时间：2022-04-19 12:33:30
关键词：教学改革；实践性；Proteus+Keil
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）18-0246-02
放眼当今社会，电子行业快速发展，单片机在多个领域如工业自动化、智能仪器仪表、消费类电子产品、武器装备、终端及外部设备控制、计算机网络和通信设备等有着广泛的应用[1，2]。对于工科的电子、电气相关专业的学生而言，掌握好单片机技术对自我知识的提升和今后就业的帮助都是大大有益的。因此，单片机课程在上述专业中的地位非常重要，而且鉴于单片机特殊的实践性，它的实践环节比如课程设计就更是重中之重了。
一、我校单片机教学的现状
我校原有的单片机教学实验环节有两个：单片机课内实验和单片机课程设计。课内实验虽然有硬件设计和软件编程两部分，但由于开发板上硬件的最小系统比较完善，学生相当于只需要进行简单的连线便完成了硬件设计。软件设计则是在伟福Lab6000系列单片机仿真实验系统上完成的，这些实验基本都是验证性实验或者是很简单的设计性试验，主要目的是让学生通过实验了解单片机的硬件环境，熟悉单片机的编程方法。因此学生总体所完成的工作基本上是简单的软件编程，硬件设计几乎没有，更谈不上是软硬件的综合系统设计。这使学生在以后的工作中应用单片机时捉襟见肘，学不够用。
针对以上情况，我校单片机课程设计通过引入Proteus+Keil两个软件进行较大的改进，既加强了学生硬件电路的设计，又有软硬件联调的综合考量，很好地培养了学生对单片机系统设计的能力，提高了大家学习的积极性和主动性。
此外，之前学校课程设计题目单一，没有考虑到学生的个体差异，导致有些学生无从下手，最终只能模仿别人的电路板，甚至连设计报告也是抄袭别人的；还有些能力较强的学生做起来易如反掌，达不到拔高的效果，这样就违背了课程设计的初衷[3]。
二、Proteus+Keil的完美结合
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，能很好地仿真单片机及器件。相对于另一款使用较高的仿真软件Multisim，Proteus的元件库更齐全，使用更方便，最重要的是它可以把软件作用在处理器上，并和该处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。除此，Proteus还提供了大量的虚拟仪器和分析工具，用户可以在调试代码时清晰地看到仿真结果或通过节点波形等查找错误原因。
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，易学易用。
在计算机上，安装Proteus仿真软件和集成软件开发环境软件Keil，就已经相当于是一个设备先进、功能完善的虚拟实验室了，可以方便地进行软硬件的级联调试，加强单片机系统设计的概念。
在实际的课程设计中，先在Proteus ISIS中设计硬件原理图，确定IO口的端口使用。项目的软件可在Keil中进行设计，生成目标代码文件*.hex，若编译失败，可对源程序进行修改，直至编译成功。把生成的目标代码文件*.hex添加到硬件电路的单片机中，比如AT89C52，然后运行仿真，即可以看到仿真结果。若不正确，可以分析错误原因，修改相应的软硬件，直至仿真正确[4，5]。
三、课题的设置
课程设计不同于平时的作业，它有一定的针对性，要满足高中低各层次不同学生的需求。假如全班同做的是一道很难的课程设计题，学困生根本无从下手，更别说从此获取知识了，这样他们很快没有了学习的积极性，彻底放弃了。于是针对不同阶段的学生，我校单片机课程准备了三个不同层次的题目组。
第一类是拔高性题目，比如简易计算器，学生在短期内必须要完成一些实际应用的题目，要求综合性知识较全面，适合基本功扎实、有想法、爱创新的学生。例如有些学生在低年级段就参加了电子设计竞赛，已经有了单片机系统设计的概念，他们需要的是设计更为复杂实用的系统来提升自我。
第二类是中等难度的题目，比如多功能智力竞赛抢答器，学生除了有基本的单片机知识，还必须有一定的动手实践能力和逻辑分析能力，并且涉及其他知识领域，适合知识面较广的学生。
第三类是基础性题目，比如数字温度计，是学生在掌握了单片机基本知识后所能完成的简单的功能设计，这个层次的题目要求不高，适合底子较为薄弱的学生。也就是说，让每个阶段的学生都能从此次课程设计中汲取相应的养分，有所收获[6]。
由于题目的难度系数不同，最终的评分准则也不同，第一类题满分100分，第二类题满分90分，第三类题满分80分。这样既有针对每个层次学生的题目，又能将大家的差距拉开，让学生付出的劳动与最终给定的成绩基本成正比。
四、总结
利用Proteus和Keil进行课程设计对学生来说也是乐于接受的，软硬件都易于修改，减少了开发设计时间，而且Proteus软件可以直观地看到仿真结果或节点的波形，也就是说学生在自己的宿舍就能完成前期的设计工作，不再像以前那样依赖实验室的测试设备，方便快捷，灵活性好。而课题的多样性，也给了学生更大的选择空间，从而提高了积极性和参与性，让学生亲身领会系统分析、设计和调试各个阶段的各种滋味，提高实际应用的能力。
参考文献：
[1]彭勇.单片机课程的教学改革[J].农业网络信息，2006，（6）.
[2]张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计（第3版）[M].哈尔滨工业大学出版社，2008.
[3]葛浩，林其斌.单片机课程设计教学改革与实践[J].实验技术与管理，2011，28（10）.
[4]李雪莲，时谦.基于软件仿真和硬件电路联调的单片机课程设计[J].中国电力教育，2011，（9）.
[5]章万静，刘长荣，形海霞，顾军林.Proteus和Keil联合仿真在单片机教学改革中的应用[J].福建电脑，2010，（4）.
关键词：MSP430；教学改革；课程设计
0引言
随着时代的进步和微电子技术的发展，以及目前物联网产业的应用，单片机技术作为物联网产业的关键技术之一，得到了更广阔的发展机会和应用前景。为适应这个市场对人才的需要，高校单片机课程的教学内容也逐步由MCS－51系列过渡到相对复杂但功耗更低的MSP430系列。首先，在MSP430单片机的教学内容上，目前的教材基本是以单片机生产商提供的技术手册为主，大体上延续了以往传统MCS－51系列的教学思路，即以单片机的知识点为主线进行单元技术教学。这对短时间集中实践环节课程设计类的教学明显不太适用。所以在教学内容的组织上需要根据学生理论课知识掌握的具体情况和实践课程的特点，重新组织教学内容。其次，在教学方法上，由于学生在前期已经完成了MSP430单片机的理论学习，如何在短时间内把学过的知识应用到实践当中去，把理论学习中分散的各个知识点通过一个个由浅入深的设计题目系统有机地组合在一起，使得学到的知识在系统上和深度上有质的提高。这也是课程设计不同于理论教学而需要重新设计整合的地方。最后，在学生成绩评定方法上，为了调动学生主动学习的积极性，发掘每个学生的潜力，在成绩的评定上做了一定的探索和尝试。
1教改实施的主要内容
1．1教学内容与教学方法的改革
相比于MCS－51系列单片机，MSP430系列单片机不仅在理论上有一定的难度和深度，而且在设计的灵活性和创新性上有更大的可操作空间。课程设计环节在实践教学中起着承上启下的关键性作用，一方面是将所学的基础知识（模拟电路、数字电路、C语言等）融会贯通综合运用的过程，另一方面也是为以后的毕业设计以及电子设计类竞赛打下良好的实践基础。有鉴于此，在教学内容的编排设计上，既要体现对MSP430单片机重点知识的理解把握，又要结合设计题目对所涉及的知识点更进一步深化学习。所以在本次教改中，对教学内容和方法做了一定的调整，主要在以下几个方面进行尝试和探索：（1）理论与实践教学环节的衔接整合。由于学生对MSP430单片机理论在学习和理解与实践上有一定的距离，所以在课程设计的前期有必要对在设计过程中常用的模块做进一步的强化学习，快速解决理论上的难点和疑惑。在教学方法上，也不同于以往的理论教学，突出了以关键模块为主要掌握内容，通过对模块电路图逻辑关系的深入细致的讲解，加强了学生对MSP430单片机关键模块的功能理解。为此，在讲授每个模块时，都给学生发一张清晰放大的模块逻辑功能电路图，以逐个过关的考核方式，使学生能在很短的时间内迅速掌握MSP430单片机的主要内容。同时，也着重强调该模块在实际设计当中的一些具体的应用以及一些注意事项，在这点上，由于MCS－51单片机的内容和功能相对比较简单，所以在以往的理论教学中大都是简单介绍一下，其应用设计部分学生通过自学的方式来掌握。而MSP430单片机由于其结构更复杂、应用更广泛，虽然学生在理论教学过程中也学过相关的知识并做过一些验证性实验，但是对大多数学生来说知识的掌握还是停留在理论上，对基本知识理解深度不够，导致学生困惑的问题还有很多。致使学生综合性实验能力较弱，完成课程设计和实际应用设计的难度较大。因此要注重研究实际应用中典型问题背后的原因，深化和细化基本知识的讲授，这对实际应用和提高可起到至关重要的作用。因此需要强化理论与实践衔接环节的教学，不断挖掘基本知识内容的深度，特别是实际应用这一部分很有必要在老师的指导下完成。比如，在讲授最常用的也是最重要的定时器A捕获功能的时候，除了讲述定时器A的逻辑结构和使用规则外，对其输出端口的八种工作模式，还通过重点补充在每种工作模式下常用的设计实例的分析讲解加以介绍和总结。这种重点讲授和逐一考核相结合的教学方法在本次教改过程中取得了很好的教学效果，使学生能在此基础上更容易地进入到高级层次的应用设计当中。（2）实践开发平台的选择。目前各高校大都使用各种功能完备的实验箱或开发板，其明显的弊端就是由于实验箱上各接口的连接都是固定的，学生大多数不会主动去了解这种连接后形成的电路工作原理；没有经历过从设计、元器件连接、调试到完成全过程的锻炼；而且实验箱上资源有限，对一些能力比较强的学生来说不能进行更多种硬件方案的设计和创新。基于上述原因，本次教改没有使用以往MCS－51单片机那样各种功能和结构都固定的实验箱，而是选用了MSP430单片机核心板外加按键输入模块和数码管显示输出模块等构成的最小系统，这样的选择是因为MSP430单片机的引脚复用功能非常普遍，把MSP430单片机的所有外接引脚都空出来供学生选择使用一方面可以增强学生对端口的认识，也使学生更深刻的体验MSP430单片机强大的实现功能。而且也为以后外加温度模块、红外线模块、重力感应模块等更多模块的选择提供了坚实的基础。另一反面也使学生在课程设计过程中有更大的自由度和选择空间，创造了一个宽松的硬件实验环境和发挥创造性的空间，增大了课程设计的吸引力。通过应用这个开发平台促使学生主动去熟悉引脚的各项功能、自己设计电路的实验方案、自己选择应用的设计模块以及最终完成的功能，同时，这些实验手段的综合应用，促进了学生对理论教学的理解，使学生的实际动手能力得到了提高和锻炼，从学生最终的设计成果上看也确实达到了这种效果。（3）基于项目引领的实验模式。课程设计不同于一般的验证性实验课程，它是在理论教学的基础上，以实践和创新为主线，以提高学生综合能力为目标的教学环节。以往MCS－51单片机课程设计由于硬件结构相对简单、接口功能单一，留给学生自由设计的空间比较有限，所以教学模式采用传统“灌输式”的教学方法，给学生的设计任务大都是相对单一的题目。本次教改借着硬件开发平台更新换代的机会，有条件在教学模式上做了进一步的探索，采用了基于项目引领的实验教学模式。该教学模式旨在提高学生的综合素质，从宏观教学的角度考虑，是一种以学生为中心的教学模式，将整个课程设计的教学内容设计成一个基本涵盖了本课程重点教学内容的设计项目库，其中对每个重要知识点都有多个难度等级不同的设计项目，学生可以根据自己的能力和兴趣选择并完成基本涵盖每个知识点的多个设计题目。设计项目库中的题目难度系数的差异化、多样化既是因材施教教育理念的一种体现，也是以往课程设计教学经验的一种总结。通过这样的教学设计，加大了学生对课程的兴趣，逐渐地积累成就感，并最终能较快地进入设计者的角色，能较好地完成实际应用的设计。
1．2教改效果的评定
教改效果主要通过学生成绩的评定来考察。因此，对学生成绩的评定方法也进行了初步的探索。学生成绩评定是教师教学过程的重要环节，对教师的“教”与学生的“学”具有重要指导作用。传统的教学评价模式显然不能够体现学生在课程设计过程中的全部工作，因此，需要建立多元化评价体系，既要重视学生在设计过程中体现出来的创意、创新等能力水平的评价，又要考虑到每个学生的基础和能力的差别，保护学生的学习积极性，设立合理的考核分数比值，提高学生在设计过程中的分值。这种多元化的考核办法既能够充分调动学生的主观能动性，提高学生的创新意识以及竞争意识。同时也从不同角度动态地反映了学生在课程设计过程中的学习情况以及学习效果。在此次教改过程中也对此进行了初步探索，取得了一定的效果。
2总结
MSP430单片机课程设计是电子类专业一门重要的实践课程。尤其是在创新型人才培养方面具有很强的实践意义，通过本次的教学改革，分别在教学环节、开发平台的选择、实验模式、成绩评定方法等四个方面提出了的改革思路和具体的实施办法，并在随后的教学过程得以实施，这些改革的实施在教学实际中呈现了良好的教学效果。
参考文献：
［1］章安良．“MSP430电子系统设计”课程教学及实践探索［J］．常州工学院学报，2014，27（4）：93－96．
［2］肖忠．“电子系统设计课程”教学方法的探讨［J］．科技信息，2011，（26）：135．
［3］闫改珍，徐朝胜，权悦，张平娟，王岳．应用型人才培养模式中“电子系统设计”课程建设的探索［J］．德州学院学报，2014，30（4）：107－110．
［4］张红梅，唐明良．基于应用型人才培养的电子技术综合实验教学设计与探索［J］．教育教学论坛，2014，（37）：278－280．
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
做了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，更多的是关于人与人之间关系方面的。
我们组一共有三个人，但其他两个人是真的神龙见首不见尾，除了在最后答辩的时候他们一起坐在了我旁边，冠冕堂皇的指着我画了几遍的图说了几嘴，我想可能他们自己都不知道自己在说怎么，虽然有的东西他们也答出来了。我佩服他们的勇气，羡慕他们的运气(我见到的很多做了10天的人最后的成绩都有不如他们的)，但是鄙视他们的做法。
所幸的是，我得到了很多同学的帮助。我想没有他们我可能都要放弃了，因为我本人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我抓狂了。后来请教我们班的一个男生，每次跟他一起到试验室调试程序(他们组也只有他一个人动手)，看他边做边给我讲解。最后在开发机上做出来的时候，虽然不是我自己写的，但看他那么高兴，我也有一种分享到的成就感。后来我们组就用了他写的程序，他自己又抽空做了些拓展。
接下来就是做硬件方面的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常的劳心劳力。很多次是早上起来带瓶水带些吃的到实训中心，一泡就是一天。我看到有很多人跟我一样，不同的是他们是三三两两，而我大部分时间都是一个人做。在这个时候也有很多人帮助我，或是热心的帮我带饭，或是在我打盹儿的时候帮我做点焊接。大家都鼓励我，即使最后出不来东西，但是一定要坚持把它做完。当我想放弃的时候，我也这么对自己说，即使你做出来的是次品甚至不合格品，但是你一定要拿出来一件成品。
在要验收前，终于做了一件成品出来，不幸的是它真的是一件不合格品。帮我的那个男生做的已经出来了，所以最后应该还是我的焊接方面的问题。有一点灰心，想再重做来不及了，单是检查线路却也查不出来什么问题。那么就准备答辩吧。我对着电路图再看课本，发现以前很多觉得很难记的东西现在记起来容易多了，因为整天都在同它们打交道。51的引脚及其功能，a/d转换器的，驱动器的，所有我用到的我都一再的看书了解，同时请教同学我看书过程当中的疑惑。在这个过程中又发现了以前焊接当中出的一些问题，能改的就改，不能改的，咳，要是时间再多一些，或者我能早点做好，要是不只是我一个人动手……算了吧，不要想那些如果，还是准备我自己的，做好我现在能做的吧。
还好，验收还算成功，得了3分，不是很高，但是我觉得对我来说已经很好，代表了我真实的水平，我觉得我对单片机的一些知识在这个动手的过程中真的是从无到有增长的。同时我也尽量不去想别人得了多少分，没有什么不平衡的，有些人付出的是努力，有些人付出的是风险代价，其实这也没有什么不一样，这一点我早就了解。
最后，我发现自己对单片机竟然也有了一点兴趣，想暑假回家以后自己去买一些东西来做，再补一补汇编语言。有什么问题请教下以前的那些老同学好了，他们好厉害，在高中劳动课就成功的做出过调频收音机，大一暑假的时候参加了学校的电子竞赛培训接着比赛，不过后来怎么样我就不知道了。汗。看来要多保持联络，这次回家就好好找他们叙叙旧。
【关键词】汽车单片机 课程设计 CDIO
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2015）12C-0067-02
近年来，随着国际工程教育改革的不断深入，CDIO工程教育模式应运而生。其中，C（Conceive）构思，主要包括商业计划、发展理论、技术程序制订和市场需求分析，企业战略及规则制度建立;D（Design）设计，主要包括工程进度及实施方案设计制订等;I（Implement）实现，主要指将设计方案转化为产品成果的过程，包括设计方案的确认、程序编码、样品测试及成品制造;O（Operate）运作，主要指对系统进行改进、修订和淘汰，对产品前期程序进行评估的过程。CDIO工程教育模式的核心理念来源于工程产品系统的生命周期，其核心思想是强调学生掌握扎实的工程基础理论及专业知识，在此基础上将教育过程运用到工程实践的具体领域中，整个人才培养过程注重团队协作和创新能力训练，为培养新一代高水平、高素质的工程师打下扎实的基础。
根据桂林航天工业学院汽车服务工程专业和车辆工程专业课程特点和人才培养方向，并结合用人单位人才需求标准，融合CDIO课程教学大纲，借鉴CDIO检验测评标准，对教学大纲进行整合，设计出更具实践性、合理性、针对性的汽车单片机课程设计项目，将所要学习的知识巧妙地隐含在项目任务之中，引导学生边学边做，独立或协作完成相应的项目学习任务。项目通过1年的研究和实践，逐步形成一套切实可行的有利于学生工程实践能力提高的人才培养模式。
一、传统的汽车单片机课程设计中存在的问题
汽车单片机课程设计是汽车服务工程专业的一门独立专业实践课。从学科性质上看，它是一门专业理论和专业技能结合的综合实践课程;其任务是使学生获得就业前必备的综合专业技能，为学生走上工作岗位打下良好的专业基础。传统的汽车单片机课程设计采用的是在现成的PCB电路板上完成元器件焊接组装调试等任务，这种模式存在以下问题：
（一）课程设计题目选择缺少针对性
交通灯控制电路，抢答器控制电路，电子钟控制电路等传统的单片机题目，对汽车专业的学生来讲针对性不强，没有将单片机技术与汽车电子控制技术有机结合起来，不利于学生对课本上控制原理的理解与掌握，没有达到“学以致用”的目的。
（二）课程设计教学模式缺少创新性
由于学生没有参与电路板的设计，而是在PCB电路板上直接焊接组装成套器件，这种机械式的实践模式，不利于学生对汽车电子控制产品设计和创新能力的培养，不利于今后从事产品的开发和技术革新，没有达到“融会贯通”的目的。
（三）课程设计能力培养缺少全面性
由于缺少PCB电路板设计制作环节，学生无法从源头了解掌握现代电子产品设计制造技术，并且对所焊接出的电路板进行调试与故障分析时，往往都会束手无策，完全依赖老师，这样不利于培养学生分析和解决问题的能力，没有达到“追本溯源”的目的。
二、基于CDIO理念的课程设计改革与实践
综上所析，传统的汽车单片机课程设计的培养模式不能有效提高学生设计、创新以及分析解决问题的能力，因此基于CDIO理念，以项目的“C构思-D设计-I实现-O运行”的全生命周期为导向，如图1所示方案对汽车单片机课程设计进行改革与实践。
图1 汽车单片机课程设计改革与实践方案
（一）培养学生构思能力
在题目的选择上具有涵盖性，面向汽车电子控制系统多方面的单片机应用，学生能够完成整个知识体系的学习;具有完整性，每一个项目都是一个完整的单片机最小应用系统的设计开发，学生能够通过该项目的学习，实现理论与实践相结合;具有设计性，能让学生举一反三，以达到某一控制功能为目标，采用不同的设计方法;具有创新性，根据题目要求利用课本所学知识自由发挥;具有趣味性，贴近实际，能够调动学生对汽车电子控制相关知识的学习兴趣，使学生主动完成知识的学习。根据以上原则，确定出课程设计题目如表1所示。课程设计开始之前，提前一个月公布课程设计题目，通过适当的安排和组织，学生可根据题目组成5-6人的团队，并且给各团队充分的自由，让团队成员集思广益，提出题目构成想法，并可参考指导老师的建议共同完善。由于构思时间充分，团队成员群策群力，最后在课程设计开始时可得到最佳的项目方案。
表1 汽车单片机课程设计题目
编号 题目名称
1 汽车车窗控制电路设计
2 汽车车灯控制电路设计
3 汽车发动机点火模型控制电路设计
4 汽车发动机喷油模型控制电路设计
5 汽车发动机转速测量电路设计
6 汽车冷却液温度测量电路设计
（二）培养学生设计能力
在确定题目方案后，就要根据题目对相应控制电路进行具体设计。首先利用 Proteus 和 Keil 两款软件的联调来完成控制电路的仿真设计，虽然能看到虚拟仿真的运行结果，但是仿真环境过于理想化，许多电路设计出现的实际问题在仿真中是遇不到的，理想仿真结果与产品实际的运行结果之间存在很大偏差。为了有效避免仿真设计的缺陷，利用实验室的单片机开发板实现硬件电路的设计与调试，这样大大提高了设计效率。
（三）培养学生实现能力
所设计的电路在仿真软件及硬件开发板运行通过后，在PROTEL软件上绘制控制电路原理图并生成相应的PCB文件图打印出来，利用制板机将PCB图转印在铜板上，使用盐酸和双氧水等腐蚀剂对铜板进行腐蚀，利用钻孔机对电路板打孔，并将事先准备好的元器件手工焊接在电路板上。这一环节使学生能够正确识别和使用元器件，掌握了手工制板并进行相应电气连接，按照电路功能模块进行调试，能够有效分析和排除相应故障，最终实现题目相应功能。
（四）培养学生运作能力
在完成题目要求的设计任务后，也要做好软硬件实物的展示工作，课题项目负责人作为主讲人，团队成员协助课题演示，对题目的设计方案、研究思路、关键技术、工作原理、研究成果、存在的问题等内容等进行公开汇报，在此过程中，指导老师及其他同学可以不时提问，这样互动问答可以巩固学生对相关知识的理解和综合运用能力。
三、课程设计改革的实施效果
对汽车单片机课程设计改革方案我们实施了一年，新方案得到我院2012级汽车服务工程本科专业学生的支持和欢迎，取得了很好的教学效果。
激发了学生的学习兴趣，他们主动参与热情非常高，在整个课程设计期间实验室使用率非常高，学生考勤率很好，特别是当其作品通过验收后，学生充满成就感，图2为汽车车灯控制电路实物作品。
在本课程设计要求学生利用单片机完成与汽车电子控制技术相关实用电路的设计，通过在Proteus软件及实验开发板上进行试做调试成功后，再进行印制电路的设计制作并完成产品的装配、调试、检测，从中对学生进行产品设计、制作、工艺等方面的一系列综合训练。
图2 汽车车灯控制电路实物作品
【参考文献】
[1]朱向庆，胡均万，增辉，等.工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理，2012，29（11）
[2]曹海平，管图华.基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2013，32（1）
【基金项目】2015年度广西教育厅教改B类项目（2015JGB436）;2014年度广西高等教育教学改革工程项目（2014JGZ152）;2014年度广西壮族自治区教育厅立项项目（LX2014466）;2013年度桂林航天工业学院校级教学改革研究项目（2013JB11）
关键词：单片机课程设计；软件仿真；硬件电路联调
在开发单片机嵌入式系统时，使用最多的软件就是Keilc51软件，此软件是由Keil公司研发出来的，软件以uVision2为开发平台，具有的功能包括项目管理、编码、程序生成器等。Keilc51的优点在于：其界面的友好性较高、操作便捷，支持对汇编语言、C语言及混合语言的编程、编译和调试工作，可以在很大程度上缩短设计周期，在对程序进行修改时也是很方便的。与此同时，Keilc51还能够加载Proteus软件的VSM仿真器，加载之后就可以和Proteus软件进行联机调试。
一、课程设计流程
1.编写相关指导文件
在对课程设计着手之前，需要对课程设计的流程进行文档编写，为扎实掌握单片机技术打下基础。相关指导文件包括：单片机项目开发的相关教程和例程材料，Keilc51和Proteus软件的教程和例程材料，单片机课程设计完成程度的标准，课程设计大纲等。
2.选择题目
在制作课程计划时，需要根据每个章节内容的不同和课程进展程度对学生的实际学习情况进行考量，通过对学生掌握情况的判断再对课程设计进行拟题。课程设计的题目包括针对各章内容的，也包括针对综合应用的：关于MSC-51与A/D转换方面的课程设计题目，关于MCS-51串口方面的课程设计题目，关于定时器与中断方面的课程设计题目，关于I/O接口方面的课程设计题目，关于MCS-51的综合使用方面的题目等。除此之外，还要列出详细的元件表，供学生选择和参考，并对课程设计题目的实现提出相应的具体要求。
3.使用仿真软件和实现电路功能
在课程设计实现中，教师可指导学生分组进行，根据学生所选题目对学生如何在软件和硬件等方面进行设计给予指导，以完成设计的初步内容。在对学生进行指导时，可按照以下步骤进行：
（1）绘制程序流程图，可以使用Visio或Word进行绘制。学生在绘制程序流程图时，不但要依据所选题目的设计要求，还要结合教师的指导内容进行绘制，为接下来的程序设计做铺垫。
（2）设计硬件电路，可以使用Proteus软件进行设计。在这一步骤中，首先要对Proteus软件进行学习，在掌握基本应用原理和方法的基础上，再依据设计要求设计电路。在学习Proteus软件的基础上，由教师组织学生先进行软件的实际操作学习，需要学生掌握的内容有：建立工程文件、选取和使用元件、连接电路和进行调试运行等。
（3）编写程序和编译调试，根据上一步骤得到的硬件电路使用汇编语言编写源程序，再在Keilc51软件中进行编译和调试。教师要指导学生，让他们依据课程设计要求把编写好的汇编代码导入到Keilc51软件中，进行编译调试。
（4）联合调试，对Proteus软件和Keilc51软件进行联合调试。将在Proteus中画好的原理图在ISIS上打开，在Proteus软件里的DEBUG菜单中选择use remote debug monitor选项，并对联机仿真参数进行设置。将在第三步中编译好的Keilc51工程文件打开，并设置相关参数：在Keilc51的project菜单中点击进入option for target“工程名”，在DEBUG选项的右上方下拉菜单中选择Proteus VSM Monitor-51 Driver，并设置联机仿真参数。
4.面包机设计和电路功能的实现
在这一阶段，教师要先组织学生对集成芯片的用途和管脚功能进行学习，之后再在面包板上建电路，电路连接无误后，使用编程器将程序烧写到单片机的CPU上，最终使电路功能得以实现。
5.实行课程设计考核答辩制
教师采用答辩制的形式对学生的课程设计进行考核，在答辩中真正判断出学生对课程设计的体悟到底有多深。
二、成果总结
本课程设计将软件和硬件的使用集合了起来，完成了对单片机的开发设计，在实践过程中取得了良好的结果，让学生对软件电路、硬件电路以及软硬件联调设计和面包板设计都有了更加深入的了解。
1.理论与实践结合
在教学中，不仅要将学生的实际情况与学习内容结合起来，还要单片机学习中各个章节的内容和实际动手操作结合起来。在本课程设计中，拟定了MSC-51与A/D转换、MCS-51串口、定时器与中断、I/O接口、MCS-51的综合使用等方面的数十个设计题目，并对课程设计提出了具体要求。
2.让学生告别“眼高手低”
仿真联调的结果虽然不能完全代表在实际情况中的结果，但是在很大程度上已经实现了电路设计的功能在虚拟情景中的实现，为判断抉择提供依据。根据仿真联调的结果，我们可以在硬件操作中实际运行，通过这种方式，可以对仿真结果的正确性和准确程度进行校正。在学生进行实践之前，要让学生对集成芯片的芯片用途和管脚功能有所了解，之后在面包板上建电路，然后将程序通过编程器烧写到单片机的CPU上，这样就可以完成对电路功能的实现了。在课程设计的一系列环节中，学生既可以学习到各环节所需工具的相关知识，又可以提高学生的动手能力，增强学生的学习积极性。
3.对能力的培养
在实践课程设计的过程中，通过绘制流程图、画电路图和编程等，可以锻炼学生有步骤地实现目标的能力；通过要求学生对程序进行标注，可以有效锻炼和提高学生的编程能力，增强他们独立思考的能力。
先进和完善的软件能够使硬件的运行达到更好的效果。在单片机课程设计中引入软件，可以使学生在了解和掌握单片机的设计流程的基础上，熟悉联调的技巧与方法。与一般的单片机仿真软件不同，在课程设计中所使用的仿真软件除了能仿真单片机CPU的实际情形，还能仿真单片机周边电力和未参加工作的电路情况。此仿真实验能够很好地将实验和工程衔接起来，仿真结果的无误将为电路的实际实现提供重要依据。同时这样的课程实训也是工程师的最基本实践内容，这也为学生今后的学习和工作奠定了基础。
参考文献：
[1]乔建华.李临生.Proteus在单片机教学中的应用分析[J].电气电子教学学报，2009，2（6）：24-25.
[2]陈淑芳.基于51单片机的教学实验系统的设计与开发[D]青岛：中国海洋大学，2011.
[3]吴慧芳，陆茵.“单片机原理及应用”课程设计引入Proteus软件的实践[J].中国电力教育，2010，5（9）：123-124.
近期电子科技大学中山学院为了积极响应政府的省市共建工作，按照《广东省教育厅关于加快推进省市共建本科高校的通知》里的内容，坚持以重点学科建设为核心，以提升区域创新人才培养能力为根本，不断完善优化应用型人才培养模式。本校各个学院都在如何进一步提高高等教育质量，培养出实践性较强的毕业生的问题上，进行激烈的探讨与尝试。因此本文根据新时代的特点与应用型人才培养的要求，对于“单片机课程设计”课程教学改革进行研究。
1 传统的单片机原理与技术课程设计教学方式与其不足之处[1]
（1）传统的教学主要是知识的传授，目的是让学生掌握老师讲授的知识，而对于学生的创新能力、设计能力、沟通与合作能力等的综合能力缺乏培养。
（2）传统的教学方法单一，主要是老师通过板书，多媒体工具等进行传授，学生单方面接收知识，无法与老师的教学形成积极的互动关系，导致学生自主性不足，积极性不够，这样的教学效果就会非常不理想。
（3）在课程里面实践操作部分，学生只需要按照老师给出的操作步骤进行操作，只知其然，并不知其所以然，导致学生对实践内容的理解不够，从而很难再有创新性的设计的突破。
2 符合新时代应用型人才培养的单片机课程设计教学方法和内容的改革
2.1 课程设计教学方法方式的改革方向
在如今信息技术高速发展的时代，全社会互联网普及非常广泛，这个时代的特点是，知识的获取方式多种多样，各行各业、各种知识数据都被传输到了互联网，人们通过因特网，就可以很容易获取自己想要了解的领域以及相关知识。在这种情况下，高校老师如果只是在课堂上以传统的方式传授知识，这样的教学效果不仅缺乏广度和深度，也难以引起学生的兴趣。因此，在现今的高校里，建立一个顺应时展速度的高效率的教学模式，是目前很多高校都特别重视的问题，同时，如何建立一个适合国家发展要求的，为国家培养应用型人才的高校，也是很多高校寻求的转型之路。
在美国出现了一种新的教学模式，名为“翻转课堂”，目前这种教学模式也已经在国内不少高校里开始了尝试与变革。这种教学模式有它的优点，有很多地方可以用来借鉴进行教学模式的改进与完善。翻转课堂的英文名为“Flipped Classroom”，也可译为“颠倒课堂”，是指重新调整课堂内外的时间，从而将学习的决定权从老师转移给学生。在这种教学模式里，课堂内的时间比较宝贵，不仅能让学生更专注于学习，还能引导学生与老师共同研究、解决问题，从而让学生对所学知识获得更深层次的理解。教师不再占用课堂的时间来讲授基础的专业知识，而是学生在课前或者课后自己去搜集相关信息，自主学习。
2.2 教学实施过程
传统的课程设计课程在于“做”，学生按照老师的教导和给出的步骤，一步一步地进行，完成出一个成功的作品就行了。但是这个过程并不能培养一个学生的综合素质，除了这个作品以外，学生还能否做出其他类似的作品，或者对于同一个作品，学生能否独立的再做一次，这个就不确定了。因此我们这次教学改革的目的，是通过增强学生在课程中的主导力，增强学生在团队中的协同合作能力，提高学生的实践动手与创新能力，从而发掘学生内在潜力，提高学生的自主性，增强学生综合实践创新能力[2]。
为了使学生能够尽快进入实践状态，老师根据学生的能力与社会上受欢迎的一些产品的方向，列出了6个项目题目来供学生进行选择，当然也提倡学生根据自己的特长、喜好与实践产品相结合来提出新的题目，但是这些题目最多不能超过全部题目比例的10%。
在第一次课里给学生对这6个项目进行初步介绍，学生们自由进行分组，要求每个组3位成员，其中必须要有1位队长。分好的小组进行题目的选择，根据各自的题目进行探讨，在团队里互相告知自己擅长的部分，由队长进行分工。此外每个团队要讨论出一个项目计划书，内容包括作品的初步功能设计，项目计划安排时间表格。团队里的每一次讨论，都要进行会议记录。
在?@个作品完成的整个过程中，每个团队要做3次演讲报告，每次报告指派一个成员在讲台上面对老师及其他的小组进行演讲。这3次演讲的内容分别是初期计划，中期讨论和最终答辩。通过这种形式，不仅是对学生语言表达能力的一个锻炼，还可以在不同团队的展示和交流中碰撞出创新灵感的火花。
期间，从选题、设计、仿真到实现等项目中的每一个步骤的完成，都是每个小组讨论的结果，并不是一个人的想法，一个人的作品，而是团队合作的结晶，同时这个课程，也不再是老师给学生的一个任务，而是学生们自主的去完成的成果[3]。
2.3 考核方面
由于单片机课程设计是一门实践性很强的课程，因此我们考核的不仅仅只是一个结果，而是从最初选题、资料查找、功能选定、方案设计、电路图的设计与绘图、编程仿真、装配调试等每一个环节，都是我们需要考察的部分，除此之外每一个团队，队长对团队的促进作用，每次代表团队进行演讲的成员的演讲等方面，也是我们需要考察的部分。每一个学生的成绩由团队分数和个人分数组成。每一个团队各个成员的工作都有明确的分工，只需要各自很好地完成自己工作的内容，就可以获得个人分数，比如电路图的设计与绘图、编程仿真、装配调试等等都属于个人分数范畴，而选题难度，功能选定，方案设计等等都属于团队分数的范畴[4]。
3 实践效果
根据这篇论文里的对单片机原理技术课程设计课程教学的一些改革，在我校2014级机电学院自动化系的一个班的单片机课程设计课程里进行了实践。这次改革得到了师生们的认可和支持，取得较好的教学效果。
通过改革后的教学方法与安排，使得学生们的综合应用知识的能力普遍提高，单片机应用能力、实践动手能力也有明显提高，除此之外，学生们学会了如何在一个团队里与队员一起协同合作，不仅学会了如何通过文字和语言表达能力在团队内达到一个良好的沟通，形成一个良好的工作氛围，此外还可以在对外加强自己团队的影响力。
传统的单片机教学一般以教材章节顺序为教学进程，配以少量实验课，并且实验课多是在实验箱上做教师事先设计好的实验 [3]。如此模式下，易让学生感觉知识点太多，理论知识枯燥,且硬、软件设计能力没有提高。
因此，必须在单片机课程教学上进行新尝试，将课堂教学改革与课外活动结合起来，进行改革探索。
课堂教学的改革
1.以实际应用项目为核心开展教学
坚持以应用为目标，放弃传统的以硬件结构为主线的教学方法，改为以实际项目的开发过程和方法为主线。
在不同章节的授课中，引用一些与该章节内容相关的单片机应用实例。同时以课后作业的形式布置该章节的设计题目，例如，挑选一些任课教师本人科研项目中实际的单片机应用题目或比较有实用价值的题目，要求学生以小组的形式，通过团队合作，提出自己的解决方案。教师对各小组的作业进行评讲，指出设计中所存在的问题，然后教师介绍已经完成的实际项目，并作出对比。这样做可以达到以下目的：
（1）学生在完成项目作业的过程中，加强团队合作精神，提高资料检索的技能，培养独立思考的能力；
（2）学生可以从教师讲评中，获得教师科研中的很多宝贵经验；
（3）让学生参与实际应用的设计，培养学生的学习兴趣。
2.强调单片机系统设计的基本理念和设计思想
目前的单片机课程多以51系列为例进行教学，由于51系列单片机片上资源相对较少，在应用时经常需要在片外扩展各种芯片。而对于单片机系统来说，最好是将整个系统都集成在一个芯片上，才能达到高可靠性、低成本的目标。不得已的情况下，才进行片外扩展。因此在教学中除了讲授51系列8位单片机，还要介绍16位单片机和32位单片机典型芯片及其应用。并且要告诉学生，虽然本课程主要以51单片机为例来介绍单片机应用，但针对不同的应用需求，应采用不同档次的单片机。
因此，教学中始终以单片机应用的基本方法为目的，而不仅单纯地学习某种或某几种单片机。教师在授课时要注意向学生灌输单片机系统设计的基本理念，教给学生正确和规范的系统设计理念和思想，不至于碰到新型号的单片机就束手无策。
3.调动学生学习的兴趣
只有将理论联系实际，强调课程的实用性才能调动学习兴趣。授课时尽量结合一些平常生活、学习中能接触到的应用对象为例进行介绍，通过这些实例的介绍能让学生认识到本课程有很强的实用性。
4.充分发挥计算机辅助教学的作用
通过制作图文、声、动画结合的课件，达到刺激学生感官的目的，可以强化学生对新知识点的理解和记忆。利用PROTEL、Keil C51、PROTEUS等软件，教师在课堂上可以进行设计实例演示。在课堂上用PROTEL软件，演示硬件设计的基本方法。用Keil C51和PROTEUS软件结合，在课堂上现场演示编程、调试、仿真的整个过程。
5.课程考核方式改革
在课程考核方式上，采取理论笔试成绩、项目成绩、实验课成绩棕合评定的办法给出期末成绩，学生的理论笔试成绩不再作为唯一计入期末成绩的部分，这也是对传统的死记硬背式的应试教育模式的一种改革尝试。
与课外活动结合
1.与大学生科技竞赛相结合
组织优秀学生参加有针对性的训练，并挑选出部分学生参加全国大学生电子设计大赛等比赛，将课堂上所学习的知识充分地应用到比赛项目中，这样做可以充分满足优秀学生的学习要求，更激发学生主动学习的热情。
2.与课外兴趣小组相结合
组织学生成立单片机应用课外兴趣小组，定期组织活动，并举办单片机应用竞赛，对于优胜者给予奖励。
结束语
通过对单片机课程课堂教学的改革，以实际应用项目为核心开展教学、强调单片机系统设计的基本理念和设计思想、充分发挥计算机辅助教学的作用。这些手段充分调动了学生的学习积极性和培养了学生的学习兴趣，课程考核方式的改革改变了传统的应试教育模式，注重培养学生动手实践的能力。课余时间将单片机课程教学与竞赛及课外兴趣小组相结合，既激发了学生的学习热情，也满足了不同层次学生的学习要求。通过对单片机课程教学模式的改革，激发了学生的学习兴趣、注重实用性、提高了教学效果。
参考文献:
[1]尹勇,刘岚,龙毅宏,撒继铭.新形势下《单片微型计算机原理与接口技术》课堂教学改革[J].理工高教研究, 2010,29(1):111-113.
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[4]田东兴,梁万雷,关晓丹.《单片机》课程教学研究[J].北华航天工业学院学报,2008,18(1):58-60.
关键词：单片机；课程改革；课程探索
作者简介：许景辉（1978-），男，河北藁城人，西北农林科技大学水利与建筑工程学院，讲师；张成凤（1978-），女，山东安丘人，西北农林科技大学水利与建筑工程学院，讲师。（陕西 杨凌 712100）
基金项目：本文系西北农林科技大学本科优质课程建设项目（项目编号：2013-53）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0074-02
“单片机原理及应用”是电气工程及其自动化专业的一门重要学科基础课，是专业建设方向中“强弱电结合、软硬件结合”的重要体现课程之一。该课程帮助学生理解嵌入式控制系统的原理、工作模式和常用芯片参数，是目前信息技术在电力系统中应用的入门级课程和基础课程。
“单片机原理及应用”经过多年的教学实践和改革，从教学方法和教学手段上进行了不断创新，教学效果日益提高。但在新科技时代背景下，随着现代科学技术的飞速发展，更多的技术和方法可应用到“单片机原理及应用”教学中，为课程改革的不断推进注入了活力。[1]2012年新的专业目录调整后，专业课程设置及学时要求发生了一定变化，这也为该课程的改革提出了新的要求。
一、单片机课程教学现状
单片机课程是目前高校电类专业的骨干课程，虽然从课程名字上有所不同，但教学内容基本为MCS-51单片机基本原理及其应用方法，故课程名字多为“单片机原理”、“单片机原理及应用”、“单片机原理与接口技术”等。根据教学任务要求及课程设置不同，单片机课程学时从32学时到64学时不等。结合现在专业培养方案变化，目前该课程以48学时居多，同时根据教学需要增设1～2周的课程设计。从教学形式上来看，各校基本延续课堂讲授和课程实验相结合的传统教学模式。由于多媒体的推广及实验设备价格的降低，学生知识掌握和实践动手能力都较过去有了很大进步。以单片机为主的应用电路设计一直是各个学校学生科技创新活动的主流，通过各类实践活动，学生在毕业时的理论和实践能力显著增强，为学生进入工作单位打下了坚实的基础，受到社会各个用人单位的青睐。
然而，目前单片机教学中也存在很多问题，需要不断进行教学研究，进一步提高该课程的教学效果。首先，该课程的教学内容需要适度更新，以适应当前社会对单片机技术人才的需求。在课程教学内容上，多年来该课程以MCS-51系列单片机为例，从单片机硬件结构、常用指令、编程方法和单片机硬件扩展等方面进行单片机的教学和实践锻炼。但实践中发现，单片机汇编语句部分应增加C51对照程序以加强学生实际应用开发的能力和水平。在单片机知识结构上，应对目前普遍使用的I2C、SPI、ICP和ISP等加以介绍，让学生了解目前广泛采用的单片机技术。除了MCS-51单片机外，还应对日常广泛采用的PIC和AVR系列单片机进行适当介绍，使学生不至于与实际脱节，降低课程教学效果。在实践环节中，很多学校仍采用传统的试验箱，这虽然在一定程度上方便了学生实验，但与学生进行单片机系统开发脱节，容易造成学生眼高手低的教学弊病。实践教学中，应将具有在线可编程功能的单片机引入到实验课程之中，让学生真正体验单片机开发的实际环境，更好地了解系统设计过程及调试过程。结合现代虚拟仿真技术，应将PROTEUS等仿真软件引入到教学和实践体系之中，让学生能够在理想的环境下进行软硬件调试，增强学习兴趣。
二、单片机课程教学改革实践
“单片机原理及应用”课程改革主要包括课程内容优化、实践教学创新、教学方法改革、考核体系完善及创新人才培养等几个部分，通过不同部分的教学改革实践，可优化教学内容体系，提高学生综合素质，培养学生具有“理论基础扎实、实践创新能力强”的创新型人才。
1.明确培养目标，优化教学内容
单片机课程是一门理论和实践性都比较强的课程。由于该课程较为抽象，需要学生用“有限硬件资源”的思想去考虑各类复杂的自动控制问题，这就要求课程的理论教学和实践教学内容合理，能通过相互补充的方式提高教学效果。目前，“重基础、宽口径、重应用、高素质”是电气专业培养的原则，在这个培养目标下，学生应该掌握坚实的课程基础，建立较为全面的课程知识结构，在实践教学环节的基础上，具有较强的动手实践和科技创新能力。但在新的专业培养大纲修订中，专业学时不断压缩，因此更需要认真考虑教学内容，满足现在培养目标的要求。
单片机教材多种多样，但在教学内容上基本相似。单片机课程内容主要有数字电路基础、MCS-51单片机硬件结构、单片机指令系统、汇编语言程序设计、单片机中断及定时/计数器、单片机存储器及扩展、单片机串行通信、单片机接口技术、D/A和A/D转换电路设计、单片机系统设计方法、单片机应用及开发举例等内容。从内容上来看，单片机硬件结构、指令系统及汇编程序设计、中断及定时/计数器、单片机存储器及扩展和单片机串行通信等是该课程基础知识，应通过各种教学手段进行重点讲授。不论学时如何压缩，这些基本内容应该保留并保证教学的实际效果。D/A和A/D转换理论在数字电路课程中有所介绍，因此可以结合单片机应用及开发举例等内容进行讲授，结合实践教学要求，还可将其放入到实践环节之中。单片机汇编语言部分教学内容应补充C51编程方法及实例，但汇编语言不应省略，因为它是锻炼学生软硬件编程思维的重要内容，不应过分追求与社会接轨而让学生建立空中楼阁式的课程知识结构。在串口通信教学中，可对RS-232接口及单片机串口工作方式进行简要介绍，但应增加I2C、SPI等串口总线教学内容以适应现在硬件接口设计的时代需要。[2]PIC和AVR单片机作为现在单片机应用的主流，在课堂中应对其特点加以介绍。
2.加强实践教学，提高学生创新能力
单片机课程实践性非常强，只有通过理论和实践相结合，学生才能真正掌握单片机的使用方法和应用技巧。单片机课程实践教学分教学实验、课程设计两个部分。两部分应结合课堂教学内容，相互补充，相互呼应。
在教学试验中，首先应采用切近实际生产的教学设备。目前很多高校仍采用传统的实验仿真箱，这种设备让学生关注于程序设计，单片机硬件部分只需插线即可完成。从目前教学效果来看，采用这种设备进行教学，学生对软硬件知识的掌握程度不尽理想。现在广泛采用的单片机均有ISP（在线可编程）功能，其单片机ROM多采用可擦写的flash芯片，因此延续过去烧写器时代的仿真实验箱将给学生造成错觉，让其在实际硬件开发中有种无所适从的感觉。单片机实践教学要求学生能够掌握单片机基本指令和使用方法，掌握单片机系统的开发流程及操作技巧，因此需要学生在软硬件上均应进行实践锻炼，这就要求启动新型实验教学仪器的应用。目前，单片机开发板功能日益完善，其价格越来越低，因此可以通过单片机开发板，让学生进入单片机系统开发的实战环境，真正让学生对系统硬件结构和软件指令有一深入的了解和掌握。在实践教学中，采用了积木式单片机硬件系统，单片机建立最小系统后，其设备均通过经典电路制作成模块，学生在实验中要对其电源、总线等设计，需要通过引线组件不同功能电路，这充分锻炼了学生的动手能力和系统设计能力。
在单片机实践教学中，PROTEUS软件是取代传统实验仿真箱的另一利器。PROTEUS软件是英国Labcenter electronics公司开发的EDA软件，是目前唯一能够进行单片机软硬件仿真的计算机辅助软件。[3]该软件有丰富的元器件模型库，能以较为形象的方式进行51系列、PIC系列、AVR系列和ARM7等软硬件仿真。[3]该软件注重于器件的关键引脚连线，能结合Keil等编程环境，对单片机系统进行主要功能检验和输出结果仿真，这有效提高了单片机学习和开发的效率。PROTEUS软件在软件环境中集成了各类检测仪表，学生只需一台计算机即可进行相关知识的学习和功能开发，其应用范围越来越广。[4]西北农林科技大学（以下简称“我校”）根据教学中常用电路及实验仿真箱等经典电路开发了“基于PROTEUS的单片机实验平台”，通过模块化的方式排列了教学和实践中常用电路模块，学生需要通过硬件连线和软件编程完成相应控制功能，对学生软硬件设计能力提高起到很大促进作用。
3.采用多种教学手段，不断提高教学效果
近年来，随着国家教育改革的不断深入，“强基础、宽口径”已是目前高校专业教学目标的主流，与之呼应的专业培养方案修订使得专业课程学时不断压缩，但教学大纲中对课程内容要求并未减少，这就势必造成教学效果的下降。为了适应这种状况，教学中必须采用新式教学方式，以提高教学效率。
现代教学手段中，多媒体授课形式已经不是新的创意，但多媒体课件如何设计却是一个常说常新的话题。目前，对于如何进行多媒体课件制作的论文已经很多，[5，6]但如何设计课件内容及如何设计内容展示方式的论文却不多。多媒体教学中，对于抽象的内容需要用POWER POINT中动画功能予以演示，如单片机工作方式内容讲解时，学生很难想象单片机取指令、编译指令和取数据的过程，而通过动画显示的方式，学生就很容易理解PC指针的工作方式以及CPU进行取、解译和执行指令的过程。现在网上资料非常多，在进行单片机硬件扩展内容讲解时，可将学生分成几组，分别对常用的电容、晶振、液晶显示器、数码管等进行型号和图片的搜集和整理，然后利用课堂5分钟进行各组的讲解和展示，这不但拓展了学生的视野，而且锻炼了学生的能力，起到了教学相长的目的。
除了多媒体教学外，还应充分利用各种资源，为学生进行立体式教学环境布置。应充分利用板书、多媒体、网络等手段，扬长避短，充分发挥各自优势。教师通过板书给学生以思考的时间，利于学生进行理论知识的课堂消化。网络是目前知识学习的宝库，丰富的网络资源为课程难点解答提供了多种版本的解释，为学生正确理解知识点提供了帮助。比如说单片机型号多样，课本讲解是有限的，学生就可查阅论坛和精品课程网站来了解新知识，各类国家、省级优秀精品课程网站为学生学习提供了良好的平台。
4.建立多样考查方式，注重学生学习效果考核
各种教学方式改革，目的是为了给学生提供一个良好的学习环境，因此学生学习效果还需通过多种考核方式进行评测，为学生质量鉴定提供一个标尺。单片机课程应用性较强，死记硬背式的学习方式不能适应现代社会对人才的需求。因此从课程考核方式上应将作业、出勤、实验报告、课堂测试、大作业及期末考试结合起来，通过教学过程中的引导，调动学生学习积极性。随着社会思潮对大学校园的冲击，每一届学生的学习特点各有不同，因此需灵活确定各类考核比例，引导学生加强某个教学环节的学习和锻炼。比如说，某届学生实验积极性不高，那这届考核中的实验出勤和实验报告比例就要加大，而且其考核比例要及早通知学生，这样才能引导学生重视实践教学环节。在不同考核方式中，也应该注重考核形式。如课堂点名时，很多教师拿点名册进行点名，由于缺课情况无法展示给学生，容易让不爱上课的学生懈怠。而通过大屏幕式Excell点名，情况就不一样了。这不仅利于学生出勤情况的统计，还可以让全体同学掌握各自出勤情况，利于彼此的监督和提醒。
三、积累教学经验，不断加强教学创新
不同教学方式的改革都是围绕创新性人才这个培养目标进行的。已有的教学经验利于当时的教学，但随着时代的变化，其教学方式就需要不断创新。
教学方式改革的主导者是教师，只有加强师资队伍建设才能形成良好的教学和学风，才能不断创新教学形式，提高教学水平和效果。在师资队伍建设中，应通过教案编写、课程讲授、专题研讨和学术交流的形式不断加强教师素质，提高教学水平。应鼓励和支持教师参加各类单片机产品会和学术团体会议；通过科研活动、全国性技能竞赛和学生科技创新活动，积累理论和实践经验，为教学工作积累丰富的教学素材；应积极创造教师进修和考察机会，开拓眼界，丰富经验，为树立其正确的教学理念创造条件。
学生创新型教育是时代赋予高等教育的目标和使命，是促进国家发展和生产力提高的重要保障。在教学中，应积极引导学生发挥创新性思维用单片机的思维解决生活中的自动控制问题。同时应在作业、课程设计选题及综合性、设计性实验项目中积极贯彻创新型人才培养思路，让学生多动脑、多动手。结合目前实验室开放和PROTEUS平台，让学生多进行创新性思考和科技创新活动。学生素质的进步既是高等教育创新的成果，也是教学创新的动力。
教学创新是课程生命力的动力和源泉，教学改革实践是课程永葆青春的法宝。教师只有不断创新，才能让学生由浅入深、由易到难地进行单片机概念、原理、使用方法的学习，才能通过丰富多样的实践创新活动掌握单片机控制系统设计、制造方法，才能培养出一批又一批的高素质创新型人才。
参考文献：
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[4]袁锋伟，赵立宏，朱慧玲.基于 Proteus 的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26（12）：75-78.
关键词：独立院校；单片机教学方法；理论教学与实践教学；教学模式改革；教学建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）02-0074-02
一、概述
随着基于工作过程的课程体系开发在独立院校的深入开展，广大独立院校纷纷打破了传统学科型课程体系，并针对实际工作体系进行重构，并按实际工作结构重新设计了课程结构。笔者以我院“关于组织开展2014年年度教学改革与实践项目申报工作的通知”的建设为契机，进一步深化课程教学模式改革，形成更具活力、更富效率、更有特色的独立院校本科实践教学体系，全面提高学生实践教育质量这一目标，积极探讨符合独立院校本科课程教学的人才培养创新模式。
笔者以工作过程为导向探讨课程体系重构，推进教学方法改革，在我系开展基于工作过程的项目化教学实践。通过教学改革，强化理论教学与实践教学的联系，其目的在于提高学生学习积极性，使其我们的学生实践能力得以增强，具有一定的实践创新能力，通过创新性实验使其实践能力明显增强。
二、常见单片机教学中存在的问题
培养学生对该课程学习的积极性和一定的电子产品独立仿真、设计创新能力，要求我们搞好课程与实践教学环节的关系，找出并解决好实践教学中存在的问题和矛盾。笔者通过在教学一线多年的教学经验和体会，拟定以下问题跟大家探讨。
1.学科本位过于强调知识的系统性，学科面窄。很多独立院校对单片机类课程进行了项目化教学改革，但是单片机系统设计涉及的知识面比较广，学习难度比较大，为了让学生较好地掌握单片机系统设计技能，很多院校还是采用多课程设置的方法。这种多课程设置的方法使课程间的学科本位体系的痕迹仍然存在，而学科本位过于强调知识的系统性，学科面不广泛，不能体现出当代教育中个学科技术的融汇特点，学生的思维在一定程度上被束缚，很难有在实际问题中解决困难的综合能力。
2.未有编写得比较到位的系统设计与制作项目化教材。鉴于C51高级程序设计语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，部分独立院校也已尝试直接将单片机技术单独列为一门课程。后续的单片机技术综合实践课程专注于单片机接口技术及系统级的程序设计能力的培养，但是，单片机应用系统设计与制作能力本身就是一项工作过程特征非常鲜明的职业能力，而且单片机技术和C语言程序设计均有各自的理论体系，通过项目引入的方式将两大知识理论体系融入具体的项目中，还是有一定的难度，这就导致了目前还没有适用于无单片机基础的学生学习，并且编写得比较到位的单片机应用系统设计与制作项目化教材出现。
3.过分注重软件教学，忽视教学硬件。实际单片机应用系统都包含两方面的设计：软件的设计与硬件的设计。硬件设计是系统的基础设计，硬件发挥需要软件设计的保障。因此，单片机类课程既要开展单片机结构知识教学，又要开展硬件知识教学，同时还要开展单片机C语言程序设计的教学，任务比较繁重，这使得当前很多独立院校过多注重C51软件编程方面的教学，在实际的课程教育中，只是在已经有的实验框架上，进行一些验证性的实验，实验中的电路等已经在实验前全部搭接好，学生在实验后不能对硬件电路进行深入细致的了解，教学过程大多没有贯穿整个学习过程的源于实际产品的学习载体，学生很难将所学的软件知识和硬件知识联系起来。
三、新教学模式的提出
现实市场的需要确定我院明确的工作任务与工作目标，作为独立院校，有必要对当前的单片机类课程的整体设计、课程的教学模式等进行改革，把培养学生的实际操作能力和毕业就能胜任工作能力作为课程改革的方向。
我们必须知道，强化独立院校的实践教育要遵循构建明确的生产实习活动体系，让整个教学活动的过程是学生主动参与动手、动脑与动口的活动，通过学生的实践感知，从而激发学生学习的兴趣和创造的欲望，使学生的个性得到培养，改变学生长期以来的思想观点的束缚，同时反过来提高理论课堂教学效率，提高学生的综合素质，使学生扩大视野，增长实干，活泼主动地全面发展，成为对国家、对社会有用的具有健康个性的人。同时为教师探索寻找一条实践与教学紧密相结合的教学模式，为今后进一步研究应用型人才素质教育提供理论基础。
1.明确目标定位。单片机应用是工科专业毕业设计的一个重要选题，21世纪的工科大学人才，学好单片机的目的是用好单片机，一方面可以加深对计算机原理和结构的认识，另一方面也为自身在专业上的深入发展构筑了一个很好的平台。该课程不仅能够锻炼提升学生的实践操作能力，提高自己的技能素质，也可以提升学生在激烈的竞争中的竞争能力。
2.解决单片机与相关课程体系的衔接问题。针对单片机技术、C语言程序设计、电子技术、电工学、现代控制工程、数字电子、模拟电子等相关学科均有各自的理论体系的问题，通过项目引入的方式将大知识理论体系融入具体的项目中，通过教学过程将所学的软件知识和硬件知识联系起来，通过课程开发与实践的课题，拟对“教、学、做”一体化的教学方法进行深入研究，对该课程以项目行动体系，重构课程知识体系的方法进行深入研究，设计出能将单片机结构、单片机硬件电路设计和单片机C语言程序设计的知识体系融入来源于实际产品的项目情境和典型的工作任务，使学生的整个学习过程的贯穿于实际产品的学习载体。
3.强化课程设计体系。单片机系统应用的设计，是实践教学中一个综合性的课程设计，他可以对理论课程和实验课程起到综合补充的作用。它重点培养了学生对已学过的理论综合运用的能力，也锻炼了学生在实践中解决和分析问题的能力，对加深课程理论的理解和应用、切实加强学生的实践动手能力和创新能力具有重要意义。这种设计环节是锻炼工科学生综合性和实践性的一个重要的环节。
其应用系统设计是使学生融会贯通本课程所学专业理论知识，设计计算和安装调试过程都应是完整的，从而来加深强化学生对理论知识和应用实例的理解。掌握电路设计、元器件安装、软件系统设计、电路仿真调试、仪器测量性能指标等内容，了解解决实际问题的一般过程，培养学生综合运用基础理论知识和专业知识去解决实际工程设计问题的能力。
4.强化第二课堂。开展课外创新制作工程，开设第二课堂，将创新制作和电子设计竞赛融入单片机应用系统设计与制作的教学中。使整个教学过程以实际的项目情境和完整的工作过程为导向，以典型的工作任务为驱动，以项目的开发步骤为顺序，以实物作品制作为载体，一定要突出学生的主体地位，让学生在实际的项目开发过程中，积累项目开发经验，达到较好地理解单片机的结构，比较扎实地掌握单片机硬件电路设计和单片机C语言程序设计技能的目的，形成单片机应用系统设计与制作的实际工作能力。
5.拟定可行性的研究路线、教学实践方法等改革举措。（1）选用优秀教材，细挑精选教学内容，根据单片机市场发展趋势因材施教。保证教育教学质量的基本条件是要有优秀的教材，优秀的教材能够提高学生的自学能力，同时扩大学生的学习范围。在实际教学过程中，不能忽视实践教育的重要性，一味注重理论教育，要做到知识和应用相结合的传授教育。充分注意前后知识的衔接，列举工程实例和器件知识，增加学生的感性认识与理解，提高学习效果。因为这门课程具有很强的实践性，所以要避免进行烦琐冗长的理论教学，要注重单片机的设计理论、设计方法、软硬件编程与调试的经验传授。在教育的全面设计上让学生拥有既具有理论指导，又具有实践锻炼，同时能够提高学生实践动手能力的教育教学体系。（2）采用交互式教学和项目教学方式，创新强实践课程的教学方式。学生们在电子设计竞赛中和就业过程中成败的关键就在于熟练运用该课程。针对该门课程的实践性很强的特点，课程中成员改革创新教学方法，采用交互式学习和项目教学等方式。在课程教学中，运用交互式多媒体手段，在编程和调试中教师与学生共同参与，锻炼学生的实践能力，提高学生的理论水平。在课程设计中，采用项目教学手段让学生掌握目前市场的电子项目开发的流程和方法，同时也鼓励我院学生在申报贵州大学STR人才计划等项目，在此项目中能让学生得到启发和提高。这样通过交互式教学和项目教学等教学方式的创新，切实增强工科学生的实践能力。
四、结束语
长期以来，我院一直在积极探索建立贵州省特色独立三本院校办学经验，探寻一套适用于工学结合人才培养模式的《单片机原理及运用》课程的教学方法、考核方式和教学管理方式，努力开展课外创新性实验环节，开设第二课堂，将创新制作和电子设计竞赛融入电路的教学中，注重理论分析和实践背景的结合。深知教学质量的好坏，直接影响我们专业培养目标的实现和我们培养学生的质量。让学生掌握理论联系实际之钥匙，获取全新的真知，让其学习不再乏味，得到学生的认可，使学生的自学能力、认知能力、创新能力得以升华。
参考文献：
[1]王许.协调理论教学与实践教学的关系提高学生工程实践能力[J].赤峰学院学报，2014，（10）.
[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
关键词：民族地区；高职院校；单片机；课程教学；改革探析
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0161-02
Abstract： Through the field research of the current teaching situation of the Microcontroller Unit course （MCU） of higher vocational colleges in Qiannan， Qianxi’nan and Qiandongnan minority area in Guizhou province， this article analyze and discuss proper teaching methods and evaluation mechanism of MCU course suitable for the practical situation of minority area from the perspectives of novel creation of teaching environment， arrangement of curriculum， training mode and evaluation mechanism.
Key words： Minority areas； Higher vocational colleges； Microcontroller Unit； teaching of curriculum； reform analysis and discuss
单片机是电子信息类专业十分重要的课程，也是高职院校完成高素质技能技术型人才培养必不可少的专业课程。贵州少数民族地区高职院校虽地处欠发达山区，自身发展受到诸多因素的制约，但对人才培养质量的要求从未降低，紧密围绕地区经济发展需要开设电子信息及相关专业。
伴随贵州大数据、大健康产业的蓬勃发展，早期“三线建设”驻黔电子企业及本土民营企业对其人才需求的增多，电子信息类专业已逐步成为贵州少数民族地区高职院校重点建设专业。但在专业课程教学，尤其是难度较大，实践性较强的单片机课程教学方面还存在诸多有待提高和改善之处，需结合贵州少数民族地区高职院校自身实际，进行单片机课程的教学改革，探索符合当地人才培养及职业岗位能力需要的教学思路和方法。
1贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学现状
基于对贵州黔东南州、黔南州、黔西南州三地少数民族地区高职院校的走访调研及师生的深入座谈交流，发现贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学存在如下的现状。
1.1 课程教学环境
1.1.1 学生素质现状
贵州少数民族地区高职院校电子信息类专业所录取学生少数民族较多，高考分数偏低，专业选择盲目被动；基础知识薄弱，理论学习困难，专业实践技能训练积极性与主动性不高；自我控制能力差，未来职业发展无规划；团队合作意识薄弱，自信心与创新精神欠佳等。
1.1.2 师资现状
贵州少数民族地区高职院校能够承担单片机课程教学的师资严重不足，引进困难，尤其是具有单片机技术开发经验的专业技术人员及学术带头人甚少。现行单片机任课教师存在理论知识扎实，但项目开发经验缺乏；教学经验丰富，但课程实践教学欠缺；专业网络学习获取较多，但融入行业企业进行实际开发较少；外派学习较多，但真正与单片机技术相关的学习较少等。
1.1.3 实训条件现状
贵州少数民族地区高职院校受地方财政困难，教育经费注入不足的影响使单片机课程教学实训设备陈旧、配置不足；专项资金投入不够，实训条件简陋；实训室缺乏专人负责，管理不规范；实训教师对实训重视程度有待加强，学生对实训开展积极性有待提高等。
1.2 课程教学内容与考核
在单片机课程教学内容安排方面，贵州少数民族地区高职院校普遍仍以单片机理论教学为主，注重培养学生程序编写能力，尤其是汇编程序的编写能力，缺乏基于实际项目开发的创新性教学方式。部分院校甚至没有开展实训教学，仅完成基于汇编语言的单片机最小系统理论教学，对单片机的通信功能、传感器技术及C语言在单片机中的应用等重要内容并为涉及。同时，在单片机课程与专业基础课程开设的先后、课时分配、任课教师安排等方面也存在诸多不足。
在课程考核评价方面，大多数院校仅考核学生的理论学习内容，而对课程的学习过程，实训项目及课程设计完成情况等核心内容并未进行考核，考核评价过于单一，不能较好地进行学生课程掌握情况的客观综合评价。
2 贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学改革思考
贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学应结合自身特点，培养符合区域经济发展需要的高素质技能技术型人才。
2.1 现行课程教学环境改变探索
在学生素质提升方面，贵州少数民族地区高职院校很难在招生录取阶段来提高进入电子信息类专业的学生文化素质，但可从学生进校后对专业兴趣的培养方面着手，改善学生综合素质。如在专业基础课中增加动手能力训练环节（仿真实训也可），为后续难度更大的单片机学习兴趣的培养打下基础；成立单片机学习兴趣小组，通过兴趣小组的积极主动性来带动整个大环境的改变；积极组队参加校、州、省及国家的单片机技术应用及相关技能大赛，以大赛营造学习环境；通过专升本考试中对专业课程的要求和学生对进入本科院校继续深造的渴望，引导学生主动学习等。
在师资水平优化方面，贵州少数民族地区高职院校应结合当地经济发展及院校需要，积极争取电子信息类紧缺人才，尤其是高层次人才的引进政策，解决单片机骨干教师及学术带头人缺乏现状；积极从行业企业或校企合作单位寻求师资及师资培养，让行业专家融入教学，让一线教学人员融入行业，进行交互式学习交流，实现自我培养，进而提高教学质量；现行单片机教学人员应通过网络，积极寻找单片机学习途径，争取单片机技术学术交流会议及培训；积极以大学生电子设计大赛、区域行业单片机应用设计竞赛等为引领，主动找项目、做项目、总结项目，从而来提高教师自身的单片机应用技术水平。
在实训条件改善方面，贵州少数民族地区高职院校应积极寻求资金注入，建立校内单片机技术应用实训室；或寻求校企合作单位、行业企业、院校共建等方式建立实训室。针对实训设备，没有必要购买昂贵的实验箱或实验平台等，通过电子商务，购买设计合理、功能模块齐全、支持在线调试、便于携带、支持C语言、具有配套教程及完整的程序实例等的单片机开发板即可。同时，要为开发板配套逻辑分析仪、万用表、示波器等常用电子仪器仪表及工具。在实训室建设经费充足的情况下，可考虑配备台式电脑，若经费不足，鉴于当代大学生笔记本电脑覆盖率较高的条件下，可两人配套一台自带笔记本电脑，即可满足实训条件要求，又为学生课余自学、课程设计及毕业设计等后续环节服务。
2.2课程合理安排
2.2.1 微控制器选择
当下，单片机种类及型号较多，合理选择一款单片机种类及型号是初学单片机技术的关键，是引导学生学习单片机技术的重中之重。单片机种类及型号的选择一定要结合实训室所配套的开发板或校企合作单位等所使用的机型，但主要还是以便于教学和学生学习单片机技术为主。因51单片机市场份额占有量大、使用年限长，网络资源和学习参考资料丰富且获取容易，考虑到初学者对硬件资源的应用能力，建议以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为主控芯片进行教学。
2.2.2 课程及内容安排
单片机课程应安排在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等专业基础课程完成之后，可与电子元器件识别与检测、电子线路绘图与制板、传感器技术应用等专业课程同时进行。在开设上述专业基础课程的基础之上，建议单片机课程总学时为108（即每周6学时），其中理论占20%左右，实践占80%左右。单片机技术是在实践中学习，教学内容应以实践为主导，理论融入实践过程且够用为原则，边做边学，不能只强调理论而轻实践。
鉴于贵州少数民族地区高职院校授课对象特点，课程主要内容应包括微型计算机基础知识简介、单片机概述、所选单片机结构及内部资源介绍、单片机时序及工作方式、汇编指令及时序简介、中断系统、定时器/计数器、并行I/O接口、单片机串行通信（主要有UART、I2C、SPI、485通信等）、A/D和D/A转换等。在教学过程中，所应包括的硬件主要有LED、LED点阵、数码管、LCD、矩阵按键、步进电机、蜂鸣器、传感器（如温度、红外、压力等传感器）、A/D和D/A转换芯片、时钟芯片、存储芯片等。
2.3 实训教学开展
单片机课程教学应以实训教学为主并综合考虑学生特点，实训开展应包含单个实训项目、综合实训项目和课程设计三个环节。实训环节中注重“做中学，学中做，边学边做”。任课教师在单个实训项目中应在讲解硬件原理和程序设计的基础上，对实训内容进行操作演示的同时指导学生操作，直至完成实训效果。效果出来后，任课教师针对实训过程中出现的问题进行总结，同时对所做的实训内容进行再一次的总结性讲解，以达到学生掌握所布置实训内容的目的。综合实训项目应预先布置任务和学生分组（2人一组为宜），课堂由任课教师对任务中所涉及的硬件和软件及前期所学本实训所需用的知识进行讲解。学生结合老师的讲解和所提供的硬软件参考资料，以组为单位，开展实训项目，完成实训任务。课程后期，应专门安排1到2周，以3人为一组，进行课程设计环节。选用适合高职院校学生及难度适中的课题作为单片机课程设计的题目，引进全国大学生电子设计大赛流程及相关规则融入课程设计，体验项目开发过程，培养学生项目开发能力。同时鉴于对学生仿真能力培养的必要性，建议在课程设计环节中融入Keil和Protues仿真教学。
实训教学中应制作实训项目任务书或课程设计任务书及考核评价表，教学过程采用项目化教学，任务驱动，融入“资讯、计划、决策、实施、检查及评价”的教学组织形式并做好学时分配。
2.4 课程考核评价创新
鉴于课程实践性较强，考核不能单一的出套纸质试题进行考核，尤其不能只进行理论而忽略实践的考核，应以过程考核，综合评价学生课程学习效果。
3 总结
综上所述，现行贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学还存在诸多不足和有待改进之处。身处该地区的单片机课程任课教师应在课程教学条件、课程内容安排、实训教学方式、课程考核评价等方面结合自身院校实际，探索符合授课对象及课程特点的教学方法，提高贵州少数民族地区高职院校人才培养质量，进而为地区经济的发展服务。
参考文献：
[1]宋雪松，李冬明，崔长胜.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2014.
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2010.
