基于应用型人才培养深化单片机应用教学改革

秦迎春，陈立旺，艾运阶

（广东白云学院电气与信息工程学院，广州 510450）

基于应用型人才培养深化单片机应用教学改革

秦迎春，陈立旺，艾运阶

（广东白云学院电气与信息工程学院，广州 510450）

基于应用型人才培养模式，针对单片机原理与应用课程教学中存在的问题，提出课程教学要与实际的项目相结合的教学模式，实践表明，该方法有利于提高学生动手能力和综合素质的培养，有利于调动学生积极性，提高学生的学习效率。

应用型人才模式；教学改革；实践项目

0 引言

应用型教育的目标是培养能够熟练运用知识,解决生产实际问题,适应社会多样化需要的人才；其课程体系、课程内容、教学模式、教学方法和评价指标等,应围绕加强学生实践能力,强化学生知识与技能的应用,提高学生综合素质而展开[1]。《单片机原理与应用》课程是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程，深化《单片机原理与应用》课程教学改革，就是要加强实践教学环节，加强对学生实践能力的培养与训练,避免理论与实践相脱节，实现应用型人才培养目标。通过该课程的学习，使学生掌握单片机原理与应用及其在工业控制、经济建设和日常生活中的应用，培养学生实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事电子电器新产品设计开发奠定坚实的基础。

1 课程教学特点

1.1 课程性质与地位

单片机是一个集成了CPU存储器接口等计算机部件功能的小芯片，具有出色的控制能力和性能价格比，被广泛应用于各式各样的智能化、自动化、通信等设备的控制系统之中，是现代电子工程领域一门应用广阔的技术。

该课程是电子类、自动控制类、通信类、车辆工程类、机械设计制造类等专业的一门重要专业基础必修课，是一门承上启下的课程，先修课程为《计算机应用基础》、《电路基础》、《模拟电子》、《数字电路》、《C语言》，通过《单片机原理与应用》课程学习奠定了后续的《DSP》、《嵌入式系统原理与应用》课程学习基础。

1.2 课程目标

课程的教学目标是使学生能够掌握单片机的内部结构和工作原理、指令系统和汇编语言的编程方法、存储器扩展和中断系统、I/O接口总线等问题，同时让学生熟悉单片机的编程系统和相应仿真系统,以培养学生在工程应用中解决实际问题的能力。

2 采用项目化教学

在学习《单片机原理与应用》课程时，涉及复杂的硬件知识和软件知识。传统的教学让学生系统地获得单片机知识方法是从讲授单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时/计数器、串行口、I/O扩展、串行总路线扩展到单片机的模拟接口，这是一种“知识导向”的模式。这一模式虽有其优势，初学者很容易学了后面忘了前面，不利于培养应用型人才，为了逐步深化学生的能力培养，所以对单片机教学进行了大胆改革，在教学方法上由“知识导向”的人才培养模式向“实践导向”人才培养模式转变[2]。建立科学合理的项目化教学，改革了只注重传授理论知识的教学方式，把能力培养放在首位，在选择项目任务时，既考虑培养和提高学生的创新能力又要提高学生学习单片机的兴趣，而兴趣又是激发学生创造性思维的源泉，所以选择12个项目(表1)由浅入深、循序渐进的进行教学，即首先讲授单片机必须的硬件知识、指令系统并介绍Proteus、Keil、STC软件的使用，再根据单片机的硬件结构和指令系统的知识结构，以单片机I/O口、中断系统、定时/计数器、串行口、外围接口扩展为主线，以项目任务驱动进行讲解知识点，实行理论与实践并重的教育模式。同时在教学中使用Proteus、Keil、STC软件，围绕STC－51系列单片机开展演示教学、实验教学。

表1 单片机原理与应用教学项目

这种教学方法的优点是根据应用来学习单片机的知识，指令系统也分配到几个项目中去学习。使理论教学与实践紧密结合起来，学生感受单片机能够做些什么，提高了学生的学习积极性，从而获得良好的教学效果。但是完全按项目教学也出现了缺陷，它使得单片机的知识被分散了，知识变得不系统性、连续性。我们教学中在采用项目化教学时也注意到知识的系统性、连续性，既能提高学生的学习积极性，又能提高学生的实践能力。

在教学中也跟踪单片机原理与应用技术的发展，改革课程内容体系，将新器件、新技术和新方法及时地引进课程，全面提高教学质量。

3 《单片机原理与应用》课程实践教学改革的措施

实践教学是验证所学理论知识和学生工程实践能力的重要途径，通过实践活动培养学生的思维能力，工程综合能力、科技创新能力、工程分析能力和理论结合实践能力，以适应企业和社会的需求[3]。

3.1 教材建设

教材选用艾运阶副教授主编的《MCS-51单片机项目教程》教材，于2012年北京理工大学出版社出版。这该书是高等学校“十二五”精品规划教材，是高等教育课程改革项目研究成果，同时还配套对应实验指导书。

3.2 实验建设

首先，选用Proteus 7.7综合仿真平台，将实验室中开展的实验延伸到实验室之外。即课程的实验课室可以延伸到多媒体理论课室、可以延伸到课表学时之外，Proteus仿真是单片机实践教学的一个重要环节，大大增加了学生的“动手机会”和“动手时间”。其次，课程实验室设备配有多媒体网络投影设备、多种开发平台（Proteus综合仿真平台、Keil编程软件、Jrisp开发实验板、DZX_I单片机综合实验箱（广东白云学院开发）等等，完全满足教学要求。

3.3 开设《单片机原理与应用课程设计》，培养学生创新能力

在该课程结束或即将结束时，进行《单片机原理与应用课程设计》教学，是学生提高理论水平的一个重要过程。根据每个学生的学习情况合理地分组，组内优势互补，每一小组自选设计的项目，其课程设计的步骤：

（1）进行查找相关资料，进行系统分析和总体结构的构思，编制元器件清单，进行方案论证，教师对设计方案进行指导。

（2）确定方案后，小组成员分配制作任务，画出电路图，准备器材，进行元器件检测；在系统硬件制作中，PCB板上的整体元件布局、布线要尽量合理，然后腐蚀，焊接元器件，硬件电路制作完成后，还要进行硬件电路调试或测试。

（3）设计程序流程图、编写软件程序；录入程序、软件编译调试、仿真调试；软件调试，程序固化，试运行。系统整体调试，编写使用说明。

（4）编写设计报告，答辩。

（5）根据设计完成情况、现场表现和答辩综合评估每位学生的成绩。

《单片机原理与应用课程设计》是教学成果的进一步巩固和学生能力培养的综合提升，为今后在各个应用领域开发电子产品项目打下坚实的基础。

3.4 学生创新平台

学院专设大学生创新中心，内有元器件库、多功能嵌入式开发系统、PCB腐蚀机、热转印机、数字存储示波器、稳压电源、信号发生器、高精度数字电压表、电工工具、木工工具、切割机、钻床等。不仅能开展单片机应用制作项目，而且能开展大学生各种科技创新和竞赛项目，培养学生专业技能和工程应用能力。

3.5 开设精品视频公开课

通过《单片机原理与应用》精品视频公开课的建设目的在于引导学生自主学习、自主控制学习的进度和节奏，把以教师为中心的课堂教学，实实在在地转变为以学生为中心的自主学习过程。该视频能够起到启发学习和示范作用，从而提高学生的自学能力。

4 结语

基于应用型人才培养模式，在理论教学的方式方法上进行改革，突出教学的实用性，实践性；沿袭“CDIO工程教育改革”的一系列教学改革成果，特别在教材建设、实验室建设、课程拓展训练等方面成果突出，为开展应用型人才培养提供了丰富的经验和资源；将课程建设与开展学生课外电子技术科技活动结合，如参加广东省电子设计大赛、飞思卡尔智能车华南赛区竞赛等各类相关竞赛中取得了很好的效果[4]，切实加强了学生的实践动手能力和创新能力。

[1] 冯虹.对应用型大学的探讨[J].北京：北京联合大学学报(自然科学版).2005,19(2)：24～29

[2] 唐自政.从“知识导向”到“实践导向”——应用型本科高校法学教育人才培养模式改革初探.皖西学院政法学院[J]，2011，29（1）：67～69

[3] 付慧敏.基于项目化教学的自动检测技术课程改革与实践[J].河北省石家庄市：产业与科技论坛，2012,11（11）：197～198

[4] 梁永恩，万世明.基于CDIO理念的《嵌入式系统原理与应用》课程教学模式研究[J].现代计算机（专业版），2013，（31）：29～31

Teaching Reformation of Singlechip Application Based on Applied Talents Cultivating

QIN Ying-chun,CHEN Li-wang，AI Yun-jie
(School of Electrical and Information Engineering,Guangdong Baiyun University,Guangzhou 510450)

Based on applied talents mode,aiming at the problems in principle and application of singlechip teaching,proposes the teaching model to combine with the practical project,the practice shows that this method will help to improve students’ability and quality,and help to mobilize the enthusiasm of students,improve student learning efficiency.

Applied Talents；Teaching Reformation；Practical Project

1007-1423（2015）04-0043-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.04.012

秦迎春（1962-），女，重庆人，副教授，研究方向为计算机的应用、通信

陈立旺（1964-），男，福建人，本科，副教授，研究方向为通信及应用电子

2014-12-30

2015-01-20

艾运阶（1955-），男，江西人，本科，副教授，研究方向为自动控制及应用电子