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［摘要］单片机原理与应用是一门实践性非常强的课程，是电子、通信、自动化等专业的必修课之一。难度不大，实用性很强，很多学生觉得该课程比较难学。我们分析“难”的原因，一方面是知识面广、概念难于理解，另一方面是软硬件结合，需要综合多门课的知识，对动手能力要求较高。解决这两个难点的方法只有一个，那就是实践。烟台大学文经学院从2010年开始对单片机课程的实践教学进行改革，至今已经取得了一些成效。本文从实践的角度对该课程的教学进行探讨，以期对独立学院的单片机教学有一些辅助的作用。
［关键词］单片机实践教学课程改革
［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0068-02
前言
为了有效提高学生的应用开发能力、实践动手能力、设计创新能力、就业创业能力，对实践教学进行全面改革迫在眉睫。烟台大学文经学院从2010年开始对单片机课程的实践教学进行改革，在提高学生动手能力，提高学生的综合素质和专业创新能力等方面已经初见成效。
一、单片机教学的现状
受传统教学观念和教学模式的影响，大多数高校的单片机教学都是采用课堂的纯理论教学和验证性实验教学相结合的方法。课堂教学以知识的灌输为主。实验内容多是验证理论，缺乏与生产实际、生活实际的联系，学生只需照搬教师的讲解就可完成。
此外，受“应试教育”思想的影响，教师普遍重视理论教学，将实践教学看成理论教学的补充，对实验、实习实训重视不够。另外，实践教学既需要场地，又需要设备，投资太多，设备维护起来比较麻烦，尤其对于电子行业，淘汰更新的速度很快，所以多数学校的投资跟不上，教师的配套培训跟不上，对学生实践能力的训练程度可想而知。很多学校的实验、实习、课程设计完全是走过场，以参观的形式完成，学生以草草数言写一篇论文了事。这样的实践训练对学生来说意义不大，无任何创新性、实践性可言。
二、实践教学改革措施
（一） 调整开课时间
目前，大多高校将单片机课程安排在第五学期时开设，之前安排有数字电路、模拟电路、高级语言程序设计等基础课程，之后安排嵌入式系统、数字信号处理等课程。我们认为，该课程的教学时间应该提前到第四学期比较合适。第一学期开设高级语言程序设计课程，打好软件基础。模拟电路、数字电路课程分别在第二学期和第三学期开设，作为工科的硬件基础课。
单片机的实践性就决定了它是学科竞赛的主角。与单片机课程密切相关的是“大学生电子设计竞赛”，国赛和省赛交替在每年9月份举办。该竞赛能够磨炼、检验学生单片机学习、实践水平。将单片机课程安排在第四学期，三年级的电子爱好者就能有机会、有能力参加竞赛，并在准备竞赛的过程中得到进一步锻炼。
此外，如果学生想毕业后在电子设计方面有所发展，还有两年的在校时间学习和研究，做一些项目，为踏上工作岗位做好准备、找工作的时候就可以目标明确，并且有一定工作经验。
（二） 仿真和实践相结合
高校单片机教学中使用最多的软件是Proteus，该软件是目前世界上最先进、最完整的单片机系统设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB完整的电子设计、研发过程。将Proteus应用于课堂，引入实例很方便，有利于采用项目驱动法开展教学。课堂上引导学生构思如何设计电路，如何写程序，并且能够看得到设计的结果，通过案例进一步学习理论知识，概念就相对比较容易理解。整个教学过程中，教师已经成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。
实验要在实验箱上完成，选取的多数是验证性题目，目的是使学生掌握课堂上学习过的知识点。硬件电路已经基本搭好，学生只需根据题目要求选取不同器件的引脚后连线，并且编写部分核心程序。毕竟初学者在知识不能融会贯通之前，编写稍微复杂的程序还是比较困难的，所以将一个完整的程序扔给学生来编，难度较大，容易挫伤学生的学习积极性。我们采用了循序渐进的方法。一共16学时的实验，布置8个题目。初期的三个实验通常给出程序的大体框架，在框架中给出要编写的语句注释，让学生用填空的方法补充完整程序。借此可以了解程序的架构、如何编程、如何下载程序等基础内容，并对C语言的知识进一步回顾。之后的三个实验只给出程序结构，核心程序段让学生自己设计。最后的两个实验只需向学生交代清楚要做什么即可。
仿真的方法比较灵活，不必局限于实验箱的设计，项目可实现的范围比较广，可以在课堂上引导学生思考时使用，也可以在课后练习中使用，省去了硬件的开销，缓解了实验室硬件资源的不足；实物实验真实，更加锻炼动手能力，二者结合应用于课程，可以互相弥补，合理配合。能够培养学生的独立设计、创新能力，使用项目驱动法将枯燥的知识融入项目，更加容易理解。
（三）课程设计严格考核
课程设计是单片机课程中最能锻炼综合能力、动手能力的一个环节。应尽量以学生自发设计为中心，教师从旁辅助、引导，严格要求，不能敷衍了事。实验课中的内容多数是验证性的，而课程设计才是最能真正发挥自己思想的。我们的课程设计分为如下几个步骤：公布设计题目、3人一组自由搭配和选题、查资料、设计、验收、答辩、总结、评分。
首先，命题的好坏将直接决定学生在设计中收获的大小。命题时尽量留有一定的余地，只需提出大概要求即可，更多地留给学生自己发挥设计。例如设计16*16点阵的LED显示，这个题目主要可以考查学生以下两个知识点：点阵字模的生成原理和方法，点阵LED显示的原理和驱动的方法等。至于显示什么、显示多少、如何显示这些全部交给学生去发挥即可。点阵显示在多数单片机课本里都没有涉及到，但是属于常用而且不难的模块，学生入手做一个汉字的显示还是比较容易的，实现这个功能后再加以发挥，学生通常会比较有信心进行下去，从而扩展稍微复杂的功能。题目的基础要求一定不能太高，毕竟没有经过专门训练的学生要单独完成一个题目还是比较难的，要让学生有信心、有兴趣去做就必须设计一些踮起脚尖够得着的题目，出来部分结果后再发挥想象，加以扩展，也是对学生创新能力的训练。
设计验收必须严格要求，防止有些同学不努力、抄袭。学习本来就应该是个艰苦的过程，但是很多学生会避重就轻，选择蒙混过关，这是对自己的不负责任，而这些同学的状态也会影响到其他同学，所以验收的时候不仅要看结果、还要听学生讲原理、讲程序，并且根据学生的程序提出一些有漏洞的地方或者假设情景让学生回答或进一步优化，这才能看得出来学生对题目理解的是否深刻。
分数的评定要综合考虑这些方面：题目的难度级别、出勤、基本要求完成情况、扩展功能得分、答辩成绩等。其中每个方面占总分的比例分别为20%、15%、30%、30%、5%。根据难度给出基础分数，鼓励能力较强的学生做稍微复杂、有创新性的题目。通过答辩可以锻炼学生的表达能力，答辩者向全班同学介绍题目的进展和中间遇到的问题，互相探讨和学习，激励大家都做得更好。
整个设计过程中，教师不妨“懒”一点，指导要适度。课程设计要求24学时，我们分6天完成，每天只要在实验室做半天即可，剩下的半天就让学生自己去查资料，锻炼学生查找文献的能力。因为有后面严格的验收和答辩，所以学生会有紧迫感，从而主动去查找资料，争分夺秒地完成设计题目。这个对于单片机的学习也是重要的一环。毕竟我们只是学习51系列单片机的基本部件，有太多的功能都涉及不到，学生如果从事单片机开发，就必须去进一步学习，新技术层出不穷，学会查资料才能进一步学习。
学生的应用开发能力的提高不仅是教出来的，更主要的是练出来的，在实践中悟出来的。
三、总结
单片机实践教学改革已经进行了3年的时间，上述方法的使用初见成效。学院电子设计竞赛的参赛人数逐年增多，获奖人数也不断增加，在山东省独立学院中处于绝对领先地位。学生在对该课程的总结中都反映实践教学的效果非常好，学生感兴趣，有挑战性，收获很大，学的内容比课堂理论学习更加丰富。
当然，教学方法的改进不能一蹴而就，需要时间，更需要坚持不懈的努力。学生完成设计时的喜悦、找到工作时的兴奋都是我们不断前进的动力，虽然改革的成效已经摆在面前，但是还有很多的瑕疵需要进一步完善，我们将不断向兄弟院校学习，不断学习先进的科技，了解技术的进步，从而提高教师的实践能力，进一步提高学生的实践能力。
［参考文献］
［1］周向红,李建军.单片机实践教学的探讨与研究［J］.实验技术与管理,2007，（7）.
［2］郭海丽，单片机实践教学改革的探索［J］.产业与科技论坛，2011，（8）.
［责任编辑：碧瑶］
［关键词］单片机实践教学课程改革
［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0068-02
前言
为了有效提高学生的应用开发能力、实践动手能力、设计创新能力、就业创业能力，对实践教学进行全面改革迫在眉睫。烟台大学文经学院从2010年开始对单片机课程的实践教学进行改革，在提高学生动手能力，提高学生的综合素质和专业创新能力等方面已经初见成效。
一、单片机教学的现状
受传统教学观念和教学模式的影响，大多数高校的单片机教学都是采用课堂的纯理论教学和验证性实验教学相结合的方法。课堂教学以知识的灌输为主。实验内容多是验证理论，缺乏与生产实际、生活实际的联系，学生只需照搬教师的讲解就可完成。
此外，受“应试教育”思想的影响，教师普遍重视理论教学，将实践教学看成理论教学的补充，对实验、实习实训重视不够。另外，实践教学既需要场地，又需要设备，投资太多，设备维护起来比较麻烦，尤其对于电子行业，淘汰更新的速度很快，所以多数学校的投资跟不上，教师的配套培训跟不上，对学生实践能力的训练程度可想而知。很多学校的实验、实习、课程设计完全是走过场，以参观的形式完成，学生以草草数言写一篇论文了事。这样的实践训练对学生来说意义不大，无任何创新性、实践性可言。
二、实践教学改革措施
（一） 调整开课时间
目前，大多高校将单片机课程安排在第五学期时开设，之前安排有数字电路、模拟电路、高级语言程序设计等基础课程，之后安排嵌入式系统、数字信号处理等课程。我们认为，该课程的教学时间应该提前到第四学期比较合适。第一学期开设高级语言程序设计课程，打好软件基础。模拟电路、数字电路课程分别在第二学期和第三学期开设，作为工科的硬件基础课。
单片机的实践性就决定了它是学科竞赛的主角。与单片机课程密切相关的是“大学生电子设计竞赛”，国赛和省赛交替在每年9月份举办。该竞赛能够磨炼、检验学生单片机学习、实践水平。将单片机课程安排在第四学期，三年级的电子爱好者就能有机会、有能力参加竞赛，并在准备竞赛的过程中得到进一步锻炼。
此外，如果学生想毕业后在电子设计方面有所发展，还有两年的在校时间学习和研究，做一些项目，为踏上工作岗位做好准备、找工作的时候就可以目标明确，并且有一定工作经验。
（二） 仿真和实践相结合
高校单片机教学中使用最多的软件是Proteus，该软件是目前世界上最先进、最完整的单片机系统设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB完整的电子设计、研发过程。将Proteus应用于课堂，引入实例很方便，有利于采用项目驱动法开展教学。课堂上引导学生构思如何设计电路，如何写程序，并且能够看得到设计的结果，通过案例进一步学习理论知识，概念就相对比较容易理解。整个教学过程中，教师已经成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。
实验要在实验箱上完成，选取的多数是验证性题目，目的是使学生掌握课堂上学习过的知识点。硬件电路已经基本搭好，学生只需根据题目要求选取不同器件的引脚后连线，并且编写部分核心程序。毕竟初学者在知识不能融会贯通之前，编写稍微复杂的程序还是比较困难的，所以将一个完整的程序扔给学生来编，难度较大，容易挫伤学生的学习积极性。我们采用了循序渐进的方法。一共16学时的实验，布置8个题目。初期的三个实验通常给出程序的大体框架，在框架中给出要编写的语句注释，让学生用填空的方法补充完整程序。借此可以了解程序的架构、如何编程、如何下载程序等基础内容，并对C语言的知识进一步回顾。之后的三个实验只给出程序结构，核心程序段让学生自己设计。最后的两个实验只需向学生交代清楚要做什么即可。
仿真的方法比较灵活，不必局限于实验箱的设计，项目可实现的范围比较广，可以在课堂上引导学生思考时使用，也可以在课后练习中使用，省去了硬件的开销，缓解了实验室硬件资源的不足；实物实验真实，更加锻炼动手能力，二者结合应用于课程，可以互相弥补，合理配合。能够培养学生的独立设计、创新能力，使用项目驱动法将枯燥的知识融入项目，更加容易理解。
（三）课程设计严格考核
课程设计是单片机课程中最能锻炼综合能力、动手能力的一个环节。应尽量以学生自发设计为中心，教师从旁辅助、引导，严格要求，不能敷衍了事。实验课中的内容多数是验证性的，而课程设计才是最能真正发挥自己思想的。我们的课程设计分为如下几个步骤：公布设计题目、3人一组自由搭配和选题、查资料、设计、验收、答辩、总结、评分。
首先，命题的好坏将直接决定学生在设计中收获的大小。命题时尽量留有一定的余地，只需提出大概要求即可，更多地留给学生自己发挥设计。例如设计16*16点阵的LED显示，这个题目主要可以考查学生以下两个知识点：点阵字模的生成原理和方法，点阵LED显示的原理和驱动的方法等。至于显示什么、显示多少、如何显示这些全部交给学生去发挥即可。点阵显示在多数单片机课本里都没有涉及到，但是属于常用而且不难的模块，学生入手做一个汉字的显示还是比较容易的，实现这个功能后再加以发挥，学生通常会比较有信心进行下去，从而扩展稍微复杂的功能。题目的基础要求一定不能太高，毕竟没有经过专门训练的学生要单独完成一个题目还是比较难的，要让学生有信心、有兴趣去做就必须设计一些踮起脚尖够得着的题目，出来部分结果后再发挥想象，加以扩展，也是对学生创新能力的训练。
设计验收必须严格要求，防止有些同学不努力、抄袭。学习本来就应该是个艰苦的过程，但是很多学生会避重就轻，选择蒙混过关，这是对自己的不负责任，而这些同学的状态也会影响到其他同学，所以验收的时候不仅要看结果、还要听学生讲原理、讲程序，并且根据学生的程序提出一些有漏洞的地方或者假设情景让学生回答或进一步优化，这才能看得出来学生对题目理解的是否深刻。
分数的评定要综合考虑这些方面：题目的难度级别、出勤、基本要求完成情况、扩展功能得分、答辩成绩等。其中每个方面占总分的比例分别为20%、15%、30%、30%、5%。根据难度给出基础分数，鼓励能力较强的学生做稍微复杂、有创新性的题目。通过答辩可以锻炼学生的表达能力，答辩者向全班同学介绍题目的进展和中间遇到的问题，互相探讨和学习，激励大家都做得更好。
整个设计过程中，教师不妨“懒”一点，指导要适度。课程设计要求24学时，我们分6天完成，每天只要在实验室做半天即可，剩下的半天就让学生自己去查资料，锻炼学生查找文献的能力。因为有后面严格的验收和答辩，所以学生会有紧迫感，从而主动去查找资料，争分夺秒地完成设计题目。这个对于单片机的学习也是重要的一环。毕竟我们只是学习51系列单片机的基本部件，有太多的功能都涉及不到，学生如果从事单片机开发，就必须去进一步学习，新技术层出不穷，学会查资料才能进一步学习。
学生的应用开发能力的提高不仅是教出来的，更主要的是练出来的，在实践中悟出来的。
三、总结
单片机实践教学改革已经进行了3年的时间，上述方法的使用初见成效。学院电子设计竞赛的参赛人数逐年增多，获奖人数也不断增加，在山东省独立学院中处于绝对领先地位。学生在对该课程的总结中都反映实践教学的效果非常好，学生感兴趣，有挑战性，收获很大，学的内容比课堂理论学习更加丰富。
当然，教学方法的改进不能一蹴而就，需要时间，更需要坚持不懈的努力。学生完成设计时的喜悦、找到工作时的兴奋都是我们不断前进的动力，虽然改革的成效已经摆在面前，但是还有很多的瑕疵需要进一步完善，我们将不断向兄弟院校学习，不断学习先进的科技，了解技术的进步，从而提高教师的实践能力，进一步提高学生的实践能力。
［参考文献］
［1］周向红,李建军.单片机实践教学的探讨与研究［J］.实验技术与管理,2007，（7）.
［2］郭海丽，单片机实践教学改革的探索［J］.产业与科技论坛，2011，（8）.
［责任编辑：碧瑶］