基于单片机的课程设计范文第1篇

【关键词】汽车单片机 课程设计 CDIO

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）12C-0067-02

近年来，随着国际工程教育改革的不断深入，CDIO工程教育模式应运而生。其中，C（Conceive）构思，主要包括商业计划、发展理论、技术程序制订和市场需求分析，企业战略及规则制度建立;D（Design）设计，主要包括工程进度及实施方案设计制订等;I（Implement）实现，主要指将设计方案转化为产品成果的过程，包括设计方案的确认、程序编码、样品测试及成品制造;O（Operate）运作，主要指对系统进行改进、修订和淘汰，对产品前期程序进行评估的过程。CDIO工程教育模式的核心理念来源于工程产品系统的生命周期，其核心思想是强调学生掌握扎实的工程基础理论及专业知识，在此基础上将教育过程运用到工程实践的具体领域中，整个人才培养过程注重团队协作和创新能力训练，为培养新一代高水平、高素质的工程师打下扎实的基础。

根据桂林航天工业学院汽车服务工程专业和车辆工程专业课程特点和人才培养方向，并结合用人单位人才需求标准，融合CDIO课程教学大纲，借鉴CDIO检验测评标准，对教学大纲进行整合，设计出更具实践性、合理性、针对性的汽车单片机课程设计项目，将所要学习的知识巧妙地隐含在项目任务之中，引导学生边学边做，独立或协作完成相应的项目学习任务。项目通过1年的研究和实践，逐步形成一套切实可行的有利于学生工程实践能力提高的人才培养模式。

一、传统的汽车单片机课程设计中存在的问题

汽车单片机课程设计是汽车服务工程专业的一门独立专业实践课。从学科性质上看，它是一门专业理论和专业技能结合的综合实践课程;其任务是使学生获得就业前必备的综合专业技能，为学生走上工作岗位打下良好的专业基础。传统的汽车单片机课程设计采用的是在现成的PCB电路板上完成元器件焊接组装调试等任务，这种模式存在以下问题：

（一）课程设计题目选择缺少针对性

交通灯控制电路，抢答器控制电路，电子钟控制电路等传统的单片机题目，对汽车专业的学生来讲针对性不强，没有将单片机技术与汽车电子控制技术有机结合起来，不利于学生对课本上控制原理的理解与掌握，没有达到“学以致用”的目的。

（二）课程设计教学模式缺少创新性

由于学生没有参与电路板的设计，而是在PCB电路板上直接焊接组装成套器件，这种机械式的实践模式，不利于学生对汽车电子控制产品设计和创新能力的培养，不利于今后从事产品的开发和技术革新，没有达到“融会贯通”的目的。

（三）课程设计能力培养缺少全面性

由于缺少PCB电路板设计制作环节，学生无法从源头了解掌握现代电子产品设计制造技术，并且对所焊接出的电路板进行调试与故障分析时，往往都会束手无策，完全依赖老师，这样不利于培养学生分析和解决问题的能力，没有达到“追本溯源”的目的。

二、基于CDIO理念的课程设计改革与实践

综上所析，传统的汽车单片机课程设计的培养模式不能有效提高学生设计、创新以及分析解决问题的能力，因此基于CDIO理念，以项目的“C构思-D设计-I实现-O运行”的全生命周期为导向，如图1所示方案对汽车单片机课程设计进行改革与实践。

图1 汽车单片机课程设计改革与实践方案

（一）培养学生构思能力

在题目的选择上具有涵盖性，面向汽车电子控制系统多方面的单片机应用，学生能够完成整个知识体系的学习;具有完整性，每一个项目都是一个完整的单片机最小应用系统的设计开发，学生能够通过该项目的学习，实现理论与实践相结合;具有设计性，能让学生举一反三，以达到某一控制功能为目标，采用不同的设计方法;具有创新性，根据题目要求利用课本所学知识自由发挥;具有趣味性，贴近实际，能够调动学生对汽车电子控制相关知识的学习兴趣，使学生主动完成知识的学习。根据以上原则，确定出课程设计题目如表1所示。课程设计开始之前，提前一个月公布课程设计题目，通过适当的安排和组织，学生可根据题目组成5-6人的团队，并且给各团队充分的自由，让团队成员集思广益，提出题目构成想法，并可参考指导老师的建议共同完善。由于构思时间充分，团队成员群策群力，最后在课程设计开始时可得到最佳的项目方案。

表1 汽车单片机课程设计题目

编号 题目名称

1 汽车车窗控制电路设计

2 汽车车灯控制电路设计

3 汽车发动机点火模型控制电路设计

4 汽车发动机喷油模型控制电路设计

5 汽车发动机转速测量电路设计

6 汽车冷却液温度测量电路设计

（二）培养学生设计能力

在确定题目方案后，就要根据题目对相应控制电路进行具体设计。首先利用 Proteus 和 Keil 两款软件的联调来完成控制电路的仿真设计，虽然能看到虚拟仿真的运行结果，但是仿真环境过于理想化，许多电路设计出现的实际问题在仿真中是遇不到的，理想仿真结果与产品实际的运行结果之间存在很大偏差。为了有效避免仿真设计的缺陷，利用实验室的单片机开发板实现硬件电路的设计与调试，这样大大提高了设计效率。

（三）培养学生实现能力

所设计的电路在仿真软件及硬件开发板运行通过后，在PROTEL软件上绘制控制电路原理图并生成相应的PCB文件图打印出来，利用制板机将PCB图转印在铜板上，使用盐酸和双氧水等腐蚀剂对铜板进行腐蚀，利用钻孔机对电路板打孔，并将事先准备好的元器件手工焊接在电路板上。这一环节使学生能够正确识别和使用元器件，掌握了手工制板并进行相应电气连接，按照电路功能模块进行调试，能够有效分析和排除相应故障，最终实现题目相应功能。

（四）培养学生运作能力

在完成题目要求的设计任务后，也要做好软硬件实物的展示工作，课题项目负责人作为主讲人，团队成员协助课题演示，对题目的设计方案、研究思路、关键技术、工作原理、研究成果、存在的问题等内容等进行公开汇报，在此过程中，指导老师及其他同学可以不时提问，这样互动问答可以巩固学生对相关知识的理解和综合运用能力。

三、课程设计改革的实施效果

对汽车单片机课程设计改革方案我们实施了一年，新方案得到我院2012级汽车服务工程本科专业学生的支持和欢迎，取得了很好的教学效果。

激发了学生的学习兴趣，他们主动参与热情非常高，在整个课程设计期间实验室使用率非常高，学生考勤率很好，特别是当其作品通过验收后，学生充满成就感，图2为汽车车灯控制电路实物作品。

在本课程设计要求学生利用单片机完成与汽车电子控制技术相关实用电路的设计，通过在Proteus软件及实验开发板上进行试做调试成功后，再进行印制电路的设计制作并完成产品的装配、调试、检测，从中对学生进行产品设计、制作、工艺等方面的一系列综合训练。

图2 汽车车灯控制电路实物作品

【参考文献】

[1]朱向庆，胡均万，增辉，等.工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理，2012，29（11）

[2]曹海平，管图华.基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2013，32（1）

【基金项目】2015年度广西教育厅教改B类项目（2015JGB436）;2014年度广西高等教育教学改革工程项目（2014JGZ152）;2014年度广西壮族自治区教育厅立项项目（LX2014466）;2013年度桂林航天工业学院校级教学改革研究项目（2013JB11）

基于单片机的课程设计范文第2篇

关键词：单片机；教学做合一；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：B 收稿日期：2016-07-14

一、单片机教学过程中存在的主要问题

单片机课程是电子信息类专业的核心主干课，它涉及多门课程，如数字电路、模拟电路、C语言程序设计、计算机原理、传感器与检测技术等。该课程培养学生基于单片机的电子产品设计创新能力，为学生毕业后从事本行业工作奠定坚实基础。

1.教学内容理论性强，教学组织形式单一

以往的单片机教学过程中，都是以单片机系统结构为主线，从单片机硬件组成、特殊功能寄存器、存储空间、单片机指令、汇编语言程序设计方法、接口原理及扩展等方面来讲解。老师授课以讲解为主，涉及抽象概念和复杂电路时，学生就难以理解。高等职业院校学生普遍基础薄弱，学习主动性差，特别是近几年的单招学生更是如此。而单片机课程涉及其他课程内容较多，某一个环节出现问题，都会使学生产生厌学情绪。

2.理论课和实验课不协调

单片机是一门实践性很强的课程，没有足够的操作技能很难掌握。传统的单片机课程教学中，理论课时远多于实验课时，并且理论讲解和实验课的时间不对应，导致学生不能及时掌握该知识点。然而大多数实验课都是验证性的，很少有主动设计性的实验，不利于培养学生的系统整体设计能力和工程开发意识。

3.缺乏较好的单片机项目化教材

现在大多数院校在单片机教学过程中采用C51高级程序设计语言，它具有程序结构清晰、可读性好、便于移植等特点，可广泛用于单片机教学。单片机技术和C语言程序设计均有各自的理论体系，通过项目引入的方式将两大知识理论体系融入具体的项目中，具有一定的难度，并且没有编写比较好的项目化教材。

4.软件教学和硬件学习的问题

完整的单片机工程项目包括硬件电路设计和软件编程设计，一般都是先设计硬件电路，然后根据硬件电路进行软件编写，硬件电路是系统的基础设计，硬件的功能实现靠软件程序来支撑。实际的教学过程中都是采用实验箱或开发板来做实验，硬件电路已经设计好了，元器件的参数固定，学生就不会主动思考电路为什么这样设计，参数为什么选这个，电路设计思路就会固化。软件的编写都有参考程序，学生在脑海中就会无法建立完整的单片机系统设计的概念。

二、“教学做合一”在单片机课程教学改革中的应用

1.教学内容上采用项目化任务驱动为导向进行知识重构

在单片机的教学中，不按以往的知识章节来讲解，即内容上不分先后顺序，而是以项目化任务驱动为导向，把每个项目分解成若干个任务，一个任务作为一个实例来讲解。这样能激发学生的学习兴趣，让学生体会到单片机实实在在的功能。在讲解这些功能的实现途径时，把完成本任务需要的基本理论知识和基本技能贯穿到授课过程中。这样降低了学习的难度，提高了学生学习的积极性。

2.“教学做合一”的教学方法的实现

单片机教学采用“教学做合一”的教学方法，以项目驱动方式组织教学内容。每个项目都有具体的任务要求、基本知识和详细的实施步骤。老师在理论授课时把这些内容贯穿于讲解中，特别是硬件电路的设计和程序的编写。从教师边讲、学生边练到分小组合作讨论，最后教师指导学生亲自动手制作完成单片机的每个任务。实践教学过程有助于学生加深对理论知识的理解，从简单的电路设计和程序编写，到最后复杂的单片机系统设计。学生普遍对动手操作感兴趣，每一个任务的完成有助于让学生体会到知识的用处，产生成就感，形成良性循环。

单片机的教学课时有限，仅仅靠课堂上的练习是远远不够的。为鼓励学生加强实践锻炼，学院开放单片机实训室，学生可以利用课余时间来实训室学习。学院设有创新创业实训室，配有单片机开发设备和常用工具。创新创业实训室由专门老师穿插指导学生进行单片机产品的设计。学生利用课余时间进行小产品的设计制作，同学之间可以相互交流学习，有利于学生综合素质和专业技能水平的提高，形成一个良好学习环境。

3.单片机虚拟仿真软件的使用

在“教学做合一”的实训室里，通常都配有单片机实验箱、开发板、仪器仪表和Keil软件。近年来，教师在单片机教学中越来越多地使用Proteus仿真软件。Proteus是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件合一的设计平台，支持51系列、AVR、PIC等各种主流单片机系统和第三方软件编译及调试。在实施项目化教学任务之前，学生可以先通过Proteus软件在电脑上进行电路设计，结合Keil软件进行联合调试，发现问题可以及时修改。这样可以很直观地让学生理解单片机硬件电路设计和程序编写是如何配合工作的，之后再进行产品的制作，这样可以节约耗材，提高学生分析和解决问题的能力，并缩短实验实训的时间。

4.重视单片机课程设计

单片机的课程设计是学完该课程后的一个综合性课程设计，是对理论课和实践课程的综合应用。课程设计的目的是培养学生对实际工作任务的分析和解决能力，从电路的设计、元器件的选择检测焊接装配、软件程序的编写、电路仿真调试、功能性指标的测量等方面去考查学生。

5.以赛促学，以赛促练

兴趣是创造的源泉，也是主动学习的不竭动力。学院一直致力于学生专业技能水平的提升，已经成功举办了6届专业技能比赛。通过这种方式来激励学生学习单片机的兴趣，并影响低年级的学生尽早进入学习单片机的队伍中来。在教学过程中，一个项目、一个任务的学习不具有单片机开发的完整性和系统性，而通过技能比赛的方式来完成一个相对完整的项目，可以使学生掌握实际工程项目设计的流程，培养学生解决实际问题的能力，同时，在此过程中促使学生主动积极学习，以赛促学，以赛促练，效果显著。

高职高专教师应熟悉“教学做合一”教学模式的内涵、理念、特点和实施方法，并能将其应用到教学中，从而为国家和企业培养优秀的高端技能性专门人才服务。本文针对单片机教学过程中存在的问题，提出采用“教学做合一”的教学模式，以项目化内容来引导，以具体任务来驱动，从而使学生在学习单片机的过程中由被动变主动，积极参与到实践项目中，在实践中去消化理解单片机工作原理、软硬件知识。通过这样的教学过程提升学生的自学能力、认知能力、创新能力，增强学生就业的竞争力。

参考文献：

基于单片机的课程设计范文第3篇

关键词：单片机课程；项目化；教学模式改革；中职学校

一、背景

近年来，中等职业教育的办学思想发生深刻转变，“以服务为宗旨、以就业为导向”的职业教育办学方针推动中等职业教育向市场驱动转变，向就业导向转变，要求职业教育，特别是中等职业教育进一步深化教育教学改革，根据市场和社会需要，不断更新教学内容，改进教学方法。

单片机技术是硬件电路和软件编程集为一体的综合学科。对于中职学生而言，尤其是电类专业的学生，掌握了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验课程。单片机虽好，关键是要使学生掌握其开发、调试的相关技能，并熟练掌握。但是中职学生在学习该门课程时，普遍感到难度很大，既要求有数字电路、模拟电路的基础知识，还要掌握单片机开发技术，又要有一定的逻辑思维能力。这对单片机相关课程的教学改革提出要求。

二、现状

1、单片机理论教学和实验教学分离。

单片机课程是电类相关专业的核心课程之一，理论知识的重要性不言而喻，但是它又是一门实践性很强的学科。传统教学方式中，教师主要注重理论知识的完整和知识结构的完备。单片机课程的开课都是从理论知识讲授开始，先讲单片机的发展历史，然后讲解单片机内部架构、指令系统、中断、计时器、外部扩展，最后才是实验学习。学生从一开始就进入复杂的原理学习，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，有些学生甚至根本听不懂。这样使学生还没有真正接触单片机就已经感觉学不下去了，大多半途而废。教师教的费时费心，学生兴趣也荡然无存。

2、教师自身情况

中职学校学生数量的增加，并没有使教师数量相应同比例增加。教师承担的课时量太大，教学压力过重，甚至有些教师还承担这班级管理的重任。具体到单片机这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够，没有充足时间钻研单片机课程教学改革的问题。

3、评价体系

目前普遍实行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机课程而言，就会存在以下问题：

3.1 某些学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。

3.2 某些学生成绩很低，因为理论知识和实验脱节，学生根本建立不了学习兴趣，也就无法学会单片机。

三、项目化教学特点

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，学生的学习更加具有针对性和实用性。

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，学生能够自主、自由地进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展。

3.发展性：长期项目与阶段项目相结合，构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。

5.开放性：体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。

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以及项目完成质量。

四、单片机课程项目化教学法可行性分析

针对项目化教学和单片机课程自身的特点，单片机课程项目化教学的可行性分析如下：

首先，单片机课程是理实一体课程。理论知识的掌握建立在大量丰富的实践基础上，先做再学，边学边做的项目化教学，把学习单片机变得轻松愉快，使学生能快速入门。

其次，先理论再实验的教学方法不适应学生学习。单片机技术本身就是一门多学科知识综合体，它包含硬件电路知识，软件程序设计知识，及其开发调试技术。中职学生在学习本课程之前，还未建立起这些知识综合的脉络，使学生无所适从。引入项目化的方法教学，以项目任务为中心，将理论知识融于项目任务当中，以实践问题解决为纽带，实现理论、实践，知识，技能，以及情感态度的有机整合符合学生对单片机技术的认知规律。

最后，项目化的教学方法符合生产生活实际。完成一个学习任务即完成一个单片机项目，每一个项目就是一个完整的单片机开发过程，通过项目化单片机教学能使学生在学习单片机课程时，就已经有工作实际情况的体验，贴近了未来工作需要，学以致用，为中职学生顺利进入工作现场打好基础。

五、解决对策

为提高单片机课程教学效果，培养学生解决实际问题的能力，提高单片机项目化教学的质量是教学改革的重点，应从以下几点改革：

1、针对中职学生的特点，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，会使中职学生把握不住学习重点。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，也把单片机课程中理论知识的难点分散。使激发了学生对单片机后续课程学习的兴趣。例如，对单片机结构的知识点讲解，可以设置七到八个项目任务，分别包含单片机的I/O、定时/计数器、中断、AD转换这些单片机内部的硬件知识。

2、针对课程特点，设计好项目内容。

首先做简单项目，即基础项目。例如设计认识单片机及其开发工具的项目。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认识。然后熟练掌握单片机开发使用的仿真器、编程器、下载方式方法。熟练使用单片机开发工具软件及单片机开发设计语言。这一阶段虽然还没有深入了解单片机的硬件，但是是后续单片机项目顺利实施的基础，这一阶段可以适当增加课时数。

然后设计单片机I/O口的控制的项目，即简单的设计性的项目。例如设计闪烁发光二极管的电路制作；广告灯的制作；控制直流电动机的设计这些项目。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，也就打好了基本功。为后续项目的顺利实施打好基础。

在此基础上适当增加后续项目的难度，即复杂的设计性项目。例如，设计数字显示的的电压表项目，在此项目中设计应用单片机与AD转换芯片之间的接口与编程。设计一个防盗报警器项目，在此项目中设计应用单片机内部的中断功能实现。

每个项目以此设计单片机课程项目符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验项目的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。

3、理论知识与项目实验衔接

在项目实验环节中，不断穿插理论知识的讲解，每一个单片机的实验课程就是一个实际项目然后让学生亲自动手，自己实践，运用理论知识解决在实验中碰到的问题。建议理论课时占40%和实践课时占60%，据此理论知识讲授要“讲精，讲透”。要求学生在项目实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、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，教师可采用启发问答形式，让学生自己思考，鼓励学生都动手实践，仔细观察每一次实验的结果，总结解决问题的经验，达到使学生发现问题，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实现的项目。传统的教学方法是验证性实验，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性项目的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1～2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，一些设计性项目的开设可在实验箱上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。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。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，有利于验证性实验到设计性实项目的自然衔接。

六、需要注意的问题

1、教师自身定位

教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。

2、学校的评价体系

学校应当改变传统以分数论英雄的模式。单片机课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，确立以项目实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果，质量等验收情况来给出合适的评价。中职学校应支持，鼓励并完善以项目化教学改革，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。

七、结束语

现在中职学校大力进行教学改革的环境下，以此为契机，开展单片机课程项目化的教学改革势在必然。单片机课程就本省而言需要相适应的教学方法体现教学效果，单片机项目化的教学模式改革符合认知规律，体现学以致用的教学思想，实施好单片机项目化教学模式改革为培养出符合社会发展需要的高素质人才提供方法和途径。

参考资料：

[1]《单片机原理与实训教程》.舒伟红 主编.科学技术出版社

基于单片机的课程设计范文第4篇

关键词：高职；单片机；教学方法

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）21-4897-02

高职院校单片机原理课程教学的目的是培养学生综合应用单片机设计电子线路的能力，涉及单片机软硬件设计，以及单片机的整个开发流程。掌握运用单片机知识以及应用汇编语言编程来解决实际电路设计的方法和步骤，为后续嵌入式课程的学习以及职业能力的培养打下坚实基础[1-3]。单片机原理是高职高专电子信息大类各专业重要的专业基础课和必修课，在整个课程教学体系中起到非常重要的作用。

《单片机原理》课程所包含的理论基础知识多，涉及软件、硬件知识，是实践性很强的科目。同时单片机原理这门课也是电子类专业中《自动检测》、《嵌入式设计》等相关专业课的前导课程。因此，在很多高职院校及本科院校均开设单片机原理课程，重视其教学效果[4]。

1 单片机原理教学现状

在实际的教学过程中，多数学生认为单片机难学、理论知识枯燥且较复杂、汇编语言指令比C语言繁琐、指令颇多、容易出错。刚开始学生学习的积极性还高，时间一长，学生的畏学、厌学情绪严重。在一定程度上，不但影响了单片机课程的教学效果，也影响了整个课程体系中后续课程的教学效果。结合近几年来，单片机原理课程的实际教学经验，总结分析以下几点单片机教学质量难以提高的原因：

1.1 教学时间安排稍晚

作为电子信息类必修的专业课，单片机原理课程在专业教学中具有承前启后的作用。高职教育实际的理论教学时间只有2年半，最后半年是顶岗实习，有些院校把单片机原理课程安排在大二下学期，而将需要在学习单片机课程后再学习的课程往前排。这样会导致学生学习混乱，对知识交叉的课程难以灵活的连接起来应用，单片机课程的基础作用不明显，同时课程体系违背循序渐进的学习认知过程，学生学习效果大打折扣，比如自动检测技术，学习了单片机知识，再学习自动检测技术课程，学生可能会明白的更透彻。另外由于大部分学生计算机基础知识薄弱，单片机原理中的汇编语言与C语言差异比较大，汇编语言指令部分是独立的，不容易理解并记忆指令的用途，并且该课程中又包含了较多的理论知识，比如中断、定时、串行等复杂内容，再加上专业教学计划制定的教学学时比较少，理论课时与实验课时分配难以合理，因此这种 “内容多、课时少、没基础” 的情况，自然使学生学习起来有一定的难度，同时也大大消减了他们学习的热情。

1.2 课程模块知识点散

与本科教材相比，高职高专单片机原理教材删去了繁琐的，保留简单的，使用过程中也降低了要求。但是高职教育的特色是应用技能的培养，这跟本科教学完全不同。学习单片机原理目的在于应用单片机设计内容，比如定时器的设计，强调的是应用部分。但是就单片机教材的内容安排上来说，都是过多的理论知识，而且每一部分都是独立的，通常第一章讲单片机的内部结构，接着讲汇编语言，后面就是独立的中断系统，定时器等。但是，要针对使用单片机进行一个实际问题设计的话，比如用单片机做一个电子显示时钟，一般要涉及很多的知识点，需要把很多模块的应用连接起来，但都必须等到把教材的内容讲完才行，所以很多学生在学习过程中感觉学了大半本书的单片机原理，还是不知道了学了些什么，没有一个整体的概念，针对具体问题还不知道怎么用单片机才实现，很难讲离散的知识点联系起来，想要独立设计完成一个结合更多的模电、数电知识的偏硬件电路或者结合嵌入式知识设计偏软件的课题，基本上是很困难的。

1.3 学生理论知识基础差

高职院校学生自身基础知识比较薄弱，我们学院也不例外。很多学生数学、英语基础较差，在学习一些汇编语言语句时，不明白语句英语单词的意思，加大了理解语句的难度，更谈不上如何有效的记忆英文单词的指令；在读汇编程序例子时，也会纠缠于语句中的一些提示性的英语语句；在编程设计程序时对算法、流程等逻辑不容易理解和接受；另外在程序调试时，对于用英语显示的出错提示信息看不懂，调试程序困难，找不出错误，从而不能有效快速的找出程序语句中的关键问题所在，长期来看，对使用汇编语言进行编程产生了畏惧思想并最终放弃学习。

2 教学方法改革的思考

要想提高单片机原理课程的教学质量，提高学生学习的积极性，增强他们学习的热情，需要对单片机原理的教学方法，方式等教学手段方面进行教学改革。

2.1 明确课程教学目标

单片机原理是电子专业的专业基础技能课，是一门理论性、应用性较强的课程。其特点是概念多、指令多和涉及内容广，学习单片机原理之前必须具备模拟电子和数字电子技术等基础知识，另外，其整体实现思想和技术又往往难于理解。单片机原理最终的教学目标，就是让学生能够针对具体设计题目，综合应用模电、数电等专业知识，进行独立的分析、软硬件设计、调试以及仿真成功。根据高职院校培养人才的目标，重在技能和应用型，在制定单片机原理教学目标的时候，还应该增加各类实际应用型的项目，从而让学生能有更多的实践机会，不断的增强理论联系实际的能力和应用能力，以适应社会发展的需求。

2.2 根据实际情况制定教学内容

实际教学当中，必须根据具体的情况进行教学内容的调整。当然，第一步：教师首先应该熟知单片机教学内容，以及模拟电子技术与数字电子技术的内容，掌握他们之间的内在联系，结合学生的实际基础，对单片机原理课程的教学内容进行优化设计。第二步：在教学过程中，应该把单片机最简单的系统首先告知，多列出在日常生活中且经常接触到的，采用单片机芯片做成的实际实物，可看可触摸的，让学生在系统学习理论知识之前，明白单片机芯片能做什么？学习单片机在现实生活中的用处。接着开始学习单片机芯片的内部结构，40个引脚的作用，汇编语言，以及中断，定时器等内容，然后再在此基础上进行各种类型项目的实训练习，真正的练好编程技能，软硬件电路的设计，结合仿真软件和protel软件，独立完成一个采用单片机做成的电子实物。不需要一直学习新的知识，验证新的知识点，过多的离散的知识点，对于我们高职学生来说不是多就好，真正需要的是能将有限的知识联合起来，综合应用。同时在教学过程中必须对授课内容做出适当的整合，单片机原理教材中涉及过多复杂的数学例子，可以略去，难度太大了，也影响了学生学习的积极性。

2.3 适当增加实验课时量，制定合理的实验、实训计划

理论课时偏多，实验课时太少，单片机课程本身强调的就是实践操作，培养学生设计能力，那这些能力必须在实验课中得到锻炼。

在传统的单片机原理教学方法中，一般都是先讲理论知识再进行实训，但是讲理论时，理论知识过多，学生觉得枯燥，真正理解并记忆的知识实际并不多；实验课上，需要用到并验证理论知识的时候，又忘记了，这样的教学质量差；适当增加实验课时，多给学生留点自我练习的机会，可以在课堂安排上遵循“讲原理-举例子-练操作”的过程，生动了课堂，紧凑了教学内容。把理论与实践相结合，学生边学边练，课程内容当堂消化吸收。

在每个章节之后，制定实验内容时，充分考虑知识的连贯性，设置一些实际生活中的项目设计，不是仅单一知识点的练习，巩固并提高前面的知识，重在多个知识点的贯穿应用，真正做到学用结合，达到提高应用设计能力的目的。制定实训计划时，不要内容过于简单，太简单就起不到实训的目的，可以借鉴企业或者行业中的实际生产项目，让学生在学校也能真正实地的感受到项目设计的环境，从而提高他们完成实际项目的能力，为走上工作岗位打下坚实的基础。

2.5增强学生学习的积极性

让学生清楚明白我们高职教育重点是实际操作和动手能力的培养，我们不是去发明、创造什么高科技。我们需要做的是综合运用所学理论知识进行软硬件设计，完成某些实际项目，不需要花大量时间去进行理论研究，而是把这些时间和精力投入到实践动手能力中。必须明确学习目标，增强自学能力，要学会如何学习，在实践中强化理论知识，提高应用能力。平时课堂上理论教学时，要求学生认真听讲、随时记录下重点内容和要点；讲解程序时，要求学生不光听懂程序的分析，并且要记录下来，并附上注释；在实际操作中，鼓励学生多问，同学之间多讨论，互相进步，不断激发他们学习的热情。

3 结束语

单片机原理是高职高专电子信息类专业必修的专业基础课程，在整个教学环节中起着重要的作用。因此，改变现有的课程教学方式，有助于提高单片机课程教学质量，加深学生对单片机知识的理解程度，能够灵活的应用单片机进行软硬件设计，解决更多的实际项目问题；另一方面，也为后续课程的学习打下了坚实的基础，在一定程度上也提高了学生学习的热情和积极性。今后，在课程教学过程中，需要不断地努力分析和总结，根据实际教学环境及时发现问题并解决，积极探索和改进课程教学方法、方式，不断激发学生学习的热情，提高他们实际动手操作的能力，为以后走上工作岗位打下良好的基础。

参考文献：

[1] 陈露军，张娜，任磊. C语言教学方法探讨[J].大众科技，2011（4）.

[2] 颜廷秦.单片机教学方法探讨[J].职业技术，2008（8）.

基于单片机的课程设计范文第5篇

关键词:单片机;课程;教学载体;学习情境

以工作过程为导向的课程教学方式,已成为近年来职业教育课程改革的热门话题。工作过程导向的课程的实质,在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化,而是工作过程的系统化。单片机课程作为高职高专院校电子、电气、机电、计算机与通信等专业的一门专业课,是一门综合性和实践性较强的课程,适合按照工作过程导向的模式组织教学。单片机课程的教学目的是为从事电子产品、机电产品设计的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和创作能力的实践性人才,单片机应用的过程就是用单片机设计产品的过程。以电子产品作为单片机课程的教学载体,将产品的设计制作过程与单片机的知识点有机结合组织教学内容,可以抓住单片机教学的切入点和着力点,教学过程有明确的实践目标――完成电子产品设计,紧密联系单片机应用的实践,有利于提高学生的学习积极性和主动性,提高教学效果。本文以“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”三个电子产品作为教学载体,按照系统化的工作过程系统化教学模式,构建单片机课程系统化的学习情境。

一、教学载体的选取原则

作为教学载体的电子产品应具有完整性。工作过程系统化的教学模式要求每个学习情境都是一个完整的过程,因此作为教学载体,它应是具有完整功能的电子产品,它的设计制作过程应当是一个完整的项目制作过程,包括如图1所示单片机应用产品的设计步骤。

和传统教学方法中的实验有本质区别,传统的实验仅仅是为了验证部分理论知识的正确性,而“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”在现实中都有产品原型,“循环流水灯”的原型是五彩缤纷的霓虹灯,“电子钟”的原型是学生都比较熟悉的电子手表,“温度测量报警系统”是典型测量控制系统。

作为教学载体的电子产品应具有系统性。根据工作过程系统化教学模式的要求,学习情境之间不仅要有内在的联系,而且不能是简单的重复,前面的学习情境是后面学习情境的基础,后面的学习情境是在前面基础上的拓展与综合。以上述三个产品为载体设计的学习情境,实施过程的步骤是重复的,而实施的内容上则是包含递进的,是一个螺旋上升的学习过程,在硬件设计、程序设计、软件工具使用、调试方法等方面都是包含和逐步递进的。以硬件设计为例,“循环流水灯”用I/O(输入/输出)口输出开关量,控制灯亮灭,“电子钟”用I/O口输出数据,在显示器件上显示字符,“温度测量报警系统”用I/O口输出其他芯片的工作时序,控制其他芯片按设定的方式工作。

作为教学载体的电子产品应具有拓展性。根据工作过程系统化教学模式的要求,学习情境应具有拓展性,拓展性是指学习情境应涵盖课程的所有知识点和该课程在实践中的典型工作任务。上述三个产品为载体的学习情境,涉及单片机所有资源应用:I/O口的输入、输出,外部中断,定时/计数器,串行口等,涉及单片机应用中的典型工作任务:开关量的输入输出控制、显示电路设计控制、键盘电路设计控制、并行接口器件扩展控制、串行接口器件控制和串行通信控制等。学生通过这些系统化的学习情境学习,可以掌握单片机应用产品的开发步骤、环节,掌握单片机资源的应用方法、步骤和技巧,并能应用于其他电子产品的设计中。

二、针对产品设计制作过程的系统化学习情境设计

从图1可知,单片机应用产品的开发是一个综合的系统工程,需要开发人员具有相应的职业能力、职业素养和工程意识。这里的职业能力是指基于单片机应用产品开发过程的职业技能,包括电子产品功能分析分解、资料检索引用、单片机资源调配、硬件电路设计、软件程序设计与调试、编程软件使用、产品制作调试、技术文件编制等。职业素养是基于企业文化的职业素质,包括认真努力、严谨规范、吃苦耐劳、遵纪守时、求真务实、团结协作、拓展创新等素养。工程意识是从社会经济角度考虑的最优设计制作方案,包括成本意识、安全性、可靠性、节能、环保等。本课程在教学组织中将职业能力、职业素养和工程意识的培养有机结合起来,特别是后二者融入教学体系中,更加突出了工学结合的特点,实现单片机课程的培养目标,包括知识目标和能力目标。

为便于课堂教学的组织实施,将每一个学习情境分解为几个学习任务(或子情境),如表1所示。在每个任务里学习相关的单片机知识点,进行相应的实践制作活动,完成相应的职业能力、职业素养和工程意识的训练,每个学习情境最后的学习任务都是对前面任务的综合。

三、学习情境实施

每个学习情境的实施按照图1所示单片机应用产品的开发步骤进行,依照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”的六步骤组织教学内容,将学生的职业能力、职业素养和工程意识的培养融于教学的过程中,针对不同的阶段采用恰当的教学方法。下面以第二个学习情境“电子钟设计”为例,简述学习情境的实施情况。在“产品功能分析”阶段,采用案例对比法,引导学生思考讨论,然后确定电子钟所应具有的功能,确定系统方案(功能模块)。在“器件资料准备”阶段,按照系统方案选择所需的器件资料,采用器件资料比较法,考虑器件使用的难易程度和成本。在“功能电路设计”阶段,采用示范引导法,可以将其他系统的对应电路移植并加以改进,或参照器件资料提供的应用电路。在“功能程序设计”阶段,采用积木编程法,先编写模块程序,再逐步综合构成系统软件。在“系统功能联调”阶段,采用头脑风暴法,引导学生讨论,按照系统的功能要求调配硬件,调试程序使之实现系统功能。在“产品制作”阶段,采用内外互补法,课外制作,课内检查。在“产品测试”阶段,采用自互评价法,由学生自己以及其他同学对作品进行检查评价,最后老师检查验收,综合学生自互评价,给一个综合的成绩。

在学习情境的实施过程中,我们充分利用现代教学手段,对于难以理解的内容,制作动态演示的电子课件帮助学生理解掌握,同时注重虚拟仿真技术的学习,依照学习情境开发系列的虚拟项目(Keil C软件模拟,Protues硬件模拟),供学生在课堂课外练习,这些项目也可以通过网络完成训练,突破学习训练在时间、空间上的局限性。另外,我们注重现代交流技术手段的应用,通过QQ群、电子邮件、MSN等建立网上论坛,实现了师生之间、学生之间的多样化交流。

四、结束语

以产品为载体的单片机课程学习情境设计体现了工作过程系统化课程的工学结合特点,以产品设计制作过程为导向,在“做”中“学”,在“学”中“练”,以练促学,为学生提供了更多实践动手机会,实践能力和综合能力都有很大提高。

参考文献:

[1] 姜大源.关于工作过程系统化课程结构的理论基础[J].职教通讯,2006,(1):7-9.