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，
关键词：民族地区；高职院校；单片机；课程教学；改革探析
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0161-02
Abstract： Through the field research of the current teaching situation of the Microcontroller Unit course （MCU） of higher vocational colleges in Qiannan， Qianxi’nan and Qiandongnan minority area in Guizhou province， this article analyze and discuss proper teaching methods and evaluation mechanism of MCU course suitable for the practical situation of minority area from the perspectives of novel creation of teaching environment， arrangement of curriculum， training mode and evaluation mechanism.
Key words： Minority areas； Higher vocational colleges； Microcontroller Unit； teaching of curriculum； reform analysis and discuss
单片机是电子信息类专业十分重要的课程，也是高职院校完成高素质技能技术型人才培养必不可少的专业课程。贵州少数民族地区高职院校虽地处欠发达山区，自身发展受到诸多因素的制约，但对人才培养质量的要求从未降低，紧密围绕地区经济发展需要开设电子信息及相关专业。
伴随贵州大数据、大健康产业的蓬勃发展，早期“三线建设”驻黔电子企业及本土民营企业对其人才需求的增多，电子信息类专业已逐步成为贵州少数民族地区高职院校重点建设专业。但在专业课程教学，尤其是难度较大，实践性较强的单片机课程教学方面还存在诸多有待提高和改善之处，需结合贵州少数民族地区高职院校自身实际，进行单片机课程的教学改革，探索符合当地人才培养及职业岗位能力需要的教学思路和方法。
1贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学现状
基于对贵州黔东南州、黔南州、黔西南州三地少数民族地区高职院校的走访调研及师生的深入座谈交流，发现贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学存在如下的现状。
1.1 课程教学环境
1.1.1 学生素质现状
贵州少数民族地区高职院校电子信息类专业所录取学生少数民族较多，高考分数偏低，专业选择盲目被动；基础知识薄弱，理论学习困难，专业实践技能训练积极性与主动性不高；自我控制能力差，未来职业发展无规划；团队合作意识薄弱，自信心与创新精神欠佳等。
1.1.2 师资现状
贵州少数民族地区高职院校能够承担单片机课程教学的师资严重不足，引进困难，尤其是具有单片机技术开发经验的专业技术人员及学术带头人甚少。现行单片机任课教师存在理论知识扎实，但项目开发经验缺乏；教学经验丰富，但课程实践教学欠缺；专业网络学习获取较多，但融入行业企业进行实际开发较少；外派学习较多，但真正与单片机技术相关的学习较少等。
1.1.3 实训条件现状
贵州少数民族地区高职院校受地方财政困难，教育经费注入不足的影响使单片机课程教学实训设备陈旧、配置不足；专项资金投入不够，实训条件简陋；实训室缺乏专人负责，管理不规范；实训教师对实训重视程度有待加强，学生对实训开展积极性有待提高等。
1.2 课程教学内容与考核
在单片机课程教学内容安排方面，贵州少数民族地区高职院校普遍仍以单片机理论教学为主，注重培养学生程序编写能力，尤其是汇编程序的编写能力，缺乏基于实际项目开发的创新性教学方式。部分院校甚至没有开展实训教学，仅完成基于汇编语言的单片机最小系统理论教学，对单片机的通信功能、传感器技术及C语言在单片机中的应用等重要内容并为涉及。同时，在单片机课程与专业基础课程开设的先后、课时分配、任课教师安排等方面也存在诸多不足。
在课程考核评价方面，大多数院校仅考核学生的理论学习内容，而对课程的学习过程，实训项目及课程设计完成情况等核心内容并未进行考核，考核评价过于单一，不能较好地进行学生课程掌握情况的客观综合评价。
2 贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学改革思考
贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学应结合自身特点，培养符合区域经济发展需要的高素质技能技术型人才。
2.1 现行课程教学环境改变探索
在学生素质提升方面，贵州少数民族地区高职院校很难在招生录取阶段来提高进入电子信息类专业的学生文化素质，但可从学生进校后对专业兴趣的培养方面着手，改善学生综合素质。如在专业基础课中增加动手能力训练环节（仿真实训也可），为后续难度更大的单片机学习兴趣的培养打下基础；成立单片机学习兴趣小组，通过兴趣小组的积极主动性来带动整个大环境的改变；积极组队参加校、州、省及国家的单片机技术应用及相关技能大赛，以大赛营造学习环境；通过专升本考试中对专业课程的要求和学生对进入本科院校继续深造的渴望，引导学生主动学习等。
在师资水平优化方面，贵州少数民族地区高职院校应结合当地经济发展及院校需要，积极争取电子信息类紧缺人才，尤其是高层次人才的引进政策，解决单片机骨干教师及学术带头人缺乏现状；积极从行业企业或校企合作单位寻求师资及师资培养，让行业专家融入教学，让一线教学人员融入行业，进行交互式学习交流，实现自我培养，进而提高教学质量；现行单片机教学人员应通过网络，积极寻找单片机学习途径，争取单片机技术学术交流会议及培训；积极以大学生电子设计大赛、区域行业单片机应用设计竞赛等为引领，主动找项目、做项目、总结项目，从而来提高教师自身的单片机应用技术水平。
在实训条件改善方面，贵州少数民族地区高职院校应积极寻求资金注入，建立校内单片机技术应用实训室；或寻求校企合作单位、行业企业、院校共建等方式建立实训室。针对实训设备，没有必要购买昂贵的实验箱或实验平台等，通过电子商务，购买设计合理、功能模块齐全、支持在线调试、便于携带、支持C语言、具有配套教程及完整的程序实例等的单片机开发板即可。同时，要为开发板配套逻辑分析仪、万用表、示波器等常用电子仪器仪表及工具。在实训室建设经费充足的情况下，可考虑配备台式电脑，若经费不足，鉴于当代大学生笔记本电脑覆盖率较高的条件下，可两人配套一台自带笔记本电脑，即可满足实训条件要求，又为学生课余自学、课程设计及毕业设计等后续环节服务。
2.2课程合理安排
2.2.1 微控制器选择
当下，单片机种类及型号较多，合理选择一款单片机种类及型号是初学单片机技术的关键，是引导学生学习单片机技术的重中之重。单片机种类及型号的选择一定要结合实训室所配套的开发板或校企合作单位等所使用的机型，但主要还是以便于教学和学生学习单片机技术为主。因51单片机市场份额占有量大、使用年限长，网络资源和学习参考资料丰富且获取容易，考虑到初学者对硬件资源的应用能力，建议以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为主控芯片进行教学。
2.2.2 课程及内容安排
单片机课程应安排在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等专业基础课程完成之后，可与电子元器件识别与检测、电子线路绘图与制板、传感器技术应用等专业课程同时进行。在开设上述专业基础课程的基础之上，建议单片机课程总学时为108（即每周6学时），其中理论占20%左右，实践占80%左右。单片机技术是在实践中学习，教学内容应以实践为主导，理论融入实践过程且够用为原则，边做边学，不能只强调理论而轻实践。
鉴于贵州少数民族地区高职院校授课对象特点，课程主要内容应包括微型计算机基础知识简介、单片机概述、所选单片机结构及内部资源介绍、单片机时序及工作方式、汇编指令及时序简介、中断系统、定时器/计数器、并行I/O接口、单片机串行通信（主要有UART、I2C、SPI、485通信等）、A/D和D/A转换等。在教学过程中，所应包括的硬件主要有LED、LED点阵、数码管、LCD、矩阵按键、步进电机、蜂鸣器、传感器（如温度、红外、压力等传感器）、A/D和D/A转换芯片、时钟芯片、存储芯片等。
2.3 实训教学开展
单片机课程教学应以实训教学为主并综合考虑学生特点，实训开展应包含单个实训项目、综合实训项目和课程设计三个环节。实训环节中注重“做中学，学中做，边学边做”。任课教师在单个实训项目中应在讲解硬件原理和程序设计的基础上，对实训内容进行操作演示的同时指导学生操作，直至完成实训效果。效果出来后，任课教师针对实训过程中出现的问题进行总结，同时对所做的实训内容进行再一次的总结性讲解，以达到学生掌握所布置实训内容的目的。综合实训项目应预先布置任务和学生分组（2人一组为宜），课堂由任课教师对任务中所涉及的硬件和软件及前期所学本实训所需用的知识进行讲解。学生结合老师的讲解和所提供的硬软件参考资料，以组为单位，开展实训项目，完成实训任务。课程后期，应专门安排1到2周，以3人为一组，进行课程设计环节。选用适合高职院校学生及难度适中的课题作为单片机课程设计的题目，引进全国大学生电子设计大赛流程及相关规则融入课程设计，体验项目开发过程，培养学生项目开发能力。同时鉴于对学生仿真能力培养的必要性，建议在课程设计环节中融入Keil和Protues仿真教学。
实训教学中应制作实训项目任务书或课程设计任务书及考核评价表，教学过程采用项目化教学，任务驱动，融入“资讯、计划、决策、实施、检查及评价”的教学组织形式并做好学时分配。
2.4 课程考核评价创新
鉴于课程实践性较强，考核不能单一的出套纸质试题进行考核，尤其不能只进行理论而忽略实践的考核，应以过程考核，综合评价学生课程学习效果。
3 总结
综上所述，现行贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学还存在诸多不足和有待改进之处。身处该地区的单片机课程任课教师应在课程教学条件、课程内容安排、实训教学方式、课程考核评价等方面结合自身院校实际，探索符合授课对象及课程特点的教学方法，提高贵州少数民族地区高职院校人才培养质量，进而为地区经济的发展服务。
参考文献：
[1]宋雪松，李冬明，崔长胜.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2014.
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2010.
【关键词】《单片机应用技术》 教学内容 考核方式
1.引言
随着科学技术的发展，单片机技术广泛应用于工业、农业、家庭生活等领域，因而《单片机应用技术》这门课程在高职高专相关专业教学中越来越重要。单片机技术涉及的知识面广、理论性强、更新快、实操性要求高，而高职学生基础较薄弱。为了更好地把这门课程教好，要整合教学内容和考核方式，减轻学生的学习负担，纠正学生的学习态度，以提高学生的综合能力，做到情景学习、任务学习，最后能学以致用，零距离上岗。
2.教学内容的整合
传统的教学都是按知识系统的组成原理，逐步介绍单片机的硬件组成及内部结构、指令系统、软件编程、定时/计数及中断、硬件外部接口及扩展、综合应用、按部就班地进行讲解，课程内容涉及模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、C语言或汇编语言、PROTEUS仿真软件和KEIL软件。在课程总实训过程中进行作品制作时还与电子装配工艺这些课程有关，高职高专的学生根本没有较深入地学完上述课程，基础较差，理论知识的讲解根本无法让学生理解和领会。为了提高学生的学习积极性，在教学过程中，尽量把知识要点与内容穿插好，应用到各个情景中来，通过一个一个的情景设计以达到学以致用的目的。运用单片机典型实用的例子，学生理解了单片机是如何应用的，并掌握了相关的知识点。情景设计是单片机知识整合的重要手段，要把知识要点都应用到各个情景中来，又要确保情景内容不要重复和情景场面不能太多。在情景教学中，以资讯――计划――决策――实施――检查――评估为主线，具体设计内容如下：
情景内容设计――知识准备――学习设想――项目方案设计――制作过程――过程中的学习状态和反馈――总结和提高。
信号灯控制系统的设计与制作――单片机硬件系统――单片机结构、引脚功能认识――8个发光二极管依次点亮――分组，器材的准备和认识――知识型习题和技能型习题的检查――知识总结与实训报告填写
音调发声器系统的设计与制作――单片机开发系统的组成及原理，音调发声器原理――开发系统的开发过程――用开发系统设计音调发声电路――独立完成发声器电路的连接，完成源程序的输入、调试与运行――填写综合检查表，*.HEX文件是否生成――KEIL软件的使用
交通灯控制系统的设计与制作――程序结构――根据要求选择合适的程序结构――交通灯指示，LED显示――流程框图的编写――交通灯的显示――软硬件联机调试
秒表的设计与制作――定时/计数及中断――综合定时/计数及中断的应用程序――标准频率（1HZ）进行计数、多功能易修改的秒表――产品的制作过程――整个仿真过程的操作演练――程序的烧录，整机的联调
智能小车的设计与制作――LED、键盘及接口、A/D、D/A扩展――LED显示数字和键控程序实现――遥控，传感器，智能控制，数码管显示――遥控、启停智能小车的设计――智能小车作品的演示――故障的检测与排除
3.考核方式的改革
过去，理论考核和实训考核之比为1∶1，由于单片机的实践教学要求很高，因此学生考核方式大胆进行改革，减小笔试考试成绩所占比重，将评定方式改为“平时成绩20% +项目成绩70% + 卷面成绩10%”，平时成绩以平时作业和到课率为主，卷面成绩以理论考核（期中、期末考试）成绩为主，项目成绩包括实验和实训环节。实验考核主要包括基本操作技能、实训纪律和表现、实训报告及总结、作品的工艺和演示结果。实训方面要求学生在期末之前完成几项由教师事前制定的训练项目，这些项目要求学生自主完成，教师不参与指导，在实训过程中，要填写综合检查表，综合检查表中要考虑学生在实验实训中的文件建立及命名、硬件作图、硬件连接、软件流程图设计、程序编写、程序下载、联机调试等整个开发过程中每一环节的检查，并要求学生简要描述本项目的整个工作过程;实训完成时，教学团队填写项目评估表，项目评估表中要依据计划――决策――实施――检查――评估过程中细节评分再进行项目评分，最后依照每个项目成绩评定每期综合评定实训成绩。到期末，教师根据实验实训来进行项目成绩评定。
4.结语
通过十多年的教学实践与探索，采用理实相结合的单片机教学，运用情景设计法，把单片机知识整合到情景中来，克服了传统教学被动、呆板的缺点，既提高了学生的学习兴趣和学习效率，又减小了教学难度;同时，实训项目考核的补充实施，改变了学生无所谓的实训态度，明确了实训目的与任务，大大提高了学生的学习主动性，提高了理论知识水平和技能水平，为就业打下了坚实的基础，达到了很好的教学效果。课外兴趣小组的开设也提高了学生的组织能力、交流沟通能力、独立处理问题能力和创新能力。
【参考文献】
关键词:教学;课程;困难
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号1003-2851(2009)10-0123-01
《单片机技术》是高职院校机电、电子、电气等专业普遍开设的一门专业课,是高职电子类专业必修的专业技术基础课。但因其课程的特点,导致教与学都存在困难。本文结合我校单片机教程改革进行项目驱动式教学的探索。单片机课程具有涉及学科多、内容多、概念多、逻辑性强、关联性强、抽象等特点,它是一门综合性、实践性很强的课程。对于一个单片机学习者,除要掌握单片机的专业知识外,还要有较扎实的电路硬件技术和动手能力,还要熟悉计算机操作与一般的编程方法。除此之外,单片机系统外部结构因功能不同而技术路线、实现手段、元器件、电路结构等也不同,没有固定的模式,使初学者感到既神秘又摸不着边。据了解,学生普遍都感到难学,难入门,会应用更是一个难以逾越的“门坎”。因此,对该门课程解决教与学都难的问题势在必行。
二、项目驱动式教学法介绍
(一)高职《单片机技术》教学现状。高职教材教材通篇以理论叙述为主,缺乏典型的应用实例,或者采用了一些不合适的例子,教材与实践操作脱节现象比较严重。教学的现状在大多数高职院校教师按照教材的编排顺序进行讲授,教学效果不理想。
(二)《单片机技术》项目驱动式教学探索。 1.项目驱动式教学法介绍:项目驱动式教学法是2003年7月德国联邦职教所制定以行动为导向的一种教学形式,它的特点是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件,设计出一个个项目教学方案,按行动回路设计教学思路,不仅传授给学生理论知识和操作技能,更重要的是培养他们的职业能力。 项目驱动式教学法的优势主要体现在以下几个方面: 强调实践性;突出自主性;关注成长性;评价多样性。
二、教学内容改革
本课程采用了高等职业教育电子信息类专业规划教材――《项目式驱动式单片机应用教程》, 该教材的特色如下:理论和实践的密切结合;合理分解知识点,要求掌握的技能;实用的工程理念贯穿其中;方便教学与实训综合其他教材。结合其他资料,共选定了10个技能训练项目。通过实际项目,让学生认识单片机,进一步提高单片机系统开发与应用的工程综合运用能力。
表:单片机课程项目及内容
一:点亮一盏LED灯 单片机结构与引脚说明,单片机最小系统应用,掌握位操作和总线操作两种方法。
二:循环彩灯控制循环彩灯控制(顺序控制、个数控制、闪烁时间控制),掌握单片机产品开发的全过程。
三:电脑音乐发生器中断系统、定时器结构与工作方式,
四:数字温度计DS18B20应用,单点温度控制,多点温度控制系统。
五:计数器实训利用外部中断引脚接按键,中断服务程序计数,液晶显示器显示个数,最大计数为65535,实现计数器。
六:串行通信技术串行口单机通信测试,双机串行通信,485网络通信,单片机与微机通信。
七:简易信号发生器设计D/A转换芯片DAC0832介绍、锯齿波设计、三角波设计。
八:60秒定时器动态扫描概念、定时器、中断加深,用单片机的定时器及中断设计一个60秒定时器。
九:LED点阵显示4×4键盘编码显示,按键电路、按键工作原理,行列式键盘扫描方式、编程方法。
十:智能打铃系统实时时钟DS1302芯片电路及功能模块子程序,按键电路及功能模块子程序,响铃电路及功能模块子程序,主程序调用各个功能模块子程序。
三、教学方法改革
根据高职教育人才培养目标要求,我们改革传统的课程组织形式,通过实施一个个完整的项目来组织教学活动,进行项目引导、任务驱动室课程模块化教学:我们直接在实验室进行课堂教学,学中做,做中学,实现教、学、做一体化。每个学生也在计算机上编程,编译,调试程序,然后用Proteus软件进行仿真,然后把程序下载到单片机上,查看实际效果。改变了以往理论授课、实验、综合实习的三部曲模式,而是通过项目驱动方式将其融为一体。
四、评价方式改革
在考核中,既要考核学生对基本知识与技能的掌握程度,同时考核学生的创新能力。如在彩灯设计、音乐编程的学习中,鼓励学生大胆想象,充分发挥自主创新意识。期末考试采用上机加笔试,平时成绩占20%。
总之,《单片机技术》项目式驱动式教学改革,对学校的教育教学改革起到了促进作用,对教师的锻炼和成长起到了推动作用,提高了教学质量。通过项目驱动式的学习,学生的实践能力、创新能力都得到提高,从而全面提升了毕业生的职业综合素质,能更好的适应就业岗位的需要。
参考文献
[1]唐静.单片机应用技术课运用项目驱动式课程改革尝试[J],辽宁教育行政学院学报,2008,(4).
[2]马彪,孙艳霞.单片机精品课建设探索与实践,辽宁高职学报,[J]2005,(12).
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；课程；教学设计
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）31-0135-02
Teaching Design of Single Chip Computer Course Based on Working Process
YAN Min
（Yangzhou Business Branch of Jiangsu United Vocational and Technical College， Yangzhou 225127，China）
Abstract： Teaching design is the key to achieve the teaching goal. This paper discusses the teaching design from the teaching content， teaching method， teaching evaluation etc.， combining the characteristics of the single chip microcomputer course and the practice of the six step teaching reform based on the work process. In general， this teaching design improve the teaching quality of SCM course， and realize the optimization of teaching effect.
Key words： SCM； course； teaching design
单片机的应用非常广泛，从家用电器到航空航天，从医疗器械到军事技术、从工业控制到机器人，单片机无处不在，且其技术水平高低已经成为衡量一个国家科技发展水平的标志。《单片机应用技术》课程作为我校应用电子技术专业的一门专业核心课程，是面向应用的、具有很强的理论性、实践性的课程 ，是学生的“能力型”课程。通过本课程的学习，培养学生单片机硬件电路的设计能力，培养学生单片机软件程序的设计能力，可以使学生对先修的课程知识（模拟电子技术，数字电子技术，电子CAD等）的理解更加透彻，也为后续课程（电子产品制作，微机控制技术等）的学习奠定了基础。因此，提升单片机课程的课堂教学效果就显得尤为重要，而实现课堂教育教学效果最优化的首当其冲的工作正是教学设计。
1 教学设计理念
要实现单片机专业课程的教学内容与职业工作岗位实际需求相结合，与职业资格证书考核内容相结合，就必须打破教材原有的知识体系，特别是原有知识的学科体系，以企业的实际生产内容整合教材内容，紧紧围绕岗位生产任务或项目，让学生参与一个具体项目或任务的完整过程，同样，学习效果也应该接受企业岗位的评估，这样让学生在学习中真正体验到企业的氛围与环境，体验到真实的评价，通过这样的学习过程，让学生从中找出问题，找出差距，找出修正进步的空间，让他们学会真正的学习，培植他们终身学习的能力。依托以上分析，单片机课程的教学设计理念是：以学生发展为中心，以能力培养为目标，以项目完成为载体，以素质提升为根本。
2 教学设计思路
以工作过程导向的企业六步法（资讯、计划、决策、实施、检查、评估）作为单片机课程设计的总体思路，以一个个完整的项目为载体，使学生体验从确定任务――制订计划――实施计划――检查验证――评估反馈的整个完整的工作过程，如图1所示，增强学生适应企业的实际工作环境和解决综合问题的能力，从而实现教学过程与企业生产过程的无缝对接。
图1 教学过程与生产过程的对接
3 教学内容的处理
《单片机应用技术》以“流水灯”电路分析与实践、开关信号状态读取与显示电路的制作、数量统计电路的设计与制作等任务为载体，依据企业实际工作岗位中常见的对象归纳出具有普遍适应性的八个学习情境，使学生在学习过程中认识常用电子元器件并掌握其好坏的检测方法；熟悉MCS-51单片机的硬件结构；掌握Medwin软件程序的编程及调试；掌握单片机Proteus仿真软件的使用；能设计简单单片机应用系统电路并安装和调试。
图2 单片机课程教学情境设计框图
4教学方法与教学手段
教法上采用任务驱动法、工作过程导向教学法为主，结合使用情境引入、虚拟仿真、示范讲解等多种教学方法推动教学进程；学生是学习的主体，通过分组协作、自主探究、小组竞赛、激励评价等学法，高效达成学习目标，在实践操作过程中掌握分析问题、解决问题的技能。
此外，本课程具有丰富的网络资源且不断进行更新，我校开发的单片机课程网站为学生提供了课程标准、课程大纲、授课计划、学习指导、电子教材、电子教案、多媒体课件、视频录像、实训指导书、参考资料等丰富的网络教学资源。
5 教学评价
单片机课程教学中，对于每一次课，无论课前、课中、课后都离不开学生的积极参与，那么相应的激励评价也应该融于其中，笔者采用了多元多次量化评价体系及《课堂学习情况评价表》，多元是指评价者多元化，不像传统教学中老师一个人说了算，主要指学生自己评价自己、同学之间互相评价、老师点评及企业点评等；多次是指在整个教学中，采用了多次评价，不像传统教学一次评价就对学生成绩起到很大的决定作用，让学生有多次获得成功的机会。在评价的权重方面，自评占10%，互评占10%，教师评价占50%，企业评价占30%。
6 教学实施
下面以“交通灯”为例说明高职单片机课程的教学实施过程：
资讯阶段：以作品或多媒体形式展示学习目标，学生感受控制现象，总结控制要求，下达任务书，描述项目学习目标。
计划、决策阶段：各小组学生讨论，选择“交通灯”控制系统的设计与制作的整体设计方案，分别提出设计方案，每个小组派一名代表陈述方案，然后，师生共同讨论并进行分析、比较、优化，最终选定合理、科学的最佳方案进行实施。
实施阶段：学生按照设计方案，独立完成工作任务，在任务实施过程中老师巡回指导。该环节学生要完成交通灯系统的线路设计，控制系统的线路测量和安装，学生在实施过程中的每个步骤要进行自查，及时修正并进行工作情况的记录
检查阶段：项目完成后，针对工作任务要求进行核对，检查项目完成情况，分为三个步骤：第一，质量检查，第二，填写检查报告单，第三，学生成果展示并介绍、交流设计经验。
评估阶段：分为小组自评、小组互评、教师评价，特别引进企业评价。小组自评为学生对本项目的整个实施过程进行评价，小组互评以小组为单位，分别对其他组的工作结果进行评价和建议，然后教师对学生汇报及结果进行评价，指出每个小组及其成果的优点，并提出改进建议，最后，通过邀请行业专家对学生设计方案再次评价，让学生真正了解自己掌握的知识与社会需求的真实差距，认识到专业知识与技能对社会实实在在的运用，体现以就业为导向的职业教育宗旨，体现教学过程与生产过程的无缝对接，教学中渗透了专业文化，实现教学为企业服务，为岗位服务，从而进一步激发学生的学习热情。
7 结束语
基于工作过程的企业六步法的教学改革实施五年来，一方面，学生普遍反映对单片机的学习积极性更高，能够真正学到企业工作岗位中有用的知识和技能；另一方面，企业反映我校毕业学生上手快、技能过关、操作熟练规范。基于工作过程的企业六步法的单片机课程的教学设计，改变了传统的教学模式，在教学中以企业项目为载体，让学生经历完整工作过程的机会，从而有针对地有目的地进行学习，提升了教学质量，优化了教学效果，而进一步加强校企合作是这种教学改革得以实施和持续发展的强有力保证。
参考文献：
[1] 马艳阳，侯艳红，冯向莉.基于任务驱动的高职电子技术课程的教学设计[J].陕西国防工业职业技术学院学报，2011（2）：12-14.
关键词：单片机原理；考试改革；Proteus软件
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0133-02
一、前言
单片机又称为单片微型计算机，是计算机体系的一个重要分支，也是现今较为流行的嵌入式系统的一部分。由于其体积小、控制功能强、成本低等特点可方便地组装成各种智能控制设备和仪器，做到机电一体化，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，可以说单片机已经渗透到我们生活的方方面面。单片机原理及应用课程也是目前高校计算机、电子、电气、自动化等专业均开设的一门专业课。由于该课程是一门理论性、实践性都很强的课程，因此该课程对实验教学有很高的要求，实验教学在学生学习的过程中占了很重要的地位。但是，目前很多高校的单片机课程实践教学环节及考核方式都存在着一些问题。学生在传统的以理论考核为主的学习方式下很难激发学生的学习兴趣，很难提高动手能力。通过考试改革，使学生在重视基础知识学习的同时，更加注重实践能力和动手能力的境况，促进创新精神的形成。
二、目前的教学考核形式及存在的问题
《单片机原理及应用》课程是一门专业课，其前续课程主要有《电路》、《数字电子技术》、《微机原理》等，课程理论教学的主要内容包括以下几方面：（1）单片机的硬件系统结构。包括单片机的基本组成，CPU结构及时序，RAM、ROM的组织结构及扩展，并行I/O接口的基本原理等。（2）单片机指令系统。包括单片机寻址方式及指令，汇编语言程序设计等。（3）单片机接口技术及应用。包括单片机系统开发的基本方法和步骤，单片机系统扩展及外部的接口，单片机的综合应用等内容。考核主要以闭卷的考试为主，学生的总评成绩这样划分：平时作业、实验成绩和考勤各占10%，期末考试成绩70%。这样的教学及考核形式尚存在诸多问题。
1.教学方面问题。实验课时少。根据学院制定的教学计划，《单片机原理及应用》的总学时为32学时，其中实验课程8学时。实验课程的学时数太少，也是影响学生动手能力的一个方面。在实验课程的分配中，软件实验、验证性实验至少占了6学时，所以综合性设计性实验开设率不高，学生对所学课程缺乏整体性了解和综合运用的能力。实验设备缺乏。由于学校扩大招生规模，实验室现有的实验设备台套数太少，为满足学生实验，不得不增加每组实验的学生人数。我国目前的文化教育，重视理论轻视实践，这造成了学生们从小就重视理论知识的学习而轻视动手实践。另外，在考核方式上，实验课一般作为理论课考试分值的一部分，往往也只占很少的学分，并且只要写过实验报告就基本可以通过。久而久之，大部分学生也滋生了重视理论课程轻视实验的思想。
2.考核方面问题。考核方式不合理。学生的考核以闭卷的考试占主要部分，实验环节所占成绩比例低。这样的考试形式使得大部分同学以理论学习及考试成绩为主导，对于课程学习过程中的实践动手环节只是消极地参与，并没有真正起到动手动脑的作用。考试内容不合理。由于考试形式以闭卷考试为主，考试内容只能局限于教材，加上期末考试前划范围、勾重点等，使得一部分同学以考前重点突击复习为主，造成了这些同学在平时学习及实践环节的松懈。考试题型不合理。考试中客观性题型较多，分值比例较大，综合设计性题型、论述性题型较少。这对于学生的思考能力及综合分析问题能力的考查不全面，也不利于激发学生的学习兴趣和主观能动性。能过以上分析，目前《单片机原理及应用课程》的考核方法已经不能满足学校提出的“培养创新性人才”的要求，不利于培养学生动手能力、创新能力，也不能激发学生的学习主动性。
三、教学考试改革的方式及具体措施
针对单片机教学考试存在的问题，可以从以下几个方面进行改革。
1.为考试改革而进行的教学改革。首先，教学改革要进行教学方法的改革。采用从完成实际问题出发，激发学生的学习兴趣和主观能动性的目标教学方法。在课程的开始阶段，设置一个简单的综合性实例，利用仿真软件或实验箱将实际工程问题解决方案演示给学生看，并要求学生下来查找一些与此相关的实际生活中的应用。以此提高学生的学习兴趣。在接下来的教学过程中教师以教学目标为导向，整个教学过程围绕教学目标展开。在教学目标的刺激下，学生为实现目标而努力学习。在完成目标的过程中，教师积极引导，并将教学内容渗透其中。这种教学方法不仅可以使学生清楚地认识到单片机的原理、概念在实际生活中的意义，而且对于激发学习热情，培养理论联系实际的能力极其有益。其次，教学内容的改革。注重接口技术和应用技术的学习，适当减少体系结构的理论学习。在目标教学法中，学生以实际目标引导其学习^程，那么在教学内容上就应增加能够达成实际目标的应用技术的学习内容，理论体系结构的教学可以把框架性的知识传授给学生，学生在应用中遇到的理论问题，他们会在框架的知识基础上自己进一步细化丰富内容；从汇编语言转向C语言的编程方式。传统教学模式中，教师喜欢使用汇编语言编程，汇编语言虽然具有高效控制精确的优点，但其结构性差，语句复杂，调试难度大，学生接受也比较困难。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条C语言相当于几条汇编指令，学生在有C语言的基础上入门很快，这样也提高了学生的学习兴趣；使用Proteus仿真软件。通过使用仿真软件，学生只需要一台电脑就可以完成实验室里的基本实验，方便学生自己动手，提高其动手能力。再次，实验的改革。把实验软件实验、验证实验、设计性实验及综合性实验四个部分，通过验证性实验，学生们可以进一步了解单片机及芯片的作用，提高学生的学习兴趣。设计性实验，可以培养学生实践动手能力及创新能力。综合性实验，可以提高学生综合运用所学知识的能力，提高学生的实验技能和和培养学生的创新能力。在原有的实验课时的基础上增加实验课时，同时提高设计性及综合性实验的比例，真正让学生把理论与实践结合起来。
2.考试方法改革。根据《单片机原理及应用》课程的特点，考试可以采用笔试、做设计、写论文、进行实际操作以及开卷、闭卷等多种方式相结合。我们不能因为笔试的一些缺点就否定笔试在成绩评定中的作用，在笔试的过程中还可以增加开卷、闭卷等多种形式。在出卷时增加试卷的灵活性，适当增加设计、分析和综合思考题型。题目的设计应能使每一位学生在解每道题时都有对知识的理解、分析、比较、融会贯通的过程，从而锻炼学生的思维，多给学生提供探索的机会和可能性，鼓励学生独立思考、标新立异、强调智力开发、避免考试中的偶然性。同时在笔试的基础上还应该增加反映学生平时学习情况的评价内容，比如平时作业，实验报告成绩等。还可以增加实际操作环节的评定，比如对每次实验课程都ρ生的操作进行评分，增加实践环节的考评，把学生综合设计性实验的操作调试及结果作为总评成绩的一部分进行考核。或将实践环节改为操作考试，由学生现场操作，教师根据操作内容正确性进行评分。最后在课程结束后，还可以鼓励学生通过学习的知识内容进行创新设计，将其所做的设计或者通过网络、图书查阅到的资料通过分析总结后写成论文的形式提交，以附加分的形式纳入总评成绩中。这种方法锻炼了学生的分析、设计和对信息的处理能力。
3.考试效果的评估和对教学方法的反馈。淡化考试分数之间的微小差异，增大平时考试成绩的比例，实行百分制、等级制及与评语相结合的综合评分方法，对有独立见解或创新的学生加分鼓励。应奖励有个性者，奖励有主见、有独立思维能力的学生。同时，建立考试结果分析制度，不断总结教学经验。发现问题及时纠正，拓宽、疏通教学质量的有效反馈渠道，建立健全沟通机制。改革后的总体效果还有待长时间的检验。在教学过程中可以明显的发现，提问题的同学明显增多，同学之间相互讨论的次数明显增加。希望此次考试改革能给《单片机原理及应用》课程的学习带来新的气象，增强学生学习的积极性、主动性，培养学生的创新精神和创新意识，实现人才的全面发展。
参考文献：
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Single Chip Microcomputer Principle and Application of Examination Reform Exploration and Research
YANG Yan-xin，HUANG Zhao-bo，ZOU Huan，ZHANG Xue-ping，LI Yu
（Faculty of Mechanical & Electrical Engineering，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201，China）
计算机技术的发展速度和应用普及程度是人们始料不及的，单片机已应用到工业过程控制，仪器仪表等许多领域，对人类社会产生了巨大影响[1]。单片机原理与应用是机电类学生的专业基础课，该课程要求学生掌握单片机软件编程和硬件设计，具有在本专业及相关领域中的单片机开发能力[2]。学习单片机原理与应用是机电类学生掌握计算机应用技术的一个重要环节，同时该课程也为后续相关课程的学习及毕业设计等打下了技术基础。
目前机电类学生在学习单片机原理与应用课程中主要有以下问题：(1)机电类学生的程序编写能力和硬件设计能力较差。在学习本课程前，机电类学生一般只学过高级语言程序设计和最基本的电工电子课程，没有系统学过微机原理及汇编程序设计，所以在学习该课程时普遍感觉课程抽象，内容多，难以掌握。(2)学生对单片机应用技术在机电控制领域中的应用和意义认识不清，学习积极性不高。大部分学生认为该课程和自己的专业关系不大，导致其学习被动，学习效果差。(3)该课程学时偏少，实践教学环节比较薄弱。机电类专业的单片机课程总学时一般为32～48学时，其中实验一般为8学时，任课教师为了让学生能够系统学习单片机的基础理论知识，往往在教学安排上对实践教学重视不够，使大部分学生对一些记忆性的内容掌握得较好，但应用和创新能力较弱，没有达到应有的学习效果。
由于单片机原理与应用课程本身概念多且抽象难懂[3]，涉及的知识面广，信息量大，使学生在学习过程中无从下手，学习积极性不高。另外，机电类专业学生的电类及微机原理类知识基础较薄弱，造成了该课程难教难学的局面，一些学生学完该课程后，不能理解和掌握单片机应用系统的结构，不会应用相关仿真及设计软件，不具有设计应用能力。因此，如何提高机电类学生学习单片机的兴趣，培养其开发设计能力，是当前机电类专业单片机教学中必须解决的问题，为此，笔者对该课程的教学改革进行了一些探索。
1教学方法的改革尝试
由于单片机课程实用性很强，教师教学中首先要与实际系统相结合，例如：上第一节课时拿一个单片机应用系统实物进行演示，使学生对单片机应用系统有完整的认识，调动其学习的积极主动性。随后，引导学生思考单片机需要哪些部件可以实现上述应用系统的功能？让学生思考讨论后，教师再系统地给学生讲解课程内容，结合实物讲其组成、主要讲授芯片—AT89C51的外部引脚、功能和使用方法及其基本功能部件CPU，RAM，ROM与定时器/计数器以及I/O接口[1]，并对单片机应用系统所必需的电路进行简单介绍，引起学生的好奇心。
在课堂教学中采用启发式和比拟教学方法。教师在讲授知识的过程中要引导学生不断发现问题，提高其学习兴趣。在每章的开始，首先强调学生应该掌握和了解的内容以及具体的学时安排，教师在课堂上只讲主要内容以及该部分重点、难点，对一些仅需要了解或特别简单的问题，可以让学生在课下自学。另外，课堂作业一定要有一些有难度的扩展性思考题，使学生有机会做深度思考。对于学生难以理解的内容，可以采取比拟法教学，例如，在程序设计教学环节中，可以将单片机比作人脑，单片机的系统指令相当于人所掌握的词汇，我们表达思想需要将词汇组合起来形成语言，同理，针对某个特定问题，我们要将指令组合形成一个有实际意义的程序供单片机执行。
采用专题教学方法让学生掌握学习的方法和步骤。学生感觉学习单片机课程非常困难，部分原因在于没有把握住该课程的学习方法，教师应该给学生一把学习的钥匙，用科学的方法指导他们学会学习。循环程序的编写是令许多学生头疼的问题，我们将这类题目做一个教学专题讲解，分三步进行：(1)让学生学会阅读编程要求，分析清楚循环初始条件、循环结束条件、循环内容等。(2)引导学生编写简单的没有循环的单次运行程序。(3)寻找程序运行中的变量，在单次运行程序中加上循环体，完成循环程序设计。学习过程中要求学生每个循环程序的设计都严格按照这三个步骤进行。经过几次练习，学生基本上都能顺利地按要求编写出循环程序。
2改革教学手段，在课堂教学中引入多媒体和仿真模拟软件
在传统的课堂教学模式中，教师主要通过语言传递信息，学生只能被动接受教师所讲内容，而且教师的课程进度只能根据大部分学生的学习水平安排，不能兼顾“两头”的学生，特别是不能兼顾学习成绩差的学生，学生和教师都很辛苦，但是整体学习效果往往不理想。为了克服上述缺点，在单片机的课堂教学中要充分利用现代多媒体教学资源。我们制作了单片机原理与应用多媒体教学课件，采用动画和图片的方式加深学生对教学内容的理解，提高了课堂教学效果。但是，由于多媒体教学讲课速度一般比较快，课堂信息量大，学生没有自主思考时间，所以教师在使用多媒体课件时，要对授课内容认真安排，要特别重视锻炼学生的思维能力。
为了提高课堂教学质量，我们在教学中引入了MedWin，Proteus等计算机仿真软件。MedWin是集编辑、编译/汇编、在线及模拟调试为一体的单片机开发工具[4]，在教学过程中采用MedWin进行计算机仿真演示，使学生可以实时观察指令执行情况，将枯燥难懂的程序分析变得形象、生动。Proteus是英国Labcenterelectronics公司研发的多功能EDA(ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化)工具软件[5,6]，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如MedWin和Keil等。教师可以利用Proteus在课堂上进行单片机应用系统电路设计，并将采用MedWin或Keil调试好的程序传送到所设计的应用系统中，然后在Proteus平台上进行软硬件结合仿真，不但使抽象的教学变得直观，而且训练了学生的硬件设计能力。
3改革实验内容，加强实践创新能力培养
单片机原理与应用课程应用性强，实验是提高该课程教学效果的非常重要的环节。实验不但可以提高学生的动手能力，而且通过对课本上抽象命令的应用、程序的编制、单片机应用系统的现场调试，加深了其对理论知识的理解和实践应用能力。在我院原来的实验教学中，由实验教师讲解实验内容和详细实验步骤，学生按部就班在单片机实验平台上做完全相同的实验，并且基本上都是验证性实验，大部分学生对实验根本没有兴趣，做实验仅是为了获得实验成绩，所以收获并不大。为此，我们对实验项目和实验方法进行了重新设计，实验课上基本取消了验证性实验，如数据块传送等一些纯软件验证性实验作为作业让学生在课下通过MedWin等计算机仿真软件完成。
另外，增加了综合性和创新性实验。为了加强学生综合设计能力的培养，我们将有内在联系的知识安排为一个实验，例如将LED显示器接口及键盘接口安排为一个实验，让学生根据教师提供的Proteus工程原理图编写LED显示器驱动程序及键盘扫描程序，并采用定时器实现电子钟功能，从而实现时间的动态显示和设置。为了提高学生的创新能力，在单片机综合实验中，我们要求学生根据单片机实验箱所能提供的硬件资源，自行设计一个单片机应用产品，经过MedWin结合Proteus调试后，写入实验箱进行现场调试。另外，我们充分利用该课程实践性、技术性强的特点，积极引导学生参加课外科技制作、电子科技制作大赛等第二课堂创新活动，并让有潜力的学生参与教师的相关科研项目，极大地提高了学生的实际动手能力和单片机项目的开发能力。
4改革课程成绩考核评定方法
在原来的单片机课程成绩考核评定中，期末考试成绩一般占总成绩的70%，并且为了提高学生的考试成绩，重点考核基本理论知识，考题中记忆型题目偏多，程序设计型题目一般比较简单，考查学生应用实践类题目几乎没有，这样的考核方式不能完全检测出学生学习该门功课的实际效果，使在平时学习中知识掌握程度和单片机应用能力不够的学生，通过考前突击也能取得不错的成绩。我们考虑到单片机原理与应用为技术应用类课程，改革了成绩考核评定方法，侧重于应用能力的考核，将成绩评定方式改为上课出勤、作业情况、实验情况占总成绩20%；学生自己选题，完成课外设计和制作情况占30%；期末考试成绩占50%，并且在试题中增加了实验考核题。
5建设网络课程
网络技术可以使教师将各种教学资源非常方便地放在学校的网络教学平台上并组织实施教学活动，而且可以及时更新教学内容。网络课程以学生为中心，为学生提供了丰富的学习资料和采用现代化教学手段进行交互式学习的机会，是一种很好的课下辅助学习手段。为了进一步提高学生学习效果，我们利用我院网络教学平台建设了单片机原理与应用网络课程，将授课计划、教学大纲、电子教案、多媒体课件、测试题、视频学习资料等进行整理，并以教学单元为组织单位上传到我院网络教学平台上供学生自主学习，还在该平台上设计了在线答疑、作业讲评等交互式的教学活动。通过网络课程的建设可以使学生巩固课堂教学内容，能够对单片机系统应用等复杂的问题做深入学习和实践，并给师生进一步学习交流提供了平台。
关键词：单片机；Proteus；软硬结合
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0260-02
人才培养是学校的根本任务，质量是学校的生命线，教学是学校的中心工作，而实践是教学的重要环节，要提高学生实践动手能力，需要推进实验内容和实验模式的改革和创新。“单片机与接口技术”课程除了理论基础外，还具有很强的工程实践性。因此，需要对该课程提出更具针对性的实验教学模式，以便使学生能够在掌握理论基础的同时，工程实践能力也得到培养与提升。本文即是在此背景下，主要对“单片机与接口技术”的实验教学进行了分析研究，结合本课程的实际情况提出了改革措施。
一、课程实验教学现状
“单片机与接口技术”课程目前仍沿袭以前纯理论课程的教学模式，虽然设置了实验课程的教学，但实验仅作为理论教学的次要辅助，未对实验教学加以足够的重视。
（一）实验教学内容设置不合理
目前，对单片机实验教学不够重视，内容安排上主要以理论课内容为主线，多是作为理论教学的验证，所以对于学生而言，各个实验是相互独立的，没有相互联系起来形成一个知识网络。加之实验指导书内容编写的面面俱到，学生在做实验时仅仅是参照设计好的实验内容，简单地将程序输入到计算机上，如此重复地完成规定的实验内容，课程实验实际上演变成了程序功能的验证，并没有到达对单片机程序设计、编写、调试等过程训练的目的。由于过于实验指导书的作用，学生不愿独立分析思考，解决实验大纲中提出的问题，甚至不对实验进行预习，急于得到实验结果，照抄实验报告，忽视了实验过程的重要性。这难以调动学生学习的兴趣性和积极性，也不利于在解决单片机实际工程应用问题时，对学生动手与创新能力的培养，进而失去了实验教学应有的作用。
（二）过度依赖功能集成的实验箱
随着单片机实验课程的发展，许多高校对实验设备进行了更新，配备了将实验所需功能集成于一体的综合实验箱，这在一定程度上方便了实验教学的开展，但单一依赖于实验箱进行实验教学具有局限性，并且从学生反馈的来看并没有达到应有的实验效果。这种综合实验箱将全部实验内容都集中在一起，学生在做实验时只需按照实验接线图完成所需实验内容必要的线路连接，将实验参考程序直接烧录到实验箱，再查看实验结果。整个实验过程得到了简化，减少了硬件连接上的错误，加快了实验教学的进度。然而，由于其集成度过高，实验内容都已经固定，不易改变和扩展，降低了实验的灵活性，限制了学生的创新思维；不用从原理图开始对硬件进行设计，简化了硬件的连接，弱化了对学生电路设计能力的需求；实验程序也随着硬件连接的固定而固化，学生对单片机程序的编写与调试能力没有得到锻炼。
二、课程实验教学改革
为改善上述课程教学的不足，本文将EDA仿真软件Proteus引入到单片机实验教学中来，同时提出了Proteus与实验箱软硬结合的实验教学方法，使得虚拟仿真与真实硬件互补互足。
（一）基于Proteus单片机仿真的特点
Proteus是一款由英国Labcenter Electronic公司开发的EDA软件，它支持对微控制器和元器件组成的嵌入式系统仿真，并且能够与Keil等软件实现联合仿真调试，这样不仅可以查看程序执行时微控制器内部寄存器、存储器内容的变化，而且可以观察元器件的工作情况。利用Proteus可以快速灵活地完成嵌入式系统原理图的绘制，便于在课堂上进行讲解。
例如，我们利用Proteu进行定时器控制LED灯亮灭的实验。学生按照硬件原理图（如图1所示）用Proteus软件绘制实验仿真电路图（如图2所示），使得在P1.0脚输出周期为1s的方波，即实现LED灯循环亮0.5s，灭0.5s，同时，在P1.0引脚用虚拟示波器观察输出信号，最终实现LED灯控制器的仿真（如图3所示）。通过本Proteus实验，学生学会硬件原理图的绘制、掌握定时器/计数器的原理及编程方法，学会使用虚拟示波器观察波形变化，为后续的实验打下基础。
当然，软件虚拟仿真无法达到与硬件完全一致，有时仿真结果存在一定差异。因此，Proteus仿真只能作为实验教学的其中一环。
（二）软硬结合的单片机实验教学
通过Proteus对单片机实验教学内容进行仿真，可以让学生在做实验时，不仅软件编程能力得到了提升，并且也对单片机硬件设计有所了解。由此对单片机系统有了全面的认识，而不是在实验箱上按部就班地参照实验指导书进行实验操作。
在实验课前，学生不再是通过阅读实验指导书进行枯燥预习，而可以根据教师布置实验任务，利用Proteus提前设计实验硬件电路、编写程序、仿真调试。在课堂上，教师可以根据学生课前仿真的完成情况，有针对性地讲解实验。然后学生可以在实验箱上认识真实的元器件，连接线路完成实验。在实验课上，结合Proteus与实验箱完成基础性实验，巩固理论课上学习的知识。实验课后，教师可以再布置一些扩展性实验，以便有兴趣、有能力的学生进一步利用Proteus及单片机开发系统进行仿真和实物验证，以更加深入地学习、掌握单片机及接口技术。
例如我们布置一个扩展性大作业：通过PWM信号驱动直流电机转速，运用AD转换模块，将电位计输入的电压转换成AD值，该AD值通过换算得到占空比，即只需要调节电位计就可以改变直流电机的转速。AD值换算成占空比后可通过动态数码管显示出来。另外，增加一个独立键盘按钮，来作为控制直流电机运转的总开关。知识点的考核含有定时计数器、中断、动态数码显示、AD转换、独立键盘的使用等内容。总之，完成该大作业需要学生对51单片机的上述每个知识点进行详细的了解与掌握，并对独立的知识点进行整合，通过合理的逻辑梳理，完成整个程序的编写。学生可以对51单片机有更加深刻的了解，加强了对逻辑思维能力的培养，为学生今后的学习打下深厚的基础。
这样的教学方法，打破了传统实验教学在课堂时间上和空间上的限制，使学生愿意主动预习实验内容并能带着问题进入课堂，有针对性的教学也提升了实验教学的学习效率。实验内容设置上也更加灵活多变，易于扩展。这种软硬结合的单片机实验教学方法不仅可以增强学生对单片机实验教学的兴趣，而且还可以提升学生的单片机系统综合设计能力，将所学理论应用到实际工程中。
三、结束语
本文从实验教学内容、实验设备两个方面分析了当前单片机实验教学现状，分析了其中存在的问题。在此基础上，将虚拟仿真引入到实验教学中来，并且结合Proteus软件的特点，提出了Proteus与实验箱软硬结合的单片机实验教学方法，以此提升单片机实验教学质量，激发学生对单片机的学习兴趣，提升学生对理论知识的应用能力。希望此文的教学探讨，能对同行起到抛砖引玉的作用。
参考文献：
[1]赵天翔，肖寒鹏.对单片机教学改革的探讨[J].新西部月刊，2008，（7）：162-162.
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