，多媒體使課堂教學不再枯燥，但學生從多媒體演示圖片中也只知其然而不知其所以然。因此，在使用多媒體教學中，還需要結合單片機開發調試軟件，比如Keil等，實時演示程序設計過程中每一條指令執行后單片機數據存儲器、程序存儲器、寄存器的變化，以及PC如何引導指令的執行順序等。
2.3在單片機課程教學中引入Proteus軟件
單片機課程內容復雜抽象，為在最短時間內，將單片機基本知識和應用實例立體化呈
現給學生，筆者在課堂教學中引入Proteus。Proteus軟件是一款包含大量系統資源、豐富硬件接口電路，具有強大調試功能和軟硬件相結合的仿真系統[4]，它在單片機系統開發中占有極重要地位。
在課上，老師可以使用Proteus軟件，先將實例電路原理圖畫好，然后再將程序源代碼裝入單片機仿真元件中，在仿真系統運行過程中，學生能看到跟實際電路板一樣的運行效果，這樣將使抽象的單片機軟硬件設計過程具體化、形象化。學生在課堂上不僅能看到單片機應用電路搭建畫面，還看到了調試過程，再加上老師的詳細講解，這非常有利于提高學生的學習興趣。教學實踐表明，Proteus的應用，不僅能有效解決單片機教學中理論知識講解和實際應用脫節的問題，還能增強教學的生動性，提高教學效率。
3.實驗教學內容的改革
單片機課程實踐性和應用性很強，因此教學上不僅要培養學生具備扎實的理論基礎，還要注重實踐教學，培養學生動手能力和應用能力。
3.1合理安排實驗內容
實驗是將課堂理論知識轉化為實踐能力的重要環節。在保證實驗教學課時的基礎上，適當提高綜合設計實驗在實驗環節中的比重，以培養學生綜合解決實際問題的能力。另外，教師在實驗前將指導書及實驗任務提前布置給學生，讓學生利用Proteus仿真軟件在計算機上搭建硬件電路，然后根據實驗指導書中實驗內容編程調試，調試成功后再到實驗室進行硬件驗證。這樣做可以節省實驗時間，同時也能讓學生掌握仿真軟件的使用。
3.2加強課程設計環節，提高系統設計能力
課程設計是培養學生單片機相關應用系統設計與開發能力的重要環節。單片機課程設計應以學生為主體，設計題目要多樣化。學生選好題后，先查找資料，確定設計方案，然后利用Proteus設計硬件電路，并通過Keil進行編程調試。仿真調試成功后，再購買電子元器件，進入實際系統軟硬件開發流程，最終做出實物。通過扎實的訓練，學生基本可以掌握單片機產品開發流程，為畢業后走上相關工作崗位打下基礎。
3.3引導學生參加科技競賽
單片機作為一種通用的微控制器，非常適合應用到各類科技競賽中去。組織一些學習興
趣濃厚、基礎扎實、創新能力較強的學生參加省級、國家級各類科技競賽。實踐證明，該方法能調動學生學習積極性，激勵學生更深入的鉆研單片機系統開發相關知識。目前，我校成立了創新實驗室，在平時讓實驗室成員自己選購元器件，進行相關系統開發訓練，積累經驗，指導老師給與必要技術支持。近年來，實驗室學生參加了多個電子設計大賽、機械創新設計大賽等，均獲得了不錯的成績，這些對教學工作產生了積極的影響。
4.考核方式上的改革
目前，單片機課程考核是由平時成績、實驗成績和期終成績三部分組成，期終測試重點考核理論知識，而且通常采用閉卷考試。這種考試形式會使學生誤以為學習單片機只需死記硬背知識原理即可。改革后的課程考核結合開卷考試、實驗考試和開放性自選作業考核三種方式。改閉卷考試為開卷考試是由于單片機課程是一門偏應用性課程，它側重于學生對單片機的掌握并將其應用到實踐中的能力，而不強調學生對知識點的記憶，開卷考試更能考察學生對知識靈活運用能力。同時，借助實驗環節考核，來加強學生動手實踐能力培養。最后在平時布置些開放性作業，讓學生自由選擇。開放式作業大多是讓學生借助Proteus軟件完成一些小的作品設計。仿真軟件的使用讓學生不再受限于有限實驗課時和實驗設備，使其能夠更加靈活深入地學習單片機知識。
關鍵詞： 《單片機原理及系統設計》課程教學 教學改革 理論教學 實踐教學
1.引言
《單片機原理及系統設計》課程是高等學校工科非計算機專業本科生的一門應用類課程，主要講述單片微型計算機的硬件結構特點、工作原理、接口電路和程序設計的方法，目的是使學生從應用的角度了解單片機的基本原理和基本應用，從而具備對單片機進行軟、硬件設計開發的能力。
2.理論教學內容改革
不同高校在開設該課程時，學時的安排不盡相同，教材的選擇面也較寬。但是理論教學的內容基本相同，大致分為單片機內部功能結構，匯編語言及其程序設計，系統擴展三大部分[1]。
根據工科院校的特點，對教學內容做了適當的改革，形成了講義，并在2012年出版。把教學內容分為單片機的基本原理介紹（基礎篇），系統的擴展（擴展篇），應用系統配置及設計（應用篇）三個部分。
基礎篇主要涉及單片機的內部功能結構和單片機匯編語言及單片機C語言程序設計。由于單片機的開發環境日益更新，軟件的開發環境都已經支持單片機的C語言，為了使學生很好地把所學知識融入今后的工作和滿足社會的需求，對單片機C語言內容的教學提上了日程，故在基礎知識的教學內容中加入了單片機C語言的教學。
擴展篇的內容主要涉及了單片機的系統擴展，即由于單片機的內容資源有限，必須對相應的資源進行擴展，主要包括對I/O口、存儲器的擴展。該部分內容與以往的教學內容沒有太多的區別。
應用篇的內容主要涉及單片機外圍電路的接口電路設計和應用實例。包括前向通道A/D轉換器及其與單片機的接口設計；后向通道D/A轉換器及其與單片機的接口設計；人機接口設計即單片機的鍵盤顯示接口電路設計。其中，前向通道和后向通道的內容以最基本的器件為引子，而后在此基礎上介紹新型的器件。實際案例以教師的課題、項目[2]或者以競賽的題目為例介紹如何構造一個單片機應用系統。
最后，在考核方面全部采用設計思考題的形式，既要求學生掌握最基本的概念和原理，又要求學生對所學的知識靈活掌握，舉一反三。
3.實踐教學內容改革
《單片機原理及系統設計》是一門實踐性很強的課程，強調學生的動手能力。所以，在課程設置上一定要注重對學生的動手能力的培養，實踐教學的學時數一定要占一定的比重。學生動手實踐能力的培養可以在教學上分為如下三個方面。
3.1實驗教學方面
實驗教學環節是與課程同步進行的。也就是說實驗教學環節一定要和理論教學環節同步相結合，而且實驗課時要占相當的比重。理論聯系實際，讓學生對所學的知識有感性的認識，把抽象的理論教學內容通過實驗具體化。實驗的內容分別為：KeilC軟件的使用實驗，數據類實驗（數據排序），Proteus軟件的使用實驗，中斷系統實驗，定時器/計數器實驗，串行通信接口實驗，存儲器擴展實驗，8155鍵盤及顯示接口實驗，A/D轉換實驗，D/A轉換實驗。
所有的實驗項目都是與理論教學緊密結合的，在相應理論教學內容結束后，直接安排實驗內容。實驗指導書采用啟發式的方法，而不是“傻瓜式”的。學生必須下去預習并且自己完成接口電路的設計及其程序的編寫，而不是按照實驗指導書直接進行接口的連接和按照實驗指導書把程序輸入到計算機，這樣能夠充分調動學生的主觀能動性和培養學生的動手能力。
最具特色的改革是開放實驗室并且提供相應的單片機最小系統擴展實驗印刷電路板和開發環境，學生可以利用課外時間根據自己設計的電路焊接電路，調試和下載程序，驗證自己的所設計電路和編寫的程序是否正確。
3.2課程設計方面
課程設計環節是在該課程理論教學和實驗教學結束后，學生對該課程的綜合應用。也是衡量學生對該課程掌握情況的重要指標和培養學生動手能力的重要手段。
在教材建設方面也涉及了課程設計指導書，并且形成了講義。主要題目有：水塔水位控制系統設計，電子時鐘設計，多功能信號發生器設計，汽車轉向燈設計和數字頻率計設計等。并且要求指導教師另外給出兩個以上的題目供學生選擇，學生也可自行選擇題目。
學生可以利用開放實驗室的便利條件和資源對所選的題目進行實際操作和驗證。
3.3指導競賽方面
鼓勵學生參加各類課外的競賽活動。目前，與該課程緊密相關的競賽種類很多，如：全國大學生電子設計競賽、智能車競賽、挑戰杯等。這些競賽為學生提供了良好的展現自我的平臺；而我校學生也在各類競賽中取得了不錯的成績。
4.結語
《單片機原理及系統設計》課程的教學中通過以上的改革方法的實施，充分調動了學生的積極性，提高了學生對該課程的學習興趣，增強了學生的實踐動手能力，培養了學生獨立分析、思考和解決問題的能力。絕大多數學生都利用實驗板制作出了自己的“產品”，達到了預期的效果。
參考文獻：
關鍵詞：教學改革；實驗教學；實踐教學
【中國分類法】：G420
0引言
傳統的單片機教學采取先基礎后應用的模式，即先講授單片機的硬件結構，再講指令、編程、系統擴展和各種器件的應用，最后講一些實例，按照這種教學結構，往往使學員感覺枯燥無味，學習興趣不濃，有的學員甚者認為單片機用處不大，體會不到單片機在實際應用中的重要作用。怎樣才能激發學員對單片機課程的興趣和積極性呢？我認為單片機理論知識教學中應緊密聯系實際，使抽象知識形象化，同時在教學手段上也要進行改革，如在實踐教學中采用在實驗室上課的方式，通過課程設計和畢業設計的教學實施來提高學員對單片機的應用能力。
1 教學方法的改進
在課堂教學中，利用多媒體作為教學的輔助手段，與傳統的教學手段相結合。對于需了解的內容，采用多媒體教學可以提供更多的教學內容，對于需要理解和掌握的內容，則采用傳統教學和多媒體教學相結合的方式。因多媒體教學只能在形象上方便學員的認識與理解，不能代替課堂上理論和概念上的訓練過程，所以教學中采用兩種方法相結合的教學方式，通過發揮其各自的優勢，是提高教學質量的好方法。
在理論知識教學中緊密聯系實際，使抽象知識形象化。如可以這樣介紹單片機中的“堆棧”：如在倉庫里存放貨物時，最先存放進去的貨物總是最后才能取出，反之最后存進去的貨物總是最先取出，這種存取貨物的規則就是“先進后出，后進先出”，在單片機中把這種存放數據的操作為“堆棧”。為什么要這樣存放數據呢？當存放一批數據時，通過堆棧定義可知用戶只需知道第一個數據的地址單元即可，簡化了數據存放操作。那么堆棧位于單片中的哪個區域？在單片機中采取用戶根據需要自己確定堆棧區域，即通過設定堆棧指針sp的值來實現，如sp的值等于66H，即堆棧指針指向66H單元？在51單片機中，sp所指位置并非就是數據存放位置，而是數據存放的前一個位置，如指針指向66H單元，那么第一數據的位置是67H單元，而不是66H單元，為什么會這樣？教員可在講堆棧命令時再詳細的將其原因。介紹單片機理論知識時引入生活中的實例，可使學員把難想象、難理解的內容變得易于理解。
2 在實驗室現場教學
實驗課是強化鍛煉學員實際動手能力的重要手段，可鞏固對理論知識的理解，讓學員在實驗中體會到單片機應用的重要性。如在講解單片機的結構和應用時，可選擇在實驗室講課，通過單片機實物和各種實際單片機系統，加深學員對單片機的內部結構、外部結構及其應用的感性認識；講解繁多的指令時，可以利用多媒體講述指令及相關的編程技巧，讓學員熟悉指令的功能與基本用法；指令的執行情況和執行結果不好理解，到實驗室可以熟悉編程軟件，另一方面可以初步了解指令的運行方式且能夠對自己編寫的程序進行初步驗證；可以激發學員的興趣、增強感性認識、開闊學員的想象力，有利于對知識的理解。在實驗教學中，教員的指導作用主要體現在工作方法和思維方法的引導上，通過實驗使學員對單片機有較為深入的認識，讓學員充分體會到單片機應用領域是十分廣闊的，拓寬學員視野。
實驗室現場教學法可以彌補多媒體教學的不足，兩種方法相互結合，發揮各自的優勢，能最大的提高教學效果。
3 增大實踐教學環節
學員在教員的指導下進行課程設計，通過學員獨立完成課題達到對學員的綜合性訓練。在設計中既涉及到許多設計原理與方法，還涉及到許多實際知識與技能，在設計中可以使學員對所學的內容的掌握逐層遞進、逐漸深入，最終達到融會貫通，有利于培養學員運用課程中所學的理論知識獨立分析、解決實際問題的能力。
在課程設計中，教員的指導作用也是主要體現在工作方法和思維方法的引導上，應以學員為主體，充分發揮其自主性和創造性，達到培養學員創新能力的目的。
4 結語
在教學中把一些典型的例子引入課堂，使學員更容易理解所學的知識，增強學員的學習興趣，促進學員學習的自覺性和主動性，使學員能夠感受到主體地位，就能更好的發揮學員的主觀能動性并激發他們強烈的求知欲；此外加強實踐環節的教學，比如實驗、課程設計和畢業設計，這種將靈活的授課方式融于教學之中，有利于培養學員發現問題、分析問題和解決問題的能力和獨立思考能力。
參考文獻：
關鍵詞： 《單片機原理及應用》 課程改革 教學實踐
《單片機原理及應用》課程是一門面向應用的、具有很強的實踐性與綜合性的課程，在通信類專業整個課程體系中，單片機知識處于承上啟下的核心地位，一般通信系統和智能儀器儀表的實現都離不開單片機。隨著計算機相關技術的快速發展，以單片機為最小系統開發的產品層出不窮，為了適應新世紀對電子信息類人才的培養需要[1]，《單片機原理及應用》課程教學需不斷更新。
本課程是一門綜合性、實踐性很強的課程，通常分為理論教學與實踐教學兩部分[2]。從理論教學來說，基本以教師課堂講授為主，由于該課程接口芯片多、內容抽象、編程難度大，對初學者來說入門較難，學生無法深入理解芯片的原理和指令與程序的運行。從實踐教學來說，實驗內容多為驗證性實驗，學生只需要觀察和分析實驗結果，沒有充分發揮自主學習能力，教學效果有限。
現依據多年來的教學實踐過程，摸索出一套基于“理論講授、實驗練習、課程設計、電子實習”四階段的教學新模式，現談談此模式下的改革措施。
一、改革課程內容
以知識為基礎，以能力為核心，構建“基于應用對象的單片機硬件設計及編程”課堂教學新方法，確保教學內容的合理性、實用性和先進性。打破傳統的循序漸進式的教學方法，以典型項目實例分解模塊，以各個模塊構建知識，前后連貫，層層遞進。最后，將前述內容以應用實例進行綜合，達到以“應用”為主線連接所學知識內容的目的，加深學生對教學內容的理解和運用。
對教材內容進行選擇與結構優化，體現新知識、新技術、新方法，力求“適用、通用、實用、易用”。在突破傳統教材框架的方面進行了一些嘗試與探索，考慮了教材內容編排的基礎性、系統性，引入了反映最新科技發展的知識。內容選材上，選用了STC89C52RC系列單片機作為介紹微處理器的重點，加深對單片機組成與工作原理的理解；在內容上淡化芯片內部組成，從編程所需角度介紹功能，強化其接口連線、應用及總線連接技術，為應用單片機硬件開發奠定基礎；從實用的角度著重介紹了串行A/D、TLC2543、SED1330系列大屏幕LCD、全雙工單片MODEM、高速并行USB接口芯片與單片機接口電路的設計和使用方法。
編寫“單片機應用案例”講義，將整個單片機工程開發的過程以案例形式進行講解，從硬件電路的設計到開發工具、環境的使用方法，再到具體的應用案例，同時運用匯編語言和C語言的編程方法，系統培養了學生的單片機產品開發工程應用能力。
二、注重實驗環節，培養創新能力
為了建立面向21世紀的通信專業教學新體系[3]，必須重新認識課堂教學與實驗教學的關系。我們認為，課堂教學和實驗教學是相輔相成的，二者都是學生學習與掌握知識的重要手段，其先后順序也不是固定的。在課程設置上，我們不求按部就班，而求高效率地向學生傳輸知識，充分調動學生的積極性和主動性，變被動學習為主動學習。以課程內容中的案例為基礎，開發“單片機教學、實驗、設計系統板”，將理論知識的講述和硬件電路的現場調試相結合，使學生對單片機的整個開發有了直觀的認識，加強了對理論知識的理解。
實驗過程[4]從軟件和硬件兩方面入手，軟件實驗通過編寫程序，上機調試并運行，提高學生編程的能力；硬件實驗能夠實現學生設計硬件，編寫接口程序，完成控制任務的目的。以單片機實習項目的開發和調試代替理論考試，系統考查學生的應用能力和解決實際問題的能力。
實驗內容既要滿足基本教學實驗的要求，又要為課程設計和實習實訓所用，通過這3個環節從基礎到簡單再到復雜的實踐過程，從驗證性實驗向設計性實驗過渡，提高學生獨立思考解決問題的能力。
三、教學與科研相結合
要求教師能力雙向發展。《單片機原理及應用》是一門面向實際應用的課程，要突出學生的工程應用能力。因此，要求教師盡可能做到雙向發展，充實理論知識、發展教學能力；多動手實踐，提高工程應用能力。
鼓勵學生參與電子競賽。通過這個創新性平臺，使學生靈活運用所學知識，并了解設計開發項目的過程，為以后的學習和工作奠定良好基礎。
鼓勵學生參與科研[5]。在培養學生基本技能的基礎上，鼓勵學生參與老師的科研項目，在承擔力所能及的工作的基礎上，積極嘗試難度更大的工作，鍛煉學生的學習能力和解決問題的能力。
參考文獻：
[1]謝斌，沈慧芳，李民生.電子信息工程專業應用型人才培養的幾點思考[J].科技廣場，2011（7）：254-256.
[2]艾德才.大學計算機硬件教學內容改革勢在必行[J].計算機教育，2005（3）.
[3]樊楊祖.高職通信服務類專業定位及建設路徑探究[J].職業與教育，2009，5：120-121.
[4]鄒逢興.創新教學是提升教學質量的永恒動力[J].中國高等教育，2004（22）：34-36.
關鍵詞：CDIO教學模式；創新能力；教學改革；單片機
中圖分類號：TP368.1-4
《單片機原理及應用》是電子信息類專業非常重要的專業基礎課，也是一門技術性和實踐性很強的學科。掌握好單片機技術，對培養學生的工程素質，提高其職業技能，具有非常重要的作用。然而，由于該課程名詞概念較多、邏輯連貫性較強、內容較抽象，學習該課程既要掌握單片機的內部資源及接口等硬件知識，又要掌握軟件編程知識，還要結合電子技術、傳感器技術和計算機技術等相關的專業知識，教與學的難度都非常大，導致該課程教學效果一直不太理想。本文從當前高校單片機教學存在的問題入手，結合多年的教學實踐，提出基于CDIO教學理念的單片機教學改革的方案和措施。
1 單片機課程教學現狀分析
單片機作為一門多理論、重實踐的課程，傳統的先基礎后應用、重理論輕實踐的教學模式無法有效解決理論知識的學習與實踐能力的培養間的矛盾，嚴重影響了課程教學效果。目前，國內高校單片機課程教學中主要存在以下幾方面的問題。
1.1 理論教學內容與教學手段有待改進
單片機的理論教學大多以傳統結構為主線，采用“單片機內部結構工作原理指令系統程序設計接口技術系統設計”的順序講解。由于各知識點的學習相對獨立，課程結束后，學生無法了解單片機開發的完整過程。同時，隨著VLSI技術的發展，相關器件和接口技術發生了巨大變化，數字系統的設計方法也發生了根本性變化，但是MCS-51單片機作為教學的主流機型，其體系結構并沒有發生革命性的變化，導致課程的理論教學落后于實踐應用的矛盾日漸加深。其次，隨著單片機技術的飛速發展，集成芯片不斷更新，仿真軟件大量涌現，單純的PPT幻燈片演示不能滿足教學的需要。
1.2 軟硬件學習脫節，缺乏綜合能力的訓練
受客觀條件限制，單片機的實驗教學大多采用商品化的實驗箱或開發板，圍繞有限的知識點進行驗證性實驗，缺乏綜合項目的實訓。普遍做法是，學生按實驗指導書“照方抓藥”，進行簡單連線并下載實驗程序，用萬用表、示波器等觀察實驗結果。由于大量的實驗都是按照實驗指導書完成，學生缺少獨立思考、獨立動手的機會，導致大部分學生不會自行編寫程序，更不會擴展實驗或設計新的實驗內容；另一方面，由于學生不了解實驗箱的電路結構，無法建立單片機軟、硬件結合的系統設計理念，導致大部分學生系統開發經驗嚴重缺失。
1.3 考核評價方式過于單一
目前，大部分高校單片機課程考核方式較單一，閉卷考試多，開卷考試少；筆試形式多，答辯形式少；理論考試多，實際操作技能的考試少；一考定成績的終結性考試多，多考綜合評價的形成性考試少。這種客觀性較強、偶然性較大的考核方式，無法全面、客觀地反映學生的真實水平。特別是對于單片機這種“硬件概念抽象難理解、軟件應用多樣難設計”的實踐性較強的課程，時間一定與答案唯一的傳統考試形式只能在一定程度上考查學生對某些知識點的記憶能力，無法靈活考查學生分析問題與解決問題的能力。
2 基于CDIO的課程教改探索
針對單片機教學中存在的主要問題，根據平時教學中的經驗和體會，以提高學生解決實際問題的能力為目標，對《單片機原理與應用》課程教學采取了下列改革措施。
2.1 以項目為載體，優化整合教學內容
CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式從以教師、教材和課堂為中心的“舊三中心論”過渡到以學生、學習和學習效果為中心的“新三中心論”，倡導“做中學”和基于項目的教學。基于CDIO的教學理念，我們精選最新出版的教材并對教材內容優化整合，將單片機的理論教學內容分為內部硬件資源、軟件編程、外部硬件接口三大模塊，并將有關知識點分解到各項目中。其中，內部硬件資源模塊主要包括CPU、定時器、SCI串口、內部RAM等模塊；軟件編程模塊在簡介匯編語言的基礎上，以C51編程為主；外部硬件接口包含外擴的存儲器模塊、IO擴展模塊、外部總線（I2C總線、SPI總線、USB總線、CAN總線等）模塊、LCD液晶顯示、傳感器等專用設備模塊。為了降低學習難度，使課程更具有條理性和可實施性，我們將項目按功能劃分成若干模塊，根據模塊功能的大小，又將模塊劃分成若干子任務貫穿于課堂授課。例如并行口的應用劃分為發光二極管控制、數碼管控制、按鍵掃描及液晶控制顯示等子模塊，每個子模塊又設計為逐步提高的子任務。如針對數碼管控制，設計為“靜態顯示單字符靜態顯示多字符動態顯示單字符動態顯示多字符”等不同層次的子任務，各個子任務的控制電路、程序間相互關聯，學生在前一個子模塊基礎上，僅做少許改動，就可開發出另一個子模塊。這種基于項目的化整為零的課堂授課方式，能夠充分激發學生的學習積極性，有效調動教學雙方的課堂互動，提高課堂教學效率。
2.2 通過多維立體式實踐教學，體會“做中學”
根據單片機課程的知識點，我們按照基礎項目、簡單項目、綜合項目三種不同層次精心設計實訓項目，如圖1所示。
圖1 層次化的單片機實訓項目
其中，基礎項目完成對基礎知識和技能的培訓，如通過“單片機最小系統板的設計與制作”使學生了解并認知單片機的幾大功能模塊；簡單項目完成對單片機基本模塊的設計制作，如圖2所示，通過層次化的模塊設計，使學生掌握單片機的硬件資源及軟件編程；綜合項目由學生獨立構思、設計、實施和運作，如通過“自動響鈴系統”、“智能交通燈控制器”等應用系統的設計使學生熟知單片機應用系統的軟硬件開發與調試過程。為幫助學生盡快地進入到項目設計中，在項目實施前通過實物展示將往屆學生的設計成果帶進課堂，使學生對單片機系統有感性認識，并引導學生進行討論。在項目實施過程中，通過“Proteus+Keil+單片機開發板+課程設計+學科競賽”的多維立體式實踐教學，讓學生在做中發現問題，經過討論分析或教師指導后解決問題，在不斷修正錯誤的過程中積累實戰經驗。
圖2 簡單項目模塊
2.3 實行分組項目設計，推進團隊協作學習
把CDIO思想引入單片機的課程教學，目的之一是培養學生的團隊合作及項目研發能力，讓學生在團隊環境下獲得較真實的軟硬件開發經驗，提高學生在項目規劃、工作分配、成員交流等多方面的能力，培養學生積極向上的合作精神。在微型項目的設計及后續的課程設計中，我們采用學習小組的形式，一般3-4名學生一組，每組推選1名組長，在組長的帶領下，各組成員相互合作、相互交流，在培養實踐能力、掌握理論知識的同時，還注重職業素養的提高。
2.4 采取多元考核評價方式
以CDIO倡導的“過程評價”為基礎，關注知識、技能的學習過程，關注實踐環節及工程應用能力，關注學生、教師不同主題的評價。為保證客觀、真實地反映學生的實際水平，《單片機原理及應用》的總評成績由平時成績、項目模塊成績、期末考試成績三部分組成，并將課程的考核貫穿于課程教學的全過程。其中，平時成績占10%，包括課堂表現、課后作業等；項目模塊成績占40%，每組完成4-5個項目，主要考核硬件組裝、故障排除、軟件調試、軟硬件統調、系統性能檢測及儀器使用等。項目考核采取多元化的評價方式，學生先演示自己的設計作品，教師、同學、小組成員等根據作品完整性、創新性和實用性分別打分，最后由教師根據多方評價綜合量化得到每個人的成績；期末考試占50%，包括筆考和綜合性設計考試（各占25%）兩部分。筆考閉卷與開卷相結合，閉卷考主要考查學生對基礎知識、基本理論的掌握程度，總分30分，題型主要為填空題、選擇題、判斷題等客觀題，考試答案唯一；開卷考主要考查學生對知識的應用能力，總分70分，題型主要為分析題和程序設計題，試題答案不唯一，旨在引導學生開闊思路，提高學生發現問題和解決問題的能力。綜合性設計考試包括一個單片機實用系統的硬件設計、軟件編寫調試、系統統調、功能測試、課程設計報告，旨在全面考查學生對單片機應用所需基本知識和技能的掌握程度。
3 結束語
將CDIO理念運用于我院的《單片機原理及應用》課程教學改革，經過連續3個年級的教學實踐，收到了較為理想的教學效果。學生的學習興趣有所提高，實際動手能力有所增強，同學間的合作意識和交流溝通能力得到了培養，對后續課程的學習、畢業設計及就業有很大幫助，還需在今后的教學實踐中不斷探索與完善。
參考文獻：
[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學院工程教育的經典模式---基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究.2009（04）.
[2]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009.
[3]曾虹，戴國駿，劉鵬.高校單片機課程教改研究[J].計算機教育，2011.
作者簡介：王艷玲（1965-），女，山東濟南人，教授，獲山東大學無線電物理碩士學位，研究方向：匯編語言、單片機原理等計算機硬件課程的教學及圖像處理、信息隱藏等。
