时间：2023-05-30 09:37:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单片机原理，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：高等院校；微机原理；单片机；教学改革
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)07-0074-03
0 引 言
微机原理及应用和单片机原理及应用是现今大多数院校自动化、电气自动化等信息工程类专业的重要课程。微机原理偏向于原理性的介绍，涉及的实验比较简单；而单片机则更偏向于应用性，涉及的实验较多。这两门课程的实验过程及使用的芯片及编程的的方式非常类似。大多数院校选择先开设微机原理的课程，在随后的一个学期开设单片机的课程。这样的选择在逻辑上没有错误，可毕竟这两门课程有很大的相似之处，但又有各自的特点。微机原理和单片机的内容既相关又有明显的区别，前后开课会使得学生可能产生忘了前面、记不住后面的感觉，同时两门课的相似点又使得学生区分不清，对内容产生混淆。而实验的环节，用的实验箱不同，虽然芯片不同，学生也仅仅为做而做。在实际教学中，会经常碰到学生提出“微机原理的汇编语言编程要分段(segment)，而单片机的汇编语言编程为何不分段”、“微机原理课里的标志寄存器有16位，为什么单片机里才有8位”等问题。此外，这两门课一般都由同一位教师讲授，教师备课时不由得对比着备课，在教学中自然把两门课相关知识点进行描述或比较，使得单一门课程的教学时间无形中被占用。对此，以笔者实际的教学经验，现对这两门课程的教学改革进行一些探讨。
1 课程改革思路
微机原理及应用课程主要是帮助学生理解计算机的原理和结构，通过学习，使学生熟悉一款比较经典的CPU和以该CPU为中心的总线、存储器存储过程等数据处理以及用汇编语言编写程序的方法；同时，还涉及了诸如8255、8259A等一些芯片的运用及接口编程知识，微机原理及应用偏向于原理性的阐述。而单片机原理及应用课程主要是针对某类型已经非常成熟的单片机型号，帮助学生学会如何使用单片微型机以及针对实现不同的功能进行编程的知识，该课程更偏向于应用。
这两门课程的内容既有很大交叉，又有各自的特点：微机原理及应用理论更系统，单片机应用性更强。独立开设两门课程，不可避免地会出现知识点的重复和各自重点的缺失。由此，针对这两门课程授课过程中的不足，笔者有了对这两门课程进行改革的想法。即：同步开课，结合实际教授理论内容，合理分配实验学时等。
2 教学方面
2.1 教学内容
在理论教学方面，笔者对微机原理和单片机的教学内容进行了整合。微机原理基于冯·诺依曼结构，这种理论更易于学生了解计算机体系和计算机系统的工作方式；单片机本质上也是计算机系统，只是性能弱，功能单一。因此，在理论讲课过程中，应该以微机原理为主，同时针对微机原理和单片机的明显不同，比如同是45H，在微机原理中是立即数，在单片机中是存储的地址等，在这方面加以重点讲解。微机原理的内容较多，涉及面广，如果对知识点面面俱到，不仅时间不够，而且学生的学习积极性肯定不高。单片机原理课程主要基于80C51单片机进行讲解，并介绍单片机的特点、在片资源、汇编语言编程、片内接口及中断、通信及A/D、D/A转换等。在这当中，肯定会遇到一些和微机原理相冲突的地方，不论讲解与否，势必会影响到后续课程讲授的连贯和流畅，因此，必须要对相关内容进行取舍。
关键词 仿真 单片机 教学应用
0 引言
“单片机原理及接口技术”课程是机电一体化专业的一门专业技能课，课程要求学生能够掌握单片机的结构、工作原理及应用，能够应用51单片机进行简单的设计，培养学生的软硬件设计能力，提高学生的实践动手能力和创新能力。但单片机课程内容较为抽象，学生理解困难，课程要求学生勤动手动脑，需要通过大量的实验实训帮助学生理解所学知识。单片机实验实训中应用的实验箱所设计的实验内容大多是验证性质的，实验内容固定。学生对照实验实训指导书进行实验，主观能动性不足，这种实验实训限制了学生的综合设计能力以及创新意识的培养。[1]
Proteus软件是一种嵌入式系统仿真开发软件，可以对电子线路设计与仿真，也能对很多种单片机系统进行电路设计、软件设计、编译和程序下载、仿真、层次电路和PCB 设计等。[2]学生可以根据设计需要进行系统搭建，并可进行调试、仿真验证。设计方便灵活，实现了从概念到产品的完整设计。
1 教学案例
键盘是单片机应用系统中常用的输入装置。矩阵键盘减少了对单片机I/O口的占用，可提供数量较多的按键。在矩阵键盘中，与I/O口相连的行线与列线通过一个按键连接，此种连接比独立式按键复杂，识别也更困难。因该部分内容涉及到判断是否有无按键按下、确定是哪一个按键按下、该按键对应的功能是什么等较多问题，因此一直是教学难点。[3]
为了让学生掌握该内容，教学围绕“项目导向，任务驱动，案例教学，理论实践一体化”的教学模式展开，教学由实际工作任务驱动，教学中以学生为中心，教师为主导，将Proteus软件引入教学，将抽象知识转化为具体技能；[4]分组讨论分析案例，提高分析问题解决问题的能力；通过编程、调试、仿真将理论知识转化为职业技能，提高学生的自主学习能力，达成教学目标。
1.1 硬件电路设计
首先讲解工作任务：利用单片机建立系统对矩阵键盘进行按键显示，矩阵键盘共有12个按键，对按键进行编号如1、2、3---A、 B，要求按下任意按键，数码管显示该按键编号。通过Proteus软件设计该系统的硬件电路连线图，如图1所示。
1.2 软件设计
教学时，教师充分与学生进行交流，教学中注意应用启发式，循序渐进。首先要讲解如何判断有无按键按下。将列或行线输出0，然后从行或列线读入，判断读入的是否全为1，若不全为1，则有健按下。还要考虑消除按键在闭合或断开时的抖动。
确定按下按键是通过逐行动态扫描得以实现，需要详细讲解每一个按键所对应的编码值。不同的按键有不同的编码值，由编码值来确定按键。当然不同的矩阵键盘，不同的设计思路，其按键的编码值也不相同，但编程原理、设计思路是相同的。此处系统的键盘矩阵中，可使列线1、2、3、4输出扫描码， 按键逐行动态接地（键盘的列值），行线5、6、7输入按键状态，称回馈信号（键盘的行值）， 由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键、通过软件查表，查出该键的功能。
教学中启发引导应注意锻炼学生独立思考，解决问题的能力。让学生摆脱被动式学习，启发学生自主创新的精神。矩阵键盘扫描程序流程图如图2所示。
1.3仿真验证
通过以上分析后编写调试程序、编译程序、链接后生成HEX文件下载到51单片机系统中，运行后观察仿真效果。按下不同的按钮，数码管显示对应的数字。在掌握了教学内容的基础上，让学生自己动手设计一个8*8的64个按键的矩阵键盘，增加设计难度，给W生以挑战。此教学环节能够带给学生成就感，培养了学生的独立思考能力和创新能力。
2 结束语
通过Proteus软件引入教学，可实时设计电路并进行实验验证，激发了学生的学习热情， 对那些迫切需要老师指导学习单片机且观察效果的学生来说帮助巨大。利用好该软件就无需单片机实物开发板，也能做到理论、实践、仿真、密切结合，实现教、学、做、练一体化。更做到引导学生如何自主学习，锻炼学生实践能力，激发学生创新思维，培养学生单片机开发应用能力，使得学生在以后从事单片机开发的工作中具有一定的动手能力。
参考文献
[1] 李生明，杨红.PROTUES软件在学习单片机中的应用[J].清远职业技术学院学报，2010（12）：40-42.
[2] 刘建海，方晓群.Protues仿真软件在电子实训课程中的应用[J].电子制作，2014（6）：115.
关键词：单片机原理；考试改革；Proteus软件
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0133-02
一、前言
单片机又称为单片微型计算机，是计算机体系的一个重要分支，也是现今较为流行的嵌入式系统的一部分。由于其体积小、控制功能强、成本低等特点可方便地组装成各种智能控制设备和仪器，做到机电一体化，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，可以说单片机已经渗透到我们生活的方方面面。单片机原理及应用课程也是目前高校计算机、电子、电气、自动化等专业均开设的一门专业课。由于该课程是一门理论性、实践性都很强的课程，因此该课程对实验教学有很高的要求，实验教学在学生学习的过程中占了很重要的地位。但是，目前很多高校的单片机课程实践教学环节及考核方式都存在着一些问题。学生在传统的以理论考核为主的学习方式下很难激发学生的学习兴趣，很难提高动手能力。通过考试改革，使学生在重视基础知识学习的同时，更加注重实践能力和动手能力的境况，促进创新精神的形成。
二、目前的教学考核形式及存在的问题
《单片机原理及应用》课程是一门专业课，其前续课程主要有《电路》、《数字电子技术》、《微机原理》等，课程理论教学的主要内容包括以下几方面：（1）单片机的硬件系统结构。包括单片机的基本组成，CPU结构及时序，RAM、ROM的组织结构及扩展，并行I/O接口的基本原理等。（2）单片机指令系统。包括单片机寻址方式及指令，汇编语言程序设计等。（3）单片机接口技术及应用。包括单片机系统开发的基本方法和步骤，单片机系统扩展及外部的接口，单片机的综合应用等内容。考核主要以闭卷的考试为主，学生的总评成绩这样划分：平时作业、实验成绩和考勤各占10%，期末考试成绩70%。这样的教学及考核形式尚存在诸多问题。
1.教学方面问题。实验课时少。根据学院制定的教学计划，《单片机原理及应用》的总学时为32学时，其中实验课程8学时。实验课程的学时数太少，也是影响学生动手能力的一个方面。在实验课程的分配中，软件实验、验证性实验至少占了6学时，所以综合性设计性实验开设率不高，学生对所学课程缺乏整体性了解和综合运用的能力。实验设备缺乏。由于学校扩大招生规模，实验室现有的实验设备台套数太少，为满足学生实验，不得不增加每组实验的学生人数。我国目前的文化教育，重视理论轻视实践，这造成了学生们从小就重视理论知识的学习而轻视动手实践。另外，在考核方式上，实验课一般作为理论课考试分值的一部分，往往也只占很少的学分，并且只要写过实验报告就基本可以通过。久而久之，大部分学生也滋生了重视理论课程轻视实验的思想。
2.考核方面问题。考核方式不合理。学生的考核以闭卷的考试占主要部分，实验环节所占成绩比例低。这样的考试形式使得大部分同学以理论学习及考试成绩为主导，对于课程学习过程中的实践动手环节只是消极地参与，并没有真正起到动手动脑的作用。考试内容不合理。由于考试形式以闭卷考试为主，考试内容只能局限于教材，加上期末考试前划范围、勾重点等，使得一部分同学以考前重点突击复习为主，造成了这些同学在平时学习及实践环节的松懈。考试题型不合理。考试中客观性题型较多，分值比例较大，综合设计性题型、论述性题型较少。这对于学生的思考能力及综合分析问题能力的考查不全面，也不利于激发学生的学习兴趣和主观能动性。能过以上分析，目前《单片机原理及应用课程》的考核方法已经不能满足学校提出的“培养创新性人才”的要求，不利于培养学生动手能力、创新能力，也不能激发学生的学习主动性。
三、教学考试改革的方式及具体措施
针对单片机教学考试存在的问题，可以从以下几个方面进行改革。
1.为考试改革而进行的教学改革。首先，教学改革要进行教学方法的改革。采用从完成实际问题出发，激发学生的学习兴趣和主观能动性的目标教学方法。在课程的开始阶段，设置一个简单的综合性实例，利用仿真软件或实验箱将实际工程问题解决方案演示给学生看，并要求学生下来查找一些与此相关的实际生活中的应用。以此提高学生的学习兴趣。在接下来的教学过程中教师以教学目标为导向，整个教学过程围绕教学目标展开。在教学目标的刺激下，学生为实现目标而努力学习。在完成目标的过程中，教师积极引导，并将教学内容渗透其中。这种教学方法不仅可以使学生清楚地认识到单片机的原理、概念在实际生活中的意义，而且对于激发学习热情，培养理论联系实际的能力极其有益。其次，教学内容的改革。注重接口技术和应用技术的学习，适当减少体系结构的理论学习。在目标教学法中，学生以实际目标引导其学习^程，那么在教学内容上就应增加能够达成实际目标的应用技术的学习内容，理论体系结构的教学可以把框架性的知识传授给学生，学生在应用中遇到的理论问题，他们会在框架的知识基础上自己进一步细化丰富内容；从汇编语言转向C语言的编程方式。传统教学模式中，教师喜欢使用汇编语言编程，汇编语言虽然具有高效控制精确的优点，但其结构性差，语句复杂，调试难度大，学生接受也比较困难。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条C语言相当于几条汇编指令，学生在有C语言的基础上入门很快，这样也提高了学生的学习兴趣；使用Proteus仿真软件。通过使用仿真软件，学生只需要一台电脑就可以完成实验室里的基本实验，方便学生自己动手，提高其动手能力。再次，实验的改革。把实验软件实验、验证实验、设计性实验及综合性实验四个部分，通过验证性实验，学生们可以进一步了解单片机及芯片的作用，提高学生的学习兴趣。设计性实验，可以培养学生实践动手能力及创新能力。综合性实验，可以提高学生综合运用所学知识的能力，提高学生的实验技能和和培养学生的创新能力。在原有的实验课时的基础上增加实验课时，同时提高设计性及综合性实验的比例，真正让学生把理论与实践结合起来。
2.考试方法改革。根据《单片机原理及应用》课程的特点，考试可以采用笔试、做设计、写论文、进行实际操作以及开卷、闭卷等多种方式相结合。我们不能因为笔试的一些缺点就否定笔试在成绩评定中的作用，在笔试的过程中还可以增加开卷、闭卷等多种形式。在出卷时增加试卷的灵活性，适当增加设计、分析和综合思考题型。题目的设计应能使每一位学生在解每道题时都有对知识的理解、分析、比较、融会贯通的过程，从而锻炼学生的思维，多给学生提供探索的机会和可能性，鼓励学生独立思考、标新立异、强调智力开发、避免考试中的偶然性。同时在笔试的基础上还应该增加反映学生平时学习情况的评价内容，比如平时作业，实验报告成绩等。还可以增加实际操作环节的评定，比如对每次实验课程都ρ生的操作进行评分，增加实践环节的考评，把学生综合设计性实验的操作调试及结果作为总评成绩的一部分进行考核。或将实践环节改为操作考试，由学生现场操作，教师根据操作内容正确性进行评分。最后在课程结束后，还可以鼓励学生通过学习的知识内容进行创新设计，将其所做的设计或者通过网络、图书查阅到的资料通过分析总结后写成论文的形式提交，以附加分的形式纳入总评成绩中。这种方法锻炼了学生的分析、设计和对信息的处理能力。
3.考试效果的评估和对教学方法的反馈。淡化考试分数之间的微小差异，增大平时考试成绩的比例，实行百分制、等级制及与评语相结合的综合评分方法，对有独立见解或创新的学生加分鼓励。应奖励有个性者，奖励有主见、有独立思维能力的学生。同时，建立考试结果分析制度，不断总结教学经验。发现问题及时纠正，拓宽、疏通教学质量的有效反馈渠道，建立健全沟通机制。改革后的总体效果还有待长时间的检验。在教学过程中可以明显的发现，提问题的同学明显增多，同学之间相互讨论的次数明显增加。希望此次考试改革能给《单片机原理及应用》课程的学习带来新的气象，增强学生学习的积极性、主动性，培养学生的创新精神和创新意识，实现人才的全面发展。
参考文献：
[1]何宏.单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]李康林.单片机课程考试方法改革的实践和探索[J].长沙大学学报，2007，（5）：107-109.
[3]周晓雁.单片机实验教学改革的尝试[J].山东工业大学学报，1995，（2）：63-65.
Single Chip Microcomputer Principle and Application of Examination Reform Exploration and Research
YANG Yan-xin，HUANG Zhao-bo，ZOU Huan，ZHANG Xue-ping，LI Yu
（Faculty of Mechanical & Electrical Engineering，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201，China）
关键词 海明码；流程；单片机
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0038-01
1 普通信号纠偏原理
在今天计算机技术广泛被应用于各行各业，当然也包括信息的传播，传播信号由于受到了传播媒介和外界的各种干扰，信号在传播的过程中可能会有波形的变化，所以不可避免的出现了一些错误。因此，开发人员在信息传播的过程中可以及时将错误找出并将其纠正，在整个通信工程中成为了亟待解决的问题。从目前的各个工程中为了降低误码率，最常用的方式就是利用单片机众多功能当中的串行双工通信方式进行信息的传输，这种方式在目前的各种方式当中通信的准确率相对较高。上面所说的串行双工通信方式通常包含有两种方式：第一种方式就是通过不断提升信道通信的质量，这样的方式是将信道本身所发生的误码情况降到最低；第二种方式是如果第一种方式的误码率外界无法进行干扰的状况下，则运用控制差错的技术，一旦发现错误的编码在数据的发送端加发一个抗干扰的编码，到达数据的接收端时再将之前的信息译码，这样就可以发现异常码字从而进行纠正，这样做的目的就是可以使数据传输的准确度不断的提高。如果一个系统已经具有非常固定的系统了，那么通常都会运用第二种方法，这种方法除了要完成上面所说的加入抗干扰编码外，同时还需要加装编译码在控制电路在线路两端，其原理是利用硬件的方式来实现纠偏的功能。
2 海明码编码原理及编码过程
2.1 基本原理
我们来看一下上面的公式（1），可以做这样的理解，假设在C位的信息出现了一位的错误，那么一定会有C种出现错误的代码，而C位的信息当中所包含的校验位有B个，因此在2B个状态当中，那么如果其中一位信息码出现错误那么n种状态我们就可以用（2B-1）个状态分别来代表，最后的一个所代表的是正确的代码。通过这样的方式就可以找出错误的码位，以便设计开发人员进行纠正。根据公式1我们可以得到不同校验位的编码长度，如表1所示。通过表1我们可以看出，如果数据位比较少，那么说需要的编码长度也会对应增加，校验位同编码长度的是随着数据位数越来越多，校验位就相对较少。
2.2 海明码的编译码过程
想要单片机实现海明码纠错，要执行数据的发送与接收，我们先来看下海明码是如何进行编码的。首先将数据位和校验位两者相加的数设为C，我们将校验位B分配于海明码第2的位置上，剩下的都留给数据位，我们将数据位依次由低向高的顺序进行排列分配；其次海明码的当中的每个码，这里所说的码包括了数据位以及校验位是由多个校验位去进行校验，被校验的每一个位置都被编上固定的编码，编码的号是等于各个校验位的位置号相加。想要得到错误码的位置号，只有通过这样的方式来进行安排。在数据另外一侧的接收端对收到的信息进行一个解码出来，也就是之前所说的译码，在译码的过程中非常重要的一个操作就是得到状态码。
2.3 单片机海明码纠错基本原理
上面对海明码编译码的编码原理做了简单的论述，通过单片机的软硬件都能实现，无论是软件的实现还是硬件的实现都有各自的优势。为了将数控的可靠性进一步提升，我们将单片机同数字逻辑部件相配合的方式来实现，数据的传输采用串行的方式，串行的方式可以将传输的速度加快等特点，执行的时候需要硬件电路的支持，但是增加了硬件电路也就是将数据传输系统的成本增加了同时增加了复杂性。下面对单片机软件实现编译码的过程做以介绍。首先介绍的是单片机软件如何实现海明码的发送，海明码进行编码和发送的基本流程就是设定一个专门的区域M1，用来存放1个8位的数据，首先通过计算得出相应的校验位，然后根据规则为校验位排列，存在之前设好的区域内，在发送时将区域内的内容要统一发往接收端；发送的过程是发送机首先对数据块长度和累加和进行发送，如果接收机没有正常接收，那么给出错误的信号，进行重新的发送，一直到接收机回答正确为止，发送机将每一种信号都按照此流程进行发送，直到全部数据发送完成。接收机的接收程序同发送机有很多相似的地方，对接收的数据也会执行校验。如果校验的时候发现有错，则会给发送机送出回馈，给出错误信号，同时进行重新接收信息；如果校验是正确的，那没就会将正确的信号发送到发送机，同时开始接收数据信息，同时存储到专门的区域M2当中。
3 结束语
通过全文的介绍可以知道海明码可以发现一位差错并对其执行纠正，也就是说可以把差错控制在最新同时不用发送机进行再一次发送，这样很大程度节约了网络的信息流量。利用单片机实现纠错偏，不仅容易实现而且可以节约硬件资源，只要在原来的基础之上加入数据编码以及解码的子程序就可以实现。软件编程中的汇编语言、C语言都可以将这一过程实现。所以说，海明码的构造是非常灵活的对于纠错方面必将有很好的发展前景。
参考文献
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
关键词：单片机；课程实践；答辩；KEIL C
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8369-02
单片机课程实践是高校自动化专业集中实践环节的必修课，是学生学习《单片机原理》课程后，进行的一次全面的综合实践，其目的旨在加深对单片机基础理论和基本知识的理解，培养学生具有单片机系统应用软件设计和开发的能力，在具体实现过程中强化学生的实践意识，提高应用能力、创新意识和合作精神。在项目的实践中，使得学生掌握一定的理论与技术知识，而且应该树立管理理念，建立项目工程思维观念，而这一点正是高级语言编程思维的一种体现。
通过将单片机课程实践和高级语言程序设计实验相结合，使学生在理解单片机理论和高级语言编程思想的基础上，实际动手开发一个实际的应用系统，来提高综合运用所学理论知识的能力。
1 研究内容或对象
引导学生运用已学的单片机理论知识、单片机程序设计方法和高级语言编程思想，具体设计一个实用的小型单片机应用系统，开发设计过程按以下顺序进行――选定课题、调查用户需求、总结归纳数据流程、分析性能、书写需求分析及总体设计报告（包括组成原理图、硬件连接、程序流程、系统功能模块）、完成应用系统的开发、撰写课程实践报告、系统验收、组织课程实践答辩。让学生在这一系列工作中综合运用单片机系统原理以及编程语言等相关课程知识，培养学生的综合素质。
根据单片机课程实践和专业课程实践两个实践教学环节各有4～5周但分散的实际情况，考虑将其进行整合。并在实践教学环节中安排相应的指导老师对学生进行必要的指导和帮助，为学生提供分析思路，解决学生项目完成中碰到的实际问题。
2 研究拟达到目标
通过在单片机课程实践中结合高级语言编程思想，使学生在掌握单片机理论基础知识的同时，通过参与项目的分析、设计与实现，建立软件工程理念，具备一定的理论与单片机实物实践相结合、解决实际应用问题的能力。同时在完成项目的过程中，锻炼科研开发能力和科研论文写作能力，为大四的毕业设计和毕业论文的顺利完成奠定基础，并为以后工作中的理论与实践相结合奠定良好的基础。
使学生在单片机课程实践和高级语言程序编程实践相结合的实践教学环节中，利用所学的单片机系统原理和C语言程序设计基础知识设计单片机应用系统，解决单片机系统应用中的实际问题，掌握高级语言编程思想，借助相关编程工具，完成一个小型项目的自主分析、设计与实现。
3 主要研究方法
教师提供部分项目供学生选择，学生亦可自拟项目，但课题的选择要由教师审查核准。项目尽量选择实际需求的题目，让学生走出校园，通过调查走访，了解国内单片机应用发展的状况，开阔眼界，而且在开发一个真实项目的过程中，带来求知的源动力，激发学生自主学习的渴望以及创造力；对于虚拟项目，要求学生做到切合实际需求，能解决一定的应用问题，有一定的应用价值。
编程开发工具原则上推荐学生使用KEIL C，如果学生认为其它开发工具更适合可由学生自主选择。由于实际可用的编程开发工具与日俱增且不断更新，为此在课程实践中，对学生开发工具的选择不做过多限制，使得学生可以选择自己感兴趣的程序设计工具进行项目开发，既锻炼了学生自学的能力，又能让学生成为项目开发的决策者，这种主人翁意识使得学生变被动学习为主动学习，从而激发学生自主学习的积极性。
为了防止学生对课程实践任务敷衍了事，对课程实践的考核方式由原来的提交程序和文档改变为答辩的方式。且在集中教学环节之前就让学生明确单片机课程实践的任务，同时考虑在集中教学环节结束后适当放宽学生上交可运行的项目程序和课程实践报告以及组织答辩的时间，让学生能更好的延续自主学习的积极性并进一步完善项目的开发。
4 特色、创新及推广应用价值
通过将单片机课程实践和高级语言程序设计基础实验相结合，让学生在项目的分析、设计、与实现的过程中掌握单片机理论知识、单片机系统应用的设计方法和高级语言程序编程思想 ，提高自动化专业学生理论与实践相结合的能力，激发学生的学习积极性和主观能动性，提高学生解决实际应用问题的能力。
《单片机原理》课程实践教学，将单片机课程实践和高级语言程序设计实验两个教学环节有机整合，让学生能在该实践教学环节中综合运用单片机系统原理和高级语言程序设计基础以及相关编程思想等多种知识，培养初步的科研能力和科研论文写作能力以及团队合作精神。并通过组织课程实践答辩使学生进行类似毕业答辩的演习。
在自动化专业学生的单片机课程实践教学环节中，通过团队合作的方式，以共同完成项目为目标，让学生在单片机课程实践中综合运用所学的单片机系统原理和高级语言程序设计基础的理论知识来完成项目的分析与设计，并借助相关的编程语言来完成项目的编程实现。将原本独立但有高度关联的两个实践教学环节进行有机整合，可以让学生有更多的时间来系统而连续的综合运用所学的相关知识，进而更好的将理论与实践进行有机结合，激发学生的学习热情，提高学生的学习积极性。
【关键词】单片机，原理与应用，实践教学
中图分类号：G622文献标识码： A 文章编号：
一.前言
在当今教学环节中，如何充分利用多种单片机开发工具,掌握综合运用单片机的软硬件实用技术,为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用开发,培养具有技术应用能力、创新精神和创业精神的高素质人才,单片机课程教学面临的新挑战。目前国内多数中职或技工学校电子专业的单片机课程存在理论与实践严重脱节的现象,本文针对目前国内单片机原理与应用课程的实践教学法中普遍存在的问题和不足进行深入探讨。
二.单片机原理与应用技术
1.原理
单片机原理与应用课程的特点和教学中存在的问题。结合技工学校人才培养目标，从理论教学和实践教学两方面进行改革探索。提出一种注重理论联系实践，在应用中掌握知识的方法。结果表明改革能提高学生的学习积极性和创新能力。改革经验为提高该课程的教学质量提供了新途径。
2. 单片机应用技术
单片机应用技术课程是电子专业的主干课程,也是多年来公认的“问题课程”,学生普遍感到难学。主要表现在课程内容抽象、逻辑性强、与其他课程的关联度大。教学过程极易陷入难教、难学的境地并形成恶性循环。随着计算机网络与通信技术、集成电路技术和计算机软、硬件软件技术的飞速发展,单片机应用技术的内容与教学手段和方法都发生了很大的变化。如何充分利用多种单片机开发工具,掌握综合运用单片机的软硬件实用技术,为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用开发,培养具有技术应用能力、创新精神和创业精神的高素质人才,是技工学校单片机课程教学面临的新挑战。目前国内多数技工学校单片机课程存在理论与实践严重脱节的现象,本文针对目前国内技工学校电子专业单片机应用技术课程教学中普遍存在的问题和不足进行深入探讨,结合多年的教学经验,提出基于“项目驱动法”的单片机课程一体化教学的新思路,以期为单片机课程教学的改革提供参考。
三.单片机课程特点
单片机原理与应用是一门理论性和实践性都很强的课程，概括起来有四大特点：首先，课程涉及面广，课程综合了程序设计、电子技术、微机原理、自动控制等技术，学生先修的基础课没学好将直接影响本课程的学习；第二，单片机课程概念多，内部结构、工作原理复杂而抽象，容易出现教师难教、学生难学的状况；第三，单片机应用系统电路复杂、各种芯片元器件功能各异，学生若分不清各部分的作用，易造成学习困难；第四，单片机技术实践性强，如果缺乏实践操作经验，学生很难真正理解学习内容，更无法实现知识的灵活应用。
四.单片机教学中存在的主要问题
1.教材结构未考虑学生的接受能力。教材内容主要依照单片机硬件结构指令系统汇编语言设计系统扩展接口技术应用系统设计的顺序编写的,注重课程的学科性与系统性,而未考虑学生的认知特点;教学过程也是以单片机的结构为主线,先介绍单片机的硬件结构,接着是指令和软件编程,然后是单片机系统的扩展和器件的应用,最后是应用实例。按此教学结构,单片机课程就演绎为以单片机知识为蓝本的微机原理课程,高职学生理解力和逻辑思维能力较薄弱,对复杂的电路和抽象的指令往往不知所云,学习过程枯燥乏味,学生大多产生厌学情绪。
2.普遍存在理论与实践严重脱节的现象。在教学形式上,单片机课程多以课堂理论教学与少量硬件仿真实验相结合,实验教学也多为验证性实验。先理论后实践教学,或理论与实践教学分阶段交叉进行,造成长期以来单片机教学理论与实践的严重脱节。加之许多学校单片机实践教学资源相对比较匮乏,多以单片机实训平台为主,实践教学环节也仅仅体现在为数不多的几个验证性实验上。许多情况下,学生只是依照老师给出的实验电路进行简单连线,有些同学直接将实验系统中的源程序调出来运行一下就算完成任务了。整个课程结束后,许多学生也未能真正了解清楚单片机应用系统开发的全过程,不会使用仿真软件调试程序的同学也不在少数,甚至连单片机开发工具如硬件仿真器、编程器的用途都不知道,更不用说掌握单片机应用系统设计的一般性方法。
五.单片机原理与应用课程的实践教学法
1.教学做合一。教学过程不是教师的个人表演过程，而是教师完成一个单片机工程的开发全过程，教学过程是做单片机项目的真实过程，有电路分析、有单片机基础分析，有汇编语言（或C语言）语法、语句、算法等分析。并且把所有过程，一步一步呈现给学生，让学生有现场感、真实感，让学生最后看到我们的最终成果——单片机实验电路板上呈现的现象。整个过程是教师开发了一个单片机工程项目，对事说是做、对教师说是教、对学生说是学，此之谓陶行知先生所说“教学做合一”。
2.尝试教学实践与创新实践的紧密结合
采取部分开放的实践教学模式的试点,在时间、内容、仪器设备、教学形式等方面给学生空间。在学习的过程中,学生在开放实验室中进行了指令学习和巩固。也逐步学会单步、断点、全速运行的调试方法和排除故障能力,并能使用寄存器窗口、存储器窗口等仿真器的功能,分析各种实验现象。在教学实践的基础上,开展形式灵活、面向不同年级学生、连续不间断地创新实践,如组织电子协会进行课外科技创新活动,以多层面学生为对象与专业技术相结合的创新项目活动、组织培训学生海南省中职学生单片机装配与调试技能竞赛等。
3.讲练结合教学法。学生单靠教师在多媒体教室的“教学做合一”的教学过程是根本学不会单片机的，单片机是理论与实践结合的一门学问，必须经过大量的实践活动才能学会单片机，没有经过实际的演练不可能掌握单片机的精髓。我采用一节教学一节机房加实验板的实训方法进行教学安排，让学生把学到的东西马上进行实际练习，使理论与实践结合。今年的单片机教学我又在原来的基础上进行了改革，全部在机房利用实验板进行教学，采用边教学、边练习的方法，让教师的教与学生的学真正做到无缝对接。
3.项目驱动教学法。在完成基础模块的教学后，学生的单片机学习就进入到另一个阶段，进行综合实训——做实际的工程。前面的教学与实践都是在单片机实验扳上完成的，这对学生来说仍然不真实，不实在，为了使学生能学生出校门就能搞项目，学生在学校必须经历实际工程的锻炼。让学生做电子表、数字温度计、数字电压表等项目。从画原理图、PCB图、制作电路板、硬件连接。软件程序编制、下载、调试与修改等所有过程都亲自参与。学生不再是学习过程的旁观者，而是整个过程的亲历者，让学生体会到创造的快乐，学习就象玩一样。
六.结束语
单片机自从问世以来,经历了多次更新换代,其应用也从最初的工业控制领域扩展到人们日常生活的各个领域。学习这门课程对于学生将知识综合应用能力转化为工程实践能力,顺利地迈向今后的工作岗位,起着举足轻重地作用。因此,如何在教学过程中确保教学目标的实现,一直是大家所关注的焦点。所以做好单片机原理与应用课程的实践教学法是有着十分重要的意义的。
参考文献：
[1]吴飞青,李林功,丁晓.“单片机原理与应用"课程教学改革探讨[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2010,24(1):96-98
[关键词]单片机 项目教学法 知识应用能力
随着电子技术的迅猛发展和超大规模集成电路设计以及制造工艺的进一步提高, 单片机技术也得到了迅速发展。单片机已经深深地渗入我们的日常生活的各个领域。因此多数院校都开设了单片机的课程。而课程所主要讲述的多数都是MCS-51单片机。但是,单片机的软硬件发展很快,新技术和新产品不断出现。如何安排教学内容,使学生既能了解新技术又能对单片机的应用技术融会贯通成了主要的问题。《单片机原理及应用》这门课程,我们按传统的学科教学法是以大纲为基准, 以教材为基础, 以教师为主体。 教师讲, 学生听为主要教学方式, 以教材章节顺序为教学进程, 先讲单片机概论、硬件;再讲指令、语句、流程图, 最后举一些开发应用实例。开始的时候学生听得可能很认真,但是由于这门课程是一门专业课,前面所涉及到很多的前序课程。由于前面的理论知识很抽象,这就导致越学越糊涂,最后失去了学习的兴趣。如何设计教学方法,激发学生的学习兴趣,真正理解和掌握单片机技术,是目前单片机教学中急需解决的问题。因此我们提出了一些改革,并提出了一边学一边练、以干具体的项目为目标。使学生在锻炼中得到提高,激发学生的兴趣,达到良好的教学效果。具体措施如下。
1.在教学上运用项目教学法。以项目为引导,案例教学等教学方法,本着不仅向学生传授知识, 更重要的是教会学生学习的方法, 培养学生的知识处理及知识转换能力和分析问题、解决问题能力及创新能力。让学生懂得怎样自己去学会一门课程。
具体步骤如下。
(1)提出任务目标:提出本次课要解决的一个具体的工作任务。
(2)分析任务特点:分析解决本任务的方法及步骤,选出最优方案。
(3)掌握相关知识:讲解实现本任务所必需的知识。
(4)实施具体项目:本任务实现的过程及结果。
比如在讲汇编语言程序设计时, 可以通过一个项目提出问题, 如何设计程序控制LED小灯的亮与灭。通过大约4个学时左右的时间将这一章节所用到的知识讲述给学生。然后让学生去查阅资料,从软件和硬件两个方面去查阅。软件方面可以比较哪个程序所用的语句最少,编程最简单。硬件方面看谁的结构简单,成本最低。然后选择出一个最佳的软硬件方案自行制作。使学生从查阅资料到制作都自行完成,老师只是起到指导和答疑的作用。从传统的老师教会转变成现在的学生自己学会的转变,大大提高学生学习的主动性。
2.在实验上根据单片机课程的特点,将实验教学内容分为基础实验、基本接口实验两个部分。基础实验主要有硬件的认知、指令系统实验、汇编语言程序设计实验。基本接口实验安排在课堂进行,是实验教学的重点。它包括硬件接线与软件编程两部分。学生在进行实验时,首先要根据实验任务完成硬件设计、设计主体电路,然后编写程序,最后调试。试验内容主要为基础实验,主要目的在于通过实验,让学生掌握基本的操作,和软硬件的了解。为以后具体的做某一个项目打下坚实的基础。
3.在考试环节上,主要通过三方面成绩来确定学生最后的期末成绩。这三方面主要包括期末笔试部分,平时实验部分,和实践创新部分。其中期末笔试部分占总成绩的40%,试验成绩占30%,实践创新成绩占30%。其中实践创新主要是指,在学习的过程中针对于每一章节所提出的项目完成情况的评定。比如我们在讲中断系统的时候,引入一个项目“交通灯的控制”。学生可以分组自行制作。根据学生的完成的情况给出一定的分值,然后将每一章的分值乘以系数合成总分值。这样可以对学生的成绩有一个综合分值。这样学生在准备考试时会将精力投入到实际应用中去, 而非死记硬背一些枯燥难记的指令和书本知识,更有利于对学生知识应用能力及知识转换能力和分析问题、解决问题能力的培养和考察。这种考试形式给教师增加了很大的工作量, 但使每个学生的知识应用能力都得到不同程度的提高。
最后,我们在教学过程中, 本着对学生负责的态度。培养学生的自学能力,提高学生的动手能力和应用能力为目标, 做了一些探索。 改进后的教学方法,内容由浅入深,理论实践相结合。提高了学生的学习兴趣和学习主动性, 使学生能够更好地掌握单片机的原理,并且相关的知识和应用能力都得到不同程度的提高。
参考文献:
[1]刘刚.单片机原理与应用课程教学改革的探讨[J]. 江西教育学院学报, 2005, (26).
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[3]赵志群. 职业教育与培训学习新概念. 2003,(6).
关键词：单片机原理和应用;课程评价;教学改革
引言
新课程教改大纲指出，课程的功能要从单纯的向学生注重传授知识，进而转变为引导学生学会学习，形成正确的价值观，学会做人，学会做事。《单片机原理和应用》课程是矿山机电、机电一体化、自动控制及数控技术应用等专业的一门专业骨干课程，它将电子技术与计算机技术紧密结合、将硬件与软件相结合，应用面很广泛。
随着新形式发展的需要，传统的教学理念和教学方式已经不能满足现代化发展的新需要。笔者结合自身一线教学经验谈谈该课程的一些教学改革的个人意见。
1 整合教材内容，保证教学质量
《单片机原理和应用》课程因为教材是静态的，理论性强，内容抽象，为降低理论难度，结合我校学生特点，对教材进行整合，把教材内容划分为必学、选学、实训项目三个层次，采用灵活多变的教学方式，以保证教学质量。
1.1 必学内容：是教学大纲中那些最重要、最基本的内容。如单片机的结构和原理、指令系统、程序设计基础、中断系统和定时器等。结合教学实际案例，作为重点讲授，约占总课时量的50%。
1.2 选学内容：是指教材中的知识拓展部分，难度高于必学内容，如单片机系统的扩展、单片机的测控接口等。引入相关课题，让学生讨论，主动权放给学生，最后教师和学生一起总结出结论，约占总课时量的20%。
1.3 实训项目内容：是指理论联系实际的内容，一方面巩固所学的理论知识，另一方面培养学生节约能源、节省原材料、爱护工具设备、保护环境、安全文明生产的意识。如单片机应用系统的开发演示;MCS-51单片机常用指令练习;汇编语言程序设计及简单接口技术;I/O口扩展实验;定时器和中断实验;显示程序实验等。约占总课时量的30%。
2 采用灵活多变的现代教学资源手段
2.1 多媒体组合教学法<现有>
引入多媒体教学。由于该门课是一门专业课，图表非常繁多，因此可以借鉴多媒体教学的信息容量大的特点，但由于多媒体教学的互动式教学相对较差，而本门课理解起来又很废周折，因此板书也是不可或缺的，把难点、重点可以在多媒体教学的基础上，通过板书进一步讲清、讲透。
2.2 充分利用网络教学，丰富课外辅导手段<进行中>
我把《单片机应用技术》这门课程的课件、理论和实践练习题、模拟试题、自测题等放在校园网上，供学生随时上网自学。充分满足了学生的自学需要。
2.3 虚拟实验和实际实验相结合<改革点>
学生通过应用软件仿真的方法，自己设计电路、对电路进行仿真，使用实际电路板测量，完成了虚拟实验和实际实验相结合，有利于培养学生的设计能力和硬件操作动手能力。
2.4 自主选择创新实验题目<创新点>
配合学校研究型课程，采取老师引导、学生自主组队、自选或自定题目，完全开放，以研究创新为主线的模式。学生的自学需要。
2.5 积极引导，提升专业技能<创新点>
单片机应用技能是应用电子技术的核心技能，为了让一部分学有余力的 学生能获得更大的提高，开放大学生创新中心，以学生为主体、以项目为单元，利用课余时间对学生进行训练。布置一个项目由学生自已设计电路，自已设计程序，指导老师利用1-2次课进行集中答疑，集中验收。
2.6 开展竞技教育，培养创新人才<创新点>
竞技活动能扩大对外交流、锻炼师资队伍、促进教育教学改革、检验教学效果、培养学生的创新意识与创新能力。
3 注重工学结合
将实际问题或企业实际开发项目（子项目）引入课堂教学（如电子钟、自动控制、远程串行通信等项目），进行适当简化处理，作为教学和实验实训项目。以工学结合为切入点，根据课程内容和工作过程，结合学生特点，采用任务驱动、项目导向的教学方法，把工作项目开发过程的工作环节及任务穿插于各个知识点的学习中，以独立项目实训形式，强化训练，实现人才培养目标。
以实际工作项目为主，内容兼具趣味性和实用性，例如模拟计算器、猜数字游戏、小学生算术测试、竞赛评分、交通信号灯控制、串行通信模拟程序等;与电子产品开发公司或工矿企业进行合作，以实际项目来进行教学。
4 考核方式改革
考核评价应包括学生学习过程评价及学习效果评价。
4.1 学习过程评价：学生是否完成了作业（或活动任务），有无抄袭现象发生，是否及时完成了作业，对学生应具备的能力要定期检查，可以采用提问、撰写分析报告等形式。
4.2 学习效果评价：改闭卷考试为开卷考试，试题着重进行能力的考核，也可以把考核分为笔试和操作两部分进行，评价方式要逐步过渡到通过综合实训活动对学生的学习作出评价（综合实训可以考核一个学生对知识的理解与掌握、已经获得的能力、对实训内容的组织方法以及学习态度）。
结束语
在教学实践中，笔者对《单片机原理和应用》这门课程教学中的一些教学进行了初步的改革和探索，初见成效，在此分享出来，以期向同行们提供参考借鉴价值。
参考文献
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Abstract： A teaching philosophy method for improving the student ability and programming ability was proposed. By introducing the proteus and keil software in the classroom， students see the control object in real time and can do it themselves. It helps to lay a solid foundation for students graduating from design and electronic contest.
关键词： proteus；keil；单片机；教学改革
Key words： proteus；keil；single-chip microcomputer；teaching reform
中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）07-0219-02
0 引言
《单片机原理与应用》这门课程是一门实用性很强的课程，目前是讲课28学时、实验12学时，一共40学时。以前的教学都是主要讲述单片机的硬件结构以及相关的组成部分的工作原理，对编程的要求不高，而且用的教材一直是以汇编语言为基础的，这样学生学习起来，单片机的汇编语言指令系统容易与另一门课程《微型计算机原理与应用》的指令混淆。而且汇编语言编程对于有些学生而言有些难度，不太容易记住。在《单片机原理与应用》这门课的12个学时的实验中，大部分学生刚对编程环境有些熟悉，刚进入状态，实验就已经完了。很多学生学完《单片机原理与应用》这门课后，让他编写一个简单跑马灯的程序都无法完成。这样对学生后期要参加的一些竞赛活动都会有一些影响，如全国大学生电子竞赛、飞思卡尔电子竞赛等竞赛活动中，都会用到单片机，而且对学生的编程能力有一定的要求。以前参加竞赛的学生都是利用暑假时间来重新学习单片机的编程知识，这样学生就会花一部分时间去补习学过的知识。而且在毕业设计中，很多学生对于课题中用到的单片机的相关的编程也不太会。鉴于目前《单片机原理与应用》这么课程教学与实践中存在着的以上问题，所以《单片机原理与应用》这门课有必要进行课堂教学的改革。我们将通过改变教学观念和模式，注重实验动手能力培养和分析解决能力培养，在考试考核等方面也相应的改革尝试。
1 改革的理念及思路
《单片机原理与应用》这门课程教学改革主要是对教学方式的改革，本次改革的侧重点是学生的动手能力和编程能力的锻炼，选择C51教材。教学方式有两种主要形式：一是以教师为中心的传授知识型教学偏重于原理的论述和编程方法的介绍；二是以学生为中心的探究与体验型教学，重视应用和编程，解决具体问题。探究与体验型教学的特点是：把问题交给学生，在老师引导下收集资料、拟定方案、动手编程实验最终解决问题，实现相关的功能，并进行归纳总结。
基本的思路是：是让学生在探究对象解决“问题”的过程中掌握本课程的知识点和原理。教师在探究式学习中的主要任务是“引导”。让学生围绕问题去琢磨，真正进入到探究的状态。因此实施本项课改探究体验学习的关键：
①是根据教学要求和课程内容，使学生充分了解当前该领域技术发展的现状，以及《单片机原理与应用》相关的知识。
②提供条件动手实验解决具体问题，实现相关功能。
③课堂上引入Proteus和keil软件，使学生在课堂上可以对相关的软硬件有一个直观的了解，并激发学生对该门课程的兴趣。
1.1 具体的实施方案与路径 本课程的教学实施分两步：①课堂教学提出问题，讲授原理要能引起学生思考和探究兴趣。要用调研、查资料的方式让学生获取学科知识体系，引起学生探究热情。在课堂上引入Proteus和keil两种软件，让学生在课堂上对单片机相关的硬件和软件有一个直观的接触和了解。②综合运用计算机技术进行设计方案、电路原理图的绘制、软件的编写和调试、完成任务达到掌握知识的目的。
1.2 考核方式的改革 考核我们从以下几个方面全面综合评价学生成绩：
①采用阶段评价、目标评价、项目评价，理论与实践—体化评价模式。
②结合设计方案答辩、现场解决问题、提交作品、测验、考试等情况，综合评价学生成绩。
③既注重学生在实践中独立分析问题和解决问题能力的考核，又注重学生协同作业的沟通、协作能力和团队精神。
2 预期的成果
《单片机原理与应用》新教学方法的研究和推广，能真正把教师的一言堂变为引导学生积极思考、思想交流的大讲堂，使学生在实践中学会分析思考，掌握科学研究基本方法，在学习实践中唤醒自己的潜能，激发自己最大的创造力。学生自主提出的问题更能引起学生的兴趣和解决问题的欲望。获得深刻的体验。
《单片机原理与应用》这门课是我院自动化、测控、电子信息和通信工程、物理学的重要专业基础课程，每年约有400学生要学习该课程。也可以为相关工科专业的学生开设。
采用与开放性实验、课程设计和毕业设计以及大学生电子竞赛相结合的方式，充分利用现代媒体、实验室和图书馆资源，不仅为学生提供了锻炼动手能力环境，还为不同年级、不同专业的学生提供了交流、探讨和相互学习的机会。使我们的课堂得到延伸。培养学生的协调能力和团队精神。为学生的就业和将来工作奠定坚实的基础。
3 实际效果和存在的问题
从目前的教学效果来看，比以前取得比较好的教学效果。由于在讲课过程中，当讲到具体实例时，都会用Proteus给出仿真的电路图和实际运行的效果图，这样学生可以很直观的看到单片机具体的控制过程，而且让学生参与互动，充分调动了学生的积极性，学生通过在课堂上自己动手编写和修改程序来控制一个具体的例程，这样大家可以把学的知识马上进行应用，可以看到实际的控制效果，学生都愿意参与。而且，我们每4人为一个学习小组，有一个开发板，大家学完相关的知识点后可以在宿舍自己互相讨论，这样可以把相关的知识点学得更加的牢靠，而且动手能力差的学生可以通过其他同学的指导也可以很快上手。这样学完这门课后整个班级没有一个不会编程的学生。如果大家有问题不清楚的可以通过电话或者QQ的方式与老师联系，可以及时的解决学习中遇到的问题。学生学完后，都不再惧怕编写程序了。
当然也存在一些问题，如刚开始的时候大家互动不是很积极，但是通过几次鼓励以后大家逐渐的积极参与到互动环节中来，还有就是我们的开发板是用串口线进行下载的，但是现在很多学生都是用的笔记本电脑，没有附带串行口，调试起来不方便，就让大家通过Proteus先仿真，通过后再到有台式机的同学那调试具体的程序。后期将通过修改开发板下载模式或加usb转串口线的方法来改变这个问题。
4 结束语
通过这次教学改革，《单片机原理与应用》这门课从原先的汇编语言教学模式转变成现在的C51编程教学模式，并通过KEIL和Proteus软件的引入，使学生在课堂上可以比较直观的看到单片机对具体硬件的控制实现的现象，加深对单片机的认识和理解。使学生学完这门课后可以自己独立的设计一些简单的单片机控制系统，为学生后期的毕业设计、参加大学生电子竞赛等打下坚实的基础。
参考文献：
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[3]黄秀海，滕清秀.教学改革效果的实证研究.当代教育理论与实践，2012，1：111-113.
和以往教学模式的差别在于，虚拟教学系统是建立在虚拟现实技术基础上的新型教学模式。通过采用这种教学技术手段能够营造出一个仿真的学习环境，通过对人体各种感官的刺激，使人体验到身临其境的感觉，刺激学生的学习欲望，提高学习热情，从而实现快速提高学习能力的目的。通过网络技术、虚拟现实技术来实现教学，可以对单片机的硬件电路原理进行直观的演示和讲解。采用基于 Flex 的虚拟现实技术开发 的教学系统，不但界面美观，用户交互体验感强，而且提高了学生的动手实践能力和教学质量。
1.《单片机原理与应用》虚拟教学系统设计
1.1系统框架和功能模块设计
虚拟教学系统采用三层B/S结构，开发技术采用.NET，MXML+ Action Script，JavaScript技术等，数据库采用SQL Server2000，其中第一层为客户端层，该层主要表现为系统界面，在Web浏览器上外挂Flay Player播放器，该层用来实现用户与整个系统的交互，在该层中，部分页面可以采用Flex技术来建构RIA应用程序，给用户以丰富的人机交互体验;第二层为业务层，该层主要负责整个系统的逻辑业务，以此来完成客户端层与信息资源层之间的数据交互;第三层为信息资源层，提供平台所需的场景信息与数据信息，这一层实现信息资源的集中统一管理，该层主要包括师生信息库、模型库、课件库、试题库等。系统功能模块主要包括管理模块、教学资源库模块、教学模块以及协作学习模块。
1.2系统界面设计
界面设计主要包括界面布局、字体、页面色彩等环节。其设计原则在遵循艺术美的前提下更加注重个性化，强调教学系统所要表达的主题，淡化非主流信息对学习者的干扰。对于虚拟教学系统的界面而言，选用蓝色为主体背景色，并通过调整色彩的透明度和饱和度来产生文字和图标的色彩，对需要交互对象的按钮等工具采用三维立体的形状来凸显出虚拟系统的多感知性。采用Flex技术来优化网站界面有着很大的优势，它通过提供丰富的组件来增强网站界面的表现力，使得界面更为友好。可以采用图表控件，创建丰富的图表，达到数据可视化效果。同时，Flex还提供了大量的用户交互组件，对于知识体系的呈现，利用【Combo Box】组件对所有知识点以列表的形式展现并与用户进行交互。
1.3导航策略设计
虚拟教学系统的信息量巨大，内部信息之间的关系复杂，在学习过程中，学习者由于缺乏专业教师的指引，迷航现象时有发生，所以应当提供导航策略设计，引导学生进行有效学习，以提高学习效率。目前比较多的导航方式有检索导航、导航图导航、菜单导航、书签导航、提示导航、演示导航、触摸区导航等。
1.4交互策略设计
交互性主要包含人机交互以及人与人的交互。所谓的人机交互，是指人与计算机之间使用某种对话手段，以一定的交互方式，为完成确定任务而进行的人机之间信息交流的过程，这种类型的交互是虚拟现实技术的一个重要特征，也是虚拟现实技术应用于虚拟教学系统中的一个主要优势，系统中的虚拟现实场景能否实现自然流畅的人机交互，将直接关系到系统设计的成败。从技术特点来看，基于Flex的虚拟现实技术为交互性提供了很多的交互机制，如视点、导航、事件的发送与接收等。主要体现在：视点是用户在人机交互的过程中通过改变摄像机的位置来改变观察点，从而在不同的位置场景显现出不同的形态及具有空间感的三维效果;导航是用户在虚拟场景中漫游的信息指示，通过导航，用户可以在虚拟环境中移动或检查某个对象;基于Flex的虚拟现实技术主要是采用Action Script脚本语言对虚拟环境中的对象产生作用，通过编程控制来发送及接收对象。
2.《单片机原理与应用》虚拟教学系统中应用实现
2.1虚拟实验室构建
在Flex Builder 3开发环境中，借助Papervision3D开源的3D引擎，建立一个Sphere形体，然后对形体进行贴图，最后固定Camera的坐标，通过舞台上鼠标移动的距离来控制Camera旋转的角度，从而实现360°全方位的展示。
2.2单片机及相关硬件的三维虚拟模型展示
Papervision3D中也自带一些基本的形体(球体、立方体、平面、圆锥等)，但无图形界面，不能像专业的建模工具那样通过点击、拖拽等操作来创建几何体，要实现一些复杂的模型，就需要借助3DS MAX、MAYA等工具。在3DS MAX中可以通过Polygon多边形建模、特殊建模、修改建模、Patch面片建模、NURBS建模等方式来建构出虚拟场景及仪器模型，然后通过材质为模型表面加入色彩、光泽和纹理等来达到与真实事物相似的特性。建模的过程中，在不影响模型整体效果的情况下尽量减少多边形的个数以达到减小输出文件的体积。
2.3 MXML+Action Script编程控制
MXML是一种描述Flex应用程序界面的XML语言，它通过一组标签集来定义用户界面，同时提供一些不可见类库的调用，在开发虚拟实验时，可以在Flex工程文件中利用MXML语言来设计界面元素，优化界面美观，增强人机交互体验。Action Script是一种面向对象的脚本语言，在Flex中，用户可以采用的标签来嵌入Action Script代码，也可以从独立的外部文件来导入相关代码。在开发虚拟实验的过程中，Papervision3D作为外部的类库导入到 Flex Builder开发工具中，放置在Flex工程文件目录下src文件中来进行调用。
3.总结
作为虚拟现实技术之一的桌面虚拟现实技术具有开发成本低、不需要昂贵的虚拟现实设备、只需在客户端安装相应插件即可，应用价值较高，推广性强，更适合应用于教学之中。同时，虚拟协同工作、仪器的远程虚拟仿真操作技术等方面有待更深入的探索与创新，这些也将是作者进一步研究的方向。
【参考文献】
【关键词】 单片机原理与应用 楼宇智能化专业 教学内容 教学目标 考核内容
1 引言
经广泛的社会调研，楼宇智能化工程技术专业的高职学生毕业后主要从事四种类型的工作：①楼宇设备的安装、调试、运行及维护；②楼宇智能化系统的设计、选型、施工、运行、管理；③计算机网络维护和综合布线设计施工；④建筑施工组织管理及物业管理。其中第二种工作的核心技术就是楼宇智能化技术，即包括现代建筑技术（Architecture）、现代计算机技术（Computer）、现代控制技术（Control）、现代通信技术（Communication）和现代图形显示技术（Cathode Ray Tube，CRT）的“4C+A”技术。
这就意味着集现代计算机技术、现代控制技术的单片机技术是楼宇智能化工程技术专业学生需要掌握的一种技术，但对该专业的课程学习目标应与自动化工程技术专业的有所区别，且教学的内容应紧扣专业。而我院该专业的传统的单片机课程教学内容与楼宇智能化专业关系不大，采用传统的“黑板+粉笔”教学手段，偏重理论教学，理论与实践完全脱节，严重挫伤了学生的学习积极性，学习效果非常差。
本文从我院楼宇智能化工程技术专业的人才培养计划出发，充分考虑专业的前修与后续课程，就《单片机原理与应用》课程的教学目标、教学内容、教学方法与手段、考核内容等方面上做了一些探讨。
2 依据人才培养计划，合理设定课程教学目标
该课程是楼宇智能化工程技术专业的一门专业基础课程，授课的对象是高职学生，主要培养学生的实践动手能力，并为后续专业核心课程如《建筑设备控制技术》、《楼宇安防技术》的学习及毕业后走上工作岗位打下坚实基础。
结合后续专业课程所需及我院单片机的实训设施，重新设定楼宇智能化工程技术专业的《单片机原理与应用》课程的能力目标为：掌握单片机C语言常用指令的功能和应用： include、sbit、define、if、while、for、switch；能编写延时子程序和中断子程序；掌握定时器、计数器和中断的使用；掌握单片机与发光二极管、七段数码管、独立键盘（按钮）的接口电路；了解并行A/D和D/A转换及与单片机的接口电路；能绘制简单控制系统的程序流程图；能熟练应用“Keil Vision2集成开发环境”进行C语言程序输入、调试；能熟练运用“proteus”仿真软件构建单片机虚拟实验电路进行仿真调试；能设计简单的单片机控制系统；具备一定的专业英语阅读能力。
3 紧扣专业，调整与更新教学内容
教学内容的选取是课程教学改革的重点，《单片机原理与应用》是一门实践性、综合性、应用性很强的课程，课程内容复杂、抽象，传统的教学是先学习硬件结构，后学习指令，最后才是单片机的简单应用，学用严重脱节，导致学生学了忘，感觉极其抽象、枯燥乏味、难以理解，逐渐丧失兴趣。因此，对教学内容进行必要的取舍、更新和整合是单片机课程教学改革的重点。
笔者经过多年的单片机教学实践，认为单片机适于采用当前众人所推崇的“项目化”教学组织教学，但如何选取合适的项目值得深思熟虑，笔者综合考虑：①楼宇智能化工程技术专业的前修课程有电路基础、电子技术、电机与电气控制技术，学生已具备一定的电路及电气控制知识，对控制系统的工程流程已较为熟悉；②可视对讲及室内安防系统、门禁控制系统、停车场管理系统、防盗报警系统等常见楼宇系统本身就是一个单片机系统，其中是防盗报警系统是一个学生熟悉且非常重要安防系统，本课程以该系统作为载体，既能提高学生的学习兴趣，又有利于学生对本专业楼宇系统工作原理的理解；③充分考虑C语言对单片机结构的依赖性小、无需选择存储器和寻址方式、程序结构及语法与组态王非常类似，学习C语言编写程序，既能降低编程的难度，更能为后续专业核心课程《建筑设备控制技术》中利用组态软件构建监控系统打基础。
最终，选取了如表1所示的项目，A线项目主要在课内实现，所有学生均需完成，而B线项目为有能力学生课外完成，所选项目遵循了学生的认知规律，由浅入深、由表及理，与专业领域紧密相连，充分考虑前修与后续课程，既复习、巩固了旧知，也后续课程的学习及将来从事现代楼宇工作打下坚实基础。
表1 《单片机技术原理与应用》课程教学的任务
4 融合多种教学方法，丰富教学手段，提高教学效果
《单片机原理与应用》课程涉及多门学科知识和多种应用技能，是一门软、硬件结合的综合性应用技能课程，若采用单一的教学方法难以取得良好的教学效果，因此，在教学的过程中，我们针对不同的教学内容采用了不同的教学方法与手段，主要的教学方法是“项目法”，即把课程的学习内容分解为一个个小项目，所需理论知识全部隐含到各个项目中，项目做完，知识点也就学习完了。
在此基础上，针对不同的教学内容，融合了其它不同的教学方法与手段，如学习单片机最小系统的组成、主要设备及接线等，通过现场参观实验箱里的实物并讲解，使学生更直接的掌握教学内容的硬件结构；而对于一个实训项目，我们通常的做法是：①老师演示项目的效果，激发学生的学习兴趣；②教师以问题形式把项目所需新知识、设计的要点、设计的注意事项等通过多媒体呈现给学生；③在教师的引导上，学生分组学习、讨论，共同寻找答案；④学生分组进行实践操作；⑤学生展示成果；⑥学生代表发言、教师总结。
此外，考虑到学院单片机实训室实验箱的数量少、学生人数多，不利于单片机随时随地学习，我们采用“虚实结合”的方式，充分利用单片机硬件软件Protues设计单片机虚拟系统，具体做法是：对于简单的系统，要求学生在实验箱中完成；而对于复杂的系统，如防盗报警系统、照明监控系统，通过Protues构建其硬件结构，并把编译好的hex文件加载到虚拟单片机中，直接实现真正单片机系统的运行效果，使得单片机的教学不再受设备数量及时间地点的限制，只要有计算机，学生随时随地都能学习单片机。
实践证明，多样化的教学方法与手段能有效激发学生的学习兴趣、充分调动学生的学习主动性，教学效果更好。
5 改变考核方式，注重能力考核
考试是检测教学效果、促进学生学习、巩固学习内容和加强学习效果的必要手段，但如果以传统的理论考试评定学生学习效果是不客观的。有的学生理论考试成绩很高，但却连最基本的单片机最小系统也无法实现；而有的学生虽然能很熟练地完成教学实践操作，但理论知识明显欠缺，若在原有系统基础上稍作修改，便无法重组系统。应此，《单片机原理与应用》课程的考核，强调的应当是过程考核、技能考核，考核的内容除了考勤、课堂表现、期末考核等常规考核内容外，更重要的是考核学生在教学过程中独立完成每个单片机应用项目的情况，以及考核学生自主开发设计单片机应用项目的能力。
笔者在09级楼宇智能化工程技术专业的单片机教学中进行了一些尝试：把课程共分3个项目进行训练，其中第1个项目又细分为7个小项目是所有学生均需完成的，这7个小项目中的5个项目按项目训练考评表进行过程考核，B线项目属加分项。各个项目的占分如“《单片机技术与C语言》项目训练成绩汇总表”所示，共70分；终结（理论）考试为30分；总计100分。
表2 《单片机原理与应用》项目训练成绩汇总表
6 结束语
总的来说，《单片机原理与应用》是楼宇智能化工程技术专业的一门专业基础课程，其综合性与实践性非常强，怎样面向专业选取相关的教学内容、采用何种教学方法与手段，才能激发学生的学习兴趣、提高教学效果，怎样才能更好地为后续专业课程学习服务，是一个循序渐进的过程，仍然需要我们在教学实践中不断地研究和探索。
参考文献
1 严其艳.高职单片机课程教学改革与实践[J].中国西部科技，2010 （2）
