时间：2023-01-30 06:37:50
关键词：单片机；课程；教学改革
《单片机原理与接口技术》课程涉及的知识点多，对技能要求全面，使得学习者备感困难。同时，由于高职学生的知识接受能力弱，传统教学方式必然造成学生听不懂，跟不上，进而厌学。面对以上问题，本文试图就高职特色的《单片机原理与接口技术》课程教学改革作一探索。
《单片机原理与接口技术》课程的特点
单片微型计算机因其具有集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低等特点而在过程控制、数据采集、机电一体化产品、家用电器、智能化仪表和网络技术中得到大量使用。国内高校、中专、高级技工学校都相继在计算机工程、软件工程、工业自动控制、机械电子工程、精密仪器、电工电力电子、电子工程等专业开设了《单片机原理与接口技术》课程。越来越多的企业也把掌握单片机技术作为招聘技术人员的标准之一。
高职院校中，由于学制限制，学时少，不少院校和专业将《单片机原理与接口技术》课程也作为对非计算机专业学生进行现代计算机技术的第二次认识和启蒙教育，因此该课程显得更为重要。学生一般都要进行计算机应用基础的学习，完成对计算机的初步认识和基本操作的学习。如果学生缺乏相关的硬件训练，将对计算机应用的理解和学习造成障碍。《单片机原理与接口技术》课程集成了计算机组成原理、微机原理、汇编语言等课程的相关内容，并且包含单片机技术本身的知识体系。单片机“麻雀虽小，五脏俱全”。为了弄清单片机的一个概念，往往要牵扯到更多的新概念。因此在学习单片机原理与接口技术的过程中，很多学生感到困惑和吃力。
根据学生特点和课程特点，教学中应注意的几个问题
《单片机原理与接口技术》教学中必须强化基础、注重应用，进行模块化教学。同时要把握好教学与培训、理论与实践两个方面的关系。教学与培训是有区分的：教学是强调系统的基础知识，培养学生进一步学习的能力；培训则是对有一定基础的学生进行短期强化训练，尽快上手，进入角色。教学必须由易到难，符合认知规律。教学内容既要有一定的先进性又必须相对稳定。单片机基础知识相对稳定，而接口芯片的发展则可以用日新月异来形容。单片机作为一门技术，《单片机原理与接口技术》课程必然是以实验为主的课程。
教学中应先给学生一个总体的知识框架和学习脉络，让学生在任何时候对基本知识的把握都是清晰和完整的。学习单片机是一个渐进的过程，往往学习一遍难以完全掌握，而且这门技术也在不断发展，因此要培养学生的自学能力。教学中要讲清、讲透单片机硬件结构。根据教学要求和学生实际，对接口技术及接口芯片的讲解和使用可简可繁、可多可少。有条件的情况下，相关专业应开设专门的《单片机原理与接口技术》实践技能培训课程。一般专业也要充实实验教学，开足基础实验，作为理论教学的有力补充，以加深学生对基础知识的理解和基本技能的训练。
探索有高职特色的《单片机原理与接口技术》课程教学方法
“教、学、做合一”教学法在单片机课教学中，要充分发挥教与学的积极性，努力走“实践―理论―再实践”之路。强调在做中教，在做中学。通过理论教学以及实验和实训的有机配合完成教学目标。
3P教学法3P的概念是指原理（Principle）、实践（Practice）和产品（Product）的三者合一，是“教、学、做合一”的具体应用，将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标，较好地体现“学用一致，知能并举”的教育思想。在单片机教学中，这种教学法是非常值得提倡，并取得显著成效的一种方法。
案例教学法教师可在上课前让学生预习教师准备的实例材料，形成一定的看法，做好实例讨论的课前准备；在课堂中，针对实例出现的问题，教师组织全班讨论，由学生找出解决的方法，做出辨析；最后教师作简短的点评或补充性、提高性的总结。
上好每一堂课，注重教学设计
要提倡学生参与教学。这就要求教师在备课时不仅准备专业技术内容，更要研究教法，即如何利用“项目”、“实例”、“问题”等手段来激发学生的兴趣，提高学生参与程度，这也是课程设计的重要内容。教学设计有以下几种方法：（1）根据课程教学内容划分教学单元，按照一体化原则进行设计。（2）确定每个单元课程目标，包括知识目标和能力目标。（3）选定每个单元课程单项实训项目，以实例贯彻单元教学之中。（4）确定演示、实验、实训、实习等内容。（5）引入案例，问题驱动，操作演示，展开知识，讨论问题，总结提高。（6）板书演示，示范操作。（7）自查课程目标、层次、进度、信息量等。
参考文献：
[1]张华.课程与教学论[M].上海：上海教育出版社，2001．
[2]门振华.职业技术教育概论[M].重庆：重庆大学出版社，1988．
关键词：单片机；流水灯；教学改革
作者简介：王学惠（1974-），女，黑龙江友谊人，黑龙江科技学院机械学院，副教授；刘元林（1970-），男，山东平阴人，黑龙江科技学院机械学院，教授。（黑龙江?哈尔滨?150027）
基金项目：本文系黑龙江省高等教育学会“十二五”课题（编号：HGJXHB2 110872、HGJXHB1 110856）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）28-0050-01
“单片机原理及应用”是机械工程专业的一门专业平台课，课程内容侧重于实际应用。该课程的教学对象是机械工程专业的学生，他们已具备一定的电工学和计算机及控制理论知识，教学上应以单片机结构及应用设计为主，使学生通过本课程的学习，具备独立设计单片机测控系统的能力，能对单片机的组成原理和结构有比较深刻的理解，基本掌握单片机应用系统设计方法，可灵活地使用芯片构成单片机应用系统，具备单片机硬件设计和软件编程能力。
为了在现有的学时中尽快引导学生入门，使其在理论分析与实践两个方面的能力都有所提高，教师从课程内容体系安排和考核方式等方面进行了一定的探索和研究。
一、“单片机原理及应用”课程教学的现状及存在问题分析
“单片机原理及应用”是一门理论与实践联系非常紧密的课程，目前的课程教学包括理论和实践教学两部分。下面就从理论和实践教学两个方面入手，分析目前单片机课程教学的现状及存在的问题。
1.理论教学现状及存在问题
理论教学是单片机课程教学的重要组成部分，也是实践教学的基础。目前理论教学主要依赖于课堂教学，传统的理论教学主要依赖于黑板教学。计算机技术的发展和多媒体技术在教学中的广泛应用，在一定程度上提高了课堂教学的效果。另外，启发式、讲授式等多种教学方法以及图片、动画、视频等手段在多媒体课件中的应用，有效地提高了学生对理论知识的理解。但是，就教学效果而言，学生学到的只是单片机的理论，而且学习手段单一，枯燥，致使学生学得吃力，老师教得辛苦，教学效果也没有显现出来。学生不知道其所以然，自然也不知道单片机到底是如何工作，如何实现系统控制的，致使学生学习兴趣不浓。没有实践的支撑，理论的教学就达不到预期的效果，自然理论也不能指导实践。
2.实践教学现状及存在问题
目前的实践教学主要形式为课内实验，偏重于做一些常规的验证性、认识性实验，综合性、设计性实践环节较少，严重影响学生的动手实践能力，不能很好地发挥学生自主学习的潜力，就业竞争优势不明显。[1]实验课的教学采用实验箱，进行实验时，学生只要对硬件按照实验说明进行简单连线就可以完成，并不清楚原理。[2]这种方法对学生而言，大量的概念都是第一次接触，而且抽象，没有感性认识，往往不能充分理解理论知识，没有创新性，没有问题的提出，激发不了学生的学习兴趣。
从以上现状及存在问题可看出，该课程教学的主要矛盾点在于理论和实践教学相脱节，理论教学单纯学理论知识；实践教学浮于形式，只演示一遍而已，不利于学生实践技能的培养，更谈不上工程应用能力的培养，不利于培养目标的实现。理论教学缺乏实践的支撑和验证，使得理论教学无的放矢。实践教学也不能对理论教学起到很好的推进作用，最有效的方法是改革现有的课程教学体系，在实践教学中学习理论知识，加深对理论知识的理解和运用，使得理论教学有的放矢。采用理论和实践教学有机结合的方法，有利于提高学生的工程应用能力。
二、课程教学内容体系改革
本课程主要讲述MCS-51系列单片机的硬件结构、组成原理和指令系统，并结合实例，重点介绍单片机应用系统的设计方法。对于实践性、应用性很强的机械专业课程来讲，实践教学系统是关键环节。[3]
1.课程教学内容的制定
课堂教学是实践教学体系中最重要的环节，其质量的好坏直接影响学生的学习态度与学习效果。[4]课程理论教学内容分为基本内容教学和扩展内容教学两部分。在基本内容教学中以流水灯为课程主线，将最小系统、基本指令、中断、定时器等内容融会到这个主线当中，以实际制作的流水灯为依托，不改变硬件结构，采用不同的方法实现灯的流水过程，从而深入浅出地把复杂的理论应用到具体的实践中。扩展内容教学主要是在基本教学内容的基础上，扩展芯片（如A/D、D/A、显示及键盘等芯片）构成单片机应用系统。
2.实作部分内容安排
黑龙江科技学院应用型本科人才培养的目标是培养学生的工程实践能力，能够动手制作单片机应用系统是单片机原理及应用课程所期望达到的培养目标。为实现这一目标，针对单片机这门实践性很强的课程，必须构建以实践为主线的课程教学体系，提高实践环节在课程中的比重，尤其是实际用单片机制作完成一个系统，使学生在教中学，学中作，以作促学。
通过具体的实物制作，激发学生的兴趣，使学生能够真正体会到学习的乐趣。结合理论教学的内容，实作也分成两个部分，一部分是以单片机为基础的流水灯制作，另外一部分是以单片机为基础的扩展制作。学生在熟练掌握基本技能的基础上，以完成自选、综合设计性内容为目的，教师引导学生自行选题、自主设计实作过程、自我选配实验器材。[5]
三、教学改革的具体实施
关键词：单片机；电气信息类；教学改革
作者简介：杨盛（1973-），男，湖北公安人，三峡大学电气与新能源学院，工程师；陈星（1988-），女，湖北仙桃人，三峡大学电气与新能源学院，助教（湖北 宜昌 443002）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0118-02
单片机以其体积小、价格低、功能齐全、抗干扰性高、可靠性好、易于开发扩展等独特特点，被广泛应用于工业自动化及智能仪器仪表、通信设备、家用电器等各种设备仪器中。[1]“单片机应用技术”课程是本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程等电气信息类专业的主干课程，内容丰富，实践性强。本文在分析本校电气信息类专业“单片机应用技术”课程教学现状的基础上，探讨了课程教学中存在的问题及相应改革措施，切实提高学生运用单片机解决实际问题的能力。
一、“单片机应用技术”课程教学现状及存在问题
1.课程教学现状
作为电气信息类专业必修专业基础课，本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程四个专业开设了“单片机应用综合实验”课程，3.5学分，总计56学时，其中理论课24学时，实验课32学时。该门课程旨在使学生通过实验加深对单片机结构及单片机指令系统的理解，培养学生运用单片机知识解决实际问题的能力，力求使学生在完成本门课程的相关实验后，在分析问题的能力、动手能力及创新能力方面得到较大的提高，在今后的工作实践中具备独立设计、开发小型单片机应用系统及产品的能力。
课程一般在大二下学期和大三上学期开设，学生先选择理论教学班（每班120人左右）学习单片机理论知识，理论部分以介绍51系列单片机为主，内容包括：单片机概论（2学时）、MCS-51单片机结构（4学时）、单片机指令系统及汇编语言程序设计（8学时）、MCS-51系列单片机的扩展（2学时，含最小系统与程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、输入/输出口的扩展）、单片机机接口技术（8学时，含LED显示接口、8255可编程I/O扩展、键盘与单片机接口、ADC0809的原理与应用、DAC0832的原理与应用）。理论课结束时教师对学生该课程的评定成绩占课程总成绩的30％。
理论部分学完后学生进入实践教学环节（每班60人），二人一组，利用实验箱完成10个基础验证型实验，1个综合型实验，1个设计型实验，主要实验内容：实验系统的组成及软件编程、I/O口应用及扩展、定时器/计数器应用、串并转换、8155的应用、A/D与D/A转换、直流电机转速测量与控制等。实验课程结束后每人一组进行开卷考试，考试内容为实现单片机系统一个小的功能，成绩占课程总成绩的70%。
2.“单片机应用技术”课程教学存在的主要问题
（1）课程定位不准确，课程体系存在缺陷。长期以来，把“单片机应用技术”定位为专业基础课，没有考虑学生所学专业和今后就业去向，认为该门课程主要是了解掌握汇编语言、51系列单片机基本原理及编程基础，培养学生自学能力，为后续掌握其他单片机的应用打下良好的基础。但实际情况是除了参加各种学科竞赛的学生自学其他单片机知识外，由于没有后续课程支撑，大部分学生基本上只学了“单片机应用技术”课程中所涉及的内容，缺乏对单片机知识更进一步的综合训练，往往到毕业找工作时就表现出了这方面的缺陷。
（2）考核方式不合理。理论课环节采用随堂测试的模式，理论平时成绩和测试成绩占课程总成绩的30％，由于采用大班制教学，教师往往无法客观评价学生真实的理论水平；实践环节部分考勤占课程总成绩的20％，考试占课程总成绩的50％。目前的课程考核方式决定了学生重视实践教学而轻理论教学，学生往往在理论课上不学习而来实验室恶补，且学生理论基础的缺失给实践环节带来很大困难，存在理论与实践教学脱节现象，教师对学生实验过程缺乏评价。
（3）实践教学条件不足。目前本校每年有近千名学生进入实验室完成单片机实践教学环节，原有40套实验设备（实验箱+电脑）仅能勉强满足教学要求，无法对学生开放；由于实验箱内部硬件资源和结构固定，学生实验时只需用导线连接部分模块、输入程序即可调试观察实验结果，并不能真正理解其硬件电路原理，更谈不上硬件电路设计，限制了学生综合分析设计能力和创新能力的培养。
（4）实验教学模式落后。实验课以教师为主，学生在规定时间内按照实验指导书要求完成规定实验内容，实验程序大多参考实验指导书所附参考程序，不利于发挥学生的主观积极性，部分学生是慑于实验考核的严格性来完成实践环节；由于实行选课制，各专业学生混选，水平参差不齐，实验课上指导教师要花大量的时间来讲解实验原理，无法针对专业要求进行专项训练，更勿论因材施教。
二、“单片机应用技术”课程教学改革措施
针对课程教学中存在的主要问题，结合实验室建设情况，本校从以下几方面着手进行了课程教学改革：
1.明确课程定位，完善课程体系
课程定位为电气信息类专业必修专业基础课，经教师讨论认为由于各专业依托行业背景不同，应区别对待：该门课程应作为自动化专业、电子信息工程专业的专业课，强调工程实际应用能力培养，增加单片机系统的实践环节教学；而对电气工程及其自动化专业，由于其就业方向的特殊性，可以仅定位为专业基础课。
课程内容上，随着各种高性能、新型号单片机地推出，任课教师都有一个疑问：继续给学生讲授51单片机吗，是讲C语言还是继续讲汇编语言？经探讨认为：目前51系列单片机在高校课堂仍属主流，要把51单片机讲好讲透，确实提高学生动手能力和综合素质，课堂上可引入其他型号单片机及单片机最新动态，通过引导学生完成综述性论文开拓其视野，至于是用C语言还是用汇编语言的问题，认为作为基础，学生应掌握汇编语言，更加清楚地了解单片机内部结构和其中内容变化，对有兴趣有能力的学生可以作更高要求，如对毕业设计学生和参加各类学科竞赛的学生要求可用C语言或C语言与汇编语言混合编程。
课程体系上，作为基础内容将原来“单片机应用综合实验”课程理论部分剥离出来成为“单片机原理及应用”课程，32学时2学分，单独考试，实践课程仍为“单片机应用综合实验”，维持32学时不变；对自动化专业、电子信息工程专业和通信工程专业学生开设“课程设计”（1学分，必修）、“DSP技术与应用”（2学分，选修）、“嵌入式系统”（2学分，选修）作为进阶，电气工程及其自动化专业学生亦可选修；高阶部分鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动，激发学生的积极性，提高学生综合应用和创新能力。
2.改革课程考核方式
原来“单片机应用综合实验”课程分成两门课后，“单片机原理及应用”课程在上半学期学习，单独考试，平时成绩占30%，考试成绩占70%，学生考试合格后下半学期再修“单片机应用综合实验”课程，确保学生进入实验室之前已具备相应的理论基础。“单片机应用综合实验”成绩由平时成绩（占20%）、作业成绩（占20%）、考试成绩（占60%）三部分组成，其中平时成绩综合实验出勤、预习报告、实验操作和实验成功率等情况评定；作业成绩主要考量学生实验完成后相关知识的掌握情况；考试为一人一组上机开卷考试（资料仅限考生本人使用，不得使用移动存储设备），评分内容含操作、硬件连接、程序编写和实验结果。考核方式的改革基本确保了学生成绩评定的客观公平，杜绝了浑水摸鱼的现象，提高了学生的学习积极性。
3.改善实践教学条件
本校新增了40套雷迈特公司的DPJ-H型单片机实验箱及配套模块，实验箱采用“仿真式”设计思想，所有实验模块及CPU资源均对使用者开放，可结合Keil C51 μVision软件和Proteus仿真软件进行程序调试、固化，联机或脱机验证实验结果，充分满足“验证式—模仿式—探索式—开发式”的由浅入深的各种实验要求；购置了部分51实验开发板和凌阳单片机开发板供学生选用，同时可提供分立器件和开放的创新实验室，由学生自己制作系统版，完成感兴趣的实验内容，极大地激发了学生对单片机的兴趣，提高了其硬件设计能力和动手能力。
4.改革实验教学环节
（1）根据新的实验设备，重新编写了实验指导书。笔者设计编排了软件实验、硬件实验、系统设计三个方面共计16个实验内容，其中验证性实验10个，综合性实验4个，设计性实验2个，每个实验均附有作业题，取消了参考程序，但验证性试验仍给出了参考程序流程图。实验指导书后附上了实验模块原理图和仿真、开发工具使用说明，学生可以参考直接进行实验。
（2）在理论和实践教学中引入仿真开发工具Proteus。Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件，可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能，是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。[2]对于各层次的实验，学生都可结合Proteus与Keil C软件进行仿真，基本了解掌握实验内容，加强了对学生系统硬件设计能力的训练。
（3）开放实验室，提高学习过程的开放性。除了验证性实验外，在完成实验作业、综合性实验和设计性实验时实验室对学生开放，指导教师主要通过启发式教学引导学生进行思考和讨论，让学生建立“从顶向下”的系统学习和设计思维以及“从底向上”的系统构建方法，实现从以教师为主到以学生为主的教学模式的转变。
（4）实行分专业选课，小班制试点。学生分专业选择实验教学班，有利于教师根据专业特点指导学生选择完成相关实验内容，针对专业应用方向加强训练；考虑到自动化专业学生相对较少（每届80人左右），对自动化专业试行小班制教学，实验时每班40人，每人一组，教师可以很好地把握每个学生的情况，做到因材施教。
（5）以课外实践促进学生实践创新能力培养。对有进一步学习单片机应用技术要求的学生，采用“竞赛+项目”的模式，鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动，参与教师的科研项目，由浅入深提升学生应用单片机的工程实践能力和创新能力。
三、结束语
经过近几年来的不断改革与探索，逐渐健全了“单片机应用技术课程”体系和教学内容、学生考评机制，改善了实验教学条件，加大了实验室开放力度，学生理论水平进步明显，实验效率和效果较以前得到大幅提高。“竞赛+项目”的模式鼓励了一批动手能力较强的学生进一步提升自我，参加各类学科竞赛和课外科技活动均取得了较好的成绩。课程实验教学环节的改革带动了本校其他电气类专业实验教学模式的改革，后续将进一步扩大小班制实验教学的范围、加大实验室开放力度，不断提高学生工程实践能力和创新能力。
参考文献：
[1]高健.目标教学法在单片机实验教学中的应用[J].中国电力教育，
（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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[3]谢辉，陈立万，王悦善.“理实一体化”单片机课程项目导向型教学法的探索与实践——以重庆三峡学院为例[J].职教通讯，2011（16）：46-47.
[4]谢辉，李洪兵，李焱.单片机应用技术[M].北京：清华大学出版社，2013.
[5]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）：138-140.
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关键词：单片机原理与应用；课程教学；改革；创新
中图分类号：TP368.1-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 18-0000-01
"MCU Theory and Applications"Curriculum Reform and Innovation
Wu Xiaochun
(Jiujiang Vocational College,Jiujiang 332000,China)
Abstract:In this paper,"Microcontroller Theory and Applications"curriculum content,teaching methods and curriculum assessment problems in the teaching experiment on the basis of the analysis to explore the teaching of the reform program,the case study,experiment and conduct in-depth course evaluation research to improve the quality of curriculum and teaching effectiveness,to stimulate student interest in learning and innovation,students learn the scientific way of thinking and research methods.
Keywords:MCU Theory and Applications;Teaching;Reform;Innovation
单片机是为满足测控领域的需要而诞生的，以为它具有小体积、低功耗、易于产品化、耐干扰、适用温度范围广、易于实现多机及分布式控制等优点，被广泛应用于各种控制系统中。作为一门实践性强的专业基础课，“单片机原理及应用”课程在电气、机电一体化专业中占据重要地位。因此在学时紧、内容多的情况下，如何通过单片机课程教学的改革与创新，搞好课堂教学、实验教学及课程考核，提高教学质量，激发学生的学习兴趣，提升学生的动手能力及创新能力，是我们亟待解决的问题。
一、课程教学现状分析
（一）课程教学分析。在教材选择上，随着电子技术的快速更新换代，单片机发展也得到急速提升，产品日新月异。当下，大部分高校仍以传统的MCS-51单片机作为教材进行讲授，但却因为限于该单片机的典型性，致使学生对单片机技术的更新及更新单片机缺乏了解，狭隘了学生对单片机技术了解的视野。
（二）实验教学分析。单片机实验是为配合理论教学进行设置的。用于实验的试验箱多是为了对教材理论进行验证，可见，在课程教学中的实验教学多为验证性试验，试验箱的优点在于电路板板上只需用几根线连接少数接口，抑或不需要连线，进而导入已编好的程序便能完成实验，无法对单片机的运行原理进行升入了解。因而学生不能真正地了解具体的程序编译和内部线路连接过程，缺乏对教材教学内容的反思和应用了解，根本无法对所学知识进行巩固及加深，更是无法调动学生的思考创新的积极性及创造性。
（三）考核方式存在弊端。对于当下高校的考核制度，为达到检验学生对单片机知识的真正掌握程度，仅仅依靠笔试是无法收效显著。面对单片机知识掌握的深度和广度要求，试题无法以上要求，自然无法检测出学生的真实知识掌握程度；单片机技术重在实际的生产应用，笔试则无法考察学生实际动手实践能力，达不到确保学生能将知识运用于实践的效果。
二、教学改革与创新的措施
（一）以案例法促进理论教学。有机地将实验融入课堂理论教学中来，将抽象的知识直观化，通过案例法教学，把单个的知识点有机串联起来，使单片机的教学立体化，提高学生对存储器、指令系统等抽象的知识的学习兴趣，最终发挥案例法教学的最大效益。比如，在移位控制指令的讲解时，通过依次点亮实验板上的小灯，让学生直接地理解移位指令；在寻址方式的讲解时，比较直接寻址与立即数寻址间的区别，让学生在案例发现两种寻址方式的不同之处，使其对抽象寻址的认识上升到感性认识，进而促进其对相关知识的了解通透。
（二）实验教学模式改革。单片机课程重点在知识的实践性运用，学生必须将理论知识应用到现实的实践中。因此，必须打破传统的实验教学模式，不断改革试验模式，通过基础实验、研究型实验、创新性实验等一体化实验，有机地将理论知识融入到实验中，让学生通过实践的总结掌握知识运用的要领。
1.基础实验。基础实验是理论教学初级实验，侧重于知识的验证性。通过实验，可使学生理解单片机的工作原理及常用芯片的功能、使用方法及调试方法。通过基础实验，加深对理论知识的理解，有助于理论知识的巩固。2.研究型实验。实验要以理论教学为基础，通过让学生独立设计实验来对知识加以验证。让学生独立通过实验直观地找到实际问题的答案，使之不断掌握问题的本质，从而更好地解决单片机运用过程中的难题。3.创新性实验。以知识创新为导向的实验。让学生按小组进行实验，通过小组合作完成简单的综合性课题实验，创新性实验对学生具有较强的吸引力，能使学生在主动参与中掌握实验的各个环节的要领，既提高了学生的基本操作技能，又有助于学生的自主性和创造性的激发。
（三）课程改革要以知识的拓宽为基准。以全方位涉猎促进知识全面拓展。讲课时要以点带面不断拓宽知识面，通过邀请从事单片机的专家、学者以专题讲座的方式给广大学生上公开课，使学生了解单片机的运用领域，使之看到掌握单片机核心技术的市场前景，通过对技术运用的憧憬引导学生通过网络等多途径获取前沿性较强的知识。
以综合考核确保课程改革的成效。采用综合考核的方式有助于确保单片机课程的教学改革的成效，综合考核侧重于考核学生对知识的深层理解，考核的重点是学生的实践能力，让学生通过实际动手模拟、参与软件编程和调试，不断锻炼动手能力和解决问题的能力，通过实践最终加深对单片机知识的理解与灵活运用。
三、小结
单片机的课程改革需要从理论、实践以及知识面的拓宽等方面进行全方位的革新，理论教学与实际应用结合，通过案例教学、刻板演示、课外实践、综合考核等方式，突破传统教学存在的教学瓶颈，以激发学习兴趣为起点，不断提高学生单片机知识运用能力，最终培养精通单片机各种功能操作、具备单片机技术研发创新的实用性人才。
参考文献：
[1]石建国.以工程素质培养为目标的单片机教学改革探讨[J].茂名学院学报,2009,19:3
【关键词】微机原理 教学方法
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）36-0204-02
一、引言
随着计算机技术、微电子技术的发展，单片机技术在智能仪器仪表、智能传感器、数据采集与处理、家电和计算机控制系统[1]等领域被广泛应用，工程类专业尤其是计算机应用、电子信息工程、自动化、测控技术与仪表、机电一体化等专业的学生学习和掌握单片机应用技术是十分必要的。在现行的教学体系下，“微机原理与接口技术”课程教学偏重于单片机原理及系统各部件的介绍[2]，在系统性方面存在一定的缺陷，使得学生在后续课程学习和毕业设计中应用单片机知识的能力显得比较薄弱[3]。因此，如何激发学生的学习兴趣，培养学生的单片机应用能力，掌握单片机应用技术，就成了当前“微机原理与接口技术”课程教学中亟待解决的问题。
在这几年的“微机原理与接口技术”课程教学实践中，运用系统论的观点，将理论教学和实践教学的改革统筹考虑，不断改进教学方法，实现了课程教学效果的显著提高。
二、教学现状与分析
传统的教学模式中，“微机原理与接口技术”课程按照 “结构”、“指令”、“编程”、“接口应用”的体系进行授课。由于目标不明确，学生普遍反映课程内容庞杂、头绪纷乱、枯燥无味、无所适从，无法形成单片机应用系统的完整概念。另外，“微机原理与接口技术”作为一门综合性、实践性强的课程，课程教学分为理论教学与实践教学两部分，理论教学基本上以讲授方式为主，概念多、内容抽象，并且各部分知识衔接紧密；实践教学多为验证性实验，学生在实验中被动地输入程序、验证结果，其实践能力和创新思维能力不可能得到有效的锻炼，不能达到实验的目的。在课时有限的情况下，教学效果不理想，学生普遍感到难学。
三、课程教学方法探究
针对以上教学中存在的问题，结合学校实际，改进 “微机原理与接口”课程的教学法：以单片机应用为中心，注重培养学生的应用能力，把学习理论与知识应用、实践需求紧密结合起来。
1. 采用计算机辅助教学（CAI）
“微机原理与接口”是一门理论抽象并且实践性强的课程，采用计算机辅助教学（CAI）极大地增加了知识的传授量，并改变了学生获取知识的手段和方法。比如将难理解的芯片内部结构图和时序图用多媒体课件讲解，可以使学生更深刻地领会；单片机系统硬件连接可以利用PROTEL电路CAD绘图软件，教会学生自己绘制原理图并输出PCB电路板，可以调动学生的学习热情，为今后实验课和课程设计打下了基础。实践证明采用丰富多样的计算机辅助教学方式可以激发学生的学习兴趣，让他们体会到单片机应用的方法套路，从而取得好的教学效果。
2.培养和激发学生学习兴趣。
“微机原理与接口”课程对初学者来说比较难学，在教学中利用各种教学手段培养和激发学生的学习兴趣会收到事半功倍的效果。在教学中可经常向学生展示或分析一些我们身边单片机产品，通过剖析系统的结构功能并与授课内容联系起来以培养学生的兴趣。比如分析教学楼的大屏幕显示系统讲解单片机LED显示；分析超市收款机来讲解单片机的液晶显示和事务处理功能等等；此外还可有意识地把一些单片机相关科研项目展示给学生，并鼓励他们参与其中的工作。当然兴趣的培养是一个长期的过程，为此在教学中还可通过组织单片机兴趣学习小组，开展学习竞赛，进行单片机小制作等方式激励学生保持对单片机的持久钻研精神。
3.因材施教，加强师生互动
单片机的知识和技能的掌握不仅需要教师耐心地授课和讲解，更重要的是师生之间的互动学习交流，这样不仅能培养学生的兴趣而且能巩固教学效果。由于学生的基础和接受能力不同，在教学中应因材施教，进行多层次教学。根据学生的能力差异，制定不同的目标，在知识点的难度和深度上进行调整。比如章节授课结束时，要求每个学生提出三个以上的问题反馈给教师，让教师及时了解学生的具体学习状况。对于不同层次不同基础的学生，利用指导和个别辅导的机会，提出不同的要求，提供不同难度的题目，使学生的能力持续提高。教师应密切注意学生在教学活动中的表现，及时对学生做出评价，不断调整，重新分层，以充分挖掘不同层次学生的潜力，这是取得良好教学效果的保证。
4. 培养学生基本的科研能力与创新精神
“微机原理与接口”作为电类和其他相关专业的重要专业基础课，不仅要求注重学习单片机基础知识，而且更要注重培养学生的实践能力、综合应用知识的能力、创造能力。教学过程中，在学生之间组成科研兴趣小组，讲授科研工作如何开展，鼓励学生培养自己甘于吃苦、敢于创新、勇于献身科学的精神。教会学生解决困难的三个办法：首先靠自己去解决，比如到图书馆查阅相关资料、到期刊网查阅文章、上网搜索问题等等；其次到单片机网站、单片机论坛发问题贴等待高手答复；最后实在不行才去请教教师。这样可以培养自己独立解决问题的能力。
三、结束语
通过改进教学方法，不仅提高了学生对单片机的学习兴趣，调动了学生学习的主^能动性，而且丰富了教学手段，提高了教学效果。不少学生反应通过课程学习不仅学到了单片机的知识，更重要的是学到了如何学习钻研的方法，提高了自己的知识应用能力和科研能力。
参考文献：
[1] 陈刚.高职单片机教学的新思路[J].广州交通职业技术学院学报，2006.
【关键词】单片机 接口设计 考试 实践
【基金项目】2012年河北省高等教育教学改革研究项目（2012GJJG084）；2012年河北省高等教育教学改革研究项目（2012GJJG149）。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0242-01
一、考试方法改革内容
按照石家庄铁道大学电气与电子工程学院的培养计划，与单片机相关的课程有《单片机原理及应用》、《计算机制图技能训练》、《单片机接口设计》，三门课单独上单独考。
通过整合《单片机原理及应用》、《计算机制图技能训练》、《单片机接口设计》课程，找到一种更为科学、更为合理的综合考试方法。进而提高学生的学习兴趣，让学生学会学习，提高学生的实践能力、创新精神，提升学生的综合素质，提高毕业生的就业竞争力。通过整合课程体系，提高教师的综合素质。
二、改革方法
将《单片机原理及应用》、《计算机制图技能训练》、《单片机接口设计》三门课程综合考核。在开始学习《单片机原理及应用》课程时，学生2～3人一组，选择课程设计题目，整个学期每组做不同的课程设计，学生根据自己所选课程设计的情况，自主设计实验内容，在《单片机原理及应用》课程的理论内容讲授完毕后，学生根据自己课程设计情况，设计系统原理图，利用protel软件绘制系统的原理图，板图，然后交于厂家进行加工，学生根据所设计的原理图，购买元器件，然后进行焊接，编写软件程序，最后进行系统调试。
三、改革与实践的重点
（1）调整教学内容。针对单片机原理及应用，强化学以致用的教学指导思想。
（2）灵活设置实验项目。根据课程设计内容，自主设计实验内容。指导教师也可根据自己的科研实际，给学生设计一些典型应用案例。
（3）实施过程中进行阶段性检查。为了监管进度情况，每组学生需提交阶段性报告，对这一阶段的成果进行总结，在实施过程中遇到的问题，以及解决的方法。
（4）注重引入和应用典型新技术。在教学过程中，教师应注重给学生介绍实现同一系统目标可以采用传统方案，也可以采用新方案。给学生讲解不同的技术方案，不同的系统构建方式及其优缺点，根据自己的系统实现的功能不同采用最优的技术方案。
（5）采用综合考核方法。根据学生在不同阶段对课程设计的不同内容进行考核，可分为单独实验，综合实验，系统设计，原理图及板图绘制，系统功能实现等等环节的完成情况对学生进行考核打分，最终成绩由报告、作品、答辩情况而定。把学生的课程设计放到课程网站上，形成独具特色的考核方式。
四、改革的步骤
（1）组织调查研究讨论，制定符合单片机原理及相关实践课程体系的考核方式、方法。
（2）选择有普遍性的试点班，做“单片机原理及应用课程体系考试方式改革实验班”。
（3）贯彻落实单片机原理及相关实践课程体系考核方式方法实施计划。
（4）总结讨论单片机原理及相关实践课程体系课程考核方式方法实施过程。及时总结经验教训，好的方面要保留下来，以便在后续的学年实施时进行借鉴，对于实施过程中发现的问题，讨论解决的方法，以便提高教学效果。
五、改革成果
顺利完成了三门课的教学任务；学生在独立设计、绘图、选件、焊接、调试的过程中，发现了不足，也发现了乐趣，获得了成就感，大大提高了动手实践能力，激发了学习兴趣，提高了综合素质。
电1002-2班为实验班，电1002-1班为对照班，图1为《单片机接口设计》的成绩比较，图2为《计算机辅助制图技能训练》的成绩比较。通过成绩比较可以看出，实验班的成绩比对照班的成绩都有提高。
参考文献：
[1]张震宇，周克宁等.单片机与电子技术课程实践教学模式探索[J].浙江科技学院学报。Vol.24， No.4，Aug.2012，P338-342.
1理论课教学改革
以往的教学通常是预先由教师按教学大纲设计好相应的教学内容，然后通过讲解，让学生在一定程度熟悉和掌握基本理论知识。在电子设计竞赛过程中，发现这种教学方法不利于培养学生动手能力、创新能力和综合运用知识能力，不能激发学生的学习兴趣和主观能动性，同时学生也难以将理论知识学以致辞用。通过以下几点理论教学方式的改革，使学生摆脱“填鸭式”的理论学习，提高学习兴趣。
(1)加强理论与实践的结合，一边学一边做。采用比较通俗易懂的方法讲解比较抽象的理论，在讲述部分重点内容时通过现场实验演示，让学生更加直观的了解重点和难点。
(2)充分发挥现代教育技术的辅助教学作用。高质量CAI课件有容量大、图文并茂的优点。通过丰富的动画演示，生动地描述课本中的抽象概念，将枯燥的理论具体化，使学生的听觉、视觉等方面同时接收信息刺激，感官和想象力互相配合，增强他们的学习兴趣与记忆能力。使用软硬件模拟仿真技术，变抽象为具体，将单片机的内部结构和程序运行过程，直观地展示在学生面前。
(3)教学方法上采用拟人法、分类法、归类法、对比法以及项目教学法。课外加强答疑辅导，解决难点，开展课外科研活动等措施提高学生的学习兴趣。
(4)理论教学中采用计算机仿真技术(如Proteus软件)进行教学，将单片机原理、工作过程等，看不见，摸不着的抽象概念和过程形象化、具体化。
(5)共享网络资源。介绍一些著名的电子网站，如Alldatasheet网、21IC网、电子工程师网等。通过这些网络资源，学生不仅能够学会查阅芯片资料，还可与电子工程师进行学术交流，了解到电子行业的发展现状。拓展学生的视野，同时也培养学生查阅相应理论知识和相关资料的能力。
(6)提高学生学习单片机的兴趣。为了提高学生对单片机原理及应用这门课程的学习兴趣，充分调动学生的主观能动性，可以邀请一些著名的单片机开发公司技术人员来校做“单片机与就业”“单片机的应用”等方面的专题讲座，使学生们充分了解单片微机在工业控制、智能仪器仪表、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广泛应用前景及作为一个电子工程师学好单片机的重要性和必要性。
2实验课教学改革
孤立地学习理论，不把它们与要应用的领域结合在一起，就失去了学习它的意义。实践教学是培养创新人才的重要环节，应以培养学生的综合素质和创新能力为目标，真正建立起“理论、实践、应用”三位一体的新的教学模式。在学习理论课程时，学生要么只注意到了局部的硬件知识或者简单的汇编指令等内容，要么只注意到单片机系统具有很强大的功能，而不知自己如何应用单片机资源开发设计自己的产品。原有单片机实验课程体系存在弊端如：验证性实验过多，综合性、设计实验不够；基本没有进行过综合性的小课题动手能力训练。设计一个系统要用到键盘、显示、AD/DA等，各部分的试验在基础实验中都已做过，但在电子设计竞赛中看到的现象是，学生没有对一个产品设计的整体意识，所以要开设综合试验和设计性试验(如湿度控制、恒流源、小车控制、时钟显示等)进行弥补。除了完成正常的实验课外，还需要做到以下3点。
(1)增加C51应用编程方面的训练现在社会上的单片机系统已经普遍采用基于C51高级语言的软件系统。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条C语句相当于几条汇编指令，完成同样功能程序的指令语言行数也大大缩小，更便于复杂算法的实现和调试。
(2)应用KeilC编译和ISP下载编程软件现在社会上的单片机系统已经普遍采用基于C51高级语言。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点。为了提高学生的软件开发能力和实验效率，在实验中给学生增加了相应C51的编程训练。在单片机教学过程中，引导学生学习使用单片机应用开发的交叉开发平台Keil，加强学生对C语言的应用。
(3)应用仿真软件目前，电子电路的仿真软件有很多，如Proteus、Multisim、Matlab等。这些仿真软件带有国际通用的虚拟仪器及电子元器件库。引入了Proteus仿真软件，使学生建立直观的仿真思想。Proteus上学生可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试，观察电路的工作状态及软件运行后的变化情况，这对于学生的深入学习有巨大的帮助。Keil完成单片机软件设计调试，Proteus完成硬件设计及系统运行结果查看。极大地开拓了单片机学习的空间，降低了单片机的学习成本，提高了学习效果。通过Multisim、Matlab可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试，观察电路的工作状态及变化情况。鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发。在课余时间开放实验室，创造一个宽松的学习环境，为学生提供课余时间进行单片机综合性、设计性实验的条件，充分发挥实验室现有实验设备的效能。
3课程考核方式的改革
单片机课程主要是培养学生实践能力和应用能力，在传统的考核中，主要是依据一份卷纸达到考核的目的。考题侧重于基础知识，例如考几条指令应用、编一段简单的程序等，有的学生单片机考试成绩很高，却不会实际运用。考试作为课程教学的最后环节，直接检验教和学的效果，主导着大部分学生的学习。但对于实践性很强的单片机这样的课程来说很容易出现高分低能现象。因此，考核采用了实践与笔试相结合的方式，教师选择几个综合性或有代表性的设计题目，让学生分组限时完成。每组3～4名学生，每名学生承担不同的设计任务，实现1个小项目，如温度检测、时钟显示、电机驱动的控制、恒流源等。在项目进行的过程中鼓励学生运用不同的方法来实现目标，培养学生的创新意识，提高学生的技术能力。设计完成后，由学生演示设计结果，随后该组学生轮流进行答辩。闭卷笔试成绩占总成绩的60%左右，实践考核部分占40%左右。
关键词：创新能力 培养 课程改革 实践
党的十报告中指出：“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。刘延东同志在2014年高校咨询会上也提出：“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程，创新人才培养机制，切实落实人才培养中心地位”。当前，高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足，如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订，做了部分课程的教学改革与实践尝试，现与大家交流学习。
一、主要改革内容及实施情况
（一）充分发挥培养计划在引领学生创新能力
在2014级电类学生培养计划修订中，对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。
（1）2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是将“单片机原理及应用”课程（36+20）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验分别独立的两门课程。
在专业核心课中：取消了“船舶通信与导航”课，改列为专业选修课。
在专业选修课中：取消了电子综合设计辅导（2学分、24+8学时、第5学期）课，新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程（1学分、32学时实验、第5学期）。
在集中实践教学环节中：一是取消了“电子技术课程设计”（2学分、2周、第3学期）新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”（1.5学分、1.5周、第4学期）及“数字电子技术课程设计”（1学分、1周、第4学期）课；二是将“单片机课程设计”（1学分、1周、第5学期）改成（1.5学分、1.5周、第4学期）；三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”（1学分、1周、第6学期），新增了“船舶机舱测控系统课程设计”（1.5学分、1.5周、第6学期）。
（2）2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是取消了“电气工程导论”课程；二是取消了“计算机辅助设计”，新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；三是将“单片机原理及应用”课程（42+16）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；四是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验独立的两门课程。
在专业核心课中：一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课；二是取消了“供配电系统”课程（2.5学分、36+4学时、第7学期），改增为“工厂供电”课程（3学分、40+8、第7学期）；三是将“检测与转换技术”（2学分、26+6学时、第4学期）学分调整为（2.5学分、28+12学时、第4学期）；四是将“自动控制原理”课程（3.5学分、48+8学时、第5学期）学分调整为（4学分、52+12学时、第5学期）。
在专业方向课中：一是取消了“变压器应用技术”课程（2学分、28+4学时、第7学期）；二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”（2学分、28+4学时、第6学期）课；
在专业选修课中：一是取消了6门课程，分别是：信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导；二是新增“电子技术创新实验辅导”（1学分、32学时实验、第5学期）、“新能源技术”（1学分、16学时、第5学期）两门课程；三是将“AUTOCAD”课程（2学分、16+16上机、第5学期）改为实验课程（1学分、32学上机、第5学期）。
在集中实践教学环节中：一是取消了“专业综合课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“测控技术课程设计”（1学分、1周、第5学期）及“电气控制技术课程设计” （1学分、1周、第6学期）两门课程。
（3）2014级电子信息工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是取消“计算机辅助设计”（16+16）课，改成了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论（56）与实验（16） 两门独立的课程。
在专业核心课中：取消了“信息论与编码”（24+8）课程并调整“单片机原理及应用”课程（40+16）到学科基础课。
在专业方向课中：一是在通信系统方向：将“程控交换”（32）课程换成为“移动通信”（22+10）课程；二是在嵌入系统方向：将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”（22+10），新增“ 计算机操作系统”（16+16（上机））及调整来“ 电子综合设计辅导”（16+16）；而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中；三是取消了电子系统设计方向。
在专业选修课中：一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程；二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课；三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。
在集中实践教学环节中：一是取消了“电子设计方向专业课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“工程训练C”（1周，1学分），调整了“模拟电子技术课程设计”（2周，2学分）、“数字电子技术课程设计”（2周，2学分）、“单片机原理及应用课程设计”（4周，2学分）。
（二）加强几门关键课程的课改示范工作，提升课程在电子能力培养中的关键作用
（1）电子综合设计辅导课程的教改实施情况
电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成（电子装配）“工程训练”和“电子综合设计辅导”（2学分、24+8学时、第5学期）两门课程，并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增，加强设计内容的新型性和实用性，至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”（实验30学时）。
电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低，在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行，重点是训练学生的电子电路焊接技术，为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周，时间上分散进行，历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课，除公选课、选修课形式外，兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节，使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性，一般分为四个阶段：
第一阶段：为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期，以兴趣小组形式进行。内容主要为：焊接技术训练、认识基本元器件（学会万用表的使用）、识图、音频放大电路制作。
第二阶段：电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期，以公选课的形式进行。主要学习绘图、制作与测量（学习Protel（Altium Designer）软件的使用，学会常用电子仪器的使用，利用波形图分析电路的工作状态，分析能力训练），内容有：简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。
第三阶段：电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路，安排在入学后的第四学期，以选修课的形式进行。内容有：音响电路（含音调电路、功率放大器电路）、隔离放大器电路、充电器电路等。
第四阶段：电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路，安排在入学后的第五学期，以选修课的形式进行。内容有：抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。
（2）单片机原理及应用课程的教改情况
单片机作为电子自动化控制的主要手段，其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程，课程组老师进行了一系列的教学实践，编写了新的教学文件，每年修改电子教案、课件，出版新的教材与实验指导书，不断完善学习资源，实施电子考试等等，为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32，实验改为独立设课，学时为32，课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作，实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。
（3）新增电子技术实践公选课
针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程，从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展，培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力，拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限，使得知识、技术、信息等多方面融会贯通，在还不能完全打破现有教学模式的情况下，以教学实验班的形式增加一个补充教学环节，以音频功率放大器的设计制作为立足点，从应用目标出发搜索知识点，解决技术问题，培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索，在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面，改变单纯死记硬背完成学业的局面，转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识，提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求，适应技能考证的要求，适应用人单位对应用型人才的需求。
（三）编写、修订教材、教案，建立完善教师与学生教学学习资源
编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材；为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等；编写新的教学文件及电子教案、课件等，建立完善教师与学生教学学习资源。
一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导（Proteus仿真版）》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集（一）》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材；二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设，新编了150题左右的作业练习题库；三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件；四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。
（四）加强实践能力培训，提高学生的综合能力
加强实践能力培训，提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。
（1）加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会，每周至少开展一次活动，以加强低年级同学的基础技能训练；二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合，利用各种提高学生能力的资源，充实学生的实践活动；三是培养充实指导教师力量，2014年学院的指导教师队伍扩大至9人，落实了组队学生与指导教师的互选环节，密切指导教师与参赛学生的联系，特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力；四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程，在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求。
（2）重视指导学生、申报专利工作，培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践，指导学生以论文或专利的形式固化研究成果，近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新（电子电气类）项目、部级大学生创新创业训练项目增加明显。
（3）加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收，成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员，可进行中、高级电工，中、高级维修电工，初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定，为学生培训考评提供了极大的便利。
（4）加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置，以提高毕业设计论文的真题实做时间，现一般是在第7学期初就布置任务，毕业论文答辩分二次进行，在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文，学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。
（五）落实考证考级替代学分考试的制度
落实考证考级替代学分考试的制度，将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。
学院出台了关于《本科生毕业设计（论文）替代管理办法》（试行）的文件，规定了5类学生学业成果（考证、考级、论文、专利、竞赛奖）或经学院本科毕业设计（论文）工作小组认定可以代替毕业设计（论文）的其他成果可替代毕业设计（论文）学分。
二、实践成果
两年间，学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显，取得电子工程师证书30 人；电工证书192人；在大学生电子设计竞赛中，获省一等奖学生为9人，二等奖学生为18人，三等奖学生为21人；在全国（省）飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人，特等奖2人，二等奖9人，三等奖24人。两年间，学生发表电子设计类论文10篇，取得电子设计类实用专利35项。
三、不足分析
一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象，并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降；二是团队精神在学院教改项目中体现不够，大多数教师还是安于老的教学方式，教改积极性不高，大范围的教改项目推进困难。
提高教学质量不仅需要领导重视，更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上，更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标，以社会需求为导向，进一步改革人才培养模式，为社会输送合格的创新创业型应用人才。
参考文献：
[1] 唐树森，李维. 电气信息类专业基础课程综合改革的研究与实践[J]. 中国电子教育，2004，03：44-46.
[2] 张军国，刘西瑞，张健，燕飞，阚江明. 以电子设计大赛为契机 加强大学生创新能力与实践能力的培养[J]. 中国林业教育，2009，S1：93-95.
【关键词】单片机 教学改革
单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件，它把中央处理器、随机存储器、只读存储器、I/O口以及定时器/计数器、中断系统等功能集成在一块电路芯片上，构成一个小而完善的计算机系统。
单片机最早被应用于工业控制领域，由于其功能强、可靠性高、功耗低、价格便宜以及开发简单等特点而在国际上得到迅猛的发展，现如今，其产品种类繁多，应用不断深入，新技术也层出不穷。目前，在我们生活中的各个领域都能够找到单片机的踪迹，从家用的全自动洗衣机、微波炉、录像机到飞机上的各种仪表的控制、工业自动化过程的实时控制和数据处理以及自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械等等都有单片机在里面扮演重要角色，因此，单片机成为众多工科专业必须掌握的专业技术之一。
为使教学面向国民经济主战场，我院为机电一体化、应用电子、机电设备维修与管理、检测技术及应用等专业相应地开设了单片机课程。
一、单片机教学存在的问题
单片机原理课程是一门理论性和实践性都很强的学科，学生在学习这门学科的时候，不仅要掌握单片机的基本理论知识，更重要的是要掌握它的应用技能。但是，目前大多数高职院校在实际教学过程中，依然沿用传统的教学理念——先基础后应用的教学模式：单片机系统结构——指令系统——单片机的模块——汇编语言程序设计——单片机系统扩展技术——单片机应用系统的研制。实验课往往放在学习完汇编语言程序设计内容之后开展，课时远远小于理论教学的课时，实验教学不但成了理论教学的附属品，而且实验教学的方式单一。这种先理论后实践，把教、学、做分开的教学模式不但使学生在设计实际应用系统时缺乏系统化的思想，而且不能真正培养学生的动手能力。
二、单片机课程教改探索
（一）教材建设
MCS-51系列单片机的模块结构比较典型、应用灵活，为许多大公司所采纳，在国内外的单片机应用中占有重要地位。为此，当前本科院校及大中专院校均使用MCS-51系列单片机为主体的教材展开学习。然而，这些教材造成了单片机教学工作中的传统的教学理念。
根据高职院校着重加强学生动手能力、培养高级实用人才的培养目的，结合我院学生的特点，通过广泛教材调研，选用 “十一五”高职高专规划教材《单片机项目教程》。
（二）教学内容
该教材以构建主义教学理论为指导，主要采用了“以任务为中心”的教学模式来编排。以任务为核心，配置为完成该任务而必须掌握的指令、硬件结构知识、软件操作知识等，学生在学完这些知识以后完成这一任务。通过这种方式将学生普遍感到比较困难的该部分知识分解，把一个高的台阶变成若干低的台阶，使学生从一开始就能体会到成功的喜悦，有利于学习的顺利进行；在安排其他部分内容时，也打破学科体系的束缚，以学生的实际需求为目标。同时，该教材提供了作者所设计的实验仿真板、实验电路板的原理图和印刷线路板图等，为学生提供了一个完整的学习环境。
（三）教学方法
单片机原理课程是一门理论与实践并重的课程，培养学生解决实际问题的能力和创新能力。按照以往传统的教与学分开的教学模式，不利于学生学习，所以必须改变教学方式。
1. 建立网站
建立单片机原理课程的网站，网站包含老师上课时候用的课件、课后习题、自测题等丰富的课程资源。老师可以通过这个平台在网上布置学生作业，学生也可以同样在网站上提交作业。同时，在网站上建立师生互动、讨论区、答疑区等模块，方便课后学生能够及时地通过网络和老师沟通，积极与同学一起解决学习中的问题。
2. 创新理论教学
在以往传统的理论教学的基础上，加入多媒体教学技术，通过视频课件和FLASH演示等教学手段，把抽象的单片机原理、指令系统等内容具体化、形象化，使得学生能够更好地理解。学习硬件原理的过程中，注重单片机应用系统和接口原理的设计；在单片机设计过程中，需要注重实际电路的子程序设计和系统程序结构的结合，同时注重系统硬件与软件的结合、转换与协调。
3. 考核方式
单片机原理课程的考核采用多元化的考核方法，即把课程考核贯穿到整个学期的教学过程当中。课程成绩由理论考核、平时成绩、项目考核和课程设计四个部分构成。其中，理论考试采取闭卷笔试的方式出现，占总成绩的30%。平时成成绩由上课出勤和课后作业两项构成，占总成绩的15%。项目考核根据课程任务来进行，项目实施过程的规范和结果是否符合要求作为评分的标准，每个项目满分5分，具体的考核标准见表1。课程设计主要是考核学生对单片机的综合应用能力，占总成绩的15%
（四）实践教学改革
在单片机的学习过程中，为了让学生掌握具体的实际应用能力，我们学院的老师在原有的综合实验室的基础上，建设了一个创新实验室。在实验室固有的实验设备的基础上，还开发了基于MCS-51芯片的单片机多功能实验板，上面集成了LCD、LED、交通灯、A/D转换器、继电器控制、温度传感器、日历时钟以及部分扩展口。
结合电子设计竞赛以及大学生创新科技的项目，把综合实验室和创新实验室作为开放式实验室，开展开放式学习，供对单片机感兴趣的同学使用。同时，我们还支持学生参加各种相关的科技活动和比赛，并在各类设计大赛中获得了优异的成绩。
【关键词】断路器;A/D;单片机
1.引言
在低压配电系统中，低压断路器是应用最为广泛保护装置之一，主要应用于要求实现保护且不频繁操作的场合。它不仅能在正常工作情况下接通、分断负载电流，而且允许在故障或不正常的情况下自动切断电路，从而保护变压器、用电设备和供电线路;同时通过上下级线路的选择性配合，能够避免非故障区域的停电，减少不必要的损失。鉴于此设计一款智能的低压断路器具有很大的现实意义[1]。
2.总体方案设计
论文所设计的系统包括参量中央处理控制模块、信号采集模块、信号调理模块、人机交互模块、通信模块以及电源模块等。图1为硬件系统结构框图：
图1 整体结构框图
本论文所设计的智能断路器控制单元所要实现的基本保护功能包括：三段电流保护（过载长延时保护、短路短延时保护及短路瞬时保护）和单相接地保护，用户可根据实际需要选用过电压保护、低电压保护。
3.电路设计
3.1 单片机I/O口扩展
图2 AT89C51RC2单片机接口扩展原理图
AT89C51RC2单片机最小系统如图2所示，本论文所实际的智能控制系统是以AT89C51RC2片上系统为核心的单片机应用系统。
3.2 A/D转换模块
由于AT89C51RC2单片机内部并没有集成ADC模块，因此必须外接ADC芯片，这里我们选用了一种美国TI公司生产的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模拟输入通道，高性价比，采用CMOS工艺的10位开关电容逐次逼近原理实现的模数转换器。该芯片内置3路自测方式，片内集成系统时钟，固有的采样和保持功能，具有转换速度快、误差小的特点[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，与单片机接线简单，引线很少，能够很好节省单片机的I/O资源。TLC1543芯片与单片机接线如图3所示。
3.3 电源模块
常用的电压源设计有电流源供电和电压源供电。由于电流互感器装设在装置的出线端，一旦断路器跳闸，控制单元就将失去电压，所以必须设置备用电源来保证电源模块失去供电电压之后单片机、LCD显示器等电子元件的正常工作，电源电路设计较为复杂。因此，我们采用电压源供电的方式，即任意取一相电压经电源变压器变压、整流单元整流后，采用DC-DC模块转换为所需电压。电压源供电是由装置进线端馈电线路供电，只要馈电线路不失去电压，即使断路器跳闸，也能保证控制单元的正常供电。系统电源电路如图4所示。
图3 TLC1543芯片与单片机接线原理图
图4 电源输出原理图
3.4 通信模块
为了对测量数据显示、后续数据处理及测量信号校正，可利用单片机的串行口与PC机进行串行通信，将单片机采集的数据传送到PC机中，由PC机的高级语言对数据进行整理及统计等复杂处理。在实现计算机与单片机之间的串行通信时，通常采用标准通信接口进行串行通信。美国电子工业协会（EIA）正式公布的通信标准总线包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，应用最广泛的标准总线是RS-485，其通信距离约为1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片与单片机AT89C51RC2的接线如图5所示。
图5 串口通信电路
3.5 温度检测、时钟输入电路
为了防止因温度过高导致断路器误动作甚至损坏设备本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire数字温度传感器DS18B20对智能控制单元工作环境温度进行检测与控制。
现代化的配电系统往往要求能够记录故障发生、人员登录、设备操作等的具体时间，以便在事后进行故障分析。这就要求我们给智能控制单元配备实时时钟输入电路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能较好、功耗低的实时时钟芯片。
单片机与DS1302芯片、DS18B20芯片的接线原理如图6所示。
图6 DS1302、DS18B20与单片机的接线原理图
图7 主程序流程图
4.系统主程序
主程序是整个软件系统的中枢，它不仅指挥着程序流程，而且将各功能子模块有效地连接起来，因此主程序的设计对于整个软件设计起着至关重要的作用。系统上电或复位后，首先进行系统自检，判断硬、软件有无故障，如果有故障则报警，然后开中断，判断是否需要设定整定值，随后进行信号采样，一周期采样完成后计算有效值，所计算的有效值与事先设置的整定值进行比较，判断有无故障或不正常工作状态发生，随即判断是否需要脱扣，如果系统发出脱扣信号则系统推出，如果无故障发生或不需要脱扣，则返回到采样环节循环。本文设计了如图7所示的整体程序流程图。
图8 显示功能界面
5.仿真
本设计所用的仿真软件为英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。智能断路器不仅能够显示三相电流、三相电压、频率、温度参数，而且还具有时间显示的功能，由于1602是显示字符的液晶显示屏，一共能显示2行，每行能显示16个字符。所以参数的显示需要通过键盘进行切换。显示功能界面如图8所示。在试验中，我们采用一个继电器代替脱扣电路，当仿真开始时，继电器闭合。当系统出现故障时，继电器断开以保护设备。
6.结论
本文结合具体设计要求，系统能够实现三段电流保护、单相接地保护、过电压保护、短路保护、欠电压保护以及过温保护，保护精度控制在正常的范围之内。本文为实现断路器的智能化和可通信等功能。经仿真调试结果表明，该系统不仅实现了较好的保护功能，还实现了测量和监控等功能。所设计的控制器可靠性高，实时性好，特别是实现了现场通信，应用前景广阔。
参考文献
[1]卢丽君.基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计[J].仪器仪表与分析监测，2007（4）：5-6，40.
[2]傅启国.低压断路器智能控制器设计与研究[D].硕士学位论文.南京：南京理工大学，2008.
关键词： 单片机课程 项目化教学 教学模式改革
一、背景
单片机技术是一门综合学科。对于中职学生而言，尤其是机电类专业学生，掌握单片机的软硬件技术，不但赢得就业市场的竞争力，还将受益终生，因此，中职电类相关专业普遍开设单片机的原理与实训课程。单片机虽好，但是本门课程要求非常高，既要有数字电路、模拟电路的基础知识，还要掌握单片机开发技术，更要有一定的逻辑思维能力，许多学生学习本门课程感觉难度很大，这对单片机相关课程的教学改革提出要求。
二、教学现状
传统的单片机教学，先讲单片机的发展历史，然后讲单片机内部架构等理论知识，最后才是实验学习。学生从一开始就进入复杂的原理、理论学习，在没有单片机实践经验的情况下，所学知识难于理解。很多学生对单片机理论知识的学习如同空中楼阁，很多学生根本听不懂，这样使学生还没有真正接触单片机就已经感觉学不下去，大多半途而废。
三、项目教学法介绍
项目化教学即项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它具有以下特点：
1.实践性：项目的主题与生产实际密切联系，学生的学习更有针对性和实用性。
2.自主性：提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会，学生自主、自由地学习，从而有效地促进学生创新能力的发展。
3.发展性：长期项目与阶段项目相结合，成为实现教育目标的认知过程。
4.综合性：具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。
评价特点：项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程，测评内容包括学生参与活动各环节的表现及项目完成质量。
四、解决对策
1.降低理论知识难度。目前中职学生基础知识水平不高，理论知识如果牵扯太多专业概念，就会使中职学生把握不了学习重点。以“必须、够用”为原则，在理论教学中应通过实际项目需求，把相关的理论知识分解在各个项目实验中，再依据不同的项目，把理论知识串起来讲解。这样既降低了单片机课程理论知识的起点，又把单片机课程中理论知识的难点分散，激发学生对单片机后续课程学习的兴趣。
2.针对课程特点，实施项目教学。首先要设计好项目内容，先做简单项目，例如设计一个单片机能“跑“起来的最小应用系统，完成第一个项目――流水灯，让中职学生对单片机系统有一个感性的认识。然后设计单片机I/O口的控制的项目，例如数码管的显示；电机运转等这些项目。因为单片机的输入检测，输出控制是通过对其I/O的控制实现的。学生掌握了这些控制方法，为后续项目的顺利实施奠定了基础。
3.理论知识与项目实验衔接。在项目实验环节中，让学生“做中学”，若项目实施环节出现问题，再进行理论知识的讲解，此理论知识讲授要“讲精，讲透”。要求学生在项目实验的基础上进一步深化，将几个简单项目综合在一起设计制作更复杂、具有较完备功能的实际系统。学生在项目任务的完成过程中，遇到难点，教师可以适当引导，可采用启发问答形式，让学生自己思考，鼓励学生动手实践，仔细观察每一次实验的结果，总结解决问题的经验，提高学生发现问题、解决问题的能力。
4.验证性实验与设计性项目衔接。验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性项目是以实际设计项目目的要求和项目条件，由学生自行设计项目方案并加以完成的项目。传统的教学方法是验证性实验，在现在的实验教学中还有一定的作用，可为设计性项目的实施提供必要的基础。通过开设几个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性项目前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性项目的实施是对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性项目更是如此。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性项目具有很强的可操作性，有利于从验证性实验到设计性实项目的自然衔接，进一步提高学生利用现有知识解决实际问题的综合能力。
五、项目实施中需要注意的问题
1.教师自身方面。教师应保证有足够的经历投入项目教学，对项目的设计、实施方法等方面有针对性，对项目实施环节出现的各种问题及时解决，对每个项目都非常熟悉，最好自己亲自实践过。项目教学在实施中教师对学生的指导要注意把握度，给学生适当的引导和提示，鼓励学生采用各种方法自行解决问题，包括小组内讨论、小组间的讨论、查阅相关技术手册和参考资料等，提高学生的自主学习能力。
2.多元化的评价体系。学校应当改变传统以分数考核学生学习情况的评价模式。单片机课程如果只是掌握一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好、学会。作为对学生的评价，应确立以项目实践能力为主体的多元性评价体系，“形成性评价”和“总结性评价”相结合及时反应学生的学习情况。通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果、质量等验收情况给出合适的评价，保证人人在项目实施中都有所收获。中职学校应支持、鼓励并完善以项目化教学改革，以保证单片机项目化教学改革的顺利实施。可以此为中职学校相应教学改革的切入点，待时机成熟，向其他课程推广。
现在在国家大力发展职业教育的大背景下，教学改革非常重要，开展单片机课程项目化的教学改革势在必行。单片机课程需要相适应的教学方法才能达到教学效果，单片机项目化的教学模式改革符合认知规律，体现“学以致用”、“以学生为中心”的教学理念，实施好单片机项目化教学模式改革为中职学校单片机课程教学提供光明的道路，为社会培养出使用人才提供方法。
参考文献：
[1]孔超.从繁为简51单片机应该这样学.北京：科学技术出版社，2013.5.
