單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革與探討

武桐++王敏

【摘要】“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)”作為“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”課程的后續(xù)課程和集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在電類(lèi)和計(jì)算機(jī)類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。本文在分析目前單片機(jī)課程設(shè)計(jì)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，探討了對(duì)這門(mén)實(shí)踐課程在教學(xué)方法、實(shí)踐內(nèi)容、考核方式等方面可進(jìn)行的一些改進(jìn)，以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)意識(shí)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP368.1-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）14-0001-01

單片機(jī)課程是工科電類(lèi)和計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門(mén)強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐的課程，而課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一。通過(guò)單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，不僅可以加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)原理、指令的理解，還可提高學(xué)生綜合應(yīng)用的能力，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為以后的工程開(kāi)發(fā)積累經(jīng)驗(yàn)。本文就目前單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，探討了可行的解決方案，以期更好的發(fā)揮課程設(shè)計(jì)的作用，提高學(xué)生的能力。

一、傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1.項(xiàng)目選題陳舊，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)偏重于理論驗(yàn)證，主要由教師給出設(shè)計(jì)思路，學(xué)生按已有方案進(jìn)行驗(yàn)證性設(shè)計(jì)，束縛了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，最后結(jié)果千篇一律；有的實(shí)際的題目卻過(guò)分依賴(lài)Protues仿真，與工程實(shí)踐脫節(jié)，對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)大打折扣。

2.設(shè)計(jì)題目單一，沒(méi)有考慮學(xué)生個(gè)體差異

傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)一般有2～3名學(xué)生共同完成一個(gè)題目，而考核又以設(shè)計(jì)報(bào)告為主，學(xué)生之中只有少部分能真正動(dòng)手去做，很多學(xué)生依賴(lài)嚴(yán)重，沒(méi)有達(dá)到訓(xùn)練的目的。

3.與其他課程脫節(jié)

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)僅涉及單片機(jī)課程本身，而對(duì)其他課程，如模擬電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)、自動(dòng)控制等關(guān)聯(lián)性較少，設(shè)計(jì)內(nèi)容單一，深度不夠，與實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)嚴(yán)重脫節(jié)。

總的來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)無(wú)法加深學(xué)生對(duì)課程的理解與掌握，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)意識(shí)。所以，在改革中，我們要從項(xiàng)目題目的選定、實(shí)施、考核等各個(gè)方面進(jìn)行探討，讓學(xué)生真正主動(dòng)、有效的開(kāi)展課程設(shè)計(jì)。

二、教學(xué)改革方法和措施

1.課程設(shè)計(jì)的選題

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中，題目的擬定非常重要。一方面題目要有難易差異，讓不學(xué)生均可以得到鍛煉，達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果；另一方面，題目要注重題目的科學(xué)性、新穎性和創(chuàng)造性，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。基于以上考慮，可采用兩種方式：

（1）教師精心設(shè)計(jì)題目

所定題目既要有基本功能，又可在此基礎(chǔ)上添加附加功能，基本功能側(cè)重對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、基本模塊的應(yīng)用，比較簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)，大部分學(xué)生都可以完成；附加功能在基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，可綜合應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

（2）學(xué)生自擬題目

學(xué)生可根據(jù)自己的興趣擬定設(shè)計(jì)題目，并與指導(dǎo)教師討論協(xié)商，確定設(shè)計(jì)的目標(biāo)。這樣的模式提供給學(xué)生更多選擇，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培訓(xùn)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也為一些優(yōu)秀學(xué)生提供展示平臺(tái)。

2.課程設(shè)計(jì)實(shí)施步驟

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)一般是在2周內(nèi)完成，因此合理的安排課程設(shè)計(jì)是十分重要的。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程要以學(xué)生為主，教師輔助指導(dǎo)的形式。

（1）基礎(chǔ)理論與設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)

在選定課程設(shè)計(jì)題目后，進(jìn)入方案的設(shè)計(jì)和論證階段。教師需要介紹單片機(jī)理論教學(xué)中沒(méi)有涉及的、與實(shí)際項(xiàng)目相關(guān)的理論、注意事項(xiàng)，介紹項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般步驟和模塊化的設(shè)計(jì)方法。學(xué)生根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和自身能力，學(xué)習(xí)相關(guān)器件，進(jìn)行模塊劃分。

（2）查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案

查閱資料是一項(xiàng)非常重要的能力，學(xué)生針對(duì)遇到的問(wèn)題，尋求最佳解決途徑，為學(xué)生科研能力的培養(yǎng)和進(jìn)一步深造都打下基礎(chǔ)。教師要鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)各種途徑，如學(xué)校圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)、學(xué)習(xí)網(wǎng)站等查找與項(xiàng)目相關(guān)的資料，并要求學(xué)生對(duì)資料進(jìn)行整理，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)選取有用的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，確定初步方案。提醒學(xué)生在初步方案確定時(shí)要充分考慮系統(tǒng)的存儲(chǔ)器空間、I/O口資源，為之后的升級(jí)留有余地。

（3）程序編寫(xiě)與系統(tǒng)仿真

程序編寫(xiě)是課程設(shè)計(jì)過(guò)程中最為重要的環(huán)節(jié)，學(xué)生首先是要建立程序編寫(xiě)的思想，畫(huà)出程序流程圖。除此之外，學(xué)生要熟悉單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，能夠熟練使用Keil和Protues開(kāi)發(fā)軟件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。經(jīng)過(guò)仿真設(shè)計(jì)，使學(xué)生更加清楚項(xiàng)目方案，熟悉項(xiàng)目功能模塊和電路設(shè)計(jì)，避免了盲目設(shè)計(jì)，為實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)做鋪墊。

（4）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試

在完成系統(tǒng)仿真之后，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目要求選擇元器件，列出詳細(xì)的元器件清單，和教師商議后購(gòu)買(mǎi)。完成硬件的焊接、下載與調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能，有能力學(xué)生可在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上添加更復(fù)雜的模塊，達(dá)到實(shí)際的訓(xùn)練目的。

（5）撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

報(bào)告不僅要求包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路和方案，還要給出硬件原理圖、軟件流程圖、調(diào)試過(guò)程的數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析，以及課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。要求學(xué)生按照統(tǒng)一格式書(shū)寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，有時(shí)間可組織學(xué)生以小組形式答辯。

3.課程設(shè)計(jì)的考核

成績(jī)?cè)u(píng)定作為課程設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，要求客觀公正的評(píng)價(jià)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。與一般課程不同，課程設(shè)計(jì)需要對(duì)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面考核，指定綜合成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，包括基本知識(shí)掌握程度、設(shè)計(jì)方案的合理性和創(chuàng)新性、電路設(shè)計(jì)的規(guī)范性、功能實(shí)現(xiàn)的效果、實(shí)踐動(dòng)手能力的強(qiáng)弱、分析和解決問(wèn)題的能力、說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)水平、答辯情況及分工合作情況等，建議各項(xiàng)考核內(nèi)容如下：Protues仿真占20%，單片機(jī)系統(tǒng)硬件實(shí)物30%，課程設(shè)計(jì)報(bào)告30%，答辯及其他20%。

三、需要注意的一些問(wèn)題

1.單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)一般建議安排在“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”授課的學(xué)期末，也可考慮放在電機(jī)拖動(dòng)、傳感器技術(shù)等課程開(kāi)設(shè)的學(xué)期。在單片機(jī)的課堂教學(xué)過(guò)程中布置相關(guān)任務(wù)，讓學(xué)生提前準(zhǔn)備。

2.根據(jù)學(xué)生能力和題目的難易程度，課程設(shè)計(jì)可單人完成，也可分2～3人小組完成，既能發(fā)揮不同學(xué)生的特長(zhǎng)，又有利于鍛煉團(tuán)體協(xié)作能力，但分組完成時(shí)要明確組內(nèi)分工。

四、結(jié)語(yǔ)

“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)”作為“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”課程的加強(qiáng)與提高是十分有必要的，不僅能夠使學(xué)生真正了解到單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，更能夠切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的技術(shù)的興趣和積極性，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程，需要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)培養(yǎng)方法，才能使學(xué)生真正學(xué)有所獲，學(xué)有所用。endprint