单片机课程设计教学改革探讨

周平　杨兵

摘 要：单片机课程设计可以培养学生具有一定的设计开发能力、团队协作能力和创新能力。结合安徽农业大学电气工程及其自动化专业近几年的教学实践，着重从学生分组、选题、实施及考核等方面展开探讨，以期为单片机课程设计更好的开展做出努力。

关键词：单片机；课程设计；教学改革

中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）06-160-02

安徽农业大学电气工程及其自动化专业2009年首次开始招生，2011年秋开始学习单片机原理及应用课程，讲解中采用了汇编语言与C语言两种版本，之后2012年上半年该专业2009级开始为期2周的单片机课程设计，在设计过程中初期发现如下问题：（1）学生设计题目由教师指定，数目较多，难度各异，学生自主选择空间不大；（2）学生理论基础尚可，但实践能力普遍较弱，主要表现在程序读写不熟悉（3）少数同学能很好完成任务，但不少同学存在“打酱油”情况；（4）小组成员虽然有明确分工，大多成员除了对自己的工作熟悉外，对其他成员所做工作不太熟悉，与其他小组间也缺乏交流。针对上述存在问题，在查阅大量参考文献的基础上[1-6]，笔者着重从学生分组、选题、实施及考核等方面进行了整体设计，并依此对课程设计及时进行了重新部署。

1 分组

2009级共有99人，分两班进行，笔者所带班有50人。分组时主要考虑分组数量、组内成员搭配和班级协助小组（1）分组数量。组数过少，则组成员较多，会产生冗余人员，造成有些成员得不到有效实践机会；1人一组，虽然可以增加成员的动手机会，但缺乏团队协作方面的锻炼机会。因此，笔者选择了2人一组，这样整个班共分成25小组。（2）组内成员组成。若采且成员自由搭配的话，势必造成有些成绩好的同学在一组，一些成绩差的在一组，为了消除这些影响，选取单片机课程设计前修课程单片机原理及应用、C语言、模拟电路、数字电路、C语言课程设计、模拟电路课程设计和数字电路课程设计等7门课程的成绩，选取100为基数，分别对各科成绩进行归一化处理；把课程设计类归一化成绩权重设为2，单片机原理及应用归一化成绩权重设为1.5，其他课程归一化成绩权重设为1；把各科归一化成绩乘以权重后进行累加，得出该学生的综合成绩；最后按综合成绩进行排序，把第1名与第50名进行组合，第2名与第49名进行组合，其他以此类推。（3）班级协助小组。选取综合成绩前5名成员组成班级协助小组，由指导老师进行强化指导，然后在课程实施过程中负责协助老师指导其他相同课题小组。

2 选题

选题主要遵循以下原则。（1）采取指导教师定题或学生自主选题结合的原则。选题要贴近现实，便于学生了解课程设计的应用价值；（2）知识点要求原则。考虑单片机课程原理及应用的特点，设计选题应主要考虑锻炼各知识点，主要包括中断、定时器/计数器、串口通信和扩展与接口技术，因此，在笔者设置题目或学生自主选择的题目应至少涵盖3个知识点。（3）便于管理原则。以笔者所带班级为例，50人分为25组，若每组1题，势必造成题目过多，在电路元器件购置上引发更多工作量，组间不便于交流，协助小组也无法发挥其作用。因此，笔者先确定5个协作小组成员所在组的课程设计课题，协作小组成员间课题各不相同，可以选择指定课题，也可以自选课题，协作小组成员由指导教师强化训练，确保其可以指导其他小组；然后以协作小组成员所在组选题为参照，把其他20组分成5大组，每大组内所选课题均相同，指定每大组的具体协作指导人员。

3 实施

确定分组与选题后，开展前关键是阐述清楚考核机制（见下节）。明确考核办法后，开始正式进入实施阶段。采取的办法主要有：（1）采取一般指导与个别指导相结合的原则，一般指导针对全体人员开展包括文献检索、任务书制定、任务分配、时间节点安排、keil c51使用、proteus软件使用方面的整体介绍。个别指导主要是对协作小组人员或小组内主要人员针对上述难点问题进行具体指导；（2）明确各小组人员分工，确定任务时间节点；（3）明确协作小组人员任务；（4）先用keil 51编写应用程序，再用ASM编写应用程序，用proteus绘制电路并进行仿真，通过检查后方可焊接电路板；（5）电路板检验通过后，参照本科毕业设计要求，撰写设计说明书；（6）按小组采用PPT进行答辩，限时10min，包括电路设计、程序设计和经验体会。

4 考核

考核办法是确保分组管理、协作小组管理、选题及开展环节有效的关键措施，笔者在实施过程中主要遵循以下原则：（1）连带原则：小组成员答辩时必须清楚本小组课题的所有技术环节，包括电路设计、代码解释等；否则视为不合格，重新组织进行答辩；协作人员所负责大组初次答辩时存在成员不熟悉电路或代码情况下，协作人员不能加分（2）同组不同分原则：在小组答辩符合要求的情况下，根据任务安排，小组主要完成人在小组成绩基础上进行一定上浮；次要完成人进行一定下浮；（3）组间协作原则：在完成本小组课题的基础上，选则另一大组内课题进行学习，答辩时一同汇报，若不能，视为不合格，重新组织答辩，但不影响本小组的协作人员考核。

5 结论

笔者用上述分组、选题、实施及考核办法先后应用于安徽农业大学电气工程及其自动化专业2009级和2010级单片机原理课程设计，虽然设计的周期最后远远大于了2周，但方法从机制上保障了分组的合理性，从考核上杜绝了“打酱油”学生的存在；从机制上保障了选题的科学性，由此引发学生对于创新性的思考；从机制上明确了小组内、小组间的交流合作机会，锻炼了协作小组成员的领导能力，培养了学生间的互助协作精神。与学院同年级其他专业相同课程设计学生相比，笔者所指导的班级在整体上体现了很强的实践能力， 2009级学生在今年的毕业设计过程中，实践能力普遍受到了指导教师的认可，其中段熊波同学以单片机为基础的一个项目获得了安徽农业大学第五届“兴农杯”一等奖和第五届安徽省挑战杯创业大赛银奖；2010级87人也依此积极申请了10多项的校创新基金。但是由于方法尚处于试运行阶段，还存在一些尚需探讨的问题，希望能广大单片机课程设计指导教师提出宝贵的意见。

参考文献

[1]郝凤涛，祝名钰. 采用应用型题目提高单片机课程设计实验教学效果[J]. 实验室研究与探索，2005（24）：224-226.

[2]胡瑞强，张毅刚，李成伟. 单片机课程设计教学改革探讨[J]. 实验科学与技术，2010（3）：46-49.

[3]董亮，朱磊，何鹏. MCS-51单片机课程设计的研究[J]. 实验室科学，2008（4）：56-57.

[4]马金祥，何一鸣. 单片机课程实践能力培养方法的探讨[J]. 常州工学院学报，2007（3）：87-91.

[5]张毅刚. 单片机原理及应用[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004：1-9.

[6]肖伸平，凌云，何小宁，等. 单片机应用技术课程实践化教学改革的探索[J]. 实验技术与管理，2006，23（12）：104-106.

（责编：徐焕斗）