單片機課程設計的教學改革與探討

武桐++王敏

【摘要】“單片機課程設計”作為“單片機原理及接口技術”課程的后續課程和集中實踐教學環節，在電類和計算機類相關專業學生的實踐能力培養過程中發揮著重要的作用。本文在分析目前單片機課程設計存在問題的基礎上，探討了對這門實踐課程在教學方法、實踐內容、考核方式等方面可進行的一些改進，以進一步培養學生的設計意識，提高學生的設計能力。

【中圖分類號】TP368.1-4 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）14-0001-01

單片機課程是工科電類和計算機類專業的專業基礎課，也是一門強調工程實踐的課程，而課程設計是單片機課程實踐教學過程中最重要的環節之一。通過單片機的課程設計，不僅可以加深學生對單片機原理、指令的理解，還可提高學生綜合應用的能力，培養學生根據設計目標解決實際問題的能力，為以后的工程開發積累經驗。本文就目前單片機課程設計中存在的問題，探討了可行的解決方案，以期更好的發揮課程設計的作用，提高學生的能力。

一、傳統課程設計中存在的問題

1.項目選題陳舊，無法調動學生的積極性與創造性

傳統的課程設計偏重于理論驗證，主要由教師給出設計思路，學生按已有方案進行驗證性設計，束縛了學生的積極性和創造性，最后結果千篇一律；有的實際的題目卻過分依賴Protues仿真，與工程實踐脫節，對學生工程應用能力的培養大打折扣。

2.設計題目單一，沒有考慮學生個體差異

傳統課程設計一般有2～3名學生共同完成一個題目，而考核又以設計報告為主，學生之中只有少部分能真正動手去做，很多學生依賴嚴重，沒有達到訓練的目的。

3.與其他課程脫節

傳統的課程設計僅涉及單片機課程本身，而對其他課程，如模擬電子技術、傳感器技術、電機拖動、自動控制等關聯性較少，設計內容單一，深度不夠，與實際應用系統嚴重脫節。

總的來說，傳統的單片機課程設計無法加深學生對課程的理解與掌握，不利于培養學生的動手能力和工程設計意識。所以，在改革中，我們要從項目題目的選定、實施、考核等各個方面進行探討，讓學生真正主動、有效的開展課程設計。

二、教學改革方法和措施

1.課程設計的選題

單片機課程設計中，題目的擬定非常重要。一方面題目要有難易差異，讓不學生均可以得到鍛煉，達到理想的學習效果；另一方面，題目要注重題目的科學性、新穎性和創造性，能夠激發學生的學習熱情。基于以上考慮，可采用兩種方式：

（1）教師精心設計題目

所定題目既要有基本功能，又可在此基礎上添加附加功能，基本功能側重對單片機基礎知識、基本模塊的應用，比較簡單且容易實現，大部分學生都可以完成；附加功能在基本功能的基礎上進行擴展，可綜合應用多學科的知識，發揮學生的創新思維，實現一些復雜的設計。

（2）學生自擬題目

學生可根據自己的興趣擬定設計題目，并與指導教師討論協商，確定設計的目標。這樣的模式提供給學生更多選擇，有利于調動學生積極性，培訓學生的創新能力，也為一些優秀學生提供展示平臺。

2.課程設計實施步驟

單片機課程設計一般是在2周內完成，因此合理的安排課程設計是十分重要的。整個設計過程要以學生為主，教師輔助指導的形式。

（1）基礎理論與設計方法指導

在選定課程設計題目后，進入方案的設計和論證階段。教師需要介紹單片機理論教學中沒有涉及的、與實際項目相關的理論、注意事項，介紹項目開發的一般步驟和模塊化的設計方法。學生根據要實現的目標和自身能力，學習相關器件，進行模塊劃分。

（2）查閱資料，確定設計方案

查閱資料是一項非常重要的能力，學生針對遇到的問題，尋求最佳解決途徑，為學生科研能力的培養和進一步深造都打下基礎。教師要鼓勵和指導學生通過各種途徑，如學校圖書館、互聯網、學習網站等查找與項目相關的資料，并要求學生對資料進行整理，根據設計目標選取有用的內容進行學習，學會對不同的設計方案進行比較，確定初步方案。提醒學生在初步方案確定時要充分考慮系統的存儲器空間、I/O口資源，為之后的升級留有余地。

（3）程序編寫與系統仿真

程序編寫是課程設計過程中最為重要的環節，學生首先是要建立程序編寫的思想，畫出程序流程圖。除此之外，學生要熟悉單片機的開發環境，能夠熟練使用Keil和Protues開發軟件，對系統進行設計與仿真。經過仿真設計，使學生更加清楚項目方案，熟悉項目功能模塊和電路設計，避免了盲目設計，為實際的硬件設計做鋪墊。

（4）系統硬件設計與調試

在完成系統仿真之后，學生根據項目要求選擇元器件，列出詳細的元器件清單，和教師商議后購買。完成硬件的焊接、下載與調試，在調試過程中，進一步完善系統功能，有能力學生可在原設計基礎上添加更復雜的模塊，達到實際的訓練目的。

（5）撰寫課程設計報告

報告不僅要求包括項目設計思路和方案，還要給出硬件原理圖、軟件流程圖、調試過程的數據記錄和數據分析，以及課程設計的收獲和體會。要求學生按照統一格式書寫說明書，有時間可組織學生以小組形式答辯。

3.課程設計的考核

成績評定作為課程設計的最后一個環節，要求客觀公正的評價學生完成課程設計的質量。與一般課程不同，課程設計需要對過程中的各個環節進行全面考核，指定綜合成績評定標準，包括基本知識掌握程度、設計方案的合理性和創新性、電路設計的規范性、功能實現的效果、實踐動手能力的強弱、分析和解決問題的能力、說明書和設計報告的撰寫水平、答辯情況及分工合作情況等，建議各項考核內容如下：Protues仿真占20%，單片機系統硬件實物30%，課程設計報告30%，答辯及其他20%。

三、需要注意的一些問題

1.單片機的課程設計一般建議安排在“單片機原理及接口技術”授課的學期末，也可考慮放在電機拖動、傳感器技術等課程開設的學期。在單片機的課堂教學過程中布置相關任務，讓學生提前準備。

2.根據學生能力和題目的難易程度，課程設計可單人完成，也可分2～3人小組完成，既能發揮不同學生的特長，又有利于鍛煉團體協作能力，但分組完成時要明確組內分工。

四、結語

“單片機課程設計”作為“單片機原理及接口技術”課程的加強與提高是十分有必要的，不僅能夠使學生真正了解到單片機開發設計的基本過程，更能夠切實培養學生的實踐動手能力和分析問題、解決問題的能力，激發學生學習單片機的技術的興趣和積極性，為今后的畢業設計、工程實踐打下良好的基礎。

培養學生的實踐能力是一個長期而復雜的過程，需要不斷積累經驗，不斷改進培養方法，才能使學生真正學有所獲，學有所用。endprint