时间：2023-03-28 14:57:58
导语：在单片机课程论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1.1从知识点讲授到以系统设计为主线的教学改革
我国高校在20世纪80年代初开始在少数高校开设单片机课程，面向电子和计算机专业高年级本科生和研究生，教材内容基本是单片机生产商提供的技术手册、汇编程序设计和计算机原理与接口技术的综合体。目前单片机教材虽然较多，但基本延续了这种传统的教学思路，即以单片机的知识点为主线进行单元技术教学。随着单片机教学在各层次学校的广泛普及，这种教学思路显现了明显的不适应。系统设计性内容缺失和细节内容深度不够，使一般学生在实际应用过程中仍然会遇到许多迷茫的问题。目前单片机基础课教材的一个普遍性的问题是教学集中在分散的各个点，而对单片机系统整体结构性考虑不够；重在局部和单元模块，缺乏组织成项目的考虑。这种问题严重地体现在系统软件设计中，一般学生会做例题和作业，不会设计解决实际任务的系统软件。因此，单片机基础课程教学改革的一个重点就是从知识点讲授到以系统设计为主线，基于课程整体性并结合项目系统整体性考虑实施单元教学，重点提升学生系统性、综合性设计能力。
1.2单片机与其它课程教学形成良性互动
在目前课程体系中，考虑到知识衔接关系，单片机课程在模拟电子技术、数字电路、计算机组成（微机原理与接口）、汇编程序设计等课程之后，一般安排在第6学期。这个安排的问题是学生实际综合应用及拓展学习的时间较短。这在单片机进入我国高校的早期阶段仅高端学生学习的情况下是合理的，在目前单片机普及教学情况下，作为工具和重要的学科基础课，单片机课程应尽早让学生掌握，对其熟练和提高系统设计能力、提高学习兴趣、结合和促进其它课程学习将产生良好作用。单片机基础课程涉及到的模拟电子技术、数字电路等知识，是相对简单的，在课程中从应用的角度介绍即可，对单片机课程的教学没有影响。实际上，有些同学从大一就开始自学单片机而且都取得了很好的效果，这对我们教学是一个很好的启示。
2单片机理论教学的改革
单片机教材最初源于单片机生产厂家技术手册、汇编语言程序设计和计算机组成与接口技术的综合。单片机应用初期面向对象是重点院校电子和控制专业的学生和科研人员。传统的授课方式是以知识为驱动，知识点之间比较分散，学生学完之后没有系统的概念，缺乏贯穿所有知识的主线，形成不了体系。这种教学方法亟待改革。
2.1以项目为主线
系统结构性设计是一个重要的教学内容。从宏观教学的角度考虑，我们将整个教学内容设计成基本涵盖了本课程全部教学内容的一个项目，基于课程整体性并结合项目系统整体性考虑实施单元教学。对结构性的适当变化和局部内容的取舍，即可衍生和变化为其它的应用系统。通过这样的教学设计，学生加大了对课程的兴趣，逐渐地积累成就感，并最终能较快地进入系统设计者的角色，能较好地完成实际应用系统的设计。
2.2整体与局部关系
基于项目为主线的教学设计，在讲述局部技术的同时进行系统结构性的教学，使系统整体性的考虑体现在局部中。例如LED数码管动态显示、步进电机驱动等技术，在目前教材中基本都是完成单一这类功能的小程序，而在实际应用系统中，这些功能要与系统核心任务并行执行，是一个“多任务”的概念，不能简单地将教材示例的单一的小程序搬到应用系统中。其它如结合键盘扫描和多级LCD菜单形成多任务下的人机交互通道这些系统性内容的考虑，在单元教学中都要考虑到。
2.3教学内容和体系调整
调整应用汇编和C语言教学的比例。汇编指令有助于对单片机硬件的学习，程序代码短、速度快，较多地应用在对时序有严格要求的测控系统中。随着单片机硬件和软件编译技术的发展，代码长度和速度已不是主要问题，重在软件质量、开发周期和开发维护成本，大多数场合应用汇编的必要性已不存在。因此教学应以C语言为主，汇编只讲解指令原理、寻址方式、必要的指令和在C语言中嵌入汇编程序的方法和实例。调整单元模块教学顺序。现有教材中一般将人机交互设计的内容放在最后，这不利于学生自主实践。由于无法实施对运行过程必要的监测，使其在没有仿真系统情况下调试有相当的难度。因此，将人机交互部分尽可能地提前可达到很好的效果。单片机基础课程传统教学对新机型和新技术介绍较少，应做适当的补充。增加IIC、SPI、PS/2等相关技术和应用的介绍、对其它典型单片机如AVR简要的介绍，使学生在掌握基本单片机技术基础上，能更容易地进入到高级层次的应用。
2.4挖掘基本知识内容的深度
把MCS-51单片机基础知识讲透彻，对后续嵌入式系统深层次学习可打下良好的基础。以外中断的重复响应和堆栈的溢出问题为例，学生在实际应用中经常遇到，但在教材中没有相应的说明。前者是由于外中断请求信号有毛刺，即使在进入中断立即屏蔽中断,且中断请求信号已经撤销的情况下，在退出中断后还将引起此中断的重复响应。问题在于对中断请求信号、请求标志和响应过程这些基本知识讲述不到位；后者是对堆栈空间位置、容量及系统对堆栈使用没有准确概念。类似的因基本知识讲述深度不够，导致学生困惑的问题还有很多。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。
2.5理论课中的实践内容
单片机是一门实践性极强的课程，该理论课不讲授实验实际是一个误区。在理论课应用Proteus做部分仿真实验，实验效率高、理论教学效果好，并可达到扩展学习到课外的效果。因此，需协调好理论与实验课关系，对仿真实验学时做一定的硬性要求。另一个问题是系统调试技术的教学。系统调试是初学者开发单片机应用系统的一个难点，特别是在无仿真器情况下进行软件调试。因此，在理论课中讲述初等调试技术是有必要的，例如用示波器、LED显示测信号、串行通信监测程序流程等。使学生提高系统设计和调试技能的同时，提高了实验课效率，使实验课有更多的时间用于综合性实验中。
3实践教学模式的改革
3.1基于项目引领的实验模式
我们许多课程的实验课教学模式，基本上都出于传统的公共基础课实践教学。其特点是对单一某个理论教学内容进行实验演示和验证。由于思维的惯性，这种传统自然也延续到单片机实验课中，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。作为嵌入式基础和初级应用的单片机基础课程，其最大特点是工程性。单片机本身是一个强大的系统集成工具，学生在专业知识基础上用单片机及相关器件进行综合分析和设计，最终要制作出满足用户要求的产品。因此，单片机实验课的主体思路是综合性、工程性。基于这一点，我们对实验课在宏观上调整为基于项目引领的实验模式。首先是将基础性实验以Proteus软件仿真形式在理论课上实验和演示；其次是配合理论课将整个学期的实验课安排成一个应用项目，将整个项目按照内部资源、扩展资源、前向通道、后向通道和人机通道等部分分解成各个模块作为每次试验课的内容。学生在完成单次试验的基础上，从软硬件的角度对项目整体架构不断地加深认识和理解，最后完成一个项目的全过程实验。在这个过程中，学生不断地积累系统级分析设计的能力，不断地积累着成就感。学生增强了对实验课的兴趣，大幅提高了单片机实验课的效率和效果。
3.2多种实验手段的综合运用
现在高校学生基本上都基于实验箱做实验。相对于传统实验手段（手工焊接或用面包板），实验箱在单片机应用系统的软件实验方面具有优越性，但在硬件实验方面，则现出其明显的弊端。学生按照实验指导书的指示在实验箱上连接各端子，学生大多不去了解这种连接后形成的电路；没有从设计、元器件连接、调试到完成全过程的锻炼；实验箱资源有限；不能进行多种硬件方案的试验、硬件电路的优化设计和创新。我们根据实验不同分别采用不同的实验手段。应用面包板的实验，侧重于自己设计电路实验方案、创新潜能的开发和硬件系统级调试技术的学习；手工焊接的实验侧重于实际动手技能和模块及硬件调试方法的学习和锻炼；应用试验箱的实验则重点侧重于复杂系统的编程和软件调试。同时，这些实验手段的综合应用，给学生创造了一个宽松的软硬件实验环境和发挥创造性的空间，增大了实验课的吸引力，促进了对理论教学的理解，达到了很好的效果。
3.3发掘第二课堂的深度和广度
单片机课外教学活动是可行和必要的。组织成立学生课外活动小组，为学生设计阶段性任务。这些任务可以是承担科研项目的分解部分，也可以是有意义和价值的小题目。学生的任务可以指标化，小组实行优胜劣汰。这对学生提高课程兴趣、加深理解、拓展知识和带动整体学习起到了重要作用。每年一次由教育部和信息产业部共同举办的大学生电子设计竞赛，是一次极好的单片机实践教学活动。要进行规范整理，优化模块设计，使之成为标准件，进而成为教学资源，进而促进教学教改工作进展和良好学风校风的建设。
4结语
摘要：本文分析了以往单片机教学存在的问题，根据自己的教学经验提出了新的层次教学法，满足了不同能力层次学生的要求，提高了教学效果和学生实践动手能力。
关键词：单片机；教学法；层次式教学
中图分类号：G642 文献标识码：B
1单片机原理教学存在问题
1.1传统的课堂教学模式
传统的教学思路是按照教材的顺序，先讲单片机硬件基础知识，再讲指令系统和汇编语言程序的编制，最后讲接口技术和一个单片机应用实例。学生只有在课程学习的最后才接触到单片机的实际应用系统，而在此之前的学习由于学习目标不明确，学生会感到学习内容枯燥乏味，学习了也不知道怎么用，故而学习的兴趣不高。
1.2传统的课堂与实验教学模式
现在的单片机实验设备很完善，能操作的实验项目非常多，实验指导书对实验步骤、方法等规定得很详细，学生只能在固定的实验题目范围变更接线，最多是在本程序内修改一下程序，动脑和动手的机会极少。实验内容充其量就是主要是验证书本上的原理，表面上学生很好地完成了实验，实际上助长了学生的依赖性，无法发挥学生的想象力和主观能动性，从某种程度上禁锢了学生的思路，扼杀了学生孕育创新意识，忽略工程设计方面的训练，缺少文献资料查阅能力的训练，缺乏对新器件、新电路应用的认识，对单片机在工程中的应用更是一知半解，这个问题在毕业设计环节中反映更强烈。
实验教学缺乏完善的考核机制，实验教学内容往往随教师的喜好而定，且实验考核方法不完善，“重知识、轻能力、重记忆、轻创新、重理论、轻操作”的考核模式普遍存在，从一定程度上助长了学生普遍不重视实际应用的不良风气。
2课程层次式教学改革
单片机原理及应用是一硬件设计和软件编程相结合的实践性强的课程，硬件是应用基础，但功能实现又离不开软件，只有硬件和软件都掌握了才能应用，针对单片机课程这个特点，笔者结合多年的教学经验，对单片机教学提出层次式教学方法。所谓层次式就是根据单片机课程特点，以人的认知规律为主线，把教学内容分为学习单片机基本知识和功能结构、熟练掌握基本功能应用和单片机系统应用等阶段方法来学习以及考核办法。实施分层教学法首先要根据学生的实际情况、教学目标以及教学学时来合理的确定这几个授课阶段的学时数。我们可以把单片机教学的层次阶段概括为“学”、“练”、“用”以及“考”四个层次。
2.1学――学习单片机基本功能结构和指令系统
这个层次内容包括单片机基本知识、硬件结构、指令系统、编程技术、汇编的编辑调试等几大块的内容。教学原则可在老师指导下学习最起码的基础，先学“一知半解”，不求多，不求快 ，也不求“全面”，更不求“系统”。以老师的教授为主，让学生感性认识、熟悉为目的，同时在教学过程中也要采取教学技巧。
(1) 上好第一堂课
兴趣是最好的老师，如何让学生对“单片机原理与应用”课程学习感兴趣第一次课精彩的开场白尤其重要。最好的方法就是现场演示，例如演示预先编好“跑马灯控制”，先用PowerPoint演示该控制程序的硬件结构原理图、程序清单等，然后现场把源程序经Keil C编译成Hex文件，通过刻录器刻录到芯片AT80C51中，通过面包板把石英晶体和电容连接到AT80C51芯片引脚XTAL1、XTAL2以及RST上就构成了单片机的最小系统，通过P1口连接上8个LED，加上5V的电源(可通过干电池提供)确定无误后，就可以看到结果了。整个过程只花10分钟的时间，但却让学生了解这门课是与实际应用紧密结合的，并且初步了解单片机的开发过程，接着介绍单片机控制系统在工业、农业、国防等生产生活领域的应用，向学生交代课程的主要内容和教学目的，使学生对单片机系统有一个深刻的感性认识，提高学生的学习兴趣，为学好本门课程奠定坚实的基础。
(2) 实物教学法
在教学过程中，讲授的理论是抽象的，最好让学生看实物，一边观察实物一边学习，把理论体现到实物上去，例如讲芯片引脚时，让学生看看芯片80C51实物，针对实物讲引脚的功能、结构、使用方法等；在讲到单片机的定时计数、串行通信等功能时列举一些学生们平时能够见到的仪器设备，如在物理实验中用到的数字毫秒计时器、数字信号发生器等，以增加学生对单片机应用的感性认识，引发学生求知探索的强烈欲望。
(3) 指令讲授技巧记忆法
指令是程序编写的基础，如何让学生熟悉掌握MCS-51的111条指令，在按功能分为成的五类指令里，根据其功能，抓住其源、目的操作数的不同组合，再辅之以下面的教授方法，是完全能记住的。
① 指令图示讲授记忆法
图示记忆法是把操作功能相同或相似、但其操作数不同的指令，用图形和箭头将目的、源操作数的关系表示出来的一种记忆方法。例如：由助记符MOV、MOVX、MOVC组成的送数组指令，可以用图1、图2、图3表示。
② 英文还原讲授记忆法。
单片机的操作码助记符是该指令功能的英文缩写，有些指令容易混淆，可将缩写还原成英语原文，再对照汉语有助于理解其助记符含义，从而加强记忆。例如：短转移(SJMP)
Short Jump；长转移(LJMP)Long jump；比较转移(CJNE)Compare
Jump Not Equality；绝对转移(AJMP)Absolute jump；交换(XCH)Exchange；左环移(RL)Rotate Left；进位左环移(RLC)
Rotate Left Carry；右环移(RR)Rotate Right；进位右环移(RRC)Rotate Right Rarry。
③ 口诀记忆法
对于有些指令，我们可以把相关的功能用精练的语言编成一句话来记忆。如PUSH direct和POP direct这两条指令。初学者常常分不清堆栈SP的变化情况，为此编成这样一句话：(SP的内容)加1(direct的内容)再入栈，(SP的内容)弹出(到direct单元)SP才减1。又如乘法指令中积的存放，除法指令中被除数和除数以及商的存放，都可以编成口诀记忆如下：
MULAB高位积(存于)B，低位积(存于)A；DIV ABA除以B，商(存于)A余(下)B。
总之，在讲授单片机的指令系统时，充分运用技巧，寓指令于例子当中，可以将单片机实验中的实例穿插在指令系统中介绍，并注意实例中涉及的指令尽量使用已教过的指令，让学生尽快熟悉掌握这些指令。
(4) 模拟仿真教学法
在指令学习过程中，先用软件进行程序运行模拟仿真，让学生看到指令执行的真实效果，更确切地体会到每一条指令执行时的内部过程，这样学生学指令轻松了，就激起了学习兴趣，学习汇编指令时不再枯燥无味。与此同时，尽可能让学生逐渐熟悉汇编程序编写调试的方法、技巧等。同时教导学生多读书上的例题和别人编写的程序，自己再结合实际初步编写一些程序。
2.2练――单片机基本功能应用练习
“练”这个层次主要是对单片机熟练掌握各功能模块应用，包括基本输入输出应用、定时器应用、中断应用、串行口应用、并行口扩展应用、A/D、D/A应用等，同时加强编程能力。在这个层次倡导实验教学为主，课堂教学为辅的教学指导思想，同时加大实验室开放力度，保证学生实验时间。具体来说，就是以学生实验为主，教师主要任务就是针对每个功能选择、设计实例，同时把实例分解成若干个任务，针对每个任务细分为具体的教学知识点，以深入理解第一个层次学习的各知识点，通过对知识点的深入理解，再独立完成每个任务所需的实验项目来达到教学目的。所以教师在设计教学实例时，遵循由浅入深，由易到难的原则，可设计/选择三种层次的实验项目：
① 验证性实验，用来验证每一个功能模块的工作原理，在设计时一般较简单，功能单一，就是用来加深对知识点的理解，并不断反复修改实现不同功能要求，以提高基本运用和基础编程能力。
② 综合性实验，多个功能模块综合使用，程序较复杂，使编成能力和运用能力进一步提高。
③ 创新性实验，要求学生学会查阅参考资料、独立设计实验的硬件电路和程序，并对软件进行调试的能力。
同时要正确地引导学生从已熟知的内容入手，不断增强自信心、慢慢的把所学的知识有效地形成一个方向明确、思实验路清晰、具有内在联系的问题链。
2.3用――单片机的应用实践
这个层次主要是把单片机分散、独立的知识融会贯通，集中应用到具体系统中去，培养学生单片机的实际综合开发能力，通常以课程设计的形式体现。在设计之前只为学生作简单的提示，主要靠学生自己去摸索，学会查阅参考资料，自己决定采用什么方案、如何选用芯片、如何组织器件、如何编程实现等，并对软硬件进行联机调试、指标测试。在调试过程中，学生学会自己动手分析结果，解决实验中出现的问题，在解决问题的过程中进一步加深对单片机应用系统软硬件设计的理解，提高学生独立学习的能力，增强学生的自信心。当课题完成后，还要求学生写出课程设计报告，使课程设计的过程与毕业设计相似，使学生了解完成一个课题的全过程。这样的课程设计不仅提高了学生的综合设计能力，而且培养了学生严谨的科学态度，为他们今后进一步的学习和深造打下了基础。实践证明在完成课程设计后，学生的设计能力和实际动手能力普遍提高了。
2.4考――单片机教学的考核
为了强化学生的动手能力和应用能力，对课程的考核成绩采用结构化成绩，由3部分组成:主卷成绩(期终理论笔试)占40%，副卷成绩占30%，平时实验成绩30%组成，创新、论文等作另外加分。
平时实验成绩主要由出勤率、实验态度、实验动手能力、实验成功率和实验报告成绩等内容组成。实验报告成绩依据学生实验记录、实验内容完成情况及实验报告质量等组成。
副卷成绩主要包括课程设计成绩和实验考核成绩。课程设计成绩主要是考查学生在知识运用上表现出来的独立设计和综合分析能力以及解决问题的能力，要求学生重视平时知识的积累、能力的培养和树立严谨的科学态度。实验考核要求学生现场抽题完成，允许学生带教材、作业本和辅导书参加考试，但不能讨论，在规定时间内完成一个较为简单的设计性实验，并且现场完成实验报告。教师根据实验结果现场给予评分，旨在考查学生的理论基础和应用知识的能力。
加分项用于鼓励和培养学生创新精神。当学生有所创新、有不同于其他同学的设计功能、程序部分涉及教学以外的知识、协助老师完成科研成果、发表相关的论文时，教师酌情加分。新的考核方式更注重实践能力的培养。
3结束语
经过几年实践证明，这种教学方法能满足不同能力的学生的需求，逐步改变了学生对单片机技术畏惧的态度，从下手到自行开发出实验产品，这都是加强教学改革的结果。本教学方法符合我校提出的加强学生的实践能力，培养“应用型、开发型”人才为目标，开拓学生出口(就业)。当然在教学改革中仍然有大量的工作要做，还有许多课题有待进一步探索、完善。
参 考 文 献
[1] 肖洪兵,胡辉,郭速学. 跟我学单片机[M]. 北京航空航天大学出版社,2002.
[2] 何立民. 单片机高级教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2000.
[3] 丁留贯. 《单片机原理与应用》课程教学方法的探讨[J]. 气象教育与科技,2006,(3):20-23.
[4] 鲁俊生,万忠,万光毅. 单片机课程教学改革的实践和思考[J]. 实验室研究与探索,2004,(3):54-56.
[5] 张晴. 单片机实验教学改革[J]. 实验室研究与探索,2003,22(4):27-29.
[关键词]独立学院 单片机 实验教学
引言
目前，单片机在我国的各行各业得到了广泛应用，众多院校均开设了单片机原理与应用方面的课程，这是一门技术性和实践性很强的学科，必须通过一系列的软硬件实验、理论联系实际，才能学好、学懂，取得较好的学习效果。因此，单片机实验教学是单片机原理及应用课程中必不可少一部分[1]。而独立本科院校的学生要想在众多的大学生中具有更强的竞争力，必须在掌握理论知识的基础上，更加注重实践动手能力的训练，这样将来踏上社会，应聘且从事与本技术相关的工作时，才能脱颖而出。
传统的单片机课程的实验教学仍然是利用现有的实验设备以验证型实验为主，各实验之间相互独立，联系不紧密，在实验课上学生仅仅需要将现成的软件和硬件进行验证，就完成了一次实验任务。由于教学设备是成品，线路大多在实验箱或者实验电路板中已经设计好了，从外部根本看不到电路是如何连接的，且生产商很少配备完整的电路原理图，学生在做实验时，要求连的线很少，很难参与到电路设计的细节中，动手能力也就很难在实验课程中得到训练和提高，导致学生缺乏整体设计能力，动手能力普遍较差[2]。因此在这类实验课中学生既不能得到有关硬件设计的训练，也不能得到软件编程的训练，这样学生不能充分的发挥他们的主观能动性和创新能力，教师的课堂教学效果也不够理想。针对以上传统的实验课教学中出现的弊端，笔者凭借多年从事“单片机”课程的教学经验，积极认真地对“单片机”的实验教学方法进行探索和尝试，发现一种行之有效的方法――单片机应用系统实验教学法。这种方法需要教师提前设计一个单片机应用系统，然后将系统分解，按照实际的教学周分步骤，按照相关的理论教学内容分层次来安排教学顺序，这样安排的实验课就为学生提供了一定的设计平台。
在此，以“4×4矩阵式键盘计算器”这个单片机应用系统为例，从实验任务的设计、教学安排的设计及考核方案的制定等三个方面对“单片机应用系统实验教学法”进行陈述。
一、实验任务的设计
当有按键按下时，将其键值显示出来，同时有按键按下时发出蜂鸣。在按键上有+1键，可实现当前数值加1，并通过数码管显示；在按键上有-1键，可实现当前数值减1，并通过数码管显示。P1口使用灌电流方式驱动一个共阳级8段数码管，P2口则以行列扫描的方法连接16个按键，为了能在有按键按下时发出声音提示，使用P0.0引脚通过NPN三极管驱动一个蜂鸣器。图1所示为“4×4矩阵式键盘计算器”系统原理图。系统包含单片机最小系统、4×4矩阵式键盘、蜂鸣器输出和数码管显示模块。
图1：单片机应用系统原理图
二、教学进度的设计
根据以上对整个实验任务的描述，可以使学生明确最终的设计目标。按照整个系统的功能，对该系统进行分解，并结合单片机教材的理论内容整理出一份详细的教学进度安排表，认真设计每一次实验课的内容及要求，引导学生进行思考和实践，这样可以较大地调动学生学习单片机的兴趣，如表1所示。表1是根据实验学时为16课时的教学计划给出的针对单片机原理课程的课内实验，要求每周安排2课时的实验课，因此根据理论课程的进度大致安排从每学期的第9周开始进行，至第16周结束，共计8周。
表1：“4×4矩阵式键盘计算器应用系统教学进度安排表”
建议采用“单片机应用系统实验教学法”的教师在制定教学计划时，可以根据不同的教学要求设计出一个或多个“单片机应用系统实验教学进度安排表”。在整个实验教学过程中，教师可以对一个班级进行分组，由教师指定按照2～5人为一个小组，这样在锻炼动手能力的同时，又培养了学生的团队协作能力。学生在实验的每个阶段都必须与教师充分地交流和探讨，这对于教师来说，虽然增加了辅导的工作量，但可以及时地把握学生对课程的理解程度、掌握程度、学习水平和完成情况等，也可以为今后对不同学习层次的学生进行更有针对性的辅导打下基础，另外也保证了绝大多数学生完成的进度。
三、制定考核方案
为了更全面、客观、公平地反映出学生实验的实际水平，尤其是学生的实验动手能力和分析、解决问题的能力，可以根据实验教学的安排，对学生的单片机实验过程进行量化评分，如表2所示，为“4×4矩阵式键盘计算器应用系统”的实验成绩考核量化表。以小组为单位，对每个阶段的进展情况进行评价，在最后一个阶段对成果进行验收，检查是否满足设计要求，并以答辩的形式对每位学生进行考核，要求每位学生展示和讲解设计内容，并回答至少2个有关该系统的硬件、软件、仿真、制作等方面的问题，最后由教师根据以上完成情况进行成绩评定。按照此类考核方案对学生进行打分，可以确保从各方面对学生的实验综合能力的考察。教师还可以针对每个阶段的特点制定出更为详尽的评分细则。
表2：考核量化表
四、结束语
由于单片机技术的迅速发展，社会上对此类人才的要求也越来越高，大学生更加渴望在踏入社会之前就能掌握这些本领，这无疑给教师提出了更高的要求，因此，教师应该更加重视实践教学环节，合理地设计实验内容，让学生学有所成。本论文提出的单片机应用系统实验教学法给学生提供了一个自主学习单片机、进行系统设计和创新的平台，能够在很大程度上激发学生的学习兴趣，也为学生创建了一个锻炼团队协作能力的机会，能够使学生在专业能力、社交能力、团队合作和自信心等诸多方面得以锻炼，教学效果非常明显。
[参考文献]
[1]王鹏峰.项目式单片机实验教学模式的研究.时代教育[J].2013.7
[2]刘燎原，孙秋波.Proteus软件在单片机项目教学中的应用[J].徐州建筑职业技术学院学报，2009 （2）：63-65.
关键字：单片机；教授；LED霹雳灯；实验室
单片机是计算机发展的一个重要分支领域，是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM，只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。单片机课程，是电子信息专业、电气自动化专业等学生在校学习期间，必须完成的一项重要的动手实践活动，单片机技术是一门不可或缺的技术，对我们的工作以及生活和学习都有很密切的联系。近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。
作为电气自动化专业的学生，单片机是一门重要的专业基础课程，学好单片机课程对以后的工作有着举足轻重的作用。单片机课程是一门理论与实践结合非常紧密的课程，对学生的动手能力要求非常高，而作为高职的学生能否学好单片机课程显得尤其重要。作为一名高职院校的专业课教师如何上好单片机课程，如何提高学生学习单片机的兴趣，激发他们的动手能力，是单片机老师必须好好思考的一个重要问题。
一、备课认真充分
要想上好一门课，备课的好坏直接决定着学生在学习这门课的效果，而作为老师首先必须对自己所教这门课的教材要有一个清晰的整体的了解，把握所选用的教材的整体知识结构，结合课堂教学的实际情况，做出合理的调整，有条不紊的把单片机的知识传授给自己所教授的学生。例如我选用的《例说51单片机C语言版》，这本教材主要分为三大块：第一部分是基本开发环境的介绍，其中包含8X51的基本结构、开发系统和程序设计语言。第二部分是8X51结构与应用，其中包含输入、输出端口、中断、定时器/计数器、串行口等。第三部分是系统应用，包括音乐程序的开发、步进电机的控制、AD/DAC接口芯片的应用、LED点阵的驱动、LCD模块的应用、习题解答等。我在备课时考虑到，单片机课程与数字电路和C语言都有非常密切的联系，而学生可能对以前学过的这些知识有所遗忘，所以在学习单片机课程的前奏和学习过程当中我都会引导学生共同回顾这些知识，做到上课心中有数，条理清楚的教授每一个知识点。
二、改变单一的授课方式
因为高职学生与本科学生相比，理论基础知识有所欠缺，而且学生在学习纯理论知识时会感觉到比较枯燥而且知识相对比较抽象，学习起来感觉有困难，提不起来兴趣。所以我在上单片课程时，选用此教材时，授课时结合高职学生理论知识不扎实的特点做了相应的调整，在硬件部分学习中我降低了难度，让学生到实验室去学习，在抽象的理论知识和实物结合在一起学习时，抽象变得具体，学生在认真学习时一切难点都会迎刃而解。学生的兴趣提高了，学习起来也有明确的目的性，万事开头难，一旦在学习单片机的初始兴趣就被调动起来，为学好单片机课程做了一个良好的开端。
三、理论与实践相结合
我在教授单片机课程时，课堂基本都放在实验室里，学习单片机时不再按照课本的排序讲解，而是按照实验项目进行逐步讲解，在讲解每一个实验项目前，我都会先把这个实验项目要实现的实验现象先演示给学生看，这样可以很好的激发学生学习的欲望，学生会在心里有一个学习的欲望，会想这是怎么完成的。然后我在引导学生，和学生一起逐步学习要学习的实验内容，学习每一个实验的同时，把相关连的理论知识逐步进行讲解学习，这样学生在学习时就不会觉得理论知识枯燥，并且在学习相关理论知识时也有着明确的目的，知道他们是用来做什么的，边讲解，边动手操作，理论与实践紧密的结合在一起，学生学习起来印象深刻，对所学的东西也会产生极厚的兴趣，俗话说的好，兴趣是学习一切最好老师，有了情趣，就为学好单片机打下了坚实的根基。例如在讲授学生接触到的第一个实验霹雳灯时，在学生学习完成必须完成的学习任务后，我给学生出了一个思考题目，让学生自主的改变自己的LED灯的变换方式，但是一定要有自己特定的闪烁规律，并且最后作为平时上课表现的实验积分，这样以来学生学起来有压力同时又有动力，而且更好的激发了学生自己的创造能力，开拓了学生的思维，激发他们创造性。让学生真正掌握学好单片机。
参考文献：
关键词: 单片机 Proteus 网络化虚拟单片机 开放实验室
1.引言
高校实验室不仅要满足课程实验的需要,而且要为科研和学生的个性化发展提供基地。它是培养具有工程实践能力应用型人才的重要保障,直接影响着创新人才的培养质量。实验室的建设和管理是教学改革的重中之重,其中实验室的开放是实验室生命的源泉,而这一点常常被人们忽视[1]。我通过分析所在学校单片机专业实验教学的特点,以及单片机实验室教学中存在的问题,提出了网络化虚拟单片机开放实验室的建设方法,并根据学校现状,对实验室的网络化和单片机实验平台的虚拟化,以及实验室开放管理等方面进行了探索研究。
2.单片机实验室现状
《单片机原理及系统设计》课程的特点是应用性强,要求有较多的动手实验。实验室的开放性与硬件实验资源的充足程度是让学生有更多动手实践机会的关键所在。目前,我校单片机实验教学平台结构如图1所示。主要存在如下不足。
2.1实验条件不足,开放度不够。
目前,很多学校都尝试开放实验室,希望能够让学生变被动学习为主动探索,这有利于培养学习的创新精神和实践能力,提高综合素质。但是,由于实验条件所限,往往效果都不尽如人意。以我院为例,《单片机原理及系统设计》实验室的硬件情况是约20台套实验硬件平台,开设实验时,每组3―4人。这样,每次操作的学生只有1―2人。另外,实验课程平均每学期80学时,而实验室开放时间大约50学时/学期,其他时间基本都是空闲的。显然,由于实验硬件条件、时间和空间所限,该实验课程的开设条件不能为学生提供更多的动手机会。
2.2实验教学内容陈旧,实验缺乏创新。
由于实验教学时数所限,学生在实验课程中的教学内容都相对简单,并且大部分的实验都是验证性实验。按照实验指导书提供的操作步骤,学生在整个实验过程中都是“傻瓜式”操作。对于不善于思考的学生,不能很好地起到思维训练的教学目的。另外,学生所做的实验内容都相对较固定。由于硬件实验箱所限,学生不能灵活完成综合性的设计性实验内容。这一点不足,在每学期学生做课程设计的时侯,显得尤为突出。
2.3设备管理维护困难。
由于在实验过程中,学生的流动性比较大,常常出现实验箱中元器件烧坏、实验台式电脑的软件平台丢失文件和其他的一些问题。这些问题给实验室的管理和维护都增加了不少人力和硬件成本。另外,对于开放实验室时间,需要额外为安排工作人员负责管理实验室,这也增加了管理成本。
3.基于Proteus的网络化虚拟单片机开放实验室
通过以上对我院《单片机原理及系统设计》实验室、实验课程与管理方面存在问题的分析,论文下面对具有网络化的单片机开放实验的建设方案进行了研究和探索。
3.1 Proteus的功能。
Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析、实物仿真与印制电路板设计软件,它可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路,软件提供了大量模拟与数字元器件与外部设备,以及各种虚拟仪器,特别是它具有对单片机及其电路组成的综合系统的交互仿真功能。它支持的单片机类型很多,支持大量的存储器和芯片,并在同类产品中具有明显的优势,是未来单片机系统设计开发的新趋势之一[2]。Proteus有相应的网络版产品,支持局域网联网工作,这使得建立虚拟开放的单片机仿真实验室成为可能。
3.2网络化单片机虚拟实验平台。
针对现有实验平台存在的不足,充分利用Proteus软件的强大单片机和电路仿真功能,以及支持网络平网功能的特性,结合我院实际情况,我构建了以下网络化单片机虚拟开放实验室平台,如图2所示。
网络化的单片机虚拟开放实验室总体上包括3部分内容。第一部分是整个网络的管理部分,即图中的网络管理中心部分。该部分的主要功能是完成整个网上开放实验室的服务器部分。Proteus服务器上需要安装网络版的Proteus软件,该软件是进行校园内网上单片机系统设计和模拟仿真的基础软件。整个网络管理中心网络通过校园网与学生宿舍和实验室(教师办公室)相连,以便于用户随时可以在网络上进行“开放”的单片机系统仿真实验。第二部分是校园网部分。该部分基于我校现成的校园网络环境,提供虚拟开放实验室的网络和计算机平台。第三部分是分布在校园内的各种Proteus客户终端。客户终端主要由两大类用户构成,即宿舍内的学生个人电脑和实验室、办公室的电脑。所有的客户端需要安装Proteus的客户端程序。客户端通过校园网络可以随时使用网络中心服务器上的资源包。
3.3网络化虚拟单片机开放实验平台的优点。
首先,现有电子类实验室是封闭式的实验教学模式,即在规定的课时时间内,学生在规定的场地内,进行规定的实验内容;现有的各种电子类教学实验,基本是进行固定程式的验证式实验,实验所用的元器件,线路板已选好,学生所做的工作仅是对实验箱连连线,使用一下测试仪器、仪表,建立相应概念而已。理论上,以上不足都不利于巩固所学内容、提高实验效果;不利于提高学生的学习积极性和培养学生的创造性思维。当采用基于Proteus的网络虚拟实验室,有利于克服以上不足。
其次,在实践方面,基于Proteus的网络虚拟实验室,一方面,解决了时间与场地的限制(建立Proteus的网络服务器,只要有网络,随时随地都可以登录服务器学习),使学生能有充够的时间深入了解及研究实验的内容,学生对实验的兴趣也得到了鼓励和保护。另一方面,有利于学生创新思维能力的培养。基于网络的Proteus虚拟实验室,使得以下过程成为可能:学生从有一个概念(或想法)开始,然后着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试、PCB设计,最后形成产品的整个开发过程的训练。
最后,利用Proteus软件建立的单片机虚拟实验室,只要配备相应的软件,就可以作为电路分析、电子技术、嵌入式等课程的虚拟实验平台。因此,该实验平台将是一个多功能的、先进的、创新型的、易于管理和维护及低投入高回报的实验平台。
4.结语
网络化虚拟单片机开放实验室不仅合理利用了学生个人的电脑资源,在开发和网络化的实验环境中学生随时都可以做实验,而且网络化的平台降低了管理人员的数量和维护工作量。该平台能给予学生更大的自由度,培养学生的创新能力,极大地提高实验教学质量。
参考文献:
[1]谢玲等.高校开放嵌入式实验室的探索[J].计算机教育,2010,(7):55-57.
关键词：单片机；教学改革；六步教学法；应用性
中图分类号： TP368.1-4；G642 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）31-100-2
0 引言
单片机技术是目前电子技术领域PLC、嵌入式、单片机三大主流技术之一，单片机在国民经济、生产、生活中已经得到了广泛而深入的应用。单片机教材种类繁多，版本五花八门，传统的教材以汇编语言教学居多。在教学方法和教学模式上，国内各高校具体实施时也是各有特色。在培养学生的单片机应用能力方面，每个老师的重视程度以及学生最终的学习效果也是参差不齐。但有一点大家都必须承认，很多学生学完单片机后，不能灵活的应用到工程实践中，甚至到毕业时还不会用单片机做个小系统，这一点从学生的毕业论文和毕业设计中可见一斑。因此，剖析传统单片机教学存在的不足，改革教学模式和教学内容，探索出真正能够培养学生应用能力、达到理想教学效果的教学方法势在必行。
1 单片机教学现状及存在的问题
在传统的教学中，笔者和全国很多高校教师一样，采用的教材为纯汇编语言教材，讲课过程是采用先理论后实验的教学模式，理论学时远远多于实验学时，比如80（理论）+16（实验），而且实验课一般安排在课程结束前的几个周进行。理论和实验严重脱节，实践环节给学生动手的机会太少，很多学生都是学的稀里糊涂，一知半解。考核方式一般都采用理论笔试闭卷进行，难以考查学生能力。这种传统方式已经严重影响了教学效果。存在的主要问题有以下几个：
1.1 教材选择落后，教学内容滞后
很多老师固守成规，不愿意尝试使用新教材，学习新内容。喜欢吃老本，用惯了汇编语言版本教材，而不愿换用C语言版本教材，在教学中重视汇编语言的教学，对于单片机各单元硬件模块、寄存器、功能指令讲解过于详细，导致学生难以理解，对于程序设计也仅仅是数据的运算、数据传送、寄存器的操作使用等，没有涉及什么实际应用项目。指令种类太多，难以记忆。学生没有学习兴趣，感觉枯燥无味，上课无精打采。
1.2 实验设备陈旧、实验内容选择不足以满足教学要求
很多高校的单片机实验设备，多为8051单片机实验箱式，且老化陈旧。这种设备一般会配带实验指导书，连线、原理、程序清单都会给出，学生只需要按照说明书连线，然后运行程序结果就出来了，没有什么实质性教学意义。开放性、设计性和综合性实验较少，学生没有机会按照自己的设计思路去动手实践，不能有效调动学生的积极性和主动性。
1.3 开发平台和学习用器件跟不上技术发展
有很多学校还在学8051单片机，器件还在用锁存器、AD、DA等，其实现在有很多单片机已经集成了很多电路，如STC15、STM32、PIC、STM8单片机等，开发应用起来很方便。在教学中，很多老师跟不上现代电子技术和芯片的发展，还在使用已经落后的芯片和开发手段，与现代企业生产要求已经脱节。学生学习后也用不上，导致学好无用的尴尬局面。
1.4 考核偏重理论，考核方式单一
多数高校在单片机课程考试方面，依然采用传统纸质试卷考试，基本是对单片机概念、指令和部分知识的片面考核，难以体现学生应用实践能力，即使考1OO分的学生，可能也不会编写一个简单的应用程序。笔者的一个2011级毕业生在答辩时曾告诉我，她连晶振都不认识，更不用说设计出类似点亮流水灯的简单项目了。可见学生的创新能力、开发设计能力、编程能力难以得到系统锻炼。
2 教学改革与六步教学法探索与实践
从以上教学中存在的问题可以看出，单片机教学改革已刻不容缓。高校要转型，高校教师也要转型，变则通不变则废。作为高校教师，要敢于改革、敢于实践和教学创新。
六步教学法具体内容及实施方法如下。
2.1 教
教什么？针对一门课程，这是任课老师首先思考的问题。我们要分清主次，抓主要矛盾，必须突出重难点。单片机课程教学，老师应该教给学生的知识主要是五个方面：①单片机最小系统，包括芯片引脚功能、晶振和电源、复位电路；②对单片机任意I/O口的操作，输出控制电平高低，输入检测电平高低，进行C语言编程控制引脚工作；③定时器/计数器，重点掌握最常用的方式2，学会计算初值，学会编写定时程序；④中断，包括外部中断、定时器中断和串口中断；⑤串口通信，掌握单片机之间通信、单片机与计算机之间通信、单片机与无线模块通信等。老师只要通过一定的手段和方法把这些核心知识给学生讲清讲透即可。
2.2 学
学什么？怎么学？这是学生要思考的问题。对于学生，关键要掌握住一门课的最重要内容，有些是必须学的，有些只需了解即可，甚至有些内容你没有必要关心。针对单片机课程，笔者认为学生在有限的时间内，只需要花精力学习芯片引脚使用、最小系统接线、会点亮LED、会控制数码管和液晶屏、会灵活利用中断和定时功能、会进行串口通信、无线模块收发等就可以啦。这些核心内容的学习，可以按照老师安排的项目，如流水灯、交通灯、数码管时钟、万年历、温湿度监测、无线遥控循迹小车等课内教学项目进行知识和技能的系统学习。
2.3 做
在理论知识学习和项目驱动教学中，老师可以再另外给学生布置一些学习任务，学生也可以根据自己的特长和兴趣在网上找一些实例，进行巩固和练习。在练习的过程中，有可能一个项目的设计制作完成，会涉及很多专业课程知识，这样又倒逼学生主动去复习过去所学知识，学生会带着问题去翻书、查阅相关资料等。锻炼了学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。
2.4 练
在“教、学、做”的基础上，学生基本已经掌握了单片机的基础知识和基本技能，然后，教师就可以引导学生拓宽思路，增大知识面，通过大量的工程项目反复练习，熟能生巧，练习的多了，设计的项目多了，会使学生获得一定的成就感，就会激发学生的求知欲望。
2.5 研
就是研发、设计和创新。不管是老师教，还是学生学，都不能总是拘泥于课内那几个简单的项目，简单的基础项目只是敲门砖。要想提升自己，就必须把目光瞄准市场、了解企业岗位真正需要的知识和技能、熟悉生产和生活中单片机控制系统的设计、开发和应用。
2.6 赛
教学中，教师可以组织小规模的单片机知识和技能竞赛、问题式和讨论式比赛，也可以举办单片机系统设计与制作大赛，也可以组织参加全国大学生电子设计大赛、机器人大赛和其他各种级别和形式的专业竞赛。通过鼓励学生参加比赛，能够检验学习效果，能够以赛促学、以赛促教、以赛促改，能够锻炼学生的竞争意识、激发学生创作潜能，培养学生的团队精神和合作精神，提高学生的职业素养和就业本领。
3 考核方式改革和后期能力提升
“教、学、做、练、研、赛”六步教学法在最后的考核方式设计上，要改变传统的纸质笔试方式，最好采用过程考核和最终项目考核相结合，依据学生平时学习和做项目的表现给出过程考核分，期末考试采用教师指定项目或学生自选项目进行考核，做到独立设计、独立制作和安装、独立编程和调试，然后进行成果答辩，最终给出项目考核分。
4 结束语
在教学中，笔者进行过深刻反思，到底怎么教才能让学生爱学、乐学呢？“教、学、做、练、研、赛”六步教学法是笔者在教学中的一点总结和体会，不能算是十分成熟和成功的教学模式，每个学校和不同的老师，想必都有自己的思考和看法，有道是教学有法、教无定法、贵在得法。但在教学改革中，没有终点，高校教师要不断创新、不断拓宽教学思路、更新教学方法和手段、提升教学能力和知识水平，才能跟上现代化教育发展步伐。教学改革，我们永远在路上！
参 考 文 献
关键词：民航专业；单片机；教学改革
作者简介：陈维兴（1981-），男，天津人，中国民航大学航空自动化学院，讲师；徐萍（1983-），女，辽宁鞍山人，中国民航大学航空自动化学院，讲师。（天津300300）
基金项目：本文系2010年中国民航大学院级优质课建设项目（项目编号：D1386）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）10-0077-02
单片机是工科院校自动化、电子类及相关专业重要的专业必修课，是一门结合控制、计算机等技术，培养学生创新能力和动手能力的应用性很强的课程。该课程主要学习和掌握单片机的硬件结构、指令系统、编程方法及设计等，可以帮助学生对前期专业基础课程的理解和掌握；同时单片机又是一门实践性很强的技术课程，是学生日后从事相关行业工作的基本技能之一，它的教学效果直接影响学生的就业和发展。[1]
民航大学具有鲜明的行业特色，毕业的学生主要到机场、航空公司等民航相关机构从事维修和管理等工作。随着数字化机务维修和智能机场建设的深化，单片机课程对于日后从事机务和机场机电的学生来讲意义重大。对于这样的“饭碗型”课程，学生却普遍感到枯燥难学，学习热情不高，更谈不上应用能力和创新能力了，这就使单片机课程对学生日后毕业设计和就业的帮助也不大。[2]
鉴于以上情况，学院单片机教学团队积极探索和尝试，对课堂教学、实验教学和实践教学进行改革，通过多种方式培养学生的创新能力和知识应用能力，使学生能够适应未来个人发展和行业发展的需要。
一、改革课堂教学，注重行业特点，提高教学质量
在课程学习之初，就结合民航行业设备特点，把科技竞赛或毕业设计中的优秀作品以演示、介绍和互动的方式介绍给学生，如发动机传感器智能检测方案、助航灯光调光器的控制、助航灯水蚀检测装置等，使学生对单片机系统有一个感性认识，体会单片机技术的实用性，从而激发学生的学习兴趣和求知欲。
优化重组教学内容，提高教学质量。[3]传统单片机教材的编排顺序是先介绍基础知识、硬件结构，然后介绍指令系统、中断和外部扩展等。这种编排方式虽符合先基础后综合的逻辑规律，但学生普遍反映抽象难懂，学完了教材也不会应用。为此在教学中把“以应用为目的”作为指导思想，调整教学计划、整合教学内容，每章都引入适当的教学实例，例如学习用P1.0做输出口点亮LED时，可以结合助航灯水蚀检测这个实例，灯具上的水蚀信息经单片机处理后通过P1.0做输出口点亮LED，LED的亮灭反映了灯具的水蚀与否，当然真正的设计和实现比较复杂；再如讲解中断实时性问题的时候，引入场面监控系统的报警模块，让学生从现场工作角度理解中断优先级和实时性处理的问题，随着学习的深入，陆续把新知识点与实例有机联系起来。在实例中讲解某些知识点，既提高了学生的学习积极性，又培养了学生解决实际问题的能力。
广泛使用多媒体，密切结合行业教学。采用多媒体技术设计和制作相关教学课件，融入动画、动态注释等环节增强知识的可视性，加深学生理解和印象。将行业内常用设备的板级实物引入到教学中，比如在通信相关章节中以行李分拣系统、机场场面监控系统中的设备接口举例，内容精辟、主题明确、层次清晰、文字简练，尽可能多地采用图片图表形式，避免冗长的文字表述。通过丰富的动画演示，生动形象地描述课本中的抽象概念，将枯燥的理论具体化、形象化，通过感官和想象力的互相配合，帮助学生对理论知识进行理解和记忆，增强他们的学习兴趣。同时利用校园网上先进的Blackboard（Bb）网络教学平台资源，为学生提供丰富的学习资料、相关芯片资料、设备资料、项目开发指导建议和师生交流论坛，方便学生课后学习，也营造了一个独立思考研究、相互交流的良好氛围。
本课程基于民航领域对测控系统的要求，加入了工控机（IPC）的相关内容，使学生较为完整地了解上位机与检测控制装置协同工作的机制；同时通过融入行李分拣、值机、离岗等机场常见系统的实例，学生从行业应用角度了解到单片机如何作为系统的一个组成部分进行工作，同时也形成了控制系统的概念。例如，将单片机串口通信技术与IPC的COM接口控制结合使用；将单片机的数据采集、AD转换技术与IPC的数字量输入和组态方法结合使用。通过这种在行业实例中讲解技术，同时将不同方面技术横向联系的方法，学生更全面地掌握单片机知识和其应用，更深入地理解设备、系统的构造，为今后专业课的学习打下了坚实的基础。同时，IPC内容的引入和系统化的讲解也使学生从单机设备到整体系统完整了解民航业内常见的控制系统。
二、改革实验教学，强调专业特点，培养综合能力
单片机课程具有很强的实践性，为达到良好的教学效果，必须加以大量的实践训练才能使学生深刻领会和理解课程内容。实验教学具有直观性、实践性、综合性，是单片机教学的重要环节。[4]
传统的实验环节没有考虑学生的个体差异，全班同学用相同的试验箱和实验指导书。学生按照实验指导书给出的接线图、实验方法和步骤进行实验并输入程序代码，在实验教学系统的特定环境下对程序进行编译、运行，在实验箱上观察结果。这种实验教学方法在一定程度上可以让学生尽快了解和熟悉单片机，但它不利于学生动手能力、创新能力和综合运用知识能力的培养，不利于进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性。对于同样的实验内容和实验步骤，完成情况也有较大差异，基础好、能力强的学生“吃不饱”；基础和能力差一些的同学“吃不消”。
鉴于以上原因教师对实验环节进行改革，把实验项目分成基础性实验和设计性实验两类。基础性实验占实验成绩的60%，设计性实验占40%（见表1）。
基础性实验如数据传送类实验、数据计算类实验和定时中断类实验，给出实验题目、实验方法和实验步骤，目的是让学生进一步巩固课堂的教学知识、夯实理论基础、掌握基本的实验方法和实验技能。设计性实验如飞机停止泊位的单片机控制、基于单片机的助航灯光巡检装置、机坪车辆限速报警装置和选择呼叫信号发生器设计等，只给出实验题目和必备的开发包，要求学生分成2～3人的小组，从功能要求、方案论述、系统软硬件设计和调试这几个方面入手，撰写实验报告，但每人的侧重点不同，其实验方法和步骤可通过查阅相关资料自拟，实验完成后由任课教师组织简单的答辩，目的是培养学生的知识应用能力和独立思考能力。同时，根据机务和机场不同专业学生今后职业特点，分配不同题目。如机场自动化类学生多进行通信、监控功能较强实验，如飞机泊位、助航灯光控制、特种车定位等；而机务维修专业学生多进行传感器检测、数据总线采集、实时控制功能较强的实验，如多路采集、总线管理等。对于这种改革，学生感到实验课变得生动有趣，因而投入了极大地热情，充分地发挥了自主性和创造性，有利于学生综合能力的培养。
三、开展实践教学，紧跟行业发展，培养工程思想
国内外高等教育很注重引导学生创新能力、协作精神、理论联系实际、动手能力和工程素质的培养，提高学生针对实际问题的解决能力。民航大学是一所行业特点十分鲜明的院校，在这方面笔者也做了一些有益的尝试，结合行业发展，以创新基地为平台，积极开展实践教学，培养学生的工程思想。
为了更好地应对未来的工作，笔者吸收学有余力的学生进入创新基地。教师通过到民航企事业生产实习和调研等机会凝练来自生产一线的实际题目用于学生科技活动，如助航灯光模拟控制、旅客行李信息检测、特种车辆防撞等，这些题目全部基于单片机嵌入式技术解决，需要学生具备一定的技术基础。通过一定的培训后，鼓励学生参加学校组织的科技立项和校外竞赛，配备专门老师指导学生撰写立项申请书，经学校组织的专业教师论证评审后，获得一定的仪器设备或经费支持，进行课外科技研究。学生自己查阅资料、设计及安装调试电路，独立处理实验数据及分析实验结果；指导教师定期对学生进行指导，引导学生找出解决问题的方法。
在课外实践过程中，同时注重培养学生的工程素质。[5]从选题开始，就强调收集资料、协作分工、工作记录、心得体会等细节工作，并做好设计说明书等相关文档的管理，使学生熟悉立项、方案论证、PCB 设计、结构设计，软硬件设计与调试、安装调试等电子设计的各个环节，逐渐熟悉和掌握硬件开发的整个流程。这样系统地培养学生的学习技能、交流技能等，理解并认识良好的工程规范，为日后独立从事单片机系统的开发和设计工作打下坚实基础。
指导教师组织学生进行开题答辩、中期检查和结题验收等工作，引导学生从不同角度思考问题，注重总结归纳，将实践中得来的经验进行升华和沉淀，写成科技论文或总结报告，锻炼了学生的表达能力、文字组织能力、应变能力和团队协作精神。
四、结论
自单片机教学改革以来，学生对单片机内容接受得更快、理解得更深，教学质量明显提高。采用新的教学方法和教学手段后，学生接受单片机应用技术课程知识和掌握高新技术的能力明显增强，学习积极性也有明显提高。实验和实践教学改革后，通过课程设计、毕业设计、竞赛等环节反馈的信息表明学生的动手能力、创新能力和综合素质明显提高。参与实践组织的学生完成多个具有民航特色的课题，如“机场助航灯光模拟屏控制系统设计与实现”、“机场旅客行李标签自动检测装置”、“机场助航灯光积水检测系统”等得到了行业内专家的认可和高度评价，并在“挑战杯”等竞赛中获奖，其中“机场助航灯光模拟屏”已经做成实物（长9米、宽2米），用于本科生的实验教学。这些都是课程改革的良好成果。
教学改革是一个长期的过程，要把它作为一种常态进行下去，不断总结积累经验、完善创新，只有这样才能真正完成不断提高学生综合素质的目标。
参考文献：
[1]朱清时,方健华,丁伟红.创新人才的培养与我国当前教育的改革(上)[J].江苏教育研究,2009,(16):3-8.
[2]庞永师,刘玲,陈德豪.工程类应用型人才培养探索与实践[J].中国大学教学,2008,(9):43-45.
[3]杨洪亮.“单片机原理”课程层次式教学改革研究[J].计算机教育,2008,(18):60-61.
关键词：单片机；创新实践；有效教学
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）01-0238-02
一、引言
随着电子技术的发展，电子产品在人们生活中随处可见。在机电设备的控制中，单片机是最常见的控制器之一。因此单片机技术及应用是机电类、电子信息类学生的必备技能。在传统教学过程中，学生往往只停留在课本上，对实际应用设计经常无从下手。另外，不少高校的单片机课程都是以教师为主，学生被动接收，也不能激发学生的学习兴趣，甚至导致一些有兴趣的学生还会因为这种枯燥的学习方式而产生逆反心理，失去兴趣或信心。因此，改革传统的单片机教学活动，激发学习兴趣和提高创新实践能力，是目前高校教学改革亟待解决的迫切任务。
单片机原理及应用课程是在微机原理课程基础进行学习的，它更注重于应用能力的培养和训练。学生在学习这门课程后应该具备独立完成一个单片机嵌入式系统的硬件及软件的设计。
1.课堂教学方法改革。传统的教学方式仍然是以教师为主体，按照按单片机硬件结构、指令系统、软件编程、单片机系统的扩展、各种器件的应用、单片机应用实例为主线讲解。学生被动的接收老师所传授的东西，没有主动去思考，影响了学习的积极性。
单片机的主要学习目的是能够解决实际问题。经过对单片机教学过程的研究，作者对传统的教学方式作了一定的调整，始终以案例为主贯穿于整个教学过程。首先，在课前提出问题，让学生思考解决问题的方法，调动主观能动性。问题的难度设置在讲授的内容范围。针对问题，课程按方案、硬件和软件三部分内容进行讲解。如此一来，每个案例都从具体问题出发，培养学生从整体去分析和思考问题的能力。以“定时计数器”为例，给学生提出“交通灯”任务，根据前面所学知识，学生就很不难以实现。在课堂上让学生叙述自己的方案，然后带入新课堂知识进行方案的比较，让学生印象更深，再结合电路，学生可以明确的知道自己所学的知识可以应用在哪些地方。
传统课堂学生是无法真实看到实际的运行情况，实验课因为时间有限，无法展开讲解。而仿真软件的使用，让我们找到了一种好方法，可以有效把这两个过程结合在一起。Proteus仿真软件是目前世界上唯一能进行单片机应用系统进行虚拟设计与仿真。结合该仿真软件，可以在课堂上将“交通灯”的电路画得直观形象，还可以从软件中直接观测到程序执行时各位置的状态变化。图1为教学中制作的单片机仿真界面。图中即包含了单片机系统，还包含了交通灯和时间显示等模块的实际电路，可以很直接给学生介绍电路的原理和逻辑控制。
通过案例加仿真的方法，可以调动学生的兴趣，活跃课堂的气氛，还能实现教与学的有效互动，让学生直观看到当场修改场景，达到真正的有效教学。
2.课后任务改革。经课堂研究实践发现，以任务驱动方式作为学生的课后训练，可有效的增强学生的应用能力。在课后，给学生分配一个小任务，要求学生利用Proteus仿真软件进行电路设计，并用KEIL C软件进行单片机程序设计。在这个过程中，学生要求注意设计中的每一个细节，只要有一步错误，那么整个任务就无法很好的完成。并且电路是由学生独立设计，每个学生设计的电路各有特点，再把一些优秀的作业拿到课堂上演示，可以让学生体会到一种成就感。这种训练方式，学生从一开始就全面的思考整个任务，对一些不懂的电路，还能促使他们去翻阅以前所学的课程，在编程过程中遇到错误还能思考如何解决，而并不是像以往，写出代码却不知道是否正确。从而提高了学生的实际动手和解决问题的能力。
3.考核方式的改革。考核是检验学生学习效果的重要组成部分。传统的考核主要是卷面考试。卷面考试虽然可以考查学生紧握知识的程度，但无法了解学生的应用能力。因此作者在考核中加入一项综合设计。在课程结束之前的两周，针对平时的学习情况，对学生进行分组，给每个小组分配不同的设计任务，完成一个综合设计的实践训练，撰写设计报告。还安排时间，针对设计的任务的报告内容，对每个小组成员进行答辩。根据答辩情况进行打分，该成绩为期末考试成绩的组成部分。这样可以很好的考查学生实际掌握的情况和应用能力，同时也能提高学生团队协作能力。以下是作者给学生任务答辩设置的几项指标：
经过这几个方面的设置，可以较公平和有效的了解学生对该课程的掌握情况。
4.课外创新实践活动。单片机是一项重要的技术，应用到生活和生产中的各个方面。因此，学习单片机不能仅仅局限于课堂。在课后，作者倡导学生组成单片机创新小组，建立小组讨论群，定期举行经验分享活动。从而可以交流他们在实际设计过程中遇到的问题，如果有好的思路和想法也可以到创新小组中分享和讨论。经过几届学生的积累，就可以实现“传帮带”的氛围，由老师或者高年级的同学为大家解决实际问题。
除此之外还鼓励学生参与各种科技竞赛。现在的一些常见的科技竞赛如：“全国大学生电子设计大赛”、“飞思卡尔智能汽车比赛”以及各大企业组织的如“STC单片机创新大赛”、“ARM-STM32校园创新大赛”等，都是以单片机为主要的控制芯片。不仅可以将所学与实际应用相结合，还能达到与参赛选手相互交流能作用。对有兴趣的学生还可以参与到老师的项目中，或者在假期推荐到企业进行实习等，从而有效的搞高学生的创新实践能力。
经过课程的改革，组织学生组成课外兴趣小组，得到学院和系里的大力支持。学生自发组队参加了“STC单片机创新大赛”“飞思卡尔智能汽车竞赛”等科技创新比赛，取得一定的成绩。有部分低年级学生，也开始对单片机的学习产生了兴趣，主动要求加入兴趣小组，并自行购置开发板进行学习，创新小组已逐步稳健的发展起来。
二、课程改革中出现的问题与反思
1.课堂教学内容的编排。在课堂教学改革这个过程，虽然看上去像是教学方法上做了很大的改革，但其改革的难度主要在课堂案例的编排，每个案例选择要求恰倒好处，既要结合新的课堂知识，又不能太难，超出学生学习的范围。对案例教学中，仿真实例，要认真制作仿真界面和程序，让学生有一种耳目一新的感觉，而且电路设计要求清晰明了，才能有助于学生理解。否则会适得其反，学生看到电路太复杂，会产生厌烦心理。因此，做好教学内容的编排和制作工作，是整个教学过程改革的重点。
2.考核方式和指标设置。考核方式的变更，打破了传统考核方式。容易引起部分老师和学生对考核公平性以及合理性的疑问。因此如何合理的设置考核指标，并有效的实践等问题还需要有更为行之有效的办法，并通过实际教学来检验其的有效性和合理性。
3.课外创新小组的建立。课外创新的建立是一下持续的过程。因前期参与小组的成员中有经验的学生较少，还需要老师多加引导，因此在前期建立时需要有一批老师作为小组的指导教师，定期的组织学生进行交流和互动，解决学生遇到的问题等。一旦形成一定的规模后，还应配置相应的实验室、实验设备和建立配套的管理制度，并由高年级学生组织和引导低年级学生，实现创新小组的自我管理。
三、结语
经过一段时间教改实践的努力，学生对于单片机课程的学习兴趣和在单片机应用能力等方面都有了较显著的提高。学生参加学生创新实验项目增多。以机电工程系学生为例，参与的创新项目占全院项目的约40%，基本都选用单片机作为控制芯片。创新小组的成立也初见成效，有324个创新兴趣小组。学生已经成功申请国家实用新型专利总计12项。
参考文献：
[1]林育兹，张丹.浅谈电工学课程教学改革及成效[J].电气电子教学学报，2012，（23）.
[2]陈松平，林育兹.机电类本科应用型人才培养的探索与实践[C].厦门大学嘉庚学院教学研究论文专辑，2011.
[3]陈颖，林育兹.案例教学法在智能仪器设计教学中的应用[J].实验室科学，2013，（1）.
论文关键词：电子系统；设计方法；设计能力
随着科学技术的发展、知识经济时代的到来，社会对大学生提出了许多新的要求。大学生应该具有扎实的基础理论知识、较强的实践能力、创新意识、创业精神和协调能力、强烈的责任感和服务意识等。
当今世界，电子产品不断更新发展，并且向智能化方向发展，日益突出单片机和FPGA等可编程器件在电子产品设计和创新中的重要性。新产品的更新换代促使用人单位对电子信息专业的学生有更高的要求：第一，要有扎实的专业基础知识，例如学习和掌握“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“高频电子技术”、“单片机原理”和“微机原理”等主要课程；第二，动手能力要强；第三，要能紧跟电子信息产业的迅速发展，要有较强的适应工作的能力，使用先进应用软件的能力，例如会利用诸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具软件进行电路设计和仿真调试。用人单位对毕业生的要求除了能够掌握一定的基础理论和工具之外，还要求毕业生具有基于单片机系统的电子产品的设计经验。
电子设计竞赛正是对人才全面培养、更新教育理念、改革教学方法和内容等起到了促进作用，具有极其重要的现实意义。电子设计竞赛的选题引进了新的理论与技术，是跨学科的、系统的和综合的。为了有效指导学生参加各类电子竞赛，特对综合电子系统设计的教学模式、课程内容、教学方法及考评进行改革。
一、综合电子系统设计课程的性质
电子系统设计主要是指基于单片机控制的完整应用系统的设计，包括系统软硬件设计及系统调试等多方面的知识。电子系统设计课程体系是以“单片机原理及应用”课程为核心，由“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“传感器技术”、“电子设计自动化”、“可编程逻辑器件及应用”、“C语言程序设计”等相关课程组成。它是一门综合性较强的专业课程，通过本课程的理论学习和动手实验，培养学生的专业知识综合运用能力、系统分析能力和电子产品开发创新能力。
学生经过前期基础课的学习，通过随课的验证性实验，对于电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，在老师的指导下基本能够进行单元电路的设计和调试，通过课程设计也能完成本课程简单的综合性实验。但一些验证性实验多数是教材内容原理的演示和再现，实验内容和方法都是老师指定，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，积极性不高，不利于创新性人才的培养。
鉴于上述情况，对综合电子系统设计的理论内容和实践方法进行改革创新。
二、综合电子系统设计理论课内容
根据本课程的实际情况和学生所具备基础知识，安排如下几个环节：模拟电路单元设计，数字系统单元的设计，微处理器单元电路的设计以及电子系统抗干扰技术等环节。
结合全国电子大赛，模拟单元电路主要讲述运算放大器的设计以及正确使用、有源滤波器的设计方法、外围电子元器件（电子、电容）的计算和选择；直流稳压电源的设计方法以及参数元器件的选择；各种信号产生的方法，重点讲述数字频率合成DDS的原理和实现技术。以上这些单元内容的安排是结合历年来全国电子设计大赛有关模拟电路环节而选择的，通过这些内容的讲解有利于提高学生模拟电子技术的设计方法。
数字系统设计单元主要讲解数字系统设计方法，突出现代数字系统设计——EDA设计方法；可编程逻辑器件的特点及选择；数字系统设计举例，比如AD、DA控制器的实现、交通灯控制器的实现、电子密码锁的设计等。通过大量实例的讲解使学生能初步掌握用大规模可编程逻辑实现中等难度的数字逻辑系统。
微处理器单元主要讲述目前流行的各种处理器，例如51内核单片机、MSP430单片机、AVR单片机、PIC单片机等型号，介绍它们的特点、应用范围、怎样根据项目需求来选择合适的微处理器；根据学生目前对微处理器的掌握和学习情况，重点讲述基于单片机串行通信的设计，包括几种流行的串行通信协议：SPI协议、IIC协议、UART协议以及one—wire协议，分析它们的特点，在不具有SPI总线、IIC总线的微处理器中怎样通过IO口模拟它们的总线协议；以具有这些总线协议的集成电路芯片的利用提高学生的C语言编程能力。
在微处理器单元里，另外的重点内容多基于单片机的并行通信设计，包括常用的人机接口电路（键盘、LCD、LED显示），这是在大多数的电子系统设备中都具有的，学生有必要掌握它们的设计方法以及编程技术。
电子系统抗干扰技术也是综合电子系统设计中非常重要的内容。当系统处在比较恶劣的环境下，抗干扰设计的好与坏直接决定了系统能否正常工作。微处理器虽然本身的抗干扰能力较强，但是用微处理器构造的控制系统仍存在着抗干扰的问题。为防止外界对系统的干扰，并确保电子系统安全可靠运行，必须采取相应的抗干扰措施。电子系统的干扰主要来自于供电系统、过程通道及空间电磁波。电子应用系统的抗干扰设计应针对不同的干扰源采取必要的抗干扰措施。具体方法有硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。
在这一章节里主要讲解电磁兼容设计、器件选型、降热散热计算、电路板和电子系统可靠性测试等综合知识。通过对本小节的学习，使学生应达到以下目标：熟悉系统的各种干扰来源及形式；学会供电系统及过程通道的抗干扰措施；能说出在印制电路板设计中体现的抗干扰措施；学习设计软件陷阱及看门狗电路，从而为综合电子设计系统设计打下良好的基础。
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三、精心设计安排实验
这门课实践性很强，除了教师讲述的理论内容和方法外，安排大量的实验以及鼓励学生去参加科技创新和各种电子设计的比赛，提升学生分析问题、解决问题的能力，从而提高他们的实际动手能力。根据课程的内容合理安排一些设计性的实验题目。安排的实验不同于在学习相应的基础时所做的实验，要体现独立思考的能力。
教师布置实验题目、讲述方法，学生以实验项目为中心，整合理论知识，查阅相关资料，具体的实验方案和电路要学生自己去网上或图书馆查阅资料独立完成。在做实验前，电路图以及程序代码要在课下完成，实验室只是调试电路和程序以及老师考核实验成绩。这样做可以更好地将理论与实践结合到实验项目中去，使学生在动手实践能力和分析解决问题的能力上有一定的提升；也可以锻炼学生学会搜集资料、整理资料，提高他们独立自主的学习能力。同时，教师在带领学生学习的过程中也在不断地提升自己，积累经验。
结合电子设计竞赛，安排各章节相应的实验项目：模拟电路单元主要是运算放大器和二阶有源滤波器的设计；重点是直流稳压电源的设计；数字系统单元设计安排了数字频率计、交通灯控制器，重点是DDS数字频率的合成实验。微处理器单元安排了基于单片机SPI总线时钟显示器和基于单片机并行通信的LCD显示系统。鉴于目前的实验条件，这些实验主要是通过仿真软件来完成。模拟单元电路里，利用Multisim电子电路仿真软件来完成运算放大器和有源滤波器以及直流稳压电源的设计；在数字电路系统设计中，利用MAX+PLUS II软件完成DDS数字频率合成的实验；微处理器单元，利用PROTEUS软件完成单片机的并行和串行通信实验。这样在不需要任何实验仪器和元器件的情况下，为学生提供了一个展示才华的平台，充分发挥学生的想象力和创造力。
四、综合电子系统设计的考核标准
目前我国教育领域使用的最普遍的考核方式仍是闭卷考试。闭卷考试对于考核学生的知识掌握情况是非常重要的，但对于综合电子系统设计这门技术性实践性和综合性非常强的课程，不适合采用闭卷考试对学生能力进行考查。
为了真正锻炼学生的实际动手能力，对这门课的考核采取如下方式：平时上课出勤、答疑以及学习的主动性占20%；实验占30%（其中课前预习的情况比重占80%）；最后50%的成绩是学生的作品。学生可以完成一个老师指定的题目，在确定最佳设计方案后，到实验室完成了系统单元电路的仿真，进行安装、测量和调试，把实际的设计作品做出来。也可以根据学科专业方向并结合自身兴趣，自主选择一个课题作为课程的设计项目，经过系统规划、设计、电路实现、系统调试完成一个完整的电子作品；最后通过验收、答辩、总结、演讲结束课程的学习。在系统的制作和调试过程中，让学生想方设法采取各种措施解决所遇到的实际问题，不断调整参数，修改和完善设计方案，得到真正的训练。
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