時間：2023-03-28 14:57:58
導(dǎo)語：在單片機(jī)課程論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1.1從知識點講授到以系統(tǒng)設(shè)計為主線的教學(xué)改革
我國高校在20世紀(jì)80年代初開始在少數(shù)高校開設(shè)單片機(jī)課程，面向電子和計算機(jī)專業(yè)高年級本科生和研究生，教材內(nèi)容基本是單片機(jī)生產(chǎn)商提供的技術(shù)手冊、匯編程序設(shè)計和計算機(jī)原理與接口技術(shù)的綜合體。目前單片機(jī)教材雖然較多，但基本延續(xù)了這種傳統(tǒng)的教學(xué)思路，即以單片機(jī)的知識點為主線進(jìn)行單元技術(shù)教學(xué)。隨著單片機(jī)教學(xué)在各層次學(xué)校的廣泛普及，這種教學(xué)思路顯現(xiàn)了明顯的不適應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)計性內(nèi)容缺失和細(xì)節(jié)內(nèi)容深度不夠，使一般學(xué)生在實際應(yīng)用過程中仍然會遇到許多迷茫的問題。目前單片機(jī)基礎(chǔ)課教材的一個普遍性的問題是教學(xué)集中在分散的各個點，而對單片機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)性考慮不夠；重在局部和單元模塊，缺乏組織成項目的考慮。這種問題嚴(yán)重地體現(xiàn)在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，一般學(xué)生會做例題和作業(yè)，不會設(shè)計解決實際任務(wù)的系統(tǒng)軟件。因此，單片機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的一個重點就是從知識點講授到以系統(tǒng)設(shè)計為主線，基于課程整體性并結(jié)合項目系統(tǒng)整體性考慮實施單元教學(xué)，重點提升學(xué)生系統(tǒng)性、綜合性設(shè)計能力。
1.2單片機(jī)與其它課程教學(xué)形成良性互動
在目前課程體系中，考慮到知識銜接關(guān)系，單片機(jī)課程在模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、計算機(jī)組成（微機(jī)原理與接口）、匯編程序設(shè)計等課程之后，一般安排在第6學(xué)期。這個安排的問題是學(xué)生實際綜合應(yīng)用及拓展學(xué)習(xí)的時間較短。這在單片機(jī)進(jìn)入我國高校的早期階段僅高端學(xué)生學(xué)習(xí)的情況下是合理的，在目前單片機(jī)普及教學(xué)情況下，作為工具和重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，單片機(jī)課程應(yīng)盡早讓學(xué)生掌握，對其熟練和提高系統(tǒng)設(shè)計能力、提高學(xué)習(xí)興趣、結(jié)合和促進(jìn)其它課程學(xué)習(xí)將產(chǎn)生良好作用。單片機(jī)基礎(chǔ)課程涉及到的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路等知識，是相對簡單的，在課程中從應(yīng)用的角度介紹即可，對單片機(jī)課程的教學(xué)沒有影響。實際上，有些同學(xué)從大一就開始自學(xué)單片機(jī)而且都取得了很好的效果，這對我們教學(xué)是一個很好的啟示。
2單片機(jī)理論教學(xué)的改革
單片機(jī)教材最初源于單片機(jī)生產(chǎn)廠家技術(shù)手冊、匯編語言程序設(shè)計和計算機(jī)組成與接口技術(shù)的綜合。單片機(jī)應(yīng)用初期面向?qū)ο笫侵攸c院校電子和控制專業(yè)的學(xué)生和科研人員。傳統(tǒng)的授課方式是以知識為驅(qū)動，知識點之間比較分散，學(xué)生學(xué)完之后沒有系統(tǒng)的概念，缺乏貫穿所有知識的主線，形成不了體系。這種教學(xué)方法亟待改革。
2.1以項目為主線
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性設(shè)計是一個重要的教學(xué)內(nèi)容。從宏觀教學(xué)的角度考慮，我們將整個教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成基本涵蓋了本課程全部教學(xué)內(nèi)容的一個項目，基于課程整體性并結(jié)合項目系統(tǒng)整體性考慮實施單元教學(xué)。對結(jié)構(gòu)性的適當(dāng)變化和局部內(nèi)容的取舍，即可衍生和變化為其它的應(yīng)用系統(tǒng)。通過這樣的教學(xué)設(shè)計，學(xué)生加大了對課程的興趣，逐漸地積累成就感，并最終能較快地進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計者的角色，能較好地完成實際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。
2.2整體與局部關(guān)系
基于項目為主線的教學(xué)設(shè)計，在講述局部技術(shù)的同時進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性的教學(xué)，使系統(tǒng)整體性的考慮體現(xiàn)在局部中。例如LED數(shù)碼管動態(tài)顯示、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動等技術(shù)，在目前教材中基本都是完成單一這類功能的小程序，而在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，這些功能要與系統(tǒng)核心任務(wù)并行執(zhí)行，是一個“多任務(wù)”的概念，不能簡單地將教材示例的單一的小程序搬到應(yīng)用系統(tǒng)中。其它如結(jié)合鍵盤掃描和多級LCD菜單形成多任務(wù)下的人機(jī)交互通道這些系統(tǒng)性內(nèi)容的考慮，在單元教學(xué)中都要考慮到。
2.3教學(xué)內(nèi)容和體系調(diào)整
調(diào)整應(yīng)用匯編和C語言教學(xué)的比例。匯編指令有助于對單片機(jī)硬件的學(xué)習(xí)，程序代碼短、速度快，較多地應(yīng)用在對時序有嚴(yán)格要求的測控系統(tǒng)中。隨著單片機(jī)硬件和軟件編譯技術(shù)的發(fā)展，代碼長度和速度已不是主要問題，重在軟件質(zhì)量、開發(fā)周期和開發(fā)維護(hù)成本，大多數(shù)場合應(yīng)用匯編的必要性已不存在。因此教學(xué)應(yīng)以C語言為主，匯編只講解指令原理、尋址方式、必要的指令和在C語言中嵌入?yún)R編程序的方法和實例。調(diào)整單元模塊教學(xué)順序。現(xiàn)有教材中一般將人機(jī)交互設(shè)計的內(nèi)容放在最后，這不利于學(xué)生自主實踐。由于無法實施對運行過程必要的監(jiān)測，使其在沒有仿真系統(tǒng)情況下調(diào)試有相當(dāng)?shù)碾y度。因此，將人機(jī)交互部分盡可能地提前可達(dá)到很好的效果。單片機(jī)基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)教學(xué)對新機(jī)型和新技術(shù)介紹較少，應(yīng)做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。增加IIC、SPI、PS/2等相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的介紹、對其它典型單片機(jī)如AVR簡要的介紹，使學(xué)生在掌握基本單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，能更容易地進(jìn)入到高級層次的應(yīng)用。
2.4挖掘基本知識內(nèi)容的深度
把MCS-51單片機(jī)基礎(chǔ)知識講透徹，對后續(xù)嵌入式系統(tǒng)深層次學(xué)習(xí)可打下良好的基礎(chǔ)。以外中斷的重復(fù)響應(yīng)和堆棧的溢出問題為例，學(xué)生在實際應(yīng)用中經(jīng)常遇到，但在教材中沒有相應(yīng)的說明。前者是由于外中斷請求信號有毛刺，即使在進(jìn)入中斷立即屏蔽中斷,且中斷請求信號已經(jīng)撤銷的情況下，在退出中斷后還將引起此中斷的重復(fù)響應(yīng)。問題在于對中斷請求信號、請求標(biāo)志和響應(yīng)過程這些基本知識講述不到位；后者是對堆棧空間位置、容量及系統(tǒng)對堆棧使用沒有準(zhǔn)確概念。類似的因基本知識講述深度不夠，導(dǎo)致學(xué)生困惑的問題還有很多。因此要注重研究實際應(yīng)用中典型問題背后的原因，深化和細(xì)化基本知識的講授，這對實際應(yīng)用和提高可起到至關(guān)重要的作用。
2.5理論課中的實踐內(nèi)容
單片機(jī)是一門實踐性極強(qiáng)的課程，該理論課不講授實驗實際是一個誤區(qū)。在理論課應(yīng)用Proteus做部分仿真實驗，實驗效率高、理論教學(xué)效果好，并可達(dá)到擴(kuò)展學(xué)習(xí)到課外的效果。因此，需協(xié)調(diào)好理論與實驗課關(guān)系，對仿真實驗學(xué)時做一定的硬性要求。另一個問題是系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的教學(xué)。系統(tǒng)調(diào)試是初學(xué)者開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個難點，特別是在無仿真器情況下進(jìn)行軟件調(diào)試。因此，在理論課中講述初等調(diào)試技術(shù)是有必要的，例如用示波器、LED顯示測信號、串行通信監(jiān)測程序流程等。使學(xué)生提高系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試技能的同時，提高了實驗課效率，使實驗課有更多的時間用于綜合性實驗中。
3實踐教學(xué)模式的改革
3.1基于項目引領(lǐng)的實驗?zāi)Ｊ?/p>
我們許多課程的實驗課教學(xué)模式，基本上都出于傳統(tǒng)的公共基礎(chǔ)課實踐教學(xué)。其特點是對單一某個理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實驗演示和驗證。由于思維的慣性，這種傳統(tǒng)自然也延續(xù)到單片機(jī)實驗課中，致使學(xué)生綜合性實驗?zāi)芰^弱，完成課程設(shè)計和實際應(yīng)用設(shè)計的難度較大。作為嵌入式基礎(chǔ)和初級應(yīng)用的單片機(jī)基礎(chǔ)課程，其最大特點是工程性。單片機(jī)本身是一個強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具，學(xué)生在專業(yè)知識基礎(chǔ)上用單片機(jī)及相關(guān)器件進(jìn)行綜合分析和設(shè)計，最終要制作出滿足用戶要求的產(chǎn)品。因此，單片機(jī)實驗課的主體思路是綜合性、工程性。基于這一點，我們對實驗課在宏觀上調(diào)整為基于項目引領(lǐng)的實驗?zāi)Ｊ健Ｊ紫仁菍⒒A(chǔ)性實驗以Proteus軟件仿真形式在理論課上實驗和演示；其次是配合理論課將整個學(xué)期的實驗課安排成一個應(yīng)用項目，將整個項目按照內(nèi)部資源、擴(kuò)展資源、前向通道、后向通道和人機(jī)通道等部分分解成各個模塊作為每次試驗課的內(nèi)容。學(xué)生在完成單次試驗的基礎(chǔ)上，從軟硬件的角度對項目整體架構(gòu)不斷地加深認(rèn)識和理解，最后完成一個項目的全過程實驗。在這個過程中，學(xué)生不斷地積累系統(tǒng)級分析設(shè)計的能力，不斷地積累著成就感。學(xué)生增強(qiáng)了對實驗課的興趣，大幅提高了單片機(jī)實驗課的效率和效果。
3.2多種實驗手段的綜合運用
現(xiàn)在高校學(xué)生基本上都基于實驗箱做實驗。相對于傳統(tǒng)實驗手段（手工焊接或用面包板），實驗箱在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件實驗方面具有優(yōu)越性，但在硬件實驗方面，則現(xiàn)出其明顯的弊端。學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的指示在實驗箱上連接各端子，學(xué)生大多不去了解這種連接后形成的電路；沒有從設(shè)計、元器件連接、調(diào)試到完成全過程的鍛煉；實驗箱資源有限；不能進(jìn)行多種硬件方案的試驗、硬件電路的優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新。我們根據(jù)實驗不同分別采用不同的實驗手段。應(yīng)用面包板的實驗，側(cè)重于自己設(shè)計電路實驗方案、創(chuàng)新潛能的開發(fā)和硬件系統(tǒng)級調(diào)試技術(shù)的學(xué)習(xí)；手工焊接的實驗側(cè)重于實際動手技能和模塊及硬件調(diào)試方法的學(xué)習(xí)和鍛煉；應(yīng)用試驗箱的實驗則重點側(cè)重于復(fù)雜系統(tǒng)的編程和軟件調(diào)試。同時，這些實驗手段的綜合應(yīng)用，給學(xué)生創(chuàng)造了一個寬松的軟硬件實驗環(huán)境和發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，增大了實驗課的吸引力，促進(jìn)了對理論教學(xué)的理解，達(dá)到了很好的效果。
3.3發(fā)掘第二課堂的深度和廣度
單片機(jī)課外教學(xué)活動是可行和必要的。組織成立學(xué)生課外活動小組，為學(xué)生設(shè)計階段性任務(wù)。這些任務(wù)可以是承擔(dān)科研項目的分解部分，也可以是有意義和價值的小題目。學(xué)生的任務(wù)可以指標(biāo)化，小組實行優(yōu)勝劣汰。這對學(xué)生提高課程興趣、加深理解、拓展知識和帶動整體學(xué)習(xí)起到了重要作用。每年一次由教育部和信息產(chǎn)業(yè)部共同舉辦的大學(xué)生電子設(shè)計競賽，是一次極好的單片機(jī)實踐教學(xué)活動。要進(jìn)行規(guī)范整理，優(yōu)化模塊設(shè)計，使之成為標(biāo)準(zhǔn)件，進(jìn)而成為教學(xué)資源，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)教改工作進(jìn)展和良好學(xué)風(fēng)校風(fēng)的建設(shè)。
4結(jié)語
摘要：本文分析了以往單片機(jī)教學(xué)存在的問題，根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗提出了新的層次教學(xué)法，滿足了不同能力層次學(xué)生的要求，提高了教學(xué)效果和學(xué)生實踐動手能力。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；教學(xué)法；層次式教學(xué)
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
1單片機(jī)原理教學(xué)存在問題
1.1傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式
傳統(tǒng)的教學(xué)思路是按照教材的順序，先講單片機(jī)硬件基礎(chǔ)知識，再講指令系統(tǒng)和匯編語言程序的編制，最后講接口技術(shù)和一個單片機(jī)應(yīng)用實例。學(xué)生只有在課程學(xué)習(xí)的最后才接觸到單片機(jī)的實際應(yīng)用系統(tǒng)，而在此之前的學(xué)習(xí)由于學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)生會感到學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味，學(xué)習(xí)了也不知道怎么用，故而學(xué)習(xí)的興趣不高。
1.2傳統(tǒng)的課堂與實驗教學(xué)模式
現(xiàn)在的單片機(jī)實驗設(shè)備很完善，能操作的實驗項目非常多，實驗指導(dǎo)書對實驗步驟、方法等規(guī)定得很詳細(xì)，學(xué)生只能在固定的實驗題目范圍變更接線，最多是在本程序內(nèi)修改一下程序，動腦和動手的機(jī)會極少。實驗內(nèi)容充其量就是主要是驗證書本上的原理，表面上學(xué)生很好地完成了實驗，實際上助長了學(xué)生的依賴性，無法發(fā)揮學(xué)生的想象力和主觀能動性，從某種程度上禁錮了學(xué)生的思路，扼殺了學(xué)生孕育創(chuàng)新意識，忽略工程設(shè)計方面的訓(xùn)練，缺少文獻(xiàn)資料查閱能力的訓(xùn)練，缺乏對新器件、新電路應(yīng)用的認(rèn)識，對單片機(jī)在工程中的應(yīng)用更是一知半解，這個問題在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中反映更強(qiáng)烈。
實驗教學(xué)缺乏完善的考核機(jī)制，實驗教學(xué)內(nèi)容往往隨教師的喜好而定，且實驗考核方法不完善，“重知識、輕能力、重記憶、輕創(chuàng)新、重理論、輕操作”的考核模式普遍存在，從一定程度上助長了學(xué)生普遍不重視實際應(yīng)用的不良風(fēng)氣。
2課程層次式教學(xué)改革
單片機(jī)原理及應(yīng)用是一硬件設(shè)計和軟件編程相結(jié)合的實踐性強(qiáng)的課程，硬件是應(yīng)用基礎(chǔ)，但功能實現(xiàn)又離不開軟件，只有硬件和軟件都掌握了才能應(yīng)用，針對單片機(jī)課程這個特點，筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，對單片機(jī)教學(xué)提出層次式教學(xué)方法。所謂層次式就是根據(jù)單片機(jī)課程特點，以人的認(rèn)知規(guī)律為主線，把教學(xué)內(nèi)容分為學(xué)習(xí)單片機(jī)基本知識和功能結(jié)構(gòu)、熟練掌握基本功能應(yīng)用和單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用等階段方法來學(xué)習(xí)以及考核辦法。實施分層教學(xué)法首先要根據(jù)學(xué)生的實際情況、教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)學(xué)時來合理的確定這幾個授課階段的學(xué)時數(shù)。我們可以把單片機(jī)教學(xué)的層次階段概括為“學(xué)”、“練”、“用”以及“考”四個層次。
2.1學(xué)――學(xué)習(xí)單片機(jī)基本功能結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)
這個層次內(nèi)容包括單片機(jī)基本知識、硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、編程技術(shù)、匯編的編輯調(diào)試等幾大塊的內(nèi)容。教學(xué)原則可在老師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)最起碼的基礎(chǔ)，先學(xué)“一知半解”，不求多，不求快 ，也不求“全面”，更不求“系統(tǒng)”。以老師的教授為主，讓學(xué)生感性認(rèn)識、熟悉為目的，同時在教學(xué)過程中也要采取教學(xué)技巧。
(1) 上好第一堂課
興趣是最好的老師，如何讓學(xué)生對“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程學(xué)習(xí)感興趣第一次課精彩的開場白尤其重要。最好的方法就是現(xiàn)場演示，例如演示預(yù)先編好“跑馬燈控制”，先用PowerPoint演示該控制程序的硬件結(jié)構(gòu)原理圖、程序清單等，然后現(xiàn)場把源程序經(jīng)Keil C編譯成Hex文件，通過刻錄器刻錄到芯片AT80C51中，通過面包板把石英晶體和電容連接到AT80C51芯片引腳XTAL1、XTAL2以及RST上就構(gòu)成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)，通過P1口連接上8個LED，加上5V的電源(可通過干電池提供)確定無誤后，就可以看到結(jié)果了。整個過程只花10分鐘的時間，但卻讓學(xué)生了解這門課是與實際應(yīng)用緊密結(jié)合的，并且初步了解單片機(jī)的開發(fā)過程，接著介紹單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等生產(chǎn)生活領(lǐng)域的應(yīng)用，向?qū)W生交代課程的主要內(nèi)容和教學(xué)目的，使學(xué)生對單片機(jī)系統(tǒng)有一個深刻的感性認(rèn)識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)好本門課程奠定堅實的基礎(chǔ)。
(2) 實物教學(xué)法
在教學(xué)過程中，講授的理論是抽象的，最好讓學(xué)生看實物，一邊觀察實物一邊學(xué)習(xí)，把理論體現(xiàn)到實物上去，例如講芯片引腳時，讓學(xué)生看看芯片80C51實物，針對實物講引腳的功能、結(jié)構(gòu)、使用方法等；在講到單片機(jī)的定時計數(shù)、串行通信等功能時列舉一些學(xué)生們平時能夠見到的儀器設(shè)備，如在物理實驗中用到的數(shù)字毫秒計時器、數(shù)字信號發(fā)生器等，以增加學(xué)生對單片機(jī)應(yīng)用的感性認(rèn)識，引發(fā)學(xué)生求知探索的強(qiáng)烈欲望。
(3) 指令講授技巧記憶法
指令是程序編寫的基礎(chǔ)，如何讓學(xué)生熟悉掌握MCS-51的111條指令，在按功能分為成的五類指令里，根據(jù)其功能，抓住其源、目的操作數(shù)的不同組合，再輔之以下面的教授方法，是完全能記住的。
① 指令圖示講授記憶法
圖示記憶法是把操作功能相同或相似、但其操作數(shù)不同的指令，用圖形和箭頭將目的、源操作數(shù)的關(guān)系表示出來的一種記憶方法。例如：由助記符MOV、MOVX、MOVC組成的送數(shù)組指令，可以用圖1、圖2、圖3表示。
② 英文還原講授記憶法。
單片機(jī)的操作碼助記符是該指令功能的英文縮寫，有些指令容易混淆，可將縮寫還原成英語原文，再對照漢語有助于理解其助記符含義，從而加強(qiáng)記憶。例如：短轉(zhuǎn)移(SJMP)
Short Jump；長轉(zhuǎn)移(LJMP)Long jump；比較轉(zhuǎn)移(CJNE)Compare
Jump Not Equality；絕對轉(zhuǎn)移(AJMP)Absolute jump；交換(XCH)Exchange；左環(huán)移(RL)Rotate Left；進(jìn)位左環(huán)移(RLC)
Rotate Left Carry；右環(huán)移(RR)Rotate Right；進(jìn)位右環(huán)移(RRC)Rotate Right Rarry。
③ 口訣記憶法
對于有些指令，我們可以把相關(guān)的功能用精練的語言編成一句話來記憶。如PUSH direct和POP direct這兩條指令。初學(xué)者常常分不清堆棧SP的變化情況，為此編成這樣一句話：(SP的內(nèi)容)加1(direct的內(nèi)容)再入棧，(SP的內(nèi)容)彈出(到direct單元)SP才減1。又如乘法指令中積的存放，除法指令中被除數(shù)和除數(shù)以及商的存放，都可以編成口訣記憶如下：
MULAB高位積(存于)B，低位積(存于)A；DIV ABA除以B，商(存于)A余(下)B。
總之，在講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)時，充分運用技巧，寓指令于例子當(dāng)中，可以將單片機(jī)實驗中的實例穿插在指令系統(tǒng)中介紹，并注意實例中涉及的指令盡量使用已教過的指令，讓學(xué)生盡快熟悉掌握這些指令。
(4) 模擬仿真教學(xué)法
在指令學(xué)習(xí)過程中，先用軟件進(jìn)行程序運行模擬仿真，讓學(xué)生看到指令執(zhí)行的真實效果，更確切地體會到每一條指令執(zhí)行時的內(nèi)部過程，這樣學(xué)生學(xué)指令輕松了，就激起了學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)匯編指令時不再枯燥無味。與此同時，盡可能讓學(xué)生逐漸熟悉匯編程序編寫調(diào)試的方法、技巧等。同時教導(dǎo)學(xué)生多讀書上的例題和別人編寫的程序，自己再結(jié)合實際初步編寫一些程序。
2.2練――單片機(jī)基本功能應(yīng)用練習(xí)
“練”這個層次主要是對單片機(jī)熟練掌握各功能模塊應(yīng)用，包括基本輸入輸出應(yīng)用、定時器應(yīng)用、中斷應(yīng)用、串行口應(yīng)用、并行口擴(kuò)展應(yīng)用、A/D、D/A應(yīng)用等，同時加強(qiáng)編程能力。在這個層次倡導(dǎo)實驗教學(xué)為主，課堂教學(xué)為輔的教學(xué)指導(dǎo)思想，同時加大實驗室開放力度，保證學(xué)生實驗時間。具體來說，就是以學(xué)生實驗為主，教師主要任務(wù)就是針對每個功能選擇、設(shè)計實例，同時把實例分解成若干個任務(wù)，針對每個任務(wù)細(xì)分為具體的教學(xué)知識點，以深入理解第一個層次學(xué)習(xí)的各知識點，通過對知識點的深入理解，再獨立完成每個任務(wù)所需的實驗項目來達(dá)到教學(xué)目的。所以教師在設(shè)計教學(xué)實例時，遵循由淺入深，由易到難的原則，可設(shè)計/選擇三種層次的實驗項目：
① 驗證性實驗，用來驗證每一個功能模塊的工作原理，在設(shè)計時一般較簡單，功能單一，就是用來加深對知識點的理解，并不斷反復(fù)修改實現(xiàn)不同功能要求，以提高基本運用和基礎(chǔ)編程能力。
② 綜合性實驗，多個功能模塊綜合使用，程序較復(fù)雜，使編成能力和運用能力進(jìn)一步提高。
③ 創(chuàng)新性實驗，要求學(xué)生學(xué)會查閱參考資料、獨立設(shè)計實驗的硬件電路和程序，并對軟件進(jìn)行調(diào)試的能力。
同時要正確地引導(dǎo)學(xué)生從已熟知的內(nèi)容入手，不斷增強(qiáng)自信心、慢慢的把所學(xué)的知識有效地形成一個方向明確、思實驗路清晰、具有內(nèi)在聯(lián)系的問題鏈。
2.3用――單片機(jī)的應(yīng)用實踐
這個層次主要是把單片機(jī)分散、獨立的知識融會貫通，集中應(yīng)用到具體系統(tǒng)中去，培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)的實際綜合開發(fā)能力，通常以課程設(shè)計的形式體現(xiàn)。在設(shè)計之前只為學(xué)生作簡單的提示，主要靠學(xué)生自己去摸索，學(xué)會查閱參考資料，自己決定采用什么方案、如何選用芯片、如何組織器件、如何編程實現(xiàn)等，并對軟硬件進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試、指標(biāo)測試。在調(diào)試過程中，學(xué)生學(xué)會自己動手分析結(jié)果，解決實驗中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進(jìn)一步加深對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的理解，提高學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)學(xué)生的自信心。當(dāng)課題完成后，還要求學(xué)生寫出課程設(shè)計報告，使課程設(shè)計的過程與畢業(yè)設(shè)計相似，使學(xué)生了解完成一個課題的全過程。這樣的課程設(shè)計不僅提高了學(xué)生的綜合設(shè)計能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為他們今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和深造打下了基礎(chǔ)。實踐證明在完成課程設(shè)計后，學(xué)生的設(shè)計能力和實際動手能力普遍提高了。
2.4考――單片機(jī)教學(xué)的考核
為了強(qiáng)化學(xué)生的動手能力和應(yīng)用能力，對課程的考核成績采用結(jié)構(gòu)化成績，由3部分組成:主卷成績(期終理論筆試)占40%，副卷成績占30%，平時實驗成績30%組成，創(chuàng)新、論文等作另外加分。
平時實驗成績主要由出勤率、實驗態(tài)度、實驗動手能力、實驗成功率和實驗報告成績等內(nèi)容組成。實驗報告成績依據(jù)學(xué)生實驗記錄、實驗內(nèi)容完成情況及實驗報告質(zhì)量等組成。
副卷成績主要包括課程設(shè)計成績和實驗考核成績。課程設(shè)計成績主要是考查學(xué)生在知識運用上表現(xiàn)出來的獨立設(shè)計和綜合分析能力以及解決問題的能力，要求學(xué)生重視平時知識的積累、能力的培養(yǎng)和樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。實驗考核要求學(xué)生現(xiàn)場抽題完成，允許學(xué)生帶教材、作業(yè)本和輔導(dǎo)書參加考試，但不能討論，在規(guī)定時間內(nèi)完成一個較為簡單的設(shè)計性實驗，并且現(xiàn)場完成實驗報告。教師根據(jù)實驗結(jié)果現(xiàn)場給予評分，旨在考查學(xué)生的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用知識的能力。
加分項用于鼓勵和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。當(dāng)學(xué)生有所創(chuàng)新、有不同于其他同學(xué)的設(shè)計功能、程序部分涉及教學(xué)以外的知識、協(xié)助老師完成科研成果、發(fā)表相關(guān)的論文時，教師酌情加分。新的考核方式更注重實踐能力的培養(yǎng)。
3結(jié)束語
經(jīng)過幾年實踐證明，這種教學(xué)方法能滿足不同能力的學(xué)生的需求，逐步改變了學(xué)生對單片機(jī)技術(shù)畏懼的態(tài)度，從下手到自行開發(fā)出實驗產(chǎn)品，這都是加強(qiáng)教學(xué)改革的結(jié)果。本教學(xué)方法符合我校提出的加強(qiáng)學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)“應(yīng)用型、開發(fā)型”人才為目標(biāo)，開拓學(xué)生出口(就業(yè))。當(dāng)然在教學(xué)改革中仍然有大量的工作要做，還有許多課題有待進(jìn)一步探索、完善。
參 考 文 獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]獨立學(xué)院 單片機(jī) 實驗教學(xué)
引言
目前，單片機(jī)在我國的各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，眾多院校均開設(shè)了單片機(jī)原理與應(yīng)用方面的課程，這是一門技術(shù)性和實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，必須通過一系列的軟硬件實驗、理論聯(lián)系實際，才能學(xué)好、學(xué)懂，取得較好的學(xué)習(xí)效果。因此，單片機(jī)實驗教學(xué)是單片機(jī)原理及應(yīng)用課程中必不可少一部分[1]。而獨立本科院校的學(xué)生要想在眾多的大學(xué)生中具有更強(qiáng)的競爭力，必須在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，更加注重實踐動手能力的訓(xùn)練，這樣將來踏上社會，應(yīng)聘且從事與本技術(shù)相關(guān)的工作時，才能脫穎而出。
傳統(tǒng)的單片機(jī)課程的實驗教學(xué)仍然是利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備以驗證型實驗為主，各實驗之間相互獨立，聯(lián)系不緊密，在實驗課上學(xué)生僅僅需要將現(xiàn)成的軟件和硬件進(jìn)行驗證，就完成了一次實驗任務(wù)。由于教學(xué)設(shè)備是成品，線路大多在實驗箱或者實驗電路板中已經(jīng)設(shè)計好了，從外部根本看不到電路是如何連接的，且生產(chǎn)商很少配備完整的電路原理圖，學(xué)生在做實驗時，要求連的線很少，很難參與到電路設(shè)計的細(xì)節(jié)中，動手能力也就很難在實驗課程中得到訓(xùn)練和提高，導(dǎo)致學(xué)生缺乏整體設(shè)計能力，動手能力普遍較差[2]。因此在這類實驗課中學(xué)生既不能得到有關(guān)硬件設(shè)計的訓(xùn)練，也不能得到軟件編程的訓(xùn)練，這樣學(xué)生不能充分的發(fā)揮他們的主觀能動性和創(chuàng)新能力，教師的課堂教學(xué)效果也不夠理想。針對以上傳統(tǒng)的實驗課教學(xué)中出現(xiàn)的弊端，筆者憑借多年從事“單片機(jī)”課程的教學(xué)經(jīng)驗，積極認(rèn)真地對“單片機(jī)”的實驗教學(xué)方法進(jìn)行探索和嘗試，發(fā)現(xiàn)一種行之有效的方法――單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實驗教學(xué)法。這種方法需要教師提前設(shè)計一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分解，按照實際的教學(xué)周分步驟，按照相關(guān)的理論教學(xué)內(nèi)容分層次來安排教學(xué)順序，這樣安排的實驗課就為學(xué)生提供了一定的設(shè)計平臺。
在此，以“4×4矩陣式鍵盤計算器”這個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為例，從實驗任務(wù)的設(shè)計、教學(xué)安排的設(shè)計及考核方案的制定等三個方面對“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實驗教學(xué)法”進(jìn)行陳述。
一、實驗任務(wù)的設(shè)計
當(dāng)有按鍵按下時，將其鍵值顯示出來，同時有按鍵按下時發(fā)出蜂鳴。在按鍵上有+1鍵，可實現(xiàn)當(dāng)前數(shù)值加1，并通過數(shù)碼管顯示；在按鍵上有-1鍵，可實現(xiàn)當(dāng)前數(shù)值減1，并通過數(shù)碼管顯示。P1口使用灌電流方式驅(qū)動一個共陽級8段數(shù)碼管，P2口則以行列掃描的方法連接16個按鍵，為了能在有按鍵按下時發(fā)出聲音提示，使用P0.0引腳通過NPN三極管驅(qū)動一個蜂鳴器。圖1所示為“4×4矩陣式鍵盤計算器”系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)包含單片機(jī)最小系統(tǒng)、4×4矩陣式鍵盤、蜂鳴器輸出和數(shù)碼管顯示模塊。
圖1：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)原理圖
二、教學(xué)進(jìn)度的設(shè)計
根據(jù)以上對整個實驗任務(wù)的描述，可以使學(xué)生明確最終的設(shè)計目標(biāo)。按照整個系統(tǒng)的功能，對該系統(tǒng)進(jìn)行分解，并結(jié)合單片機(jī)教材的理論內(nèi)容整理出一份詳細(xì)的教學(xué)進(jìn)度安排表，認(rèn)真設(shè)計每一次實驗課的內(nèi)容及要求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和實踐，這樣可以較大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，如表1所示。表1是根據(jù)實驗學(xué)時為16課時的教學(xué)計劃給出的針對單片機(jī)原理課程的課內(nèi)實驗，要求每周安排2課時的實驗課，因此根據(jù)理論課程的進(jìn)度大致安排從每學(xué)期的第9周開始進(jìn)行，至第16周結(jié)束，共計8周。
表1：“4×4矩陣式鍵盤計算器應(yīng)用系統(tǒng)教學(xué)進(jìn)度安排表”
建議采用“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實驗教學(xué)法”的教師在制定教學(xué)計劃時，可以根據(jù)不同的教學(xué)要求設(shè)計出一個或多個“單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實驗教學(xué)進(jìn)度安排表”。在整個實驗教學(xué)過程中，教師可以對一個班級進(jìn)行分組，由教師指定按照2～5人為一個小組，這樣在鍛煉動手能力的同時，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。學(xué)生在實驗的每個階段都必須與教師充分地交流和探討，這對于教師來說，雖然增加了輔導(dǎo)的工作量，但可以及時地把握學(xué)生對課程的理解程度、掌握程度、學(xué)習(xí)水平和完成情況等，也可以為今后對不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生進(jìn)行更有針對性的輔導(dǎo)打下基礎(chǔ)，另外也保證了絕大多數(shù)學(xué)生完成的進(jìn)度。
三、制定考核方案
為了更全面、客觀、公平地反映出學(xué)生實驗的實際水平，尤其是學(xué)生的實驗動手能力和分析、解決問題的能力，可以根據(jù)實驗教學(xué)的安排，對學(xué)生的單片機(jī)實驗過程進(jìn)行量化評分，如表2所示，為“4×4矩陣式鍵盤計算器應(yīng)用系統(tǒng)”的實驗成績考核量化表。以小組為單位，對每個階段的進(jìn)展情況進(jìn)行評價，在最后一個階段對成果進(jìn)行驗收，檢查是否滿足設(shè)計要求，并以答辯的形式對每位學(xué)生進(jìn)行考核，要求每位學(xué)生展示和講解設(shè)計內(nèi)容，并回答至少2個有關(guān)該系統(tǒng)的硬件、軟件、仿真、制作等方面的問題，最后由教師根據(jù)以上完成情況進(jìn)行成績評定。按照此類考核方案對學(xué)生進(jìn)行打分，可以確保從各方面對學(xué)生的實驗綜合能力的考察。教師還可以針對每個階段的特點制定出更為詳盡的評分細(xì)則。
表2：考核量化表
四、結(jié)束語
由于單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，社會上對此類人才的要求也越來越高，大學(xué)生更加渴望在踏入社會之前就能掌握這些本領(lǐng)，這無疑給教師提出了更高的要求，因此，教師應(yīng)該更加重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，合理地設(shè)計實驗內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)有所成。本論文提出的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實驗教學(xué)法給學(xué)生提供了一個自主學(xué)習(xí)單片機(jī)、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和創(chuàng)新的平臺，能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為學(xué)生創(chuàng)建了一個鍛煉團(tuán)隊協(xié)作能力的機(jī)會，能夠使學(xué)生在專業(yè)能力、社交能力、團(tuán)隊合作和自信心等諸多方面得以鍛煉，教學(xué)效果非常明顯。
[參考文獻(xiàn)]
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關(guān)鍵字：單片機(jī)；教授；LED霹靂燈；實驗室
單片機(jī)是計算機(jī)發(fā)展的一個重要分支領(lǐng)域，是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM，只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。單片機(jī)課程，是電子信息專業(yè)、電氣自動化專業(yè)等學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間，必須完成的一項重要的動手實踐活動，單片機(jī)技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對我們的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。近年來，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。
作為電氣自動化專業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)好單片機(jī)課程對以后的工作有著舉足輕重的作用。單片機(jī)課程是一門理論與實踐結(jié)合非常緊密的課程，對學(xué)生的動手能力要求非常高，而作為高職的學(xué)生能否學(xué)好單片機(jī)課程顯得尤其重要。作為一名高職院校的專業(yè)課教師如何上好單片機(jī)課程，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，激發(fā)他們的動手能力，是單片機(jī)老師必須好好思考的一個重要問題。
一、備課認(rèn)真充分
要想上好一門課，備課的好壞直接決定著學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的效果，而作為老師首先必須對自己所教這門課的教材要有一個清晰的整體的了解，把握所選用的教材的整體知識結(jié)構(gòu)，結(jié)合課堂教學(xué)的實際情況，做出合理的調(diào)整，有條不紊的把單片機(jī)的知識傳授給自己所教授的學(xué)生。例如我選用的《例說51單片機(jī)C語言版》，這本教材主要分為三大塊：第一部分是基本開發(fā)環(huán)境的介紹，其中包含8X51的基本結(jié)構(gòu)、開發(fā)系統(tǒng)和程序設(shè)計語言。第二部分是8X51結(jié)構(gòu)與應(yīng)用，其中包含輸入、輸出端口、中斷、定時器/計數(shù)器、串行口等。第三部分是系統(tǒng)應(yīng)用，包括音樂程序的開發(fā)、步進(jìn)電機(jī)的控制、AD/DAC接口芯片的應(yīng)用、LED點陣的驅(qū)動、LCD模塊的應(yīng)用、習(xí)題解答等。我在備課時考慮到，單片機(jī)課程與數(shù)字電路和C語言都有非常密切的聯(lián)系，而學(xué)生可能對以前學(xué)過的這些知識有所遺忘，所以在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的前奏和學(xué)習(xí)過程當(dāng)中我都會引導(dǎo)學(xué)生共同回顧這些知識，做到上課心中有數(shù)，條理清楚的教授每一個知識點。
二、改變單一的授課方式
因為高職學(xué)生與本科學(xué)生相比，理論基礎(chǔ)知識有所欠缺，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)純理論知識時會感覺到比較枯燥而且知識相對比較抽象，學(xué)習(xí)起來感覺有困難，提不起來興趣。所以我在上單片課程時，選用此教材時，授課時結(jié)合高職學(xué)生理論知識不扎實的特點做了相應(yīng)的調(diào)整，在硬件部分學(xué)習(xí)中我降低了難度，讓學(xué)生到實驗室去學(xué)習(xí)，在抽象的理論知識和實物結(jié)合在一起學(xué)習(xí)時，抽象變得具體，學(xué)生在認(rèn)真學(xué)習(xí)時一切難點都會迎刃而解。學(xué)生的興趣提高了，學(xué)習(xí)起來也有明確的目的性，萬事開頭難，一旦在學(xué)習(xí)單片機(jī)的初始興趣就被調(diào)動起來，為學(xué)好單片機(jī)課程做了一個良好的開端。
三、理論與實踐相結(jié)合
我在教授單片機(jī)課程時，課堂基本都放在實驗室里，學(xué)習(xí)單片機(jī)時不再按照課本的排序講解，而是按照實驗項目進(jìn)行逐步講解，在講解每一個實驗項目前，我都會先把這個實驗項目要實現(xiàn)的實驗現(xiàn)象先演示給學(xué)生看，這樣可以很好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望，學(xué)生會在心里有一個學(xué)習(xí)的欲望，會想這是怎么完成的。然后我在引導(dǎo)學(xué)生，和學(xué)生一起逐步學(xué)習(xí)要學(xué)習(xí)的實驗內(nèi)容，學(xué)習(xí)每一個實驗的同時，把相關(guān)連的理論知識逐步進(jìn)行講解學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)時就不會覺得理論知識枯燥，并且在學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識時也有著明確的目的，知道他們是用來做什么的，邊講解，邊動手操作，理論與實踐緊密的結(jié)合在一起，學(xué)生學(xué)習(xí)起來印象深刻，對所學(xué)的東西也會產(chǎn)生極厚的興趣，俗話說的好，興趣是學(xué)習(xí)一切最好老師，有了情趣，就為學(xué)好單片機(jī)打下了堅實的根基。例如在講授學(xué)生接觸到的第一個實驗霹靂燈時，在學(xué)生學(xué)習(xí)完成必須完成的學(xué)習(xí)任務(wù)后，我給學(xué)生出了一個思考題目，讓學(xué)生自主的改變自己的LED燈的變換方式，但是一定要有自己特定的閃爍規(guī)律，并且最后作為平時上課表現(xiàn)的實驗積分，這樣以來學(xué)生學(xué)起來有壓力同時又有動力，而且更好的激發(fā)了學(xué)生自己的創(chuàng)造能力，開拓了學(xué)生的思維，激發(fā)他們創(chuàng)造性。讓學(xué)生真正掌握學(xué)好單片機(jī)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞: 單片機(jī) Proteus 網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī) 開放實驗室
1.引言
高校實驗室不僅要滿足課程實驗的需要,而且要為科研和學(xué)生的個性化發(fā)展提供基地。它是培養(yǎng)具有工程實踐能力應(yīng)用型人才的重要保障,直接影響著創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。實驗室的建設(shè)和管理是教學(xué)改革的重中之重,其中實驗室的開放是實驗室生命的源泉,而這一點常常被人們忽視[1]。我通過分析所在學(xué)校單片機(jī)專業(yè)實驗教學(xué)的特點,以及單片機(jī)實驗室教學(xué)中存在的問題,提出了網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實驗室的建設(shè)方法,并根據(jù)學(xué)校現(xiàn)狀,對實驗室的網(wǎng)絡(luò)化和單片機(jī)實驗平臺的虛擬化,以及實驗室開放管理等方面進(jìn)行了探索研究。
2.單片機(jī)實驗室現(xiàn)狀
《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計》課程的特點是應(yīng)用性強(qiáng),要求有較多的動手實驗。實驗室的開放性與硬件實驗資源的充足程度是讓學(xué)生有更多動手實踐機(jī)會的關(guān)鍵所在。目前,我校單片機(jī)實驗教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要存在如下不足。
2.1實驗條件不足,開放度不夠。
目前,很多學(xué)校都嘗試開放實驗室,希望能夠讓學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動探索,這有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)新精神和實踐能力,提高綜合素質(zhì)。但是,由于實驗條件所限,往往效果都不盡如人意。以我院為例,《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計》實驗室的硬件情況是約20臺套實驗硬件平臺,開設(shè)實驗時,每組3―4人。這樣,每次操作的學(xué)生只有1―2人。另外,實驗課程平均每學(xué)期80學(xué)時,而實驗室開放時間大約50學(xué)時/學(xué)期,其他時間基本都是空閑的。顯然,由于實驗硬件條件、時間和空間所限,該實驗課程的開設(shè)條件不能為學(xué)生提供更多的動手機(jī)會。
2.2實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊,實驗缺乏創(chuàng)新。
由于實驗教學(xué)時數(shù)所限,學(xué)生在實驗課程中的教學(xué)內(nèi)容都相對簡單,并且大部分的實驗都是驗證性實驗。按照實驗指導(dǎo)書提供的操作步驟,學(xué)生在整個實驗過程中都是“傻瓜式”操作。對于不善于思考的學(xué)生,不能很好地起到思維訓(xùn)練的教學(xué)目的。另外,學(xué)生所做的實驗內(nèi)容都相對較固定。由于硬件實驗箱所限,學(xué)生不能靈活完成綜合性的設(shè)計性實驗內(nèi)容。這一點不足,在每學(xué)期學(xué)生做課程設(shè)計的時侯,顯得尤為突出。
2.3設(shè)備管理維護(hù)困難。
由于在實驗過程中,學(xué)生的流動性比較大,常常出現(xiàn)實驗箱中元器件燒壞、實驗臺式電腦的軟件平臺丟失文件和其他的一些問題。這些問題給實驗室的管理和維護(hù)都增加了不少人力和硬件成本。另外,對于開放實驗室時間,需要額外為安排工作人員負(fù)責(zé)管理實驗室,這也增加了管理成本。
3.基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實驗室
通過以上對我院《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計》實驗室、實驗課程與管理方面存在問題的分析,論文下面對具有網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)開放實驗的建設(shè)方案進(jìn)行了研究和探索。
3.1 Proteus的功能。
Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析、實物仿真與印制電路板設(shè)計軟件,它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路,軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件與外部設(shè)備,以及各種虛擬儀器,特別是它具有對單片機(jī)及其電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。它支持的單片機(jī)類型很多,支持大量的存儲器和芯片,并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢,是未來單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的新趨勢之一[2]。Proteus有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版產(chǎn)品,支持局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工作,這使得建立虛擬開放的單片機(jī)仿真實驗室成為可能。
3.2網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)虛擬實驗平臺。
針對現(xiàn)有實驗平臺存在的不足,充分利用Proteus軟件的強(qiáng)大單片機(jī)和電路仿真功能,以及支持網(wǎng)絡(luò)平網(wǎng)功能的特性,結(jié)合我院實際情況,我構(gòu)建了以下網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)虛擬開放實驗室平臺,如圖2所示。
網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)虛擬開放實驗室總體上包括3部分內(nèi)容。第一部分是整個網(wǎng)絡(luò)的管理部分,即圖中的網(wǎng)絡(luò)管理中心部分。該部分的主要功能是完成整個網(wǎng)上開放實驗室的服務(wù)器部分。Proteus服務(wù)器上需要安裝網(wǎng)絡(luò)版的Proteus軟件,該軟件是進(jìn)行校園內(nèi)網(wǎng)上單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計和模擬仿真的基礎(chǔ)軟件。整個網(wǎng)絡(luò)管理中心網(wǎng)絡(luò)通過校園網(wǎng)與學(xué)生宿舍和實驗室(教師辦公室)相連,以便于用戶隨時可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行“開放”的單片機(jī)系統(tǒng)仿真實驗。第二部分是校園網(wǎng)部分。該部分基于我校現(xiàn)成的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,提供虛擬開放實驗室的網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)平臺。第三部分是分布在校園內(nèi)的各種Proteus客戶終端。客戶終端主要由兩大類用戶構(gòu)成,即宿舍內(nèi)的學(xué)生個人電腦和實驗室、辦公室的電腦。所有的客戶端需要安裝Proteus的客戶端程序。客戶端通過校園網(wǎng)絡(luò)可以隨時使用網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器上的資源包。
3.3網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實驗平臺的優(yōu)點。
首先,現(xiàn)有電子類實驗室是封閉式的實驗教學(xué)模式,即在規(guī)定的課時時間內(nèi),學(xué)生在規(guī)定的場地內(nèi),進(jìn)行規(guī)定的實驗內(nèi)容;現(xiàn)有的各種電子類教學(xué)實驗,基本是進(jìn)行固定程式的驗證式實驗,實驗所用的元器件,線路板已選好,學(xué)生所做的工作僅是對實驗箱連連線,使用一下測試儀器、儀表,建立相應(yīng)概念而已。理論上,以上不足都不利于鞏固所學(xué)內(nèi)容、提高實驗效果;不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。當(dāng)采用基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室,有利于克服以上不足。
其次,在實踐方面,基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室,一方面,解決了時間與場地的限制(建立Proteus的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,只要有網(wǎng)絡(luò),隨時隨地都可以登錄服務(wù)器學(xué)習(xí)),使學(xué)生能有充夠的時間深入了解及研究實驗的內(nèi)容,學(xué)生對實驗的興趣也得到了鼓勵和保護(hù)。另一方面,有利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。基于網(wǎng)絡(luò)的Proteus虛擬實驗室,使得以下過程成為可能:學(xué)生從有一個概念(或想法)開始,然后著手電路原理圖的設(shè)計、編寫程序代碼、調(diào)試、PCB設(shè)計,最后形成產(chǎn)品的整個開發(fā)過程的訓(xùn)練。
最后,利用Proteus軟件建立的單片機(jī)虛擬實驗室,只要配備相應(yīng)的軟件,就可以作為電路分析、電子技術(shù)、嵌入式等課程的虛擬實驗平臺。因此,該實驗平臺將是一個多功能的、先進(jìn)的、創(chuàng)新型的、易于管理和維護(hù)及低投入高回報的實驗平臺。
4.結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開放實驗室不僅合理利用了學(xué)生個人的電腦資源,在開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)化的實驗環(huán)境中學(xué)生隨時都可以做實驗,而且網(wǎng)絡(luò)化的平臺降低了管理人員的數(shù)量和維護(hù)工作量。該平臺能給予學(xué)生更大的自由度,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,極大地提高實驗教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]謝玲等.高校開放嵌入式實驗室的探索[J].計算機(jī)教育,2010,(7):55-57.
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；教學(xué)改革；六步教學(xué)法；應(yīng)用性
中圖分類號： TP368.1-4；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）31-100-2
0 引言
單片機(jī)技術(shù)是目前電子技術(shù)領(lǐng)域PLC、嵌入式、單片機(jī)三大主流技術(shù)之一，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、生活中已經(jīng)得到了廣泛而深入的應(yīng)用。單片機(jī)教材種類繁多，版本五花八門，傳統(tǒng)的教材以匯編語言教學(xué)居多。在教學(xué)方法和教學(xué)模式上，國內(nèi)各高校具體實施時也是各有特色。在培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力方面，每個老師的重視程度以及學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果也是參差不齊。但有一點大家都必須承認(rèn)，很多學(xué)生學(xué)完單片機(jī)后，不能靈活的應(yīng)用到工程實踐中，甚至到畢業(yè)時還不會用單片機(jī)做個小系統(tǒng)，這一點從學(xué)生的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計中可見一斑。因此，剖析傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的不足，改革教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容，探索出真正能夠培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、達(dá)到理想教學(xué)效果的教學(xué)方法勢在必行。
1 單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
在傳統(tǒng)的教學(xué)中，筆者和全國很多高校教師一樣，采用的教材為純匯編語言教材，講課過程是采用先理論后實驗的教學(xué)模式，理論學(xué)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實驗學(xué)時，比如80（理論）+16（實驗），而且實驗課一般安排在課程結(jié)束前的幾個周進(jìn)行。理論和實驗嚴(yán)重脫節(jié)，實踐環(huán)節(jié)給學(xué)生動手的機(jī)會太少，很多學(xué)生都是學(xué)的稀里糊涂，一知半解。考核方式一般都采用理論筆試閉卷進(jìn)行，難以考查學(xué)生能力。這種傳統(tǒng)方式已經(jīng)嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。存在的主要問題有以下幾個：
1.1 教材選擇落后，教學(xué)內(nèi)容滯后
很多老師固守成規(guī)，不愿意嘗試使用新教材，學(xué)習(xí)新內(nèi)容。喜歡吃老本，用慣了匯編語言版本教材，而不愿換用C語言版本教材，在教學(xué)中重視匯編語言的教學(xué)，對于單片機(jī)各單元硬件模塊、寄存器、功能指令講解過于詳細(xì)，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，對于程序設(shè)計也僅僅是數(shù)據(jù)的運算、數(shù)據(jù)傳送、寄存器的操作使用等，沒有涉及什么實際應(yīng)用項目。指令種類太多，難以記憶。學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣，感覺枯燥無味，上課無精打采。
1.2 實驗設(shè)備陳舊、實驗內(nèi)容選擇不足以滿足教學(xué)要求
很多高校的單片機(jī)實驗設(shè)備，多為8051單片機(jī)實驗箱式，且老化陳舊。這種設(shè)備一般會配帶實驗指導(dǎo)書，連線、原理、程序清單都會給出，學(xué)生只需要按照說明書連線，然后運行程序結(jié)果就出來了，沒有什么實質(zhì)性教學(xué)意義。開放性、設(shè)計性和綜合性實驗較少，學(xué)生沒有機(jī)會按照自己的設(shè)計思路去動手實踐，不能有效調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。
1.3 開發(fā)平臺和學(xué)習(xí)用器件跟不上技術(shù)發(fā)展
有很多學(xué)校還在學(xué)8051單片機(jī)，器件還在用鎖存器、AD、DA等，其實現(xiàn)在有很多單片機(jī)已經(jīng)集成了很多電路，如STC15、STM32、PIC、STM8單片機(jī)等，開發(fā)應(yīng)用起來很方便。在教學(xué)中，很多老師跟不上現(xiàn)代電子技術(shù)和芯片的發(fā)展，還在使用已經(jīng)落后的芯片和開發(fā)手段，與現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)要求已經(jīng)脫節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)后也用不上，導(dǎo)致學(xué)好無用的尷尬局面。
1.4 考核偏重理論，考核方式單一
多數(shù)高校在單片機(jī)課程考試方面，依然采用傳統(tǒng)紙質(zhì)試卷考試，基本是對單片機(jī)概念、指令和部分知識的片面考核，難以體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用實踐能力，即使考1OO分的學(xué)生，可能也不會編寫一個簡單的應(yīng)用程序。筆者的一個2011級畢業(yè)生在答辯時曾告訴我，她連晶振都不認(rèn)識，更不用說設(shè)計出類似點亮流水燈的簡單項目了。可見學(xué)生的創(chuàng)新能力、開發(fā)設(shè)計能力、編程能力難以得到系統(tǒng)鍛煉。
2 教學(xué)改革與六步教學(xué)法探索與實踐
從以上教學(xué)中存在的問題可以看出，單片機(jī)教學(xué)改革已刻不容緩。高校要轉(zhuǎn)型，高校教師也要轉(zhuǎn)型，變則通不變則廢。作為高校教師，要敢于改革、敢于實踐和教學(xué)創(chuàng)新。
六步教學(xué)法具體內(nèi)容及實施方法如下。
2.1 教
教什么？針對一門課程，這是任課老師首先思考的問題。我們要分清主次，抓主要矛盾，必須突出重難點。單片機(jī)課程教學(xué)，老師應(yīng)該教給學(xué)生的知識主要是五個方面：①單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括芯片引腳功能、晶振和電源、復(fù)位電路；②對單片機(jī)任意I/O口的操作，輸出控制電平高低，輸入檢測電平高低，進(jìn)行C語言編程控制引腳工作；③定時器/計數(shù)器，重點掌握最常用的方式2，學(xué)會計算初值，學(xué)會編寫定時程序；④中斷，包括外部中斷、定時器中斷和串口中斷；⑤串口通信，掌握單片機(jī)之間通信、單片機(jī)與計算機(jī)之間通信、單片機(jī)與無線模塊通信等。老師只要通過一定的手段和方法把這些核心知識給學(xué)生講清講透即可。
2.2 學(xué)
學(xué)什么？怎么學(xué)？這是學(xué)生要思考的問題。對于學(xué)生，關(guān)鍵要掌握住一門課的最重要內(nèi)容，有些是必須學(xué)的，有些只需了解即可，甚至有些內(nèi)容你沒有必要關(guān)心。針對單片機(jī)課程，筆者認(rèn)為學(xué)生在有限的時間內(nèi)，只需要花精力學(xué)習(xí)芯片引腳使用、最小系統(tǒng)接線、會點亮LED、會控制數(shù)碼管和液晶屏、會靈活利用中斷和定時功能、會進(jìn)行串口通信、無線模塊收發(fā)等就可以啦。這些核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以按照老師安排的項目，如流水燈、交通燈、數(shù)碼管時鐘、萬年歷、溫濕度監(jiān)測、無線遙控循跡小車等課內(nèi)教學(xué)項目進(jìn)行知識和技能的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。
2.3 做
在理論知識學(xué)習(xí)和項目驅(qū)動教學(xué)中，老師可以再另外給學(xué)生布置一些學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生也可以根據(jù)自己的特長和興趣在網(wǎng)上找一些實例，進(jìn)行鞏固和練習(xí)。在練習(xí)的過程中，有可能一個項目的設(shè)計制作完成，會涉及很多專業(yè)課程知識，這樣又倒逼學(xué)生主動去復(fù)習(xí)過去所學(xué)知識，學(xué)生會帶著問題去翻書、查閱相關(guān)資料等。鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。
2.4 練
在“教、學(xué)、做”的基礎(chǔ)上，學(xué)生基本已經(jīng)掌握了單片機(jī)的基礎(chǔ)知識和基本技能，然后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生拓寬思路，增大知識面，通過大量的工程項目反復(fù)練習(xí)，熟能生巧，練習(xí)的多了，設(shè)計的項目多了，會使學(xué)生獲得一定的成就感，就會激發(fā)學(xué)生的求知欲望。
2.5 研
就是研發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新。不管是老師教，還是學(xué)生學(xué)，都不能總是拘泥于課內(nèi)那幾個簡單的項目，簡單的基礎(chǔ)項目只是敲門磚。要想提升自己，就必須把目光瞄準(zhǔn)市場、了解企業(yè)崗位真正需要的知識和技能、熟悉生產(chǎn)和生活中單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用。
2.6 賽
教學(xué)中，教師可以組織小規(guī)模的單片機(jī)知識和技能競賽、問題式和討論式比賽，也可以舉辦單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與制作大賽，也可以組織參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、機(jī)器人大賽和其他各種級別和形式的專業(yè)競賽。通過鼓勵學(xué)生參加比賽，能夠檢驗學(xué)習(xí)效果，能夠以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促改，能夠鍛煉學(xué)生的競爭意識、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作潛能，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神和合作精神，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)本領(lǐng)。
3 考核方式改革和后期能力提升
“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法在最后的考核方式設(shè)計上，要改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)筆試方式，最好采用過程考核和最終項目考核相結(jié)合，依據(jù)學(xué)生平時學(xué)習(xí)和做項目的表現(xiàn)給出過程考核分，期末考試采用教師指定項目或?qū)W生自選項目進(jìn)行考核，做到獨立設(shè)計、獨立制作和安裝、獨立編程和調(diào)試，然后進(jìn)行成果答辯，最終給出項目考核分。
4 結(jié)束語
在教學(xué)中，筆者進(jìn)行過深刻反思，到底怎么教才能讓學(xué)生愛學(xué)、樂學(xué)呢？“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法是筆者在教學(xué)中的一點總結(jié)和體會，不能算是十分成熟和成功的教學(xué)模式，每個學(xué)校和不同的老師，想必都有自己的思考和看法，有道是教學(xué)有法、教無定法、貴在得法。但在教學(xué)改革中，沒有終點，高校教師要不斷創(chuàng)新、不斷拓寬教學(xué)思路、更新教學(xué)方法和手段、提升教學(xué)能力和知識水平，才能跟上現(xiàn)代化教育發(fā)展步伐。教學(xué)改革，我們永遠(yuǎn)在路上！
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：民航專業(yè)；單片機(jī)；教學(xué)改革
作者簡介：陳維興（1981-），男，天津人，中國民航大學(xué)航空自動化學(xué)院，講師；徐萍（1983-），女，遼寧鞍山人，中國民航大學(xué)航空自動化學(xué)院，講師。（天津300300）
基金項目：本文系2010年中國民航大學(xué)院級優(yōu)質(zhì)課建設(shè)項目（項目編號：D1386）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）10-0077-02
單片機(jī)是工科院校自動化、電子類及相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)必修課，是一門結(jié)合控制、計算機(jī)等技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。該課程主要學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、編程方法及設(shè)計等，可以幫助學(xué)生對前期專業(yè)基礎(chǔ)課程的理解和掌握；同時單片機(jī)又是一門實踐性很強(qiáng)的技術(shù)課程，是學(xué)生日后從事相關(guān)行業(yè)工作的基本技能之一，它的教學(xué)效果直接影響學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展。[1]
民航大學(xué)具有鮮明的行業(yè)特色，畢業(yè)的學(xué)生主要到機(jī)場、航空公司等民航相關(guān)機(jī)構(gòu)從事維修和管理等工作。隨著數(shù)字化機(jī)務(wù)維修和智能機(jī)場建設(shè)的深化，單片機(jī)課程對于日后從事機(jī)務(wù)和機(jī)場機(jī)電的學(xué)生來講意義重大。對于這樣的“飯碗型”課程，學(xué)生卻普遍感到枯燥難學(xué)，學(xué)習(xí)熱情不高，更談不上應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力了，這就使單片機(jī)課程對學(xué)生日后畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)的幫助也不大。[2]
鑒于以上情況，學(xué)院單片機(jī)教學(xué)團(tuán)隊積極探索和嘗試，對課堂教學(xué)、實驗教學(xué)和實踐教學(xué)進(jìn)行改革，通過多種方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識應(yīng)用能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)未來個人發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的需要。
一、改革課堂教學(xué)，注重行業(yè)特點，提高教學(xué)質(zhì)量
在課程學(xué)習(xí)之初，就結(jié)合民航行業(yè)設(shè)備特點，把科技競賽或畢業(yè)設(shè)計中的優(yōu)秀作品以演示、介紹和互動的方式介紹給學(xué)生，如發(fā)動機(jī)傳感器智能檢測方案、助航燈光調(diào)光器的控制、助航燈水蝕檢測裝置等，使學(xué)生對單片機(jī)系統(tǒng)有一個感性認(rèn)識，體會單片機(jī)技術(shù)的實用性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。
優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。[3]傳統(tǒng)單片機(jī)教材的編排順序是先介紹基礎(chǔ)知識、硬件結(jié)構(gòu)，然后介紹指令系統(tǒng)、中斷和外部擴(kuò)展等。這種編排方式雖符合先基礎(chǔ)后綜合的邏輯規(guī)律，但學(xué)生普遍反映抽象難懂，學(xué)完了教材也不會應(yīng)用。為此在教學(xué)中把“以應(yīng)用為目的”作為指導(dǎo)思想，調(diào)整教學(xué)計劃、整合教學(xué)內(nèi)容，每章都引入適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)實例，例如學(xué)習(xí)用P1.0做輸出口點亮LED時，可以結(jié)合助航燈水蝕檢測這個實例，燈具上的水蝕信息經(jīng)單片機(jī)處理后通過P1.0做輸出口點亮LED，LED的亮滅反映了燈具的水蝕與否，當(dāng)然真正的設(shè)計和實現(xiàn)比較復(fù)雜；再如講解中斷實時性問題的時候，引入場面監(jiān)控系統(tǒng)的報警模塊，讓學(xué)生從現(xiàn)場工作角度理解中斷優(yōu)先級和實時性處理的問題，隨著學(xué)習(xí)的深入，陸續(xù)把新知識點與實例有機(jī)聯(lián)系起來。在實例中講解某些知識點，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的能力。
廣泛使用多媒體，密切結(jié)合行業(yè)教學(xué)。采用多媒體技術(shù)設(shè)計和制作相關(guān)教學(xué)課件，融入動畫、動態(tài)注釋等環(huán)節(jié)增強(qiáng)知識的可視性，加深學(xué)生理解和印象。將行業(yè)內(nèi)常用設(shè)備的板級實物引入到教學(xué)中，比如在通信相關(guān)章節(jié)中以行李分揀系統(tǒng)、機(jī)場場面監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備接口舉例，內(nèi)容精辟、主題明確、層次清晰、文字簡練，盡可能多地采用圖片圖表形式，避免冗長的文字表述。通過豐富的動畫演示，生動形象地描述課本中的抽象概念，將枯燥的理論具體化、形象化，通過感官和想象力的互相配合，幫助學(xué)生對理論知識進(jìn)行理解和記憶，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣。同時利用校園網(wǎng)上先進(jìn)的Blackboard（Bb）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺資源，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資料、相關(guān)芯片資料、設(shè)備資料、項目開發(fā)指導(dǎo)建議和師生交流論壇，方便學(xué)生課后學(xué)習(xí)，也營造了一個獨立思考研究、相互交流的良好氛圍。
本課程基于民航領(lǐng)域?qū)y控系統(tǒng)的要求，加入了工控機(jī)（IPC）的相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生較為完整地了解上位機(jī)與檢測控制裝置協(xié)同工作的機(jī)制；同時通過融入行李分揀、值機(jī)、離崗等機(jī)場常見系統(tǒng)的實例，學(xué)生從行業(yè)應(yīng)用角度了解到單片機(jī)如何作為系統(tǒng)的一個組成部分進(jìn)行工作，同時也形成了控制系統(tǒng)的概念。例如，將單片機(jī)串口通信技術(shù)與IPC的COM接口控制結(jié)合使用；將單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集、AD轉(zhuǎn)換技術(shù)與IPC的數(shù)字量輸入和組態(tài)方法結(jié)合使用。通過這種在行業(yè)實例中講解技術(shù)，同時將不同方面技術(shù)橫向聯(lián)系的方法，學(xué)生更全面地掌握單片機(jī)知識和其應(yīng)用，更深入地理解設(shè)備、系統(tǒng)的構(gòu)造，為今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。同時，IPC內(nèi)容的引入和系統(tǒng)化的講解也使學(xué)生從單機(jī)設(shè)備到整體系統(tǒng)完整了解民航業(yè)內(nèi)常見的控制系統(tǒng)。
二、改革實驗教學(xué)，強(qiáng)調(diào)專業(yè)特點，培養(yǎng)綜合能力
單片機(jī)課程具有很強(qiáng)的實踐性，為達(dá)到良好的教學(xué)效果，必須加以大量的實踐訓(xùn)練才能使學(xué)生深刻領(lǐng)會和理解課程內(nèi)容。實驗教學(xué)具有直觀性、實踐性、綜合性，是單片機(jī)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。[4]
傳統(tǒng)的實驗環(huán)節(jié)沒有考慮學(xué)生的個體差異，全班同學(xué)用相同的試驗箱和實驗指導(dǎo)書。學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書給出的接線圖、實驗方法和步驟進(jìn)行實驗并輸入程序代碼，在實驗教學(xué)系統(tǒng)的特定環(huán)境下對程序進(jìn)行編譯、運行，在實驗箱上觀察結(jié)果。這種實驗教學(xué)方法在一定程度上可以讓學(xué)生盡快了解和熟悉單片機(jī)，但它不利于學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識能力的培養(yǎng)，不利于進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性。對于同樣的實驗內(nèi)容和實驗步驟，完成情況也有較大差異，基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的學(xué)生“吃不飽”；基礎(chǔ)和能力差一些的同學(xué)“吃不消”。
鑒于以上原因教師對實驗環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，把實驗項目分成基礎(chǔ)性實驗和設(shè)計性實驗兩類。基礎(chǔ)性實驗占實驗成績的60%，設(shè)計性實驗占40%（見表1）。
基礎(chǔ)性實驗如數(shù)據(jù)傳送類實驗、數(shù)據(jù)計算類實驗和定時中斷類實驗，給出實驗題目、實驗方法和實驗步驟，目的是讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固課堂的教學(xué)知識、夯實理論基礎(chǔ)、掌握基本的實驗方法和實驗技能。設(shè)計性實驗如飛機(jī)停止泊位的單片機(jī)控制、基于單片機(jī)的助航燈光巡檢裝置、機(jī)坪車輛限速報警裝置和選擇呼叫信號發(fā)生器設(shè)計等，只給出實驗題目和必備的開發(fā)包，要求學(xué)生分成2～3人的小組，從功能要求、方案論述、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和調(diào)試這幾個方面入手，撰寫實驗報告，但每人的側(cè)重點不同，其實驗方法和步驟可通過查閱相關(guān)資料自擬，實驗完成后由任課教師組織簡單的答辯，目的是培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和獨立思考能力。同時，根據(jù)機(jī)務(wù)和機(jī)場不同專業(yè)學(xué)生今后職業(yè)特點，分配不同題目。如機(jī)場自動化類學(xué)生多進(jìn)行通信、監(jiān)控功能較強(qiáng)實驗，如飛機(jī)泊位、助航燈光控制、特種車定位等；而機(jī)務(wù)維修專業(yè)學(xué)生多進(jìn)行傳感器檢測、數(shù)據(jù)總線采集、實時控制功能較強(qiáng)的實驗，如多路采集、總線管理等。對于這種改革，學(xué)生感到實驗課變得生動有趣，因而投入了極大地?zé)崆椋浞值匕l(fā)揮了自主性和創(chuàng)造性，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。
三、開展實踐教學(xué)，緊跟行業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)工程思想
國內(nèi)外高等教育很注重引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神、理論聯(lián)系實際、動手能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，提高學(xué)生針對實際問題的解決能力。民航大學(xué)是一所行業(yè)特點十分鮮明的院校，在這方面筆者也做了一些有益的嘗試，結(jié)合行業(yè)發(fā)展，以創(chuàng)新基地為平臺，積極開展實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程思想。
為了更好地應(yīng)對未來的工作，筆者吸收學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)新基地。教師通過到民航企事業(yè)生產(chǎn)實習(xí)和調(diào)研等機(jī)會凝練來自生產(chǎn)一線的實際題目用于學(xué)生科技活動，如助航燈光模擬控制、旅客行李信息檢測、特種車輛防撞等，這些題目全部基于單片機(jī)嵌入式技術(shù)解決，需要學(xué)生具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)。通過一定的培訓(xùn)后，鼓勵學(xué)生參加學(xué)校組織的科技立項和校外競賽，配備專門老師指導(dǎo)學(xué)生撰寫立項申請書，經(jīng)學(xué)校組織的專業(yè)教師論證評審后，獲得一定的儀器設(shè)備或經(jīng)費支持，進(jìn)行課外科技研究。學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計及安裝調(diào)試電路，獨立處理實驗數(shù)據(jù)及分析實驗結(jié)果；指導(dǎo)教師定期對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的方法。
在課外實踐過程中，同時注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。[5]從選題開始，就強(qiáng)調(diào)收集資料、協(xié)作分工、工作記錄、心得體會等細(xì)節(jié)工作，并做好設(shè)計說明書等相關(guān)文檔的管理，使學(xué)生熟悉立項、方案論證、PCB 設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟硬件設(shè)計與調(diào)試、安裝調(diào)試等電子設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，逐漸熟悉和掌握硬件開發(fā)的整個流程。這樣系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、交流技能等，理解并認(rèn)識良好的工程規(guī)范，為日后獨立從事單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計工作打下堅實基礎(chǔ)。
指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行開題答辯、中期檢查和結(jié)題驗收等工作，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考問題，注重總結(jié)歸納，將實踐中得來的經(jīng)驗進(jìn)行升華和沉淀，寫成科技論文或總結(jié)報告，鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力、文字組織能力、應(yīng)變能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。
四、結(jié)論
自單片機(jī)教學(xué)改革以來，學(xué)生對單片機(jī)內(nèi)容接受得更快、理解得更深，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。采用新的教學(xué)方法和教學(xué)手段后，學(xué)生接受單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程知識和掌握高新技術(shù)的能力明顯增強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極性也有明顯提高。實驗和實踐教學(xué)改革后，通過課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、競賽等環(huán)節(jié)反饋的信息表明學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)明顯提高。參與實踐組織的學(xué)生完成多個具有民航特色的課題，如“機(jī)場助航燈光模擬屏控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)”、“機(jī)場旅客行李標(biāo)簽自動檢測裝置”、“機(jī)場助航燈光積水檢測系統(tǒng)”等得到了行業(yè)內(nèi)專家的認(rèn)可和高度評價，并在“挑戰(zhàn)杯”等競賽中獲獎，其中“機(jī)場助航燈光模擬屏”已經(jīng)做成實物（長9米、寬2米），用于本科生的實驗教學(xué)。這些都是課程改革的良好成果。
教學(xué)改革是一個長期的過程，要把它作為一種常態(tài)進(jìn)行下去，不斷總結(jié)積累經(jīng)驗、完善創(chuàng)新，只有這樣才能真正完成不斷提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：單片機(jī)；創(chuàng)新實踐；有效教學(xué)
中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0238-02
一、引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品在人們生活中隨處可見。在機(jī)電設(shè)備的控制中，單片機(jī)是最常見的控制器之一。因此單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用是機(jī)電類、電子信息類學(xué)生的必備技能。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生往往只停留在課本上，對實際應(yīng)用設(shè)計經(jīng)常無從下手。另外，不少高校的單片機(jī)課程都是以教師為主，學(xué)生被動接收，也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，甚至導(dǎo)致一些有興趣的學(xué)生還會因為這種枯燥的學(xué)習(xí)方式而產(chǎn)生逆反心理，失去興趣或信心。因此，改革傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和提高創(chuàng)新實踐能力，是目前高校教學(xué)改革亟待解決的迫切任務(wù)。
單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是在微機(jī)原理課程基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)的，它更注重于應(yīng)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程后應(yīng)該具備獨立完成一個單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的硬件及軟件的設(shè)計。
1.課堂教學(xué)方法改革。傳統(tǒng)的教學(xué)方式仍然是以教師為主體，按照按單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、軟件編程、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展、各種器件的應(yīng)用、單片機(jī)應(yīng)用實例為主線講解。學(xué)生被動的接收老師所傳授的東西，沒有主動去思考，影響了學(xué)習(xí)的積極性。
單片機(jī)的主要學(xué)習(xí)目的是能夠解決實際問題。經(jīng)過對單片機(jī)教學(xué)過程的研究，作者對傳統(tǒng)的教學(xué)方式作了一定的調(diào)整，始終以案例為主貫穿于整個教學(xué)過程。首先，在課前提出問題，讓學(xué)生思考解決問題的方法，調(diào)動主觀能動性。問題的難度設(shè)置在講授的內(nèi)容范圍。針對問題，課程按方案、硬件和軟件三部分內(nèi)容進(jìn)行講解。如此一來，每個案例都從具體問題出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生從整體去分析和思考問題的能力。以“定時計數(shù)器”為例，給學(xué)生提出“交通燈”任務(wù)，根據(jù)前面所學(xué)知識，學(xué)生就很不難以實現(xiàn)。在課堂上讓學(xué)生敘述自己的方案，然后帶入新課堂知識進(jìn)行方案的比較，讓學(xué)生印象更深，再結(jié)合電路，學(xué)生可以明確的知道自己所學(xué)的知識可以應(yīng)用在哪些地方。
傳統(tǒng)課堂學(xué)生是無法真實看到實際的運行情況，實驗課因為時間有限，無法展開講解。而仿真軟件的使用，讓我們找到了一種好方法，可以有效把這兩個過程結(jié)合在一起。Proteus仿真軟件是目前世界上唯一能進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行虛擬設(shè)計與仿真。結(jié)合該仿真軟件，可以在課堂上將“交通燈”的電路畫得直觀形象，還可以從軟件中直接觀測到程序執(zhí)行時各位置的狀態(tài)變化。圖1為教學(xué)中制作的單片機(jī)仿真界面。圖中即包含了單片機(jī)系統(tǒng)，還包含了交通燈和時間顯示等模塊的實際電路，可以很直接給學(xué)生介紹電路的原理和邏輯控制。
通過案例加仿真的方法，可以調(diào)動學(xué)生的興趣，活躍課堂的氣氛，還能實現(xiàn)教與學(xué)的有效互動，讓學(xué)生直觀看到當(dāng)場修改場景，達(dá)到真正的有效教學(xué)。
2.課后任務(wù)改革。經(jīng)課堂研究實踐發(fā)現(xiàn)，以任務(wù)驅(qū)動方式作為學(xué)生的課后訓(xùn)練，可有效的增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力。在課后，給學(xué)生分配一個小任務(wù)，要求學(xué)生利用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計，并用KEIL C軟件進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計。在這個過程中，學(xué)生要求注意設(shè)計中的每一個細(xì)節(jié)，只要有一步錯誤，那么整個任務(wù)就無法很好的完成。并且電路是由學(xué)生獨立設(shè)計，每個學(xué)生設(shè)計的電路各有特點，再把一些優(yōu)秀的作業(yè)拿到課堂上演示，可以讓學(xué)生體會到一種成就感。這種訓(xùn)練方式，學(xué)生從一開始就全面的思考整個任務(wù)，對一些不懂的電路，還能促使他們?nèi)シ喴郧八鶎W(xué)的課程，在編程過程中遇到錯誤還能思考如何解決，而并不是像以往，寫出代碼卻不知道是否正確。從而提高了學(xué)生的實際動手和解決問題的能力。
3.考核方式的改革。考核是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要組成部分。傳統(tǒng)的考核主要是卷面考試。卷面考試雖然可以考查學(xué)生緊握知識的程度，但無法了解學(xué)生的應(yīng)用能力。因此作者在考核中加入一項綜合設(shè)計。在課程結(jié)束之前的兩周，針對平時的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生進(jìn)行分組，給每個小組分配不同的設(shè)計任務(wù)，完成一個綜合設(shè)計的實踐訓(xùn)練，撰寫設(shè)計報告。還安排時間，針對設(shè)計的任務(wù)的報告內(nèi)容，對每個小組成員進(jìn)行答辯。根據(jù)答辯情況進(jìn)行打分，該成績?yōu)槠谀┛荚嚦煽兊慕M成部分。這樣可以很好的考查學(xué)生實際掌握的情況和應(yīng)用能力，同時也能提高學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力。以下是作者給學(xué)生任務(wù)答辯設(shè)置的幾項指標(biāo)：
經(jīng)過這幾個方面的設(shè)置，可以較公平和有效的了解學(xué)生對該課程的掌握情況。
4.課外創(chuàng)新實踐活動。單片機(jī)是一項重要的技術(shù)，應(yīng)用到生活和生產(chǎn)中的各個方面。因此，學(xué)習(xí)單片機(jī)不能僅僅局限于課堂。在課后，作者倡導(dǎo)學(xué)生組成單片機(jī)創(chuàng)新小組，建立小組討論群，定期舉行經(jīng)驗分享活動。從而可以交流他們在實際設(shè)計過程中遇到的問題，如果有好的思路和想法也可以到創(chuàng)新小組中分享和討論。經(jīng)過幾屆學(xué)生的積累，就可以實現(xiàn)“傳幫帶”的氛圍，由老師或者高年級的同學(xué)為大家解決實際問題。
除此之外還鼓勵學(xué)生參與各種科技競賽。現(xiàn)在的一些常見的科技競賽如：“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”、“飛思卡爾智能汽車比賽”以及各大企業(yè)組織的如“STC單片機(jī)創(chuàng)新大賽”、“ARM-STM32校園創(chuàng)新大賽”等，都是以單片機(jī)為主要的控制芯片。不僅可以將所學(xué)與實際應(yīng)用相結(jié)合，還能達(dá)到與參賽選手相互交流能作用。對有興趣的學(xué)生還可以參與到老師的項目中，或者在假期推薦到企業(yè)進(jìn)行實習(xí)等，從而有效的搞高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。
經(jīng)過課程的改革，組織學(xué)生組成課外興趣小組，得到學(xué)院和系里的大力支持。學(xué)生自發(fā)組隊參加了“STC單片機(jī)創(chuàng)新大賽”“飛思卡爾智能汽車競賽”等科技創(chuàng)新比賽，取得一定的成績。有部分低年級學(xué)生，也開始對單片機(jī)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，主動要求加入興趣小組，并自行購置開發(fā)板進(jìn)行學(xué)習(xí)，創(chuàng)新小組已逐步穩(wěn)健的發(fā)展起來。
二、課程改革中出現(xiàn)的問題與反思
1.課堂教學(xué)內(nèi)容的編排。在課堂教學(xué)改革這個過程，雖然看上去像是教學(xué)方法上做了很大的改革，但其改革的難度主要在課堂案例的編排，每個案例選擇要求恰倒好處，既要結(jié)合新的課堂知識，又不能太難，超出學(xué)生學(xué)習(xí)的范圍。對案例教學(xué)中，仿真實例，要認(rèn)真制作仿真界面和程序，讓學(xué)生有一種耳目一新的感覺，而且電路設(shè)計要求清晰明了，才能有助于學(xué)生理解。否則會適得其反，學(xué)生看到電路太復(fù)雜，會產(chǎn)生厭煩心理。因此，做好教學(xué)內(nèi)容的編排和制作工作，是整個教學(xué)過程改革的重點。
2.考核方式和指標(biāo)設(shè)置。考核方式的變更，打破了傳統(tǒng)考核方式。容易引起部分老師和學(xué)生對考核公平性以及合理性的疑問。因此如何合理的設(shè)置考核指標(biāo)，并有效的實踐等問題還需要有更為行之有效的辦法，并通過實際教學(xué)來檢驗其的有效性和合理性。
3.課外創(chuàng)新小組的建立。課外創(chuàng)新的建立是一下持續(xù)的過程。因前期參與小組的成員中有經(jīng)驗的學(xué)生較少，還需要老師多加引導(dǎo)，因此在前期建立時需要有一批老師作為小組的指導(dǎo)教師，定期的組織學(xué)生進(jìn)行交流和互動，解決學(xué)生遇到的問題等。一旦形成一定的規(guī)模后，還應(yīng)配置相應(yīng)的實驗室、實驗設(shè)備和建立配套的管理制度，并由高年級學(xué)生組織和引導(dǎo)低年級學(xué)生，實現(xiàn)創(chuàng)新小組的自我管理。
三、結(jié)語
經(jīng)過一段時間教改實踐的努力，學(xué)生對于單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣和在單片機(jī)應(yīng)用能力等方面都有了較顯著的提高。學(xué)生參加學(xué)生創(chuàng)新實驗項目增多。以機(jī)電工程系學(xué)生為例，參與的創(chuàng)新項目占全院項目的約40%，基本都選用單片機(jī)作為控制芯片。創(chuàng)新小組的成立也初見成效，有324個創(chuàng)新興趣小組。學(xué)生已經(jīng)成功申請國家實用新型專利總計12項。
參考文獻(xiàn)：
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論文關(guān)鍵詞：電子系統(tǒng)；設(shè)計方法；設(shè)計能力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，社會對大學(xué)生提出了許多新的要求。大學(xué)生應(yīng)該具有扎實的基礎(chǔ)理論知識、較強(qiáng)的實踐能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調(diào)能力、強(qiáng)烈的責(zé)任感和服務(wù)意識等。
當(dāng)今世界，電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展，并且向智能化方向發(fā)展，日益突出單片機(jī)和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對電子信息專業(yè)的學(xué)生有更高的要求：第一，要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，例如學(xué)習(xí)和掌握“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“高頻電子技術(shù)”、“單片機(jī)原理”和“微機(jī)原理”等主要課程；第二，動手能力要強(qiáng)；第三，要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，要有較強(qiáng)的適應(yīng)工作的能力，使用先進(jìn)應(yīng)用軟件的能力，例如會利用諸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計和仿真調(diào)試。用人單位對畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎(chǔ)理論和工具之外，還要求畢業(yè)生具有基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗。
電子設(shè)計競賽正是對人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學(xué)方法和內(nèi)容等起到了促進(jìn)作用，具有極其重要的現(xiàn)實意義。電子設(shè)計競賽的選題引進(jìn)了新的理論與技術(shù)，是跨學(xué)科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競賽，特對綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的教學(xué)模式、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考評進(jìn)行改革。
一、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計課程的性質(zhì)
電子系統(tǒng)設(shè)計主要是指基于單片機(jī)控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計，包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識。電子系統(tǒng)設(shè)計課程體系是以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為核心，由“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“傳感器技術(shù)”、“電子設(shè)計自動化”、“可編程邏輯器件及應(yīng)用”、“C語言程序設(shè)計”等相關(guān)課程組成。它是一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程，通過本課程的理論學(xué)習(xí)和動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識綜合運用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。
學(xué)生經(jīng)過前期基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，通過隨課的驗證性實驗，對于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識有了了解和掌握，在老師的指導(dǎo)下基本能夠進(jìn)行單元電路的設(shè)計和調(diào)試，通過課程設(shè)計也能完成本課程簡單的綜合性實驗。但一些驗證性實驗多數(shù)是教材內(nèi)容原理的演示和再現(xiàn)，實驗內(nèi)容和方法都是老師指定，學(xué)生基本沒有進(jìn)行系統(tǒng)級的設(shè)計和實訓(xùn)，綜合實踐能力有待提高，學(xué)生沒有發(fā)揮自己的主觀能動性，積極性不高，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。
鑒于上述情況，對綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的理論內(nèi)容和實踐方法進(jìn)行改革創(chuàng)新。
二、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計理論課內(nèi)容
根據(jù)本課程的實際情況和學(xué)生所具備基礎(chǔ)知識，安排如下幾個環(huán)節(jié)：模擬電路單元設(shè)計，數(shù)字系統(tǒng)單元的設(shè)計，微處理器單元電路的設(shè)計以及電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)等環(huán)節(jié)。
結(jié)合全國電子大賽，模擬單元電路主要講述運算放大器的設(shè)計以及正確使用、有源濾波器的設(shè)計方法、外圍電子元器件（電子、電容）的計算和選擇；直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法以及參數(shù)元器件的選擇；各種信號產(chǎn)生的方法，重點講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實現(xiàn)技術(shù)。以上這些單元內(nèi)容的安排是結(jié)合歷年來全國電子設(shè)計大賽有關(guān)模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的，通過這些內(nèi)容的講解有利于提高學(xué)生模擬電子技術(shù)的設(shè)計方法。
數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法，突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計——EDA設(shè)計方法；可編程邏輯器件的特點及選擇；數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計舉例，比如AD、DA控制器的實現(xiàn)、交通燈控制器的實現(xiàn)、電子密碼鎖的設(shè)計等。通過大量實例的講解使學(xué)生能初步掌握用大規(guī)模可編程邏輯實現(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。
微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器，例如51內(nèi)核單片機(jī)、MSP430單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)等型號，介紹它們的特點、應(yīng)用范圍、怎樣根據(jù)項目需求來選擇合適的微處理器；根據(jù)學(xué)生目前對微處理器的掌握和學(xué)習(xí)情況，重點講述基于單片機(jī)串行通信的設(shè)計，包括幾種流行的串行通信協(xié)議：SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議，分析它們的特點，在不具有SPI總線、IIC總線的微處理器中怎樣通過IO口模擬它們的總線協(xié)議；以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學(xué)生的C語言編程能力。
在微處理器單元里，另外的重點內(nèi)容多基于單片機(jī)的并行通信設(shè)計，包括常用的人機(jī)接口電路（鍵盤、LCD、LED顯示），這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)備中都具有的，學(xué)生有必要掌握它們的設(shè)計方法以及編程技術(shù)。
電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)也是綜合電子系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的內(nèi)容。當(dāng)系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下，抗干擾設(shè)計的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強(qiáng)，但是用微處理器構(gòu)造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問題。為防止外界對系統(tǒng)的干擾，并確保電子系統(tǒng)安全可靠運行，必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來自于供電系統(tǒng)、過程通道及空間電磁波。電子應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計應(yīng)針對不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。
在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設(shè)計、器件選型、降熱散熱計算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測試等綜合知識。通過對本小節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：熟悉系統(tǒng)的各種干擾來源及形式；學(xué)會供電系統(tǒng)及過程通道的抗干擾措施；能說出在印制電路板設(shè)計中體現(xiàn)的抗干擾措施；學(xué)習(xí)設(shè)計軟件陷阱及看門狗電路，從而為綜合電子設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
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三、精心設(shè)計安排實驗
這門課實踐性很強(qiáng)，除了教師講述的理論內(nèi)容和方法外，安排大量的實驗以及鼓勵學(xué)生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設(shè)計的比賽，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而提高他們的實際動手能力。根據(jù)課程的內(nèi)容合理安排一些設(shè)計性的實驗題目。安排的實驗不同于在學(xué)習(xí)相應(yīng)的基礎(chǔ)時所做的實驗，要體現(xiàn)獨立思考的能力。
教師布置實驗題目、講述方法，學(xué)生以實驗項目為中心，整合理論知識，查閱相關(guān)資料，具體的實驗方案和電路要學(xué)生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨立完成。在做實驗前，電路圖以及程序代碼要在課下完成，實驗室只是調(diào)試電路和程序以及老師考核實驗成績。這樣做可以更好地將理論與實踐結(jié)合到實驗項目中去，使學(xué)生在動手實踐能力和分析解決問題的能力上有一定的提升；也可以鍛煉學(xué)生學(xué)會搜集資料、整理資料，提高他們獨立自主的學(xué)習(xí)能力。同時，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中也在不斷地提升自己，積累經(jīng)驗。
結(jié)合電子設(shè)計競賽，安排各章節(jié)相應(yīng)的實驗項目：模擬電路單元主要是運算放大器和二階有源濾波器的設(shè)計；重點是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計；數(shù)字系統(tǒng)單元設(shè)計安排了數(shù)字頻率計、交通燈控制器，重點是DDS數(shù)字頻率的合成實驗。微處理器單元安排了基于單片機(jī)SPI總線時鐘顯示器和基于單片機(jī)并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實驗條件，這些實驗主要是通過仿真軟件來完成。模擬單元電路里，利用Multisim電子電路仿真軟件來完成運算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計；在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計中，利用MAX+PLUS II軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實驗；微處理器單元，利用PROTEUS軟件完成單片機(jī)的并行和串行通信實驗。這樣在不需要任何實驗儀器和元器件的情況下，為學(xué)生提供了一個展示才華的平臺，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。
四、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的考核標(biāo)準(zhǔn)
目前我國教育領(lǐng)域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對于考核學(xué)生的知識掌握情況是非常重要的，但對于綜合電子系統(tǒng)設(shè)計這門技術(shù)性實踐性和綜合性非常強(qiáng)的課程，不適合采用閉卷考試對學(xué)生能力進(jìn)行考查。
為了真正鍛煉學(xué)生的實際動手能力，對這門課的考核采取如下方式：平時上課出勤、答疑以及學(xué)習(xí)的主動性占20%；實驗占30%（其中課前預(yù)習(xí)的情況比重占80%）；最后50%的成績是學(xué)生的作品。學(xué)生可以完成一個老師指定的題目，在確定最佳設(shè)計方案后，到實驗室完成了系統(tǒng)單元電路的仿真，進(jìn)行安裝、測量和調(diào)試，把實際的設(shè)計作品做出來。也可以根據(jù)學(xué)科專業(yè)方向并結(jié)合自身興趣，自主選擇一個課題作為課程的設(shè)計項目，經(jīng)過系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、電路實現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試完成一個完整的電子作品；最后通過驗收、答辯、總結(jié)、演講結(jié)束課程的學(xué)習(xí)。在系統(tǒng)的制作和調(diào)試過程中，讓學(xué)生想方設(shè)法采取各種措施解決所遇到的實際問題，不斷調(diào)整參數(shù)，修改和完善設(shè)計方案，得到真正的訓(xùn)練。