时间：2022-04-19 12:33:30
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篇单片机课程设计，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：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：
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[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： 课程设计 教学改革 实践能力
单片机技术目前已广泛应用于自动控制、智能仪表、家电、机电一体化等领域。单片机是工科专业的专业基础课，是一门工程实践性很强的课程，课程设计是单片机实践教学过程中最重要的环节。单片机课程设计是培养应用型人才，帮助学生树立实践观念，培养学生发现问题、分析和解决实际问题的能力，启迪学生的思维，提高学生综合分析能力的重要途径。
一、存在的问题
1.实施方案陈旧。传统的课程设计注重理论验证，设计过程是老师给出设计思路，学生按照老师的方案和课本已有资料进行设计，最终造成学生对单片机系统设计过程不能深刻理解，严重束缚学生创新才能的发挥。
2.题目选取问题。很多高校的设计题目多年来一直不变，在这种情况下，部分学生的任务完成就是直接向高年级学生索要相关资料。还有的学校题目完全由学生定，题目选的过于简单，甚至选取教学中的例程。这两种情况都无法达到课程设计的真正目的。
3.硬件开发环节依赖试验箱。某些高校采用高度集成的单片机试验箱进行课程设计，试验箱功能强大，集成度高，用户通过简单连线可以完成实验，不利于学生单片机应用开发能力培养。
二、教学改革探索
1.课程设计选题。课程设计中，题目的选取非常关键，一方面要使提供给学生的题目难易适中，让学生能够及时完成任务，另一方面选定的题目要具有科学性和新颖性，能够激发学生的学习热情。考虑以上因素，我们一般采用两种方式：第一种是老师精心挑选题目，并说明要实现的功能；第二种是让学生自拟题目，可以根据自己兴趣拟定课程设计题目，然后与指导老师协商讨论后确定。
2.学生分组。学生三人一组，以强带弱，分工合作，每人负责一个方向：一人负责硬件，一人负责软件，另一人负责报告的整理和撰写。小组还要对项目进行评估和检查，采取组内合作模式，充分调动每个学生的主观能动性，培养学生的团队协作能力。
3.课程设计实施过程。（1）课前准备：指导老师简单讲解单片机理论教学中没涉及的但与课程设计相关的理论，同时介绍课程设计步骤和模块化设计方法。学生根据项目需要深入了解相关器件使用方法。（2）资料查阅：鼓励并指导学生通过各种途径，如图书馆资料库和互联网等查找与项目相关的资料，确定最佳设计方案、最重要的是单片机选型，主要考虑单片机所能提供的资源，比如单片机速度、输入/输出端口资源、低功耗和实现难易等因素。方案如果把握不准，可与指导老师讨论，修改后确定方案。（3）Proteus仿真软件的应用：对初学者来说，如果按照传统单片机系统设计流程制作硬件，经常会出现需要重新更改设计方案、重新购买元器件并重新焊制电路板等情况。这样不但会浪费时间金钱，而且会挫伤学生的积极性。为解决这个问题，可以引进Proteus软件对单片机电路进行仿真分析。在Proteus环境中软硬件联合调试通过的情况下再购买元件并焊接。（4）单片机硬件电路的制作：各小组根据确定方案及仿真效果，选择元器件，列出详细元件清单，并自行采购。然后在Protel中设计完整原理图，生成PCB图，进行纸板和元件焊接，最后进行系统调试。
4.考核方式。考核是检查学生学习效果的一种方式。在实际操作中，可将考核分为平时成绩、调试成绩、答辩成绩和报告成绩几部分。平时成绩考核学生查阅资料、分析整理、工具使用熟练程度等能力。调试成绩考核学生仿真和实物调试，并与预定任务目标相比较而给出成绩。答辩部分反映学生对课题理解程度，针对课题设计中关键问题进行提问。报告部分主要从内容和格式进行评价，包括设计方案合理性、文字叙述条理性、排版规范性等。
三、结语
单片机课程设计注重培养学生的实践动手能力和自主思考能力等，为毕业设计和将来工作打下良好基础。培养学生单片机实践能力是一个长期而复杂的过程，需要不断积累经验，进一步完善培养方法和措施。
参考文献：
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[3]郭洁.大学专业课实验教学法改革与效果分析.黑龙江教育：高教研究与评估，2009（11）：74-76.
[4]施国英，李天华，刘晓松.浅谈“单片机”实践教学改革[J].中国电力教育，2009，08.
[5]张凯亮.单片机实验教学的探讨及实验室的管理[J].福建电脑，2014，10.
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：
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[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.
（重庆三峡学院 重庆 404000）
摘要：针对单片机实训体系存在的理论与实践脱节、缺乏工程应用能力培养等问题，本文介绍了相关的改革情况。采用项目化模式组织理论教学和工程开发模式组织实践教学，将理论教学与实践教学紧密结合起来；改革单片机课程设计模式，增加课题宣讲、系统验收答辩等环节，促进学生动手能力及自主学习能力的培养；组建单片机兴趣小组及与大学生创新性实验的结合，促进课内外单片机学习的良性互动。实践证明，单片机实训体系的多层次多模块改革，提高了学生的应用能力及综合素质，改革经验具有一定的推广价值。
关键词 ：单片机实训课程；教学改革；应用型人才
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2015）02-0060-04
作者简介：谢辉（1969—），女，硕士，重庆三峡学院教授，研究方向为工业测控系统的教学和研究。
基金项目：重庆市教委教改项目“单片机课程‘项目导向型’教学模式的研究与实践”（项目编号：113013）；重庆三峡学院教改项目“应用本科单片机课程实训体系的教学改革”（项目编号：JG120668）
一、现代工程对应用型人才的要求及现行教学模式的不足
现代工程对应用型人才的工程素质与实践能力的要求不断提高。工程素质是一个技术人员创新意识、团队意识及知识技能等的内化表现，实践能力则体现为一个技术人员分析问题、解决问题的外在执行力，二者相辅相成，是应用型人才培养的重要指标。高等院校工程教育是培养造就合格工程师的主渠道，需要每门专业课程理论与实践的有机联动，特别是实训课程的系统化培养。
单片机是现代测控的核心。“单片机原理及应用”是电子、机电等专业的一门重要的专业基础课，同时也是一门软硬件技术结合紧密、理论性与实践性强的课程。特别是单片机实训课程，是对学生进行专业的技能训练，巩固和加强所学理论知识，培养学生动手能力和工程素质的重要环节，与单片机理论课程具有同样重要的地位。
“单片机原理及应用”课程在我院开设多年，虽实践教学经验较丰富，但单片机实训课程体系还存在着很多问题，主要体现在以下几个方面：
第一，单片机实训课程与理论教学结合不够紧密。目前的单片机课程教学仍主要注重理论知识的传授，课堂教学以单元章节划分知识体系，课内实训以验证性实验为主，学生无法将理论知识与实训有机地结合起来。到了课程设计阶段，学生很难对实训课题有一个整体性的认识，不知道软硬件如何分工，如何开展模块化程序的编写。许多时候课程设计变成了教师做课题，学生只能做简单的电路焊接、程序录入等工作，没有达到培养学生应用能力的效果。
第二，实训课题与生产实际结合不够紧密。课程设计是学习单片机系统设计与开发的综合过程的重要环节，实训项目应该与生产实际紧密联系。但目前绝大多数的实训项目都主要停留在理论分析、绘制原理图、编写程序及电路板焊接等方面，对单片机系统在生产实际中可能遇到的重要问题如故障排查、系统优化、抗干扰、性价比等很少涉及。
第三，对学生实践能力与创新精神的培养不足。工科的学生最重要的专业素质就是实践能力与创新精神。单片机课程实训涉及电子、传感、程序设计及系统集成等多方面的知识，是培养学生专业素质优质的载体。但由于现行课程体系的条块分割，课程实训没有与课外实践及相关课程知识进行有机衔接。为保证课程设计在规定的学时内完成，实训项目往往省略了文献资料查阅、设计方案论证、任务分解及答辩等诸多步骤，直接给出一个可以完成的任务。这样，学生的实践能力很难有实质性的提高。
总体来说，现行单片机实训课程任务较单一、考核不够全面，对学生应用能力的培养还停留在较低的层面上。为促进学生实践动手能力的培养及工程素质的提高，单片机实训课程改革十分必要。
二、单片机实训课程体系的改革
单片机课程实训体系的改革，最重要的是通过理论课程学习及实践项目训练，使学生能站在工程应用的角度，更深入地理解单片机的理论知识，掌握单片机系统的开发流程，提高分析问题解决问题的能力，最根本的目的是培养良好的职业应用能力。为此，实训课程的改革主要做了如下几个方面的工作。
（一）项目化教学模式的构建
打破传统的理论教学与实践教学相分离的教学模式，将单片机课程规划为基础知识、单元技能及综合能力三个层次，采用项目化教学模式组织理论与实践教学。
根据电子信息应用本科的人才培养定位将课程内容进行优化重组，精心编选了6个非常贴近实际的工程项目，编写出版了相应的单片机项目化教材。每个项目就是一个相对独立的单片机应用系统，包含单片机的一个或若干个知识模块，从实现实用性、能力化的教学目标；每个模块又由一个或多个任务组成，将单片机应用技术的知识点、能力点加以整合和重组，贯穿在以职业能力培养为核心的工程项目中。
课程教学按照工程项目开发的模式，即“项目提出模块分解任务完成项目总结”的流程进行。如“单片机最小系统”项目是让学生理解单片机内部结构和最小系统的的简单应用，又将其划分为“51单片机初步认识”、“最小系统构成”、“流水灯控制器“、“简单程序设计”等几个主要任务，每一个任务就是一个或几个项目知能体系指标的具体体现。通过实物演示、多媒体授课及实验室任务程序的调试运行，将单片机理论教学与实验教学紧密结合。在每个任务的完成过程中，还有意识地通过实验思考题的形式引导学生进一步探索。如“彩灯控制器”，除常见的流水、追逐、跳跃等基本控制效果外，还引导学生思考多重跳跃、旋转及不规则闪亮效果，进一步思考更多LED组成点阵的控制方法，更深一层地思考I/O口不够用时的接口扩展问题及延时时间的控制问题；鼓励学生通过钻研教材及课余查阅资料提出想法，并将想法变成可行的系统设计框图；对一些技术难点留到课程设计阶段进行论证与解决。
（二）工程实践型课程设计的开展
课程设计是工科专业培养应用型人才的重要手段，也是单片机实训体系改革的重要环节，其主旨就是加强实训课题与工程实践的紧密联系，真正培养学生具备单片机系统设计开发的基础能力。课程设计改革主要做了课题论证宣讲、过程指导改革、规范设计报告及答辩验收等几个方面的工作。
1.实训课题论证与方案宣讲
课题论证是工程项目开发的一个重要环节，方案的优劣直接关系到后续开发难度、售后维护及产品性价比。在前期项目化教学的同时就有意识地引导学生开展横向与纵向的知识扩展，为课程设计做准备。如“数字电压表设计”横向的知识扩展包括不同种类A/D转换器的选择、显示器及键盘设计方案的比较，纵向的知识扩展包扩电压表量程的切换、电压表到万用表的转换，其他非电量，如温度、流量、湿度、压力的检测，从单机仪表到组网仪表的扩展等。在学生具备一定理论知识水平与实践能力的基础上，教师提出课程设计的要求，并给出相应的实训指导书，鼓励学生开始项目化小组筹备，寻找感兴趣的课题。教师指导学生到专业网站查阅资料、下载模块。必要的时候，还可以思考题的形式让学生写一份相应的文献综述。
课程设计阶段的第一个任务就是实训课题方案论证，要求以小组为单位充分讨论，进行一次公开的课题论证宣讲。宣讲内容主要包括设计方案选择、设计框图、系统原理说明、拟达到的技术指标及及拟解决的关键问题等。教师会在此过程中检查学生的前期准备工作，包括相应芯片数据手册、设计参考范例等，指出设计方案的优点及不足，对可能遇到的设计问题给出参考意见，要求针对方案宣讲中发现的问题再修改整理。如常做的“温度控制系统设计”，要求每个课题组明确控制背景、控制精度，进而选择合适的温度传感器与A/D转换器，鼓励学生选择性价比高的芯片，如内置A/D转换器的单片机，串行总线传输的小尺寸贴片封装的芯片，或一体化的数字温度传感器等，提示学生注意温度是大惯性控制量，需要一定的算法处理以提高控制精度。通过课题论证宣讲过程的训练，可让学生切实感受到工程项目开发的严肃性及系统性，意识到前期准备及系统规划的重要性，从而更全面深入地思考与解决问题。
2.项目化小组的开发过程训练
课程设计以贴近实际的项目化小组的方式开展。根据课题工作量的大小及各自的兴趣爱好，3~4人组成一个项目小组进行系统设计，包括硬件原理图设计、控制程序编写及调试、系统仿真验证及实物制作等。项目小组的形式既能发挥不同学生的能力优势，又有利于锻炼学生的团结协作及产品竞争意识。课程设计强调系统的整合及实践能力的培养，如管理程序编写、系统调试、故障排查、性能优化等，使其更贴近工程实践的开发过程。整个课程设计过程给予学生充分的自主学习与实践探索的机会，从而最大限度地调动学生的学习积极性，教师主要起到启发、把关和解决一些棘手问题的作用。对学生解决不了的难题，教师提出自己的观点和看法，必要时指导学生进行软硬件调试，观察实验现象，从而引导学生向正确的方向发展。如所做的“16×64点阵控制屏”，最先驱动方式是采用串行移位寄存器控制。当做16×16点阵实验时，一切正常，但扩展到16×64点阵，进行字幕左右移动时，会出现重影，通过教师指导及实验验证，确定是串行驱动方式带来的问题，改为并行驱动方式后，很好地解决了该问题。
3.规范设计报告及验收答辩
课程设计后期主要完成设计报告写作及实物验收和答辩。通过这些手段促进学生更全面深入地掌握项目开发各方面的技能。
（1）设计报告写作。进行设计报告写作培训，指导学生从课题任务、设计方案论证、设计内容、硬件及软件工作原理、系统调试、仿真及实物展示等几个方面进行阐述，并要求做实训总结，最后的附录按照规范格式附上完整的硬件原理图、元器件清单表、程序清单及实物照片，成为一份有价值的技术文档。通过培训，学生课程设计报告整体质量较好，报告言之有物、条理清晰、结构合理、描述完整，杜绝了原来抄袭芯片手册，缺乏实质内容的假大空形式。
（2）验收和答辩。原来的课程设计没有验收答辩这个环节，不利于学生总结反思项目经验。程设计引入验收答辩机制，检查学生是否认真完成课程设计及对专业知识的掌握和运用能力，也是确保考核评价真实公平的重要依据。验收主要从系统设计、功能演示、硬件质量及软件功能等几个方面进行考核，并进行作品之间难度的对比与竞争。答辩以小组为单位进行，要求以PPT形式展示课题所做主要工作，每个组员都要回答指导教师的1至2个问题。验收答辩促进学生对系统设计相关原理进行更深入地理解并总结反思项目经验，从而从考核层面督促学生更好地学习。课程设计的改革实现了从以前重结论重报告到重过程重能力的转变。
（三）实训过程的考核改革
考核方式改革是实训体系改革的重要方面。以往的实训课程考核形式相对单一，主要以实训产品及设计报告为考核对象，没有细致地考核实训过程及团队成员知识水平的真实情况。改革的重要理念是重视创新思维与实践能力的培养，采用形成性考核与终结性考核相结合，以能力考核为主的方式进行实训成绩的评定。考核内容主要由“综合能力考核”（30%）、“实训过程考核”（40%）及“总结与答辩”（30%）三部分组成。“综合能力考核”主要包括文献查阅、设计方案论证及课程设计报告等部分，重点考核学生对单片机理论知识及应用能力。“实训过程考核”主要考察学生实训过程的软硬件设计、编程及仿真、实验仪器设备的使用熟练程度、系统的查错与纠正等多方面的实践能力。“总结与答辩”也是实训考核的重要环节。通过课题总结，让学生明白系统设计性价比的重要性，实验室方案与工程实用方案的区别，课题存在的不足与可能的改进措施；验收答辩可以让学生对课题做全面的总结反思，端正学习态度、重视实践过程，重视知识点的细节学习。单片机课程考核方式的改革可以从根本上杜绝“高分低能”现象的发生，是促进学生创新思维和应用能力提高的重要手段。
（四）课外科技实践活动的有机结合
一些综合性的项目开发仅靠课内实验实训环节的训练是远远不够的，将课内实训与大学生课外科技实践活动及电子竞赛等环节有机结合，是培养专业技能、提高综合素质的一个重要途径。
组织成立单片机兴趣小组，建立QQ交流群，将一些优秀的单片机教程、设计范例、芯片手册及常用的单片机开发网址等资料上传到群里共享。每个同学的电脑上都安装了Keil和Proteus软件，相当于建立了一个虚拟实验室。学生可以选择感兴趣的课题进行开发验证，对课程实训过程中的一些技术问题在群里相互讨论并进行进一步的完善，教师也会针对一些难点问题在线答疑。对一些基础较好、能力较强的学生，推荐他们进入创新实验室进行更进一步的学习。
创新实验室是学生进行课余科技实践活动的平台，配备了完善的电子仪器、单片机开发装置及刻版机等设备。学生可以选择实训过程中一些难点课题或综合性较强的课题再进行研究，也可以结合大学生创新实验课题及大学生电子竞赛课题进行研究，甚至可以承担教师主持的研究课题中的一部分内容开展工作。学生在教师指导和高年级学长带领下，独立进行系统设计、编程调试、仿真验证、电路刻版直至实物完成，最后写出课题报告。实验室还要经常召开讲座，介绍一些新型单片机及先进设计方法，并进行设计作品的讲评。通过这些多模块、多层次的课外科研训练与实践训练，学生能够将单片机及其他相关学科知识融会贯通，具有一定的单片机系统综合开发经验，为今后从事相关工作打下了良好基础。
参考文献：
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关键词：单片机；实践教学改革；项目驱动
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）18-0231-02
0 引言
应用型本科院校人才培养目标主要是注重增强学生的实践能力、创造能力、就业能力等[1]，增强学生的实践能力主要取决于专业基础课程和相关实践教学活动。同时，单片机技术在近20年中得到了飞速发展，广泛应用于智能化仪器仪表、工业自动化、智能家用电器等领域，单片机技术课程已成为高等院校自动化、电子信息工程、测控技术及仪器、电气工程、机械电子工程等专业的一门必修课程，作为一门动手实践应用性强的课程，需加强实践教学环节[2]，以加强培养学生的动手实践能力、自主解决实际问题能力和科技创新能力，激发学生参加电子设计竞赛的积极性。
因此，如何进一步改革单片机技术课程的实践教学内容和模式，充分调动学生的积极性，培养学生自主解决实际问题的能力迫在眉睫。本文丰富了单片机实践教学内容，引入开发环境Keil uVision、Proteus仿真软件和C语言的教学；构建突出实践性、系统系和工程性的多层次实践教学平台；引入“项目驱动式”教学法，对单片机实践教学内容和模式进行改革探索。
1 单片机实践教学现状
目前，大多数应用型本科院校单片机实践教学主要存在以下问题：
1.1 实践教学内容陈旧、单一、不足 单片机实践教学内容陈旧，主要是单一性的传统验证性实践项目，缺乏工程背景，缺乏新颖的设计性、创新性实践项目，综合训练程度低。另一方面，仍有部分高校仍采用纯汇编语言教学，脱离了用C语言进行单片机开发的发展趋势和社会需求。
1.2 实践教学模式落后 实践教学附属于理论教学，实践教学以教师为核心，实验中，教师简单讲授实验的基本思路和操作流程，学生按照教师的思路、方法和步骤做，学生就懒于思考，完全处于被动接受状态，不利于学生科技创新及动手实践能力的培养。
1.3 实践教学设备缺陷与设施限制 大多数院校仍采用在厂家提供的实验箱上进行实践的方式，由于厂家需保守核心技术，绝大多数没有提供核心电路及程序，致使学生对核心电路及程序认识模糊，另外，实验箱搭建的实践平台与实际的单片机开发平台存在较大差距。同时，实验还受到时间、设备数量与场地的限制。
2 单片机实践教学改革探索
2.1 实践教学内容改革 在单片机实践教学中，由于汇编语言可以帮助学生理解单片机内部结构、堆栈、中断执行流程等内容，因此我们用汇编语言做单片机实践教学的基础铺垫；同时单片机C语言具有丰富的函数库、运算快、编译效率高、可移植、可直接控制硬件等优点，用C语言进行单片机程序开发是大势所趋，引入单片机C语言、单片机开发环境Keil uVision和单片机Proteus仿真软件，与汇编语言对照教学。
2.2 实践教学体系构建 结合单片机传统实验箱、Proteus仿真软件和便携式自主开发实践设备，构建了突出实践性、系统系和工程性的“传统实践平台+仿真实践平台+便携式自主开发实践平台”的单片机多层次实践教学体系，如图1所示。
传统实践平台主要进行验证性实验，认知单片机的内部结构、基本汇编和C语言程序设计等知识，学生完成从理论知识学习到实验设备认知的过渡。
Proteus仿真实践平台给学生提供了开放的学习环境，学生可以利用软件丰富的虚拟仪器及电子元器件库，进行综合性、设计性实验的电路设计和仿真实验，突破传统实验箱保守核心电路及程序的缺陷，并且硬件投入小，且不受时间和地点的限制。
便携式自主开发实践平台突出工程性、自主设计性、整机软硬件综合调试性等特点，为学生搭建基本模块（包括最小系统、三总线扩展模块、通信模块等），然后依据教师指定的项目设计要求，学生自主设计，并进行整机软硬件综合调试。
2.3 实践教学模式改革 传统的单片机实践教学模式以教师为中心，强调了知识的系统性，但却忽略了学生自主学习的能动性，缺乏对学生自主解决实际问题和创新能力的培养。“项目驱动式”教学法将单片机技术课程的核心内容组织成一个个实践项目，在教师主导下以学生为主体来实现项目的设计目标进行实践教学，进而培养学生的自主学习和创新能力。教改中实践教学体系的各个平台的实践教学均采用“项目驱动式”教学法，将每一个实践项目的教学组织过程分解为确定项目目标、项目分析、收集相关知识、项目实施和项目评价等相互关联的五个步骤进行引导性教学[3、4]。
“项目驱动式”教学法以实践项目实现为核心，从项目需求出发探究所需的科学知识，绝大多数实践项目都涉及到了单片机硬件结构、指令系统、编程知识、实践知识、系统开发知识等诸多方面。伴随着一个个项目的实现，逐步学习了单片机的软硬件知识，并激发了学生的兴趣，增强了的信心，培养了动手实践、解决实际问题和探索创新能力。
3 单片机实践教学的拓展
参加单片机系统的设计开发是学生学习单片机的最好途径，因此，应积极探索单片机实践教学的各种有效途径，让学生参与到单片机系统的设计开发中，训练学生的软硬件设计能力和独立解决实际问题的能力。
3.1 建设开放型单片机实验室和实践项目 开放型实践教学是正常单片机实践教学的有力补充[5]，为积极调动教师、学生的积极性，学校应拨付建设开放型单片机实验室和实践项目的专项经费，并设立课外实践学分制度（包含单片机方向和其他方向），学生在大学期间必须修够一定的课外实践学分。在每个学期初教师提供开放实践项目，学生进行选题，每个课题组学期末按时完成项目开发内容，系院对每个项目进行验收，项目设计较好的课题组给予相应的学分或奖励。
3.2 积极开展单片机课程设计训练综合设计能力 课程设计能够锻炼学生的综合设计能力，是学生吸收知识、锻炼动手实践能力的重要过程[6]，教师应重视课程设计的质量，强调独立完成课程设计的重要性。教师以项目的形式布置课程设计任务，提供参考资料，学生自行融合所学知识，首先提出自己的方案，进行小组讨论，教师参与，确定优秀方案；其次在Proteus仿真实践平台进行仿真调试，调试通过后，制PCB板并领取元器件，进行焊接，然后进行软硬件结合的整机调试。
3.3 参与电子设计竞赛增强学生的科技创新能力 积极组织学生参加学院开展的单片机实践技能大赛、电子设计竞赛，从中选拔优秀作品及学生参加省级乃至全国电子设计竞赛，高年级学生带领低年级进行学习，形成系院级、校级、省级等阶梯形电子设计竞赛参赛队伍，让学生在参赛作品的设计过程中吸收、融合、运用单片机技术相关知识和设计技巧，锻炼自主解决实际问题和创新能力。
4 结语
本文首先分析了应用型本科院校单片机技术课程实践教学存在的教学内容陈旧、单一、不足，实践教学模式落后，实践教学设备存在缺陷与设施场地限制等问题；其次充实了实践教学内容，引入了单片机开发环境Keil uVision、Proteus仿真软件和C语言等教学内容，构建了突出实践性、系统系和工程性的“传统实践平台+仿真实践平台+便携式自主开发实践平台”的单片机多层次实践教学体系，引入了“项目驱动式”实践教学模式；最后对单片机实践教学进行了拓展，积极建设开放型单片机实验室和实践项目，开设单片机课程设计，组织学生参加电子设计竞赛，以增强学生的动手实践、自主解决实际问题和创新能力。
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关键词：proteus软件 仿真 单片机
随着科技和经济的发展，社会和企业对应届毕业生分析问题、解决问题的能力要求越来越高，这就要求高校要重视学生实践动手能力的培养。事实上，各高校对学生实践动手能力及创新能力的培养十分重视。一直以来，高校都把实践环节作为教学活动中重要的一环，针对实践环节也设置了多类型的实践课程，如课内实验、课程设计及毕业设计等与实践有关的课程，来提高实践环节的教学质量。
近几年来，各高校也积极参加各种创新比赛或电子竞赛，为培养学生的实践动手能力提供了一个良好的平台，但目前这些实践环节依然不能满足要求，原因是两方面：一是日益增加的应届毕业生队伍，二是社会对应届毕业生能力的要求日渐提高。因此改进和加强实践教学环节是当前各高校的一个重要任务。
一、单片机课程实践教学环节现状
怎样才能更好地培养学生的实践动手能力呢？很多高校都借助单片机课程安排较多的实践内容，来提高学生利用已学知识去解决实际问题的能力，这是因为单片机课程是数字电路、微机原理等课程的后续课，又是嵌入式系统、FPGA、DSP等课程的前续课程，其难易程度适中，又能方便地与模拟电路、数字电路等各种智能仪器中的常用模块进行结合，所以高校往往将单片机作为培养学生动手能力的一个重要课程。就单片机课程来讲，已经有实验课、课程设计及大规模的电子设计比赛等实践课程，但这些课程还是不能满足新形势对学生实践动手能力的要求，其原因如下：
首先，单片机课内实验是最基本、最常见的实践能力培养方式，通过课内实验，能使学生掌握相关课程的关键知识点，能使学生加深对理论知识的理解，但课内实验一般课时较少，实验间隔时间长，各个实验题目相对独立，关联性不强。课内实验是理论课程的必要补充，但对学生实践能力培养的深度和广度不够。
其次，单片机课程设计往往集中安排2周左右的时间，其特点是时间集中，内容较为综合，一般涉及到两门课或更多门课的知识，而且往往安排在高年级，通过课程设计能使学生掌握几门课的综合应用与设计，是培养学生实践能力的有效手段。其不足主要是时间较短，培养力度不够。
再次，近几年来各种围绕单片机课程进行的大规模竞赛的兴起，有效地推动了学生实践能力的培养，通过这些比赛，学生的实践能力得以提高，为学生的就业升学都打下了良好的基础；但是能参与比赛的学生人数非常少。
二、proteus软件的特点及优势
为改进单片机实践教学环节，使更多的学生得到更多的锻炼，本研究所在单片机课程中引入了PROTEUS仿真软件。该软件由英国Labcenter公司开发，可以实现数字电路、模拟电路、单片机、FPGA、ARM等微控制器系统及相关常用器件（发光二极管、LED、电动机、按键、LCD等）电路的仿真、软件仿真、系统协同仿真以及PCB图设计等功能，是目前最理想、最普及的能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。该软件简洁易学，软件界面与学生熟悉的protel软件类似，操作简便，自带丰富的元器件及控制器库如电阻、电容、电感、LED、LCD、发光二极管、按键、虚拟探针、虚拟示波器、信号源及单片机、ARM等，便于硬件电路原理图的设计，并且该软件带有大量的实例可以参考，给学生的学习带来方便。在proteus软件中设计好电路原理图，加载用户编制的单片机或其他控制器软件，即可进行仿真，生动的仿真结果可以在proteus界面上直接进行观察，比如LED点亮相应的数字或符号、发光二极管发光或熄灭、或者其他工程结果，这对提高学生学习的兴趣和积极性有很大帮助。
基于上述proteus软件的种种特点，我们将单片机课程中的一些实验迁移到了proteus平台上进行。传统的单片机实验平台大多是一个编译软件加一个固定的实验箱，实验箱里的硬件电路是固定不变的，造成学生在硬件电路设计上的锻炼少之又少。但是采用proteus仿真平台后，就可以将单片机及器件如LED、发光二极管、键盘、AD/DA转换器都设计到该平台中，显然这样能给学生提供足够的自由设计空间，学生可以根据自己的想法来设计硬件电路，而且仅用这一个protues平台就能实现软硬件的仿真，这样，学生就可以将实验场所“搬进”寝室，随时随地进行设计。因此将protues仿真软件引入单片机或其他课程必将完善实践环节，是培养学生实践动手能力的得力平台。
三、Proteus软件在单片机中的应用举例
本实例是采用proteus软件完成流水灯实验的设计及仿真，其过程如下：
1、原理图设计
图1是该设计的硬件原理图，单片机采用AT89S52，8个发光二极管经8个限流电阻接在单片机的P1口。
2、采用proteus软件设计原理图
按照图1中的电路，在proteus软件中完成电路原理图的设计，如图2所示。
图1、流水灯电路原理图
图2、proteus中设计好流水灯原理图
3、仿真
在proteus软件里设计好图2之后，加载已经编译好的流水灯程序（这里不再列出详细程序），点击仿真“运行”按钮，即可以在图2所示的电路图中观察到8个发光二极管轮流点亮，此时利用拷屏键对仿真效果进行截图，得到图3，该图表示截取时恰巧是发光二极管D5被点亮的瞬间。
图3、截取仿真瞬间图
四、小结
由上述实例不难看出，proteus软件界面非常友好，易于入门，仿真结果可以直接在proteus界面上进行显示，能直观判断系统设计的正确与否；且色彩表示分明，效果生动逼真，综上所述，将proteus软件与单片机或其他控制器合理结合，定会在实践教学环节起到良好的推动作用。
参考文献
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关键词 实验教学体系 电信与计算机分中心 信息工程 教学改革
中图分类号：G424 文献标识码：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
我校信息工程学院所开设的四个专业分别为电子信息工程、通信工程、物联网工程、计算机科学与技术，其80%以上的实验课是在电信与计算机分中心的实验室开设。这四个专业的共同特点就是实验课比例要多于理论课，而且，随着信息技术的不断发展，实验课程的教学模式和实验内容如果一成不变，则会极大地影响人才培养效果，如何让实验课程和社会接轨是目前电信与计算机分中心亟需解决的问题。
1实验教学体系主要研究内容
1.1 实验课程结构
（1）基础类、专业类、综合设计性以及创新性实验课程的比例不够合理，基础类实验所占比例过大；（2）大一可以开设和学科专业特点相近的基础性实验；大二可以以各种竞赛为导向、把硬件故障诊断的实例融入实验教学中去；大三可以把企业中实际的项目和大学生科技创新活动等渗透到平时的实验教学中去。
1.2 实验教师结构
（1）学历结构；（2）年龄结构；（3）职称结构；（4）双师型教师比例。
1.3 实验教学大纲
因为电信、通信、物联网技术发现迅速，需要及时更新实验内容，陈旧的设备和技术手段不能满足社会发展趋势。相对应的实验教学大纲最少三年要更新一次。
1.4 实验教学质量评价
（1）对实验教师的评价主要包括实验讲授方法、以及能否及时处理实验中遇到的各种问题，因为理论课中描述的都是在理想的环境中得出的规律和现象，而在实际进行的实验过程中会有各种不可预知的问题出现，需要教师能逐一分析并解决问题；（2）对学生的评价主要包括实验现象和数据的分析，遇到故障的处理方法等。
2 我校信息工程学院各专业实验课教学体系结构
2.1 电子信息工程专业实验课程体系
（1）专业基础实验课：大学物理实验、C语言程序设计、电信工程导论、数字逻辑电路实验、模拟电子线路实验、电工基础实验、电路分析基础实验、数据结构；（2）专业实验：通信原理实验、数字信号处理实验、高频电子线路实验、信号系统实验、单片机技术应用实验、计算机网络实验、嵌入式与多核技术实验、数字图像处理实验、移动通信系统实验、汽车电子实验；（3）项目综合实训：电子电路实训、电子工艺实训、C语言程序课程设计、模拟电路课程设计、单片机技术课程设计、实用电源实训、FPGA课程设计、嵌入式应用实训。
2.2 通信工程专业实验课程体系
（1）专业基础实验课：大学物理实验、C语言程序设计、通信工程导论、数据结构、JAVA程序设计、电工基础实验、电路分析基础实验、数字逻辑电路实验、模拟电子线路实验；
（2）专业实验：信号系统实验、单片机技术应用实验、通信原理实验、高频电子线路实验、计算机网络实验、数字信号处理实验、嵌入式与多核技术实验、数字图像处理实验、移动通信技术实验、现代交换技术实验、光纤通信技术；
（3）项目综合实训：电子电路实训、电子工艺实训、C语言程序课程设计、模拟电路课程设计、单片机技术课程设计、嵌入式与多核课程设计、传感器技术实训、安卓技术开发、通信系统综合实训。
2.3 物联网工程专业实验课程体系
（1）专业基础实验课：物联网工程专业导论、大学物理实验、数据结构、电路与电子技术实验、计算机概论、计算机组成原理、JAVA程序设计、计算机网络、C语言程序设计；
（2）专业实验：数据库原理、传感器原理实验、操作系统、RFID原理实验、物联网通信技术实验、嵌入式系统设计、JAVA WEB开发技术、单片机原理实验、无线网络技术实验、网络互连技术、CC2530原理、软件工程；
（3）项目综合实训：C语言程序课程设计、数据结构课程设计、语言类综合实训、关系数据库课程设计、嵌入式课程设计、Zigbee应用课程设计、网络通信课程设计、物联网应用项目实训、智能家居模拟实训、移动应用开发实训；
2.4 计算机科学与技术专业实验课程体系
（1）专业基础实验课：数据结构实验、面向对象程序实验、计算机组成原理；
（2）专业实验：JAVA程序设计、操作系统、网页设计、计算机网络、数据库原理、JAVA WEB、计算机系统、软件工程、单片机原理实验、网络管理、XML技术、多媒体技术；
（3）项目综合实训：嵌入式课程设计、JAVA WEB课程设计、数据结构课程设计、单片机技术课程设计、JAVA课程设计、软件测试课程设计、Android系统课程设计、网络工程课程设计、Linux C课程设计。
3 目前实验教学面临的问题和解决方案
3.1 实验课时分配不合理
单片机课程设计、模拟电路课程设计、数字电路课程设计等综合设计类实验为16学时，而通信原理以验证性为主的实验课则安排有34学时，明显设置不合理，今后更新培养方案可重新分配学时。
3.2 实验内容陈旧
（1）电子工艺实训仍使用potel99的最老版本，而目前经过升级后已有最新的potel2008版本；（2）嵌入式系统仍使用的是2006年流行的arm9的操作系统，而目前使用的主流操作系统应该是arm11；（3）移动通信仍使用的是3G技术，而目前4G移动技术已经非常成熟，且有部分高校向5G扩展；（4）单片机技术仍使用的是51系列单片机芯片，而目前应用较多的是STM32系列的单片机，相比处理速度更快，内存更大。（5）计算机网络实验仍是以有线网络教学为主，而目前应用较多的是无线网络技术。
根据以上问题，可在培养方案中注明要求必须使用某种软件或实验方法，实验教学中心适时的淘汰过时的硬件或者软件设备。
3.3 单个教师承担一门课程的局限性
部分课程设计类实验涉及的知识点较多，单个教师不能完全承担整门课程，这相当于做一个项目，项目组成员对于各个知识点进行分工协作才能更顺利完成教学任务。例如：某学生做一个无线电能传输装置的课程设计，就需要掌握单片机技术，开关电源技术，无线网络，高频等多个知识点，而几乎没有一个教师能同时精通这所有知识，这就需要在排课的时候能同时安排几个相关教师授课。
3.4 各专业实验课的专业性不强
电子信息工程专业可不开设移动通信实验、数字图像处理，可增开设自动控制原理实验，微波技术等实验课程；通信工程专业可不开设电子工艺实训、FPGA技术，可增开设射频技术，光纤通信等实验课程；物联网工程可不开设计算机组成原理；计算机科学与技术专业可增开部分专业基础实验课。
3.5 大部分实训课程未能和生产实际紧密结合
例如软件类实验相互抄袭、网上拷贝较多，学生毕业后不能胜任项目开发工作，因为真实的项目开发不同于普通按部就班的实验课教学，其整个过程中会遇到各种不可预知的困难，为了让学生学会分析处理各种问题，应把企业中实际的项目融入平时的实验教学中，让学生真实体验项目开发整个过程，这样学生踏上工作岗位后就能直接进入企业第一线工作。
4 结语
实验教学体系改革是一个长期的过程，要根据社会发展趋势，学科专业特点随时改进，而信息工程专业实验发展尤为迅速，这就要求实验教师长期不断地学习，经常深入企业掌握先进的技术和方法，实验教学中心也要适时更新硬件和软件设备，保障实验教学体系的实用性、先进性、创新性和完整性。
参考文献
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分类号：G642 文献标识码：A
1.单片机课程特点及现状分析
单片机原理是一门理论性和实践性都较强的课程，在工业控制，人工智能，仪器仪表等
方面都得到了广泛应用[1]。为满足市场需求和生产需要，高等院校工科专业都开设了单片机技术课程。
传统的单片机教学有很多不足，比如理论与实践教学脱节，理论课讲授比例过大，理论教学老师占主体，学生被动学习，课后配合一定学时的实验，这样的教学方式使教师与学生互动较差，难以激发学生学习兴趣。另外，单片机是一门实践性较强的课程，学生只有通过硬件电路设计、程序编写、系统调试等过程，才能较好掌握单片机相关理论知识和实践能力。然而目前大多数高校单片机实验设备都是采用现成实验箱，其硬件电路都是模块化的，学生不需要进行任何设计，只需简单连线、输入程序、检查运行结果，而对于实验过程中涉及的相关原理不是很清楚，这与会利用单片机进行实际系统设计的要求相差很远[2]。
基于以上情况，结合笔者这些年实际教学经验与体会，针对课堂教学、实验教学和考核方式等方面改革做一些相关探讨。
2.课堂教学的改革
2.1变革课程教学方式
传统的教学方式多数为填鸭式教学，这种方式很难充分调动学生学习积极性，也不能有
效引导学生创新性思维。而现代教学强调“研究型”教学，在教学中增加更多的互动环节，积极引导学生对所学知识进行深入挖掘，强调学生自主学习能力培养[3]。传统型教学方式重视基础知识讲授，教师在单片机教学中应将研究型与传统型教学方式合理结合，既侧重基础知识讲授，同时也要引导学生积极思考、勤于实践，为以后工程实践活动打下坚实理论基础。
2.2充分利用多媒体
目前，单片机教学中已普遍采用多媒体技术。计算机图文声像并茂的特点对激发学生学
习兴趣有一定积极作用，多媒体使课堂教学不再枯燥，但学生从多媒体演示图片中也只知其然而不知其所以然。因此，在使用多媒体教学中，还需要结合单片机开发调试软件，比如Keil等，实时演示程序设计过程中每一条指令执行后单片机数据存储器、程序存储器、寄存器的变化，以及PC如何引导指令的执行顺序等。
2.3在单片机课程教学中引入Proteus软件
单片机课程内容复杂抽象，为在最短时间内，将单片机基本知识和应用实例立体化呈
现给学生，笔者在课堂教学中引入Proteus。Proteus软件是一款包含大量系统资源、丰富硬件接口电路，具有强大调试功能和软硬件相结合的仿真系统[4]，它在单片机系统开发中占有极重要地位。
在课上，老师可以使用Proteus软件，先将实例电路原理图画好，然后再将程序源代码装入单片机仿真元件中，在仿真系统运行过程中，学生能看到跟实际电路板一样的运行效果，这样将使抽象的单片机软硬件设计过程具体化、形象化。学生在课堂上不仅能看到单片机应用电路搭建画面，还看到了调试过程，再加上老师的详细讲解，这非常有利于提高学生的学习兴趣。教学实践表明，Proteus的应用，不仅能有效解决单片机教学中理论知识讲解和实际应用脱节的问题，还能增强教学的生动性，提高教学效率。
3.实验教学内容的改革
单片机课程实践性和应用性很强，因此教学上不仅要培养学生具备扎实的理论基础，还要注重实践教学，培养学生动手能力和应用能力。
3.1合理安排实验内容
实验是将课堂理论知识转化为实践能力的重要环节。在保证实验教学课时的基础上，适当提高综合设计实验在实验环节中的比重，以培养学生综合解决实际问题的能力。另外，教师在实验前将指导书及实验任务提前布置给学生，让学生利用Proteus仿真软件在计算机上搭建硬件电路，然后根据实验指导书中实验内容编程调试，调试成功后再到实验室进行硬件验证。这样做可以节省实验时间，同时也能让学生掌握仿真软件的使用。
3.2加强课程设计环节，提高系统设计能力
课程设计是培养学生单片机相关应用系统设计与开发能力的重要环节。单片机课程设计应以学生为主体，设计题目要多样化。学生选好题后，先查找资料，确定设计方案，然后利用Proteus设计硬件电路，并通过Keil进行编程调试。仿真调试成功后，再购买电子元器件，进入实际系统软硬件开发流程，最终做出实物。通过扎实的训练，学生基本可以掌握单片机产品开发流程，为毕业后走上相关工作岗位打下基础。
3.3引导学生参加科技竞赛
单片机作为一种通用的微控制器，非常适合应用到各类科技竞赛中去。组织一些学习兴
趣浓厚、基础扎实、创新能力较强的学生参加省级、国家级各类科技竞赛。实践证明，该方法能调动学生学习积极性，激励学生更深入的钻研单片机系统开发相关知识。目前，我校成立了创新实验室，在平时让实验室成员自己选购元器件，进行相关系统开发训练，积累经验，指导老师给与必要技术支持。近年来，实验室学生参加了多个电子设计大赛、机械创新设计大赛等，均获得了不错的成绩，这些对教学工作产生了积极的影响。
4.考核方式上的改革
目前，单片机课程考核是由平时成绩、实验成绩和期终成绩三部分组成，期终测试重点考核理论知识，而且通常采用闭卷考试。这种考试形式会使学生误以为学习单片机只需死记硬背知识原理即可。改革后的课程考核结合开卷考试、实验考试和开放性自选作业考核三种方式。改闭卷考试为开卷考试是由于单片机课程是一门偏应用性课程，它侧重于学生对单片机的掌握并将其应用到实践中的能力，而不强调学生对知识点的记忆，开卷考试更能考察学生对知识灵活运用能力。同时，借助实验环节考核，来加强学生动手实践能力培养。最后在平时布置些开放性作业，让学生自由选择。开放式作业大多是让学生借助Proteus软件完成一些小的作品设计。仿真软件的使用让学生不再受限于有限实验课时和实验设备，使其能够更加灵活深入地学习单片机知识。
关键词： 《单片机原理及系统设计》课程教学 教学改革 理论教学 实践教学
1.引言
《单片机原理及系统设计》课程是高等学校工科非计算机专业本科生的一门应用类课程，主要讲述单片微型计算机的硬件结构特点、工作原理、接口电路和程序设计的方法，目的是使学生从应用的角度了解单片机的基本原理和基本应用，从而具备对单片机进行软、硬件设计开发的能力。
2.理论教学内容改革
不同高校在开设该课程时，学时的安排不尽相同，教材的选择面也较宽。但是理论教学的内容基本相同，大致分为单片机内部功能结构，汇编语言及其程序设计，系统扩展三大部分[1]。
根据工科院校的特点，对教学内容做了适当的改革，形成了讲义，并在2012年出版。把教学内容分为单片机的基本原理介绍（基础篇），系统的扩展（扩展篇），应用系统配置及设计（应用篇）三个部分。
基础篇主要涉及单片机的内部功能结构和单片机汇编语言及单片机C语言程序设计。由于单片机的开发环境日益更新，软件的开发环境都已经支持单片机的C语言，为了使学生很好地把所学知识融入今后的工作和满足社会的需求，对单片机C语言内容的教学提上了日程，故在基础知识的教学内容中加入了单片机C语言的教学。
扩展篇的内容主要涉及了单片机的系统扩展，即由于单片机的内容资源有限，必须对相应的资源进行扩展，主要包括对I/O口、存储器的扩展。该部分内容与以往的教学内容没有太多的区别。
应用篇的内容主要涉及单片机外围电路的接口电路设计和应用实例。包括前向通道A/D转换器及其与单片机的接口设计；后向通道D/A转换器及其与单片机的接口设计；人机接口设计即单片机的键盘显示接口电路设计。其中，前向通道和后向通道的内容以最基本的器件为引子，而后在此基础上介绍新型的器件。实际案例以教师的课题、项目[2]或者以竞赛的题目为例介绍如何构造一个单片机应用系统。
最后，在考核方面全部采用设计思考题的形式，既要求学生掌握最基本的概念和原理，又要求学生对所学的知识灵活掌握，举一反三。
3.实践教学内容改革
《单片机原理及系统设计》是一门实践性很强的课程，强调学生的动手能力。所以，在课程设置上一定要注重对学生的动手能力的培养，实践教学的学时数一定要占一定的比重。学生动手实践能力的培养可以在教学上分为如下三个方面。
3.1实验教学方面
实验教学环节是与课程同步进行的。也就是说实验教学环节一定要和理论教学环节同步相结合，而且实验课时要占相当的比重。理论联系实际，让学生对所学的知识有感性的认识，把抽象的理论教学内容通过实验具体化。实验的内容分别为：KeilC软件的使用实验，数据类实验（数据排序），Proteus软件的使用实验，中断系统实验，定时器/计数器实验，串行通信接口实验，存储器扩展实验，8155键盘及显示接口实验，A/D转换实验，D/A转换实验。
所有的实验项目都是与理论教学紧密结合的，在相应理论教学内容结束后，直接安排实验内容。实验指导书采用启发式的方法，而不是“傻瓜式”的。学生必须下去预习并且自己完成接口电路的设计及其程序的编写，而不是按照实验指导书直接进行接口的连接和按照实验指导书把程序输入到计算机，这样能够充分调动学生的主观能动性和培养学生的动手能力。
最具特色的改革是开放实验室并且提供相应的单片机最小系统扩展实验印刷电路板和开发环境，学生可以利用课外时间根据自己设计的电路焊接电路，调试和下载程序，验证自己的所设计电路和编写的程序是否正确。
3.2课程设计方面
课程设计环节是在该课程理论教学和实验教学结束后，学生对该课程的综合应用。也是衡量学生对该课程掌握情况的重要指标和培养学生动手能力的重要手段。
在教材建设方面也涉及了课程设计指导书，并且形成了讲义。主要题目有：水塔水位控制系统设计，电子时钟设计，多功能信号发生器设计，汽车转向灯设计和数字频率计设计等。并且要求指导教师另外给出两个以上的题目供学生选择，学生也可自行选择题目。
学生可以利用开放实验室的便利条件和资源对所选的题目进行实际操作和验证。
3.3指导竞赛方面
鼓励学生参加各类课外的竞赛活动。目前，与该课程紧密相关的竞赛种类很多，如：全国大学生电子设计竞赛、智能车竞赛、挑战杯等。这些竞赛为学生提供了良好的展现自我的平台；而我校学生也在各类竞赛中取得了不错的成绩。
4.结语
《单片机原理及系统设计》课程的教学中通过以上的改革方法的实施，充分调动了学生的积极性，提高了学生对该课程的学习兴趣，增强了学生的实践动手能力，培养了学生独立分析、思考和解决问题的能力。绝大多数学生都利用实验板制作出了自己的“产品”，达到了预期的效果。
参考文献：
关键词：教学改革；实验教学；实践教学
【中国分类法】：G420
0引言
传统的单片机教学采取先基础后应用的模式，即先讲授单片机的硬件结构，再讲指令、编程、系统扩展和各种器件的应用，最后讲一些实例，按照这种教学结构，往往使学员感觉枯燥无味，学习兴趣不浓，有的学员甚者认为单片机用处不大，体会不到单片机在实际应用中的重要作用。怎样才能激发学员对单片机课程的兴趣和积极性呢？我认为单片机理论知识教学中应紧密联系实际，使抽象知识形象化，同时在教学手段上也要进行改革，如在实践教学中采用在实验室上课的方式，通过课程设计和毕业设计的教学实施来提高学员对单片机的应用能力。
1 教学方法的改进
在课堂教学中，利用多媒体作为教学的辅助手段，与传统的教学手段相结合。对于需了解的内容，采用多媒体教学可以提供更多的教学内容，对于需要理解和掌握的内容，则采用传统教学和多媒体教学相结合的方式。因多媒体教学只能在形象上方便学员的认识与理解，不能代替课堂上理论和概念上的训练过程，所以教学中采用两种方法相结合的教学方式，通过发挥其各自的优势，是提高教学质量的好方法。
在理论知识教学中紧密联系实际，使抽象知识形象化。如可以这样介绍单片机中的“堆栈”：如在仓库里存放货物时，最先存放进去的货物总是最后才能取出，反之最后存进去的货物总是最先取出，这种存取货物的规则就是“先进后出，后进先出”，在单片机中把这种存放数据的操作为“堆栈”。为什么要这样存放数据呢？当存放一批数据时，通过堆栈定义可知用户只需知道第一个数据的地址单元即可，简化了数据存放操作。那么堆栈位于单片中的哪个区域？在单片机中采取用户根据需要自己确定堆栈区域，即通过设定堆栈指针sp的值来实现，如sp的值等于66H，即堆栈指针指向66H单元？在51单片机中，sp所指位置并非就是数据存放位置，而是数据存放的前一个位置，如指针指向66H单元，那么第一数据的位置是67H单元，而不是66H单元，为什么会这样？教员可在讲堆栈命令时再详细的将其原因。介绍单片机理论知识时引入生活中的实例，可使学员把难想象、难理解的内容变得易于理解。
2 在实验室现场教学
实验课是强化锻炼学员实际动手能力的重要手段，可巩固对理论知识的理解，让学员在实验中体会到单片机应用的重要性。如在讲解单片机的结构和应用时，可选择在实验室讲课，通过单片机实物和各种实际单片机系统，加深学员对单片机的内部结构、外部结构及其应用的感性认识；讲解繁多的指令时，可以利用多媒体讲述指令及相关的编程技巧，让学员熟悉指令的功能与基本用法；指令的执行情况和执行结果不好理解，到实验室可以熟悉编程软件，另一方面可以初步了解指令的运行方式且能够对自己编写的程序进行初步验证；可以激发学员的兴趣、增强感性认识、开阔学员的想象力，有利于对知识的理解。在实验教学中，教员的指导作用主要体现在工作方法和思维方法的引导上，通过实验使学员对单片机有较为深入的认识，让学员充分体会到单片机应用领域是十分广阔的，拓宽学员视野。
实验室现场教学法可以弥补多媒体教学的不足，两种方法相互结合，发挥各自的优势，能最大的提高教学效果。
3 增大实践教学环节
学员在教员的指导下进行课程设计，通过学员独立完成课题达到对学员的综合性训练。在设计中既涉及到许多设计原理与方法，还涉及到许多实际知识与技能，在设计中可以使学员对所学的内容的掌握逐层递进、逐渐深入，最终达到融会贯通，有利于培养学员运用课程中所学的理论知识独立分析、解决实际问题的能力。
在课程设计中，教员的指导作用也是主要体现在工作方法和思维方法的引导上，应以学员为主体，充分发挥其自主性和创造性，达到培养学员创新能力的目的。
4 结语
在教学中把一些典型的例子引入课堂，使学员更容易理解所学的知识，增强学员的学习兴趣，促进学员学习的自觉性和主动性，使学员能够感受到主体地位，就能更好的发挥学员的主观能动性并激发他们强烈的求知欲；此外加强实践环节的教学，比如实验、课程设计和毕业设计，这种将灵活的授课方式融于教学之中，有利于培养学员发现问题、分析问题和解决问题的能力和独立思考能力。
参考文献：
关键词： 《单片机原理及应用》 课程改革 教学实践
《单片机原理及应用》课程是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程，在通信类专业整个课程体系中，单片机知识处于承上启下的核心地位，一般通信系统和智能仪器仪表的实现都离不开单片机。随着计算机相关技术的快速发展，以单片机为最小系统开发的产品层出不穷，为了适应新世纪对电子信息类人才的培养需要[1]，《单片机原理及应用》课程教学需不断更新。
本课程是一门综合性、实践性很强的课程，通常分为理论教学与实践教学两部分[2]。从理论教学来说，基本以教师课堂讲授为主，由于该课程接口芯片多、内容抽象、编程难度大，对初学者来说入门较难，学生无法深入理解芯片的原理和指令与程序的运行。从实践教学来说，实验内容多为验证性实验，学生只需要观察和分析实验结果，没有充分发挥自主学习能力，教学效果有限。
现依据多年来的教学实践过程，摸索出一套基于“理论讲授、实验练习、课程设计、电子实习”四阶段的教学新模式，现谈谈此模式下的改革措施。
一、改革课程内容
以知识为基础，以能力为核心，构建“基于应用对象的单片机硬件设计及编程”课堂教学新方法，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。打破传统的循序渐进式的教学方法，以典型项目实例分解模块，以各个模块构建知识，前后连贯，层层递进。最后，将前述内容以应用实例进行综合，达到以“应用”为主线连接所学知识内容的目的，加深学生对教学内容的理解和运用。
对教材内容进行选择与结构优化，体现新知识、新技术、新方法，力求“适用、通用、实用、易用”。在突破传统教材框架的方面进行了一些尝试与探索，考虑了教材内容编排的基础性、系统性，引入了反映最新科技发展的知识。内容选材上，选用了STC89C52RC系列单片机作为介绍微处理器的重点，加深对单片机组成与工作原理的理解；在内容上淡化芯片内部组成，从编程所需角度介绍功能，强化其接口连线、应用及总线连接技术，为应用单片机硬件开发奠定基础；从实用的角度着重介绍了串行A/D、TLC2543、SED1330系列大屏幕LCD、全双工单片MODEM、高速并行USB接口芯片与单片机接口电路的设计和使用方法。
编写“单片机应用案例”讲义，将整个单片机工程开发的过程以案例形式进行讲解，从硬件电路的设计到开发工具、环境的使用方法，再到具体的应用案例，同时运用汇编语言和C语言的编程方法，系统培养了学生的单片机产品开发工程应用能力。
二、注重实验环节，培养创新能力
为了建立面向21世纪的通信专业教学新体系[3]，必须重新认识课堂教学与实验教学的关系。我们认为，课堂教学和实验教学是相辅相成的，二者都是学生学习与掌握知识的重要手段，其先后顺序也不是固定的。在课程设置上，我们不求按部就班，而求高效率地向学生传输知识，充分调动学生的积极性和主动性，变被动学习为主动学习。以课程内容中的案例为基础，开发“单片机教学、实验、设计系统板”，将理论知识的讲述和硬件电路的现场调试相结合，使学生对单片机的整个开发有了直观的认识，加强了对理论知识的理解。
实验过程[4]从软件和硬件两方面入手，软件实验通过编写程序，上机调试并运行，提高学生编程的能力；硬件实验能够实现学生设计硬件，编写接口程序，完成控制任务的目的。以单片机实习项目的开发和调试代替理论考试，系统考查学生的应用能力和解决实际问题的能力。
实验内容既要满足基本教学实验的要求，又要为课程设计和实习实训所用，通过这3个环节从基础到简单再到复杂的实践过程，从验证性实验向设计性实验过渡，提高学生独立思考解决问题的能力。
三、教学与科研相结合
要求教师能力双向发展。《单片机原理及应用》是一门面向实际应用的课程，要突出学生的工程应用能力。因此，要求教师尽可能做到双向发展，充实理论知识、发展教学能力；多动手实践，提高工程应用能力。
鼓励学生参与电子竞赛。通过这个创新性平台，使学生灵活运用所学知识，并了解设计开发项目的过程，为以后的学习和工作奠定良好基础。
鼓励学生参与科研[5]。在培养学生基本技能的基础上，鼓励学生参与老师的科研项目，在承担力所能及的工作的基础上，积极尝试难度更大的工作，锻炼学生的学习能力和解决问题的能力。
参考文献：
[1]谢斌，沈慧芳，李民生.电子信息工程专业应用型人才培养的几点思考[J].科技广场，2011（7）：254-256.
[2]艾德才.大学计算机硬件教学内容改革势在必行[J].计算机教育，2005（3）.
[3]樊杨祖.高职通信服务类专业定位及建设路径探究[J].职业与教育，2009，5：120-121.
[4]邹逢兴.创新教学是提升教学质量的永恒动力[J].中国高等教育，2004（22）：34-36.
关键词：CDIO教学模式；创新能力；教学改革；单片机
中图分类号：TP368.1-4
《单片机原理及应用》是电子信息类专业非常重要的专业基础课，也是一门技术性和实践性很强的学科。掌握好单片机技术，对培养学生的工程素质，提高其职业技能，具有非常重要的作用。然而，由于该课程名词概念较多、逻辑连贯性较强、内容较抽象，学习该课程既要掌握单片机的内部资源及接口等硬件知识，又要掌握软件编程知识，还要结合电子技术、传感器技术和计算机技术等相关的专业知识，教与学的难度都非常大，导致该课程教学效果一直不太理想。本文从当前高校单片机教学存在的问题入手，结合多年的教学实践，提出基于CDIO教学理念的单片机教学改革的方案和措施。
1 单片机课程教学现状分析
单片机作为一门多理论、重实践的课程，传统的先基础后应用、重理论轻实践的教学模式无法有效解决理论知识的学习与实践能力的培养间的矛盾，严重影响了课程教学效果。目前，国内高校单片机课程教学中主要存在以下几方面的问题。
1.1 理论教学内容与教学手段有待改进
单片机的理论教学大多以传统结构为主线，采用“单片机内部结构工作原理指令系统程序设计接口技术系统设计”的顺序讲解。由于各知识点的学习相对独立，课程结束后，学生无法了解单片机开发的完整过程。同时，随着VLSI技术的发展，相关器件和接口技术发生了巨大变化，数字系统的设计方法也发生了根本性变化，但是MCS-51单片机作为教学的主流机型，其体系结构并没有发生革命性的变化，导致课程的理论教学落后于实践应用的矛盾日渐加深。其次，随着单片机技术的飞速发展，集成芯片不断更新，仿真软件大量涌现，单纯的PPT幻灯片演示不能满足教学的需要。
1.2 软硬件学习脱节，缺乏综合能力的训练
受客观条件限制，单片机的实验教学大多采用商品化的实验箱或开发板，围绕有限的知识点进行验证性实验，缺乏综合项目的实训。普遍做法是，学生按实验指导书“照方抓药”，进行简单连线并下载实验程序，用万用表、示波器等观察实验结果。由于大量的实验都是按照实验指导书完成，学生缺少独立思考、独立动手的机会，导致大部分学生不会自行编写程序，更不会扩展实验或设计新的实验内容；另一方面，由于学生不了解实验箱的电路结构，无法建立单片机软、硬件结合的系统设计理念，导致大部分学生系统开发经验严重缺失。
1.3 考核评价方式过于单一
目前，大部分高校单片机课程考核方式较单一，闭卷考试多，开卷考试少；笔试形式多，答辩形式少；理论考试多，实际操作技能的考试少；一考定成绩的终结性考试多，多考综合评价的形成性考试少。这种客观性较强、偶然性较大的考核方式，无法全面、客观地反映学生的真实水平。特别是对于单片机这种“硬件概念抽象难理解、软件应用多样难设计”的实践性较强的课程，时间一定与答案唯一的传统考试形式只能在一定程度上考查学生对某些知识点的记忆能力，无法灵活考查学生分析问题与解决问题的能力。
2 基于CDIO的课程教改探索
针对单片机教学中存在的主要问题，根据平时教学中的经验和体会，以提高学生解决实际问题的能力为目标，对《单片机原理与应用》课程教学采取了下列改革措施。
2.1 以项目为载体，优化整合教学内容
CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式从以教师、教材和课堂为中心的“旧三中心论”过渡到以学生、学习和学习效果为中心的“新三中心论”，倡导“做中学”和基于项目的教学。基于CDIO的教学理念，我们精选最新出版的教材并对教材内容优化整合，将单片机的理论教学内容分为内部硬件资源、软件编程、外部硬件接口三大模块，并将有关知识点分解到各项目中。其中，内部硬件资源模块主要包括CPU、定时器、SCI串口、内部RAM等模块；软件编程模块在简介汇编语言的基础上，以C51编程为主；外部硬件接口包含外扩的存储器模块、IO扩展模块、外部总线（I2C总线、SPI总线、USB总线、CAN总线等）模块、LCD液晶显示、传感器等专用设备模块。为了降低学习难度，使课程更具有条理性和可实施性，我们将项目按功能划分成若干模块，根据模块功能的大小，又将模块划分成若干子任务贯穿于课堂授课。例如并行口的应用划分为发光二极管控制、数码管控制、按键扫描及液晶控制显示等子模块，每个子模块又设计为逐步提高的子任务。如针对数码管控制，设计为“静态显示单字符静态显示多字符动态显示单字符动态显示多字符”等不同层次的子任务，各个子任务的控制电路、程序间相互关联，学生在前一个子模块基础上，仅做少许改动，就可开发出另一个子模块。这种基于项目的化整为零的课堂授课方式，能够充分激发学生的学习积极性，有效调动教学双方的课堂互动，提高课堂教学效率。
2.2 通过多维立体式实践教学，体会“做中学”
根据单片机课程的知识点，我们按照基础项目、简单项目、综合项目三种不同层次精心设计实训项目，如图1所示。
图1 层次化的单片机实训项目
其中，基础项目完成对基础知识和技能的培训，如通过“单片机最小系统板的设计与制作”使学生了解并认知单片机的几大功能模块；简单项目完成对单片机基本模块的设计制作，如图2所示，通过层次化的模块设计，使学生掌握单片机的硬件资源及软件编程；综合项目由学生独立构思、设计、实施和运作，如通过“自动响铃系统”、“智能交通灯控制器”等应用系统的设计使学生熟知单片机应用系统的软硬件开发与调试过程。为帮助学生尽快地进入到项目设计中，在项目实施前通过实物展示将往届学生的设计成果带进课堂，使学生对单片机系统有感性认识，并引导学生进行讨论。在项目实施过程中，通过“Proteus+Keil+单片机开发板+课程设计+学科竞赛”的多维立体式实践教学，让学生在做中发现问题，经过讨论分析或教师指导后解决问题，在不断修正错误的过程中积累实战经验。
图2 简单项目模块
2.3 实行分组项目设计，推进团队协作学习
把CDIO思想引入单片机的课程教学，目的之一是培养学生的团队合作及项目研发能力，让学生在团队环境下获得较真实的软硬件开发经验，提高学生在项目规划、工作分配、成员交流等多方面的能力，培养学生积极向上的合作精神。在微型项目的设计及后续的课程设计中，我们采用学习小组的形式，一般3-4名学生一组，每组推选1名组长，在组长的带领下，各组成员相互合作、相互交流，在培养实践能力、掌握理论知识的同时，还注重职业素养的提高。
2.4 采取多元考核评价方式
以CDIO倡导的“过程评价”为基础，关注知识、技能的学习过程，关注实践环节及工程应用能力，关注学生、教师不同主题的评价。为保证客观、真实地反映学生的实际水平，《单片机原理及应用》的总评成绩由平时成绩、项目模块成绩、期末考试成绩三部分组成，并将课程的考核贯穿于课程教学的全过程。其中，平时成绩占10%，包括课堂表现、课后作业等；项目模块成绩占40%，每组完成4-5个项目，主要考核硬件组装、故障排除、软件调试、软硬件统调、系统性能检测及仪器使用等。项目考核采取多元化的评价方式，学生先演示自己的设计作品，教师、同学、小组成员等根据作品完整性、创新性和实用性分别打分，最后由教师根据多方评价综合量化得到每个人的成绩；期末考试占50%，包括笔考和综合性设计考试（各占25%）两部分。笔考闭卷与开卷相结合，闭卷考主要考查学生对基础知识、基本理论的掌握程度，总分30分，题型主要为填空题、选择题、判断题等客观题，考试答案唯一；开卷考主要考查学生对知识的应用能力，总分70分，题型主要为分析题和程序设计题，试题答案不唯一，旨在引导学生开阔思路，提高学生发现问题和解决问题的能力。综合性设计考试包括一个单片机实用系统的硬件设计、软件编写调试、系统统调、功能测试、课程设计报告，旨在全面考查学生对单片机应用所需基本知识和技能的掌握程度。
3 结束语
将CDIO理念运用于我院的《单片机原理及应用》课程教学改革，经过连续3个年级的教学实践，收到了较为理想的教学效果。学生的学习兴趣有所提高，实际动手能力有所增强，同学间的合作意识和交流沟通能力得到了培养，对后续课程的学习、毕业设计及就业有很大帮助，还需在今后的教学实践中不断探索与完善。
参考文献：
[1]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式---基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究.2009（04）.
[2]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009.
[3]曾虹，戴国骏，刘鹏.高校单片机课程教改研究[J].计算机教育，2011.
作者简介：王艳玲（1965-），女，山东济南人，教授，获山东大学无线电物理硕士学位，研究方向：汇编语言、单片机原理等计算机硬件课程的教学及图像处理、信息隐藏等。
