高校单片机课程设计教学方法探讨

周洪波++李锶+余晓峰

摘 要： 单片机原理是一门实践性很强的课程，单片机课程设计是实践教学中极其重要的一个环节。单片机课程设计能提高学生的实践能力、创新意识和团队协作能力。本文在分析单片机课程设计教学现状的基础上，对课程设计选题及学生分组、教学实施过程、考核方式等做了教学改革探讨。

关键词： 课程设计 教学改革 实践能力

单片机技术目前已广泛应用于自动控制、智能仪表、家电、机电一体化等领域。单片机是工科专业的专业基础课，是一门工程实践性很强的课程，课程设计是单片机实践教学过程中最重要的环节。单片机课程设计是培养应用型人才，帮助学生树立实践观念，培养学生发现问题、分析和解决实际问题的能力，启迪学生的思维，提高学生综合分析能力的重要途径。

一、存在的问题

1.实施方案陈旧。传统的课程设计注重理论验证，设计过程是老师给出设计思路，学生按照老师的方案和课本已有资料进行设计，最终造成学生对单片机系统设计过程不能深刻理解，严重束缚学生创新才能的发挥。

2.题目选取问题。很多高校的设计题目多年来一直不变，在这种情况下，部分学生的任务完成就是直接向高年级学生索要相关资料。还有的学校题目完全由学生定，题目选的过于简单，甚至选取教学中的例程。这两种情况都无法达到课程设计的真正目的。

3.硬件开发环节依赖试验箱。某些高校采用高度集成的单片机试验箱进行课程设计，试验箱功能强大，集成度高，用户通过简单连线可以完成实验，不利于学生单片机应用开发能力培养。

二、教学改革探索

1.课程设计选题。课程设计中，题目的选取非常关键，一方面要使提供给学生的题目难易适中，让学生能够及时完成任务，另一方面选定的题目要具有科学性和新颖性，能够激发学生的学习热情。考虑以上因素，我们一般采用两种方式：第一种是老师精心挑选题目，并说明要实现的功能；第二种是让学生自拟题目，可以根据自己兴趣拟定课程设计题目，然后与指导老师协商讨论后确定。

2.学生分组。学生三人一组，以强带弱，分工合作，每人负责一个方向：一人负责硬件，一人负责软件，另一人负责报告的整理和撰写。小组还要对项目进行评估和检查，采取组内合作模式，充分调动每个学生的主观能动性，培养学生的团队协作能力。

3.课程设计实施过程。（1）课前准备：指导老师简单讲解单片机理论教学中没涉及的但与课程设计相关的理论，同时介绍课程设计步骤和模块化设计方法。学生根据项目需要深入了解相关器件使用方法。（2）资料查阅：鼓励并指导学生通过各种途径，如图书馆资料库和互联网等查找与项目相关的资料，确定最佳设计方案、最重要的是单片机选型，主要考虑单片机所能提供的资源，比如单片机速度、输入/输出端口资源、低功耗和实现难易等因素。方案如果把握不准，可与指导老师讨论，修改后确定方案。（3）Proteus仿真软件的应用：对初学者来说，如果按照传统单片机系统设计流程制作硬件，经常会出现需要重新更改设计方案、重新购买元器件并重新焊制电路板等情况。这样不但会浪费时间金钱，而且会挫伤学生的积极性。为解决这个问题，可以引进Proteus软件对单片机电路进行仿真分析。在Proteus环境中软硬件联合调试通过的情况下再购买元件并焊接。（4）单片机硬件电路的制作：各小组根据确定方案及仿真效果，选择元器件，列出详细元件清单，并自行采购。然后在Protel中设计完整原理图，生成PCB图，进行纸板和元件焊接，最后进行系统调试。

4.考核方式。考核是检查学生学习效果的一种方式。在实际操作中，可将考核分为平时成绩、调试成绩、答辩成绩和报告成绩几部分。平时成绩考核学生查阅资料、分析整理、工具使用熟练程度等能力。调试成绩考核学生仿真和实物调试，并与预定任务目标相比较而给出成绩。答辩部分反映学生对课题理解程度，针对课题设计中关键问题进行提问。报告部分主要从内容和格式进行评价，包括设计方案合理性、文字叙述条理性、排版规范性等。

三、结语

单片机课程设计注重培养学生的实践动手能力和自主思考能力等，为毕业设计和将来工作打下良好基础。培养学生单片机实践能力是一个长期而复杂的过程，需要不断积累经验，进一步完善培养方法和措施。

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基金项目：湖南省普通高等学校教学改革研究项目（2013 GK3100）；湖南省机电工程及控制大学生创新训练中心、湖南省机电工程虚拟仿真实验教学中心建设项目。