基于单片机的课程设计精选(九篇)

第1篇：基于单片机的课程设计范文

项目教学单片机课程设计项目教学法是指围绕着项目组织和开展教学，使学生直接全程参与，体验、感悟、论证、探究。具体包括：（1）师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动。（2）学生在教师的主持下以小组合作工作形式，自行组织完成项目。（3）工作要主动，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终结果，而是完成项目的过程。

一、《单片机C51》课程简介

《单片机C51》是我院电子工程系中多个专业开设的一门课程。本文所介绍的《单片机C51》课程，是机电一体化专业中设置的专业核心课程。能为从事机电产品生产与开发的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和制作能力的实践型人才。机电一体化专业中本门课前导课程包括电路基础、电子技术基础、传感器与检测技术、电气控制与PLC；平行课程包括液压与气动技术、机电一体化技术、数控技术应用；后续课程包括创新设计与实现、用户控制界面开发。《单片机C51》课程采用项目教学法能让学生更深入的理解单片机开发的过程，不仅提升了硬软件设计能力，而且培养了职业素养，对于推动高职教学改革工作具有积极的意义。

二、《单片机C51》课程教学目标

本门课程教学目标分为三个方面：（1）知识目标。掌握单片机端口及端口的基本应用；掌握C51程序的基本结构及设计方法；掌握程序对单片机端口的控制方法；（2）技能目标。通过相应的项目学习，提高学生单片机控制电路的设计能力和动手操作能力，从而培养学生分析和解决实际问题的能力。（3）情感目标。通过师生互动让学生在学习中有成功的欲望和获得知识的喜悦，增强自信心；同时培养学生的职业道德、团队精神和协作能力，培养创新意识。目标三位一体，全面培养具有丰富理论知识和很强动手能力的高级技术应用型人才，与高职院校培养目标接轨。

三、《单片机C51》课程采用项目教学法的设计原则

1.“先整体、后具体”的原则。先让学生对本门课程有一个整体的认识和了解，掌握C51程序结构，以及端口的应用，然后用具体项目进一步拓展培养学生的编程思想，提高学生的分析问题和解决问题的能力。经过多年的积累我个人对本课程的认识总结了以下几句话：时间改变状态，状态控制端口；端口驱动硬件，硬件实现功能；硬件端口分配，软件功能分配。

2.虚拟仿真与试验箱验证相结合的原则。授课时使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。然后与试验箱连接，实现与电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计（完成从概念到具体应用的过程）。

3.以学生为主体，鼓励学生主动探索，培养学生自主创新意识，提高学习兴趣，享受成功的喜悦。

4.以教师为主导，对项目进行集中讲解，个别辅导，充分发挥教师的指导、协助、协调和监督的作用。

四、《单片机C51》课程教学过程设计

本门课程设计了五个项目，包括项目一单片机实验电路制作；项目二C语言程序识读；项目三班级成绩排名；项目四流水灯；项目五键控数码显示；项目六倒计时；项目七交通灯；项目八数字钟。下面以具体的一个项目为例介绍教学过程，教学分为六个步骤。

1.情境导入。用多媒体播放交通灯画面，把本项目内容形象化，让学生乐于接受，易于理解。

2.项目任务。要求是只有红灯、绿灯轮流切换。南北方向绿灯40秒，东西方向绿灯30秒，动态扫描显示时间。

3.项目分析。学生按照分组首先分析项目任务，根据任务查找、搜集相关资料，设计硬件、软件资源的分配，初步确定方案。

4.方案制定。小组讨论方案，如有问题，分析解决，最终形成纸质文档。以下是某一小组制定的方案，如表1。

5.方案实施。根据方案，使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。主函数完成初始化，定时器T0完成动态扫描、倒计时、状态变换。通过编译、仿真验证后与试验箱连接，观测效果，进一步完善设计。

6.项目拓展。完成本设计后，教师进行引导，学生可以把本项目的编程思想拓展到不同领域，例如洗衣机的状态，洗涤、漂洗、脱水这三个状态和交通灯的红灯、黄灯、绿灯这三个状态类似。因此学生经过一个项目的实施，学会一类项目，学习能力大大提高。

7.小结与评价。以小组为单位进行成果展示，评价时采取自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式进行。

五、应用“项目教学法”的几点感触

1.使学生真正感觉到了理论与实践的有机结合，领悟到程序设计的基本方法。

2.使学生学会了怎样学习和运用新知识、新技能的方法，学会了学习，体验了知识技能的“边学边用，活学活用”的价值，自主学习能力初步形成。学会了面对问题、分析问题、解决问题的方法。

3.培养了学生协作学习、合作探究的学习能力，初步形成了团队意识。

4.培养了学生搜集信息、分析取舍信息、整理信息的能力。

5.巩固拓展了学生以前的知识技能，使学生完成专业任务的综合能力得到提高。

6.自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式，调动了学生的积极性。这个过程既培养了学生的独立工作能力、协作精神，同时也有助于学生社会能力及综合职业能力的养成。

项目教学法在网络安全课程中的应用

郑莹

（湖南常德职业技术学院）

为了提高计算机专业学生的实践动手能力，解决高职学院计算机专业课程中学生学习积极性不高、计算机教学效率低下的问题，在高职学院网络安全课程中采用项目教学法显得十分必要。

项目教学法网络安全密钥数字证书在当前的计算机教学中，一般老师在讲授网络安全课程时更多的是采用传统教学管理模式。首先，对网络安全的概念、安全服务、安全机制、网络的层次结构以及各层的安全性等内容进行介绍；其次，介绍数据加密机制、数据完整性和签名机制、密钥的分配与管理和常见病毒等内容；最后，介绍一下网络入侵与防火墙的概念。这种传统的全理论教学模式看起来老师已经把网络安全的知识全部传授给了学生，但实际上，高职学院的学生只是似懂非懂地了解了一些安全知识，至于如何具体去建立和维护一个网络的安全性仍然很茫然。

由于，高职教育是学历教育和职业培训相结合的教育模式，是让学生接受理论知识和操作技能溶于一体的教育，为了努力提高学生的理论知识水平和实践动手能力，我们在教学中采用了能充分发挥学生的主体性和创新性的项目教学法，并且取得了很好的效果。

一、项目教学法

建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学生在一定的情景下，借助他人（包括教师和同学）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得。基于建构主义的教学法要求，学生在学习过程中，要以自身为中心，老师以帮助者角色，利用情景、协作、会话等学习环境要素，让学生充分发挥主体性和创新精神，使学生有效地达到对当前所学知识的意义建构。

项目教学法就是在建构主义的指导下，以实际的工程项目为对象，先由老师对项目进行分解，并作适当的示范，然后由学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种新的教学方法。项目教学法针对高职学生素质普遍不高的情况，通过示范项目让学生掌握最基础的知识，并架起学习新知识的支点，然后运用知识迁移、协作讨论来完成对知识的意义建构。

二、项目教学法的教学案例

项目教学法要求在教学过程中，以完成一个一个具体项目为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个项目之中，让学生在实践中自己发现问题，并经过独立思考和老师的指导，自己解决问题，学会自我学习的方法。根据网络安全课程特点，我们结合北京网证通科技有限公司签发的数字证书为例来确立密钥分配与管理的知识体系结构，它包括密钥产生、对称密码体制和公开密码体制的密钥管理、Kerberos的鉴别和密钥分配模型、数字证书的申请和管理、验证等几个部分。每个部分包括学生应掌握的理论知识，然后再通过项目教学法来体现这些理论知识的实际应用，做到理论联系实践。

学生通过登陆广东电子商务认证中心的主页，参加申请证书、安装证书、利用数字证书进行加密和验证几个模块的学习，切实地掌握从理论知识到实践操作的过渡，满足企业对人才的能力要求。整个教学过程中，需要学生动手操作才能实现教学目标。学生在完成实践操作的过程中，分析问题、解决问题的能力得到提高，独立探索及合作学习的意识得到强化。

项目教学法的实践操作教学环节采用四级教学法：

（1）准备。在此阶段首先应确定课题和明确教学目的，将学生分成若干项目小组，整个项目分成若干小的项目，然后让学生分组选择小项目。

（2）示范。由实践指导教师慢慢地演示操作步骤，同时阐明要做什么和为什么这么做，指出可能会出现的错误和操作中的技巧。

（3）仿做。学生按项目小组的分工进行操作，教师在一旁作解释指导，并纠正大的错误，同时给予帮助，表扬能正确掌握要领的学生，鼓励后进学生。

（4）应用。由指导教师给出应用练习题，学生独自解决问题，要求不仅要正确，而且要能较快较熟练地解决问题。在实践教学过程中，不仅要培养学生实践操作的基本技能，职业（岗位）专业技能，而且还要重视学生的职业基本素质的培养，包括守时、准时及工作责任心，工作态度，行为规范的训练，团队协作、相互沟通的能力，独立计划、组织、实施的能力，发现、分析并解决问题的能力。

三、项目教学法在具体实践中应该注意的问题

在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造性的实践活动，它注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。在项目的具体实践中，教师应该注意以下问题：

1.确立实用、优秀的项目

项目的确立不是一件轻松随便的事。首先，项目要包含全部教学内容并尽可能自然、有机地结合多项知识点；其次，项目的难易度要针对学生的实际水平来确定；再次，项目要被大多数学生喜爱，并可以用某一标准公平准确地给予评价。当然，不是每个项目都能面面俱到，老师要根据具体的培养方向来确立最合适的项目。

2.项目活动团体的确立要根据具体情况妥善安排

项目是由学生独立完成，还是分组合作来完成，要根据项目的具体特点来确立。我们通过多次的教学实践得出：单纯针对某一新知识的项目，以学生独立完成较合适；而对于涉及知识面较广、难度较大的项目，则要分组合作完成，因为学生们各有所长，知识的互补性可以帮助他们解决更多的问题。

3.老师的指导要恰到好处

学生在完成项目的过程中遇到困难，老师应及时给予指导。针对不同层次的学生，老师指导的深度要有所不同。项目教学法的根本宗旨是让学生自己发现知识、提高技能，因此，老师一定要把握好指导的尺度。即使学生有问题，也应该是启发性的，非正面、非全面地提示性指导不但使学生记忆深刻，还能锻炼学生的发散思维，培养其创新能力。

4.项目总结必不可少，并要进行项目拓展和延伸

项目完成过程是学生自己探索钻研的过程，为了能学众人之长，项目完成后的总结也相当重要。它应包括思路总结和技巧总结。思路总结可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法，找到自己理论上的不足。技巧总结中，“一题多解”是应该极力推荐的，每一种方法不管难易都应该展示给学生，再由老师与学生共同评价各种方法的优缺点及适用范围，这样，学生可以学到更多的操作技巧，全面吸收整个项目活动的精髓。

参考文献：

[1]赵建华.协作学习及协作学习模式[J].中国电化教育，2000，（10）.

[2]戚文静.网络安全与管理.中国水利水电出版社，2003，（69）.

第2篇：基于单片机的课程设计范文

关键词：高等职业教育；学习领域课程；教学改革；工作过程

单片机应用课程是一门电子电气类跨专业的核心课程，对学生的职业技能培养起到主要的支撑作用。为了更好地服务区域经济发展，实现高职院校创新型高技能人才培养目标的要求，我们近年来一直在探求单片机课程教学的新理念、新方法和新的教学手段。来源于德国的基于工作过程导向的教学改革，根据企业岗位的工作任务、工作过程设计课程教学，注重学生的综合职业能力的培养。我们在单片机课程的教改中，采用了这种以工作过程为导向的教学改革，经过实践和探索，在培养创新型高技能人才方面取得了显著的成效。

一、以工作过程系统化引导课程改革

2008年10月，基于工作过程系统化的“单片机应用设计与制作课程设计”教改课题被批准为学院教学改革课题。在课题的研究过程中，我们采用基于工作过程系统化的方法进行单片机课程的教学改革，课程开发设计的步骤为：企业市场调研分析职业岗位群工作任务分析归纳确定典型工作任务分析研讨确定学习领域课程学习情境设计。课程开发设计过程如图1所示。

（一）根据人才培养目标和职业岗位，注重实践和创新，设计教学过程

根据应用电子、电气自动化技术等专业的人才培养目标，针对电子电气类企业的相关工作岗位，以职业能力培养为重点，与行业企业合作，从单片机应用产品设计与制作的方案设计、软硬件设计、装调测试等典型工作任务分析入手，编制《单片机应用设计与制作》课程标准。

以综合职业能力培养为重点，注重学生创新能力的培养，通过与行业企业合作，分析职业工作过程，整合典型工作任务，选择具有典型工作过程特征、符合教育教学原理及包含专业知识的工作任务作为课程载体，综合实际工作过程和完整思维过程训练设计学习情境。学习情境的设计类型从封闭型、开放型直到开放创新型，体现职业性、实践性和创新性的要求，学习情境的设计如图2所示。

（二）编写基于工作过程系统化的学习领域课程教材

通过对职业工作过程的分析，编写出具有学习目标、学习和工作内容的学习领域课程教材，以任务作为课程的载体组织教学内容，每个学习情境确定学习情境任务描述、学习目标、学习与工作内容和学业评价要求。教材的主要特点：

1.工学结合，以工作任务组织教与学。以任务为导向，将工作与学习相结合，既能通过学习性任务系统地学习单片机的知识，又能通过学习和工作的过程得到综合能力的培养和训练，教材的内容和编排体现了工学结合的职业教育特征。

2.依据职业工作任务，设计学习情境。根据职业工作任务的分析和归纳，按照职业工作过程和学习认知规律，根据教育教学原理，设计了6个学习情境，6个学习情境的工作任务来源于实际的职业工作任务，具备了典型工作过程的工作要素。

3.根据职业岗位需求，采用以汇编为基础，以C语言为主的编程语言。在目前实际的单片机开发应用工作中，C语言以优良的可读性，便于改进、扩充和移植，便于合作编程，成为目前单片机开发和应用的主要语言，但在一些实时性要求较高的应用和一些小型应用项目中，汇编语言仍然是很有效的编程语言，所以本书的单片机应用以C语言为主要编程语言，以汇编语言为要求基本掌握的编程语言，避免学生学完单片机课程后，却看不懂单片机的指令系统。以C语言为主，基本掌握汇编语言的学习方式，适应职业岗位的实际工作需求。

4.基于Keil和Proteus的开发仿真平台。Keil是目前职业岗位应用最多的MCS-51系列单片机软件开发平台，集成了文件编辑、项目管理和软件调试等多种功能，Proteus是一款功能很强的EDA工具软件，在单片机应用电路的仿真中具有突出的优势，将Keil开发软件和Proteus仿真软件结合应用，可以实时、动态地模拟单片机系统的动作，本课程所有任务和案例的程序和电路原理图都通过了Keil的项目编译和Proteus的仿真验证。

（三）具有丰富的现代教学手段的情境教学实验室的建设及实践教学

建立了三个能满足学习情境教学和实训工作要求的理实一体的单片机多媒体网络教室，配备了能够进行学习情境教学要求的实训设备；建立了能满足开放型创新实践教学的创新工作实验室。在经过教改建设后的单片机实验室，实现了理论知识的学习、虚拟实验和实物电路的实验能够在同一教室进行的实验室教学和实践教学相结合的模式。为实现职业教育课程的目标，学习的内容是工作过程，而通过工作过程为实践教学创造了良好的条件。

在校外实训基地实践教学方面，与扬州的多家企业建立了稳定的校企合作关系。通过合作，这些企业逐步成为学生和单片机课程教师参与单片机课程创新实践、参与行业企业创新实践的实训基地。

二、培养单片机应用创新型高技能人才取得丰硕成果

通过以工作过程系统化为导向的单片机课程的教学改革，收到了明显的效果，学生学习的兴趣提高了，应用单片机的能力也有了显著的提高；应用单片机技术进行课程设计、毕业设计和创新设计的学生越来越多。自单片机课程启动以工作过程系统化为导向的课程改革以来，每学年有400名左右的大二、大三的学生学习单片机应用，有越来越多的学生应用单片机技术进行毕业设计、参加大学生实践创新训练计划，其中获得多项省级、学院级大学生实践创新训练计划立项和省级院级优秀毕业设计。

特别是在“全国电子专业人才设计与技能大赛”活动中多人次取得优秀成绩，这项活动是为了推动高校教学改革，培养大学生的创新意识和工程实践素质，由工业和信息化部人才交流中心举办的，我系学生在“单片机设计与开发”中获得全国二等奖1名，全国三等奖2名，江苏一等奖2名，二等奖2名，三等奖5名和多名优秀奖。

三、教科研工作取得显著成绩

通过以工作过程系统化导向的教改教研活动，锻炼培养了一支教育教学理念先进、实践操作能力强、教学水平较高、专业素质好的教师队伍。编写由清华大学出版社出版的工学结合模式、21世纪高职高专规划单片机应用教材一部，《单片机应用设计与制作》教材被立项为学院精品教材。多名老师在指导学生参与技能竞赛中成绩突出，获得省级和全国性奖励。此外单片机课程教学团队在培养单片机应用创新型技能人才的同时，积极主动地开展教学和科研工作，获得过多次学院、省和全国性的奖励，主持了多项教科研项目，在多种专业学术期刊发表了10多篇和单片机应用相关联的教科研论著。

参考文献：

［1］ 姜大源，吴全全.当代德国职业教育主流教学思想研究［M］.北京：清华大学出版社，2007.

第3篇：基于单片机的课程设计范文

关键词：单片机；教学实践；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）26-0080-02

随着计算机技术的快速发展，“单片机原理与应用”以及相关课程已经成为了电子信息类以及控制类专业的基础课程，经过长期的探索，很多高校都形成了成熟的教学体系。但是，如何使自身的教学体系与时俱进，从而满足培养高素质应用型人才的需要是高校必须面对的问题。同时，单片机课程的应用性较强，与实际联系较为紧密，对动手能力的要求也相对较高。因此，如何将课程的理论与实践紧密结合起来，使得课程教授能够取得良好的效果，达到培养高质量应用型人才的要求，也是一个值得探讨的问题。

一、单片机实践教学中普遍存在的问题

由于单片机课程在电子类专业中的重要性，许多高校与教师都在探讨如何提高课程的教学质量。[1-4]而单片机课程的应用性较强，理论教学与实验教学结合紧密，因此教学中普遍存在一些问题，导致教学效果不佳。

1.教学内容与实际应用脱节

单片机课程与一般的理论课程不同，是一门实践性极强的课程。因此需要将理论课与实验实践课程紧密连接起来才能达到较好的教学效果，二者不能脱节。而在一些学校的教学活动中，普遍存在重课堂轻实验的状况。同时，担任理论课程的教师与实践课程的教师互相沟通不足，更易导致教学内容与实际应用脱节。

2.教学实验方法以及内容陈旧

高校实验内容单一、陈旧也是单片机教学中普遍存在的问题。大多数高校的单片机实验往往是学生根据实验指导书的内容，在实验箱上接插导线，按照书中的步骤完成实验，学生在实验中较为盲目。同时实验教学方法与内容都较为陈旧，比如实验中使用的8155、8255、74LS373等扩展芯片的实验教学内容在实际中大多已被PLD芯片取代。

同样由于设备的局限性等诸多原因，导致验证性实验较多，设计性以及综合性实验偏少，学生缺乏兴趣，上完全部实验课程而不知一个简单的单片机系统究竟如何开发的学生比比皆是，丝毫达不到培养应用型人才的效果。

3.理论教学与实验教学不够系统

传统的单片机理论与实验教学往往就单片机中的某个部分内容进行教授或者训练。而对于单片机系统完整的开发方法、使用的设备以及应用讲授较少，学生面对实验箱也无法接触真正的开发工具与设备，导致学生学习了理论课程，会编写一些程序，却不能熟练地利用各种应用开发设备，更无法开发完整的单片机系统。

二、基于单片机教学的应用型人才培养方法探讨

在这种前提下，首先对任课教师提出了较高的要求。任课教师需要不断提高自身的理论与实际科研水平，在实践中不断提高自己的素质，才可能高质量完成课程的教学任务，不至于与实际应用脱节；其次，学校在制订单片机课程的培养大纲时，需要用发展的眼光看待单片机课程教学，由于信息技术的迅速发展，单片机教学也应根据实际应用适当微调，而不能由于已经具备了成熟的教学体系忽略了时代的发展，导致与实际应用脱节；更重要的是需要以高素质应用型人才培养为目标，合理设计单片机教学方法。

因此，在近年的单片机教学摸索中，总结出基于应用型人才培养的单片机教学方法，即四层次教学法：“理论打基础，实验帮融会，实践做贯通，认证促拔高”，而参加各类比赛，如电子设计大赛、飞思卡尔智能车比赛对高素质应用型人才的培养更可锦上添花。基于应用型人才培养的单片机教学实践体系如图1所示。

1.理论与实验教学

在上海电力学院电子信息系单片机教学的课程体系中，理论课程教学是单片机教学的基础。在学生没有任何基础的情况下，理论教学可以尽快使得学生了解、认知单片机的基本知识，掌握编程的基本指令以及内部资源的使用方法。同时，除单片机基本理论教学之外，还应涉及单片机高级接口技术等基本知识，如单片机Can总线接口技术、单总线接口技术、SPI总线接口技术及I2C总线接口技术等。掌握单片机接口技术可使得学生深入了解单片机应用方法及扩展方案，扩展课程覆盖面。

而实验课程多为基础性实验，附加提高性实验，主要以锻炼学生的编程能力为目标。实验课程可帮助学生在理论学习的基础上进一步掌握单片机的各个内部资源的使用方法，如中断系统、定时器系统、I/O口、一般接口技术等基本应用。同时实验还应包括单片机高级接口技术应用，以扩展学生知识面。这些实验可包括“I2C智能卡的读写实验”、“Can总线应用试验”及“数字温度传感器DS18B20应用实验”等。

2.实践教学

在学生对单片机理论知识以及编程技术熟练掌握的基础上，利用期末两周时间进行实践课程的教学。实践课程教学以学生自主开发一个完整的单片机系统为主要内容，设计不同的单片机系统开发项目，可供学生选择。选择合适的设计题目是提高单片机设计性实验教学效果的关键。题目太大、太难会使学生完成不了，题目太小、太易就达不到设计的目的和要求。设计的内容要考虑它的先进性、实践性和实用性。不同的实践课程项目提供学生各种相关电子元器件，从图纸的设计开始，到整个系统调试完成，教师仅仅辅助学生解决问题，检查学生搭建的电路以及流程图等，所有的硬件设计以及软件设计的内容需要学生独立完成。整个项目的完成实施过程如图2所示。由图2可知，学生完成项目可分为根据元器件清单及课题要求设计电路图、根据电路图搭建实际电路、设计电路驱动软件、分块调试系统、系统联调等几个部分。

具体实践项目可包括基于微处理器的函数信号发生器的设计、多功能计算器的设计、定时器的设计及简易电子琴的设计等。以函数信号发生器为例，课题要求其应输出多种标准波形信号，如方波、锯齿波、三角波和正弦波等，输出信号的波形频率、幅度应可调，用示波器观察时波形应光滑，周期应与设计的频率相一致。由课题要求可以看出，项目难度适中，具备实用性。为了提高课题的可实现性，项目实施的过程中教师将任务分解细化，即每日任务指标化，并在次日上课时首先检查前日任务的完成情况。如多功能计算器课题电路板调试可分解为“单片机最小系统模块”“蜂鸣器驱动模块”“液晶显示模块”及“键盘识别模块”等，明确每日任务要求并根据学生调试结果调整及时指导方法及指导内容。

实践课程的教学将单片机系统硬件设计、软件设计到整个系统的调试完全融合在一起，教会学生如何开发一个完整的单片机系统，将单片机整个学习内容融会贯通。

3.电子设计工程师认证

电子设计工程师认证是中国电子学会电子信息技术资格认证工作之一，也是中国工程师职称改革、申请国际互认的试点工作之一，是国家正式批准并认可的认证体系，也是目前国内电子设计专业技术资格唯一的权威认证。上海电力学院电子信息工程系建立了中国电子学会电子设计工程师认证考试中心，学生可报名参加电子设计工程师认证考试。由于认证考试分为理论与实操两个部分。理论考核包括数字电路设计及单片机基本原理，实操考核需要学生在较短时间内设计一个完整的电子产品，因此考试难度较大，而参加这类认证考试将会大大锻炼学生的实践能力，促进学生进一步提高自身的应用能力，对应用型人才的培养有很大的推动作用。

同时，院系积极鼓励一些单片机学习成绩较为突出的学生参加电子设计大赛与飞思卡尔智能车比赛，通过更高水平的竞赛以及竞赛前的辅导使得一部分学生的应用能力得以更大幅度的提高，对于应用型人才的培养作用也较为明显。

三、结语

通过教学、实验、实践、认证考核以及参加大赛等一系列的教学培养过程，使得大多数学生都经过了完整的单片机学习训练，并提高了自身的水平，又对学习突出的同学有提升的作用。如一些同学参加了飞思卡尔智能车大赛，获得了全国二等奖的好成绩。各个培养方法之间结合紧密，层层推进，学生普遍反映学到了“真”东西，对应用型人才的培养起到了较为明显的作用，并为后续课程的学习打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]史英侃.单片机实验教学三步曲[J].实验室研究与探索，2009，

28（5）：57-59.

[2]朱卫华，龚学余，黄智伟，等.提高“单片机原理及应用”实践课程教学效果的方法和途径[J].自动化与仪器仪表，2008，（6）：90-92.

[3]廖平.单片机实验教学的改革[J].实验室研究与探索，2004，

第4篇：基于单片机的课程设计范文

关键词：Proteus；单片机；仿真教学

中图分类号：G642 文献标识码：B

“单片机原理与应用”课程是电类专业一门重要的专业基础课，其教学目的是通过理论教学与实践环节，使学生正确理解单片机的基本概念、基本原理，掌握单片机程序设计和接口应用的基本方法，并能综合运用单片机的软硬件技术，分析实际问题，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用开发打下良好的基础。

传统的单片机教学，均是以单片机的结构为主线，按单片机的硬件结构、指令、软件编程、单片机系统的扩展、各种器件的应用的顺序讲授，最后再讲一些实例。这种传统的教学结构，学生普遍感到难学。在现有技术发展和教学条件下，应该积极探索新的教学方式。

1传统单片机课程教学存在的不足

单片机教学包括理论和实践教学，而传统的课堂教学及实验中存在诸多问题，如教学方式多以课堂原理讲解与少量硬件仿真实验相结合，课堂教学多以理论为主，实验教学也多进行验证性实验。但单片机是一门应用性和实践性都很强的课程，本身比较抽象，所以在教学中必须把教学内容更为直观地展示给学生。为此，教师一般会把实验板或者仿真器引入到课堂上，通过在课堂上现场做一些演示实验给学生看，但是采用这种方法往往效果不是很好，主要表现在：(1)在课堂上现场做演示实验很浪费时间，降低了教学的效率；(2)小小的实验板和仿真器演示起来很难看清楚，也很难让所有学生都观察到效果，所以采用这种演示的方法来进行理论教学往往是事倍功半。

学生实验时也存在不少问题，实验教学不足，实验学时不足。由于单片机实验室的场地和时间等问题，除了上课以外，平时学生难得有机会实践。个人配备单片机实验开发系统，因成本较高，很多学生无法承受。又由于一般单片机实验多为箱式成品，学生难以参与到其中的细节设计，学生动手能力很难得到训练和提高。

实验设备不足、落后。建造单片机实验室成本高，一般学校很难达到学生人手一套实验开发系统，并且随着技

术的不断发展、设备的不断老化，实验设备也需要更新。要解决此问题就需要不断重建单片机实验室，因此必将带来资金耗费严重等问题。

课程设计、毕业设计等教学活动中存在明显的不足。在实际教学中常常需要学生设计一些基于单片机的系统，以提高学生的综合能力。单片机系统设计包括硬件电路设计、软件编程设计及软硬件结合的系统调试三个方面。目前单独的软、硬件设计都有较好的软件支持，而在软硬件结合的系统调试上，传统的方法中应用程序需要在硬件完成的情况下才能进行调试，这就必须进行制板、元器件焊接。在软硬件的配合中如需要修改硬件，必须重新制板，在时间和经济投入上带来很大的麻烦。

2引入Proteus的可行性

针对传统的理论和实验教学存在诸多的不足，促使我们在教学中寻找新的教学方式和方法，从教学实践上看，将Proteus引入单片机原理与应用课程的教学中是可行的。

目前我校已建立众多的多媒体教室，为课堂教学引入Proteus提供了基本条件，同时学校还拥有很多教学公用计算机，加上很多同学也拥有计算机，这就为学生学习使用Proteus创造了良好的条件。

单片机课程大都安排在大学二年级，学生从大学一年级开始系统地学习了计算机知识，因此学生已有了学习与使用Proteus的基础。

现在EDA技术的发展，已具备单片机仿真的软件，本文探讨的Proteus仿真软件是一款含有大量的系统资源、丰富的硬件接口电路，具有强大的调试功能和软硬件相结合的仿真系统，完全符合单片机教学的要求。在教学过程中既可调试单片机程序，也可仿真单片机器件的工作情况；既能充分利用学校计算机房现有计算机，减少硬件设备的维护工作量，还可为学生提供丰富的实验内容。本仿真系统结合了单片机和电路，与实际工程系统非常接近，拉近了单片机学习与就业的距离。

3Proteus在单片机原理与应用课程教学中的应用

3.1Proteus简介及其在单片机教学中的意义

Proteus软件是来自英国Labcenter Electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用。Proteus软件由于强大、直观、完善、全面的功能，已为越来越多的国内大学作为电工电子虚拟实验平台、单片机设计与虚拟仿真实验室、嵌入式系统设计与仿真实验室、创新实验平台等电类综合实验平台，为教学改革、创新和科研开发提供了良好的软件支撑。

目前企业单位对单片机应用人才的需求量仍然很大，对技术水平的要求也越来越高。面对传统教学中存在的诸多问题，借助Proteus对CPU和电路强大的仿真能力以及丰富的资源库，可以有效替代硬件仿真器进行先期的软硬件调试，等到仿真结果基本理想时再进行实际的硬件调试。这样的开发过程不仅高效，而且会尽可能地减少损失，对于解决实验室资源紧张的问题是一个很好的思路。

3.2将Proteus引入单片机课堂教学

过去在课堂上演示单片机的设计和调试几乎不可能，然而利用Proteus仿真软件可以轻松做到这一点。在进行多媒体教学时，可设计大量的单片机应用实例，用Proteus软件演示从单片机硬件设计到软件调试的全过程，并演示运行结果，增强教学生动性和直观性。比如教师可以制作一些典型的应用系统，如流水灯、交通灯、数字钟及LCD显示等实验进行演示，让学生对单片机应用系统有一个感性认识，明白一个完整系统的含义，清楚单片机在一个系统中的作用和地位以及应用情况。

其次，采用Proteus有助于明确概念，解决难点。在单片机教学中，如P口作为准双向口的这个概念以及如何应用是较难掌握的一个问题。如中断如何产生，LED灯的位选和线选如何区别，串行通信如何实现等等教学中的重点和难点，都可以通过Proteus的演示让学生掌握清楚。Proteus还具有用色点显示芯片管脚状态的功能，教师可通过单步调试的方法让学生观察引脚的高低电平变化。也可通过示波器、逻辑分析仪和发光二极管进行观察。另外Proteus有助于理解指令含义，通过改变某段程序或指令，观察运行效果，从而理解语句含义。

第5篇：基于单片机的课程设计范文

关键词：民族地区；高职院校；单片机；课程教学；改革探析

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0161-02

Abstract： Through the field research of the current teaching situation of the Microcontroller Unit course （MCU） of higher vocational colleges in Qiannan， Qianxi’nan and Qiandongnan minority area in Guizhou province， this article analyze and discuss proper teaching methods and evaluation mechanism of MCU course suitable for the practical situation of minority area from the perspectives of novel creation of teaching environment， arrangement of curriculum， training mode and evaluation mechanism.

Key words： Minority areas； Higher vocational colleges； Microcontroller Unit； teaching of curriculum； reform analysis and discuss

单片机是电子信息类专业十分重要的课程，也是高职院校完成高素质技能技术型人才培养必不可少的专业课程。贵州少数民族地区高职院校虽地处欠发达山区，自身发展受到诸多因素的制约，但对人才培养质量的要求从未降低，紧密围绕地区经济发展需要开设电子信息及相关专业。

伴随贵州大数据、大健康产业的蓬勃发展，早期“三线建设”驻黔电子企业及本土民营企业对其人才需求的增多，电子信息类专业已逐步成为贵州少数民族地区高职院校重点建设专业。但在专业课程教学，尤其是难度较大，实践性较强的单片机课程教学方面还存在诸多有待提高和改善之处，需结合贵州少数民族地区高职院校自身实际，进行单片机课程的教学改革，探索符合当地人才培养及职业岗位能力需要的教学思路和方法。

1贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学现状

基于对贵州黔东南州、黔南州、黔西南州三地少数民族地区高职院校的走访调研及师生的深入座谈交流，发现贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学存在如下的现状。

1.1 课程教学环境

1.1.1 学生素质现状

贵州少数民族地区高职院校电子信息类专业所录取学生少数民族较多，高考分数偏低，专业选择盲目被动；基础知识薄弱，理论学习困难，专业实践技能训练积极性与主动性不高；自我控制能力差，未来职业发展无规划；团队合作意识薄弱，自信心与创新精神欠佳等。

1.1.2 师资现状

贵州少数民族地区高职院校能够承担单片机课程教学的师资严重不足，引进困难，尤其是具有单片机技术开发经验的专业技术人员及学术带头人甚少。现行单片机任课教师存在理论知识扎实，但项目开发经验缺乏；教学经验丰富，但课程实践教学欠缺；专业网络学习获取较多，但融入行业企业进行实际开发较少；外派学习较多，但真正与单片机技术相关的学习较少等。

1.1.3 实训条件现状

贵州少数民族地区高职院校受地方财政困难，教育经费注入不足的影响使单片机课程教学实训设备陈旧、配置不足；专项资金投入不够，实训条件简陋；实训室缺乏专人负责，管理不规范；实训教师对实训重视程度有待加强，学生对实训开展积极性有待提高等。

1.2 课程教学内容与考核

在单片机课程教学内容安排方面，贵州少数民族地区高职院校普遍仍以单片机理论教学为主，注重培养学生程序编写能力，尤其是汇编程序的编写能力，缺乏基于实际项目开发的创新性教学方式。部分院校甚至没有开展实训教学，仅完成基于汇编语言的单片机最小系统理论教学，对单片机的通信功能、传感器技术及C语言在单片机中的应用等重要内容并为涉及。同时，在单片机课程与专业基础课程开设的先后、课时分配、任课教师安排等方面也存在诸多不足。

在课程考核评价方面，大多数院校仅考核学生的理论学习内容，而对课程的学习过程，实训项目及课程设计完成情况等核心内容并未进行考核，考核评价过于单一，不能较好地进行学生课程掌握情况的客观综合评价。

2 贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学改革思考

贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学应结合自身特点，培养符合区域经济发展需要的高素质技能技术型人才。

2.1 现行课程教学环境改变探索

在学生素质提升方面，贵州少数民族地区高职院校很难在招生录取阶段来提高进入电子信息类专业的学生文化素质，但可从学生进校后对专业兴趣的培养方面着手，改善学生综合素质。如在专业基础课中增加动手能力训练环节（仿真实训也可），为后续难度更大的单片机学习兴趣的培养打下基础；成立单片机学习兴趣小组，通过兴趣小组的积极主动性来带动整个大环境的改变；积极组队参加校、州、省及国家的单片机技术应用及相关技能大赛，以大赛营造学习环境；通过专升本考试中对专业课程的要求和学生对进入本科院校继续深造的渴望，引导学生主动学习等。

在师资水平优化方面，贵州少数民族地区高职院校应结合当地经济发展及院校需要，积极争取电子信息类紧缺人才，尤其是高层次人才的引进政策，解决单片机骨干教师及学术带头人缺乏现状；积极从行业企业或校企合作单位寻求师资及师资培养，让行业专家融入教学，让一线教学人员融入行业，进行交互式学习交流，实现自我培养，进而提高教学质量；现行单片机教学人员应通过网络，积极寻找单片机学习途径，争取单片机技术学术交流会议及培训；积极以大学生电子设计大赛、区域行业单片机应用设计竞赛等为引领，主动找项目、做项目、总结项目，从而来提高教师自身的单片机应用技术水平。

在实训条件改善方面，贵州少数民族地区高职院校应积极寻求资金注入，建立校内单片机技术应用实训室；或寻求校企合作单位、行业企业、院校共建等方式建立实训室。针对实训设备，没有必要购买昂贵的实验箱或实验平台等，通过电子商务，购买设计合理、功能模块齐全、支持在线调试、便于携带、支持C语言、具有配套教程及完整的程序实例等的单片机开发板即可。同时，要为开发板配套逻辑分析仪、万用表、示波器等常用电子仪器仪表及工具。在实训室建设经费充足的情况下，可考虑配备台式电脑，若经费不足，鉴于当代大学生笔记本电脑覆盖率较高的条件下，可两人配套一台自带笔记本电脑，即可满足实训条件要求，又为学生课余自学、课程设计及毕业设计等后续环节服务。

2.2课程合理安排

2.2.1 微控制器选择

当下，单片机种类及型号较多，合理选择一款单片机种类及型号是初学单片机技术的关键，是引导学生学习单片机技术的重中之重。单片机种类及型号的选择一定要结合实训室所配套的开发板或校企合作单位等所使用的机型，但主要还是以便于教学和学生学习单片机技术为主。因51单片机市场份额占有量大、使用年限长，网络资源和学习参考资料丰富且获取容易，考虑到初学者对硬件资源的应用能力，建议以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为主控芯片进行教学。

2.2.2 课程及内容安排

单片机课程应安排在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等专业基础课程完成之后，可与电子元器件识别与检测、电子线路绘图与制板、传感器技术应用等专业课程同时进行。在开设上述专业基础课程的基础之上，建议单片机课程总学时为108（即每周6学时），其中理论占20%左右，实践占80%左右。单片机技术是在实践中学习，教学内容应以实践为主导，理论融入实践过程且够用为原则，边做边学，不能只强调理论而轻实践。

鉴于贵州少数民族地区高职院校授课对象特点，课程主要内容应包括微型计算机基础知识简介、单片机概述、所选单片机结构及内部资源介绍、单片机时序及工作方式、汇编指令及时序简介、中断系统、定时器/计数器、并行I/O接口、单片机串行通信（主要有UART、I2C、SPI、485通信等）、A/D和D/A转换等。在教学过程中，所应包括的硬件主要有LED、LED点阵、数码管、LCD、矩阵按键、步进电机、蜂鸣器、传感器（如温度、红外、压力等传感器）、A/D和D/A转换芯片、时钟芯片、存储芯片等。

2.3 实训教学开展

单片机课程教学应以实训教学为主并综合考虑学生特点，实训开展应包含单个实训项目、综合实训项目和课程设计三个环节。实训环节中注重“做中学，学中做，边学边做”。任课教师在单个实训项目中应在讲解硬件原理和程序设计的基础上，对实训内容进行操作演示的同时指导学生操作，直至完成实训效果。效果出来后，任课教师针对实训过程中出现的问题进行总结，同时对所做的实训内容进行再一次的总结性讲解，以达到学生掌握所布置实训内容的目的。综合实训项目应预先布置任务和学生分组（2人一组为宜），课堂由任课教师对任务中所涉及的硬件和软件及前期所学本实训所需用的知识进行讲解。学生结合老师的讲解和所提供的硬软件参考资料，以组为单位，开展实训项目，完成实训任务。课程后期，应专门安排1到2周，以3人为一组，进行课程设计环节。选用适合高职院校学生及难度适中的课题作为单片机课程设计的题目，引进全国大学生电子设计大赛流程及相关规则融入课程设计，体验项目开发过程，培养学生项目开发能力。同时鉴于对学生仿真能力培养的必要性，建议在课程设计环节中融入Keil和Protues仿真教学。

实训教学中应制作实训项目任务书或课程设计任务书及考核评价表，教学过程采用项目化教学，任务驱动，融入“资讯、计划、决策、实施、检查及评价”的教学组织形式并做好学时分配。

2.4 课程考核评价创新

鉴于课程实践性较强，考核不能单一的出套纸质试题进行考核，尤其不能只进行理论而忽略实践的考核，应以过程考核，综合评价学生课程学习效果。

3 总结

综上所述，现行贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学还存在诸多不足和有待改进之处。身处该地区的单片机课程任课教师应在课程教学条件、课程内容安排、实训教学方式、课程考核评价等方面结合自身院校实际，探索符合授课对象及课程特点的教学方法，提高贵州少数民族地区高职院校人才培养质量，进而为地区经济的发展服务。

参考文献：

[1]宋雪松，李冬明，崔长胜.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2014.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

第6篇：基于单片机的课程设计范文

摘 要： 文章讨论了单片机原理课程教学改革的有关问题。选取STC15F2K60S2单片机作为教学机型，保证了教学内容的先进性；改革教学方法，强化课堂教学，激发学生思考，提高了教学效果；精选实验项目，深化实验教学与理论教学的融合；采用“平时成绩+实验成绩+期末卷面成绩+作品加分”的考核方式，突出综合考核。经过长期的研究与实践，证明了这些方法能很好地提高课程教学效果。

关键词： 单片机原理； STC单片机； 教学改革； 研究； 实践

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）07-98-04

Research and practice on the teaching reform of SCM principle

Xiang Jiwen， Chen Shanrong， Liu Xin， Liao Bolin

（College of Information Science and Engineering， Jishou University， Jishou， Hunan 416000， China）

Abstract： This paper discusses the problems about SCM （single chip microcomputer） principle teaching reform. Select STC15F2K60S2 single chip microcomputer for the teaching model， to ensure the advanced nature of teaching content； reform the teaching method， and strengthen the classroom teaching to stimulate students thinking and improve teaching effect； carefully select the experiment project to deepen the fusion of experiment teaching and theory teaching； and use the assessment method of "regular grades+experiment grades+final grades+works bonus grades" to highlight the comprehensive assessment. After a long period of research and practice， it is proved that these methods can well improve the teaching effect of the course.

Key words： SCM principle； STC SCM； teaching reform； research； practice

0 引言

“单片机原理”是电类专业一门十分重要的主干课程，该课程对于培养学生以单片机为核心控制器件，综合运用所学电子、通信、控制、计算机等方面的知识分析、设计、制作单片机应用系统具有重要的作用。长期以来，单片机课程教学通常采用“先理论讲解，再动手实验，期末试卷考试”的教学模式，这种模式使得学生理解困难，学习枯燥乏味，课堂气氛沉闷。教学过程中，以单片机原理为核心，其应用只是点缀，这造成学生的应用能力培养不足；将软硬件分离介绍，对单片机软硬件结合的系统设计方法强调不够，这使得学生在构建实际的应用系统时，缺少系统化的思路[1]。单片机教学往往存在教学内容、考核方式与实际应用脱节，学生成绩不能真实反映开发能力等问题[2]。所以，改革单片机原理课程教学模式，突出实际应用，培养学生综合运用知识解决实际问题的能力，实践证明是行之有效的。

1 与时俱进，构建新的教学体系

1.1 明确教学目标的定位

明确教学目标是做好课程教学工作的重要环节。不同的课程有不同的教学目标，有些课程的目标在于构建学生的基础理论体系，有些课程更注重培养学生的实践能力。

鉴于单片机应用系统开发能力对电类专业学生的重要性，单片机原理课程的教学目标应该着力于学生实际应用能力的培养，强化学生实战能力，并打通相关课程之间的壁垒，促进学生对相关课程知识的融会贯通。

1.2 与时俱进，优化理论课教学体系

在人才培养方案中，很多高校将单片机原理放在模拟电子技术基础、数字电子技术基础、C语言程序设计、微机原理与接口技术等课程的后面，或者与其中一部分课程同时开设，学生从事单片机系统开发所需要的基础知识已经基本具备。在教材选用方面，由于实验设备的原因，通常选用8051系列单片机教材。但是，传统的51单片机已经显得太过陈旧，落后于时展，所以需要结合实际对教学内容加以优化整合。既要考虑到前期基础减少不必要的重复，又要考虑到单片机自身的特点，结合单片机技术的发展将最重要的教学内容梳理出来，在教学中贯彻实施。本课程理论教学安排了36学时，单片机型号选用了增强型的51单片机STC15F2K60S2，教学时间紧，任务重，为了顺利地完成教学任务，实现既定的教学目标，经优化以后的教学内容[3-4]如表1所示。

对于教材中的数制系统、A/D及D/A接口等与“微机原理”课程相重复的内容做删减，由学生自主学习；对于C语言部分，只学习单片机C语言特有的内容，其余部分删减，以便节省教学时间。此外，还强调了STC15F2K60S2单片机由于内部资源丰富，存储器容量大，基本上不需要做存储器的扩展，而其他很多系列的单片机可能需要做扩展，以便于学生设计制作单片机应用系统时选择机型。

1.3 精心选择实验项目

本课程实验教学最多安排了24学时，时间基本够用，但要做到面面俱到是不可能的，只能挑选部分实验项目开设，其余实验项目通过实验室开放等方式由学生自主完成。开设的实验项目包括：Proteus绘图实验、Keil C51开发环境的使用、基本IO口扩展实验、P1和P3口输入/输出实验、单片机的定时/计数实验、外部中断实验、单片机与PC机串行通信实验、A/D转换实验、矩阵键盘识别及显示实验、步进电机控制实验、直流电机控制实验、串并转换实验等，具体实验项目则根据实验学时的不同做选择。

实验系统采用原有的51单片机实验箱以及宏晶科技公司赠送的STC单片机实验箱，两者相互补充。在实验系统中，将实验设备附带的源程序全部删除掉，要求学生阅读电路，并自己编写程序，完成实验项目，所编写的程序中，部分实验项目的源程序要求用汇编语言编写，另外一些实验项目的源程序要求用C语言编写，使学生汇编语言和C语言的编程能力均得到有效培养。

1.4 加强校企合作，实现校企双赢

为了保证教学内容、实验设施及教学机型的先进性，通过努力，开展了与南通国芯微电子有限公司的合作，建立了“STC单片机联合实验室”。在机型选择方面，选用了该公司研发的STC15F2K60S2单片机作为教学机型，由该公司赠送所需要的实验箱。通过合作，实现了校企双赢，为企业培养了现实及未来的客户，学校则保持了教学体系的先进性。

2 改进教学方法，强化课堂教学，提高教学效果

2.1 提高学生学习兴趣是关键

课堂教学是教学的主阵地，高校课堂教学效果的好坏直接关系到人才培养质量的高低[5]，提高课堂教学效果的关键是提高学生的学习兴趣。教师在课堂教学中要善于总结经验，改进教学方法和教学手段。要注意用风趣的口头语言、生动形象的身体语言、灵活多样的教学方法打动学生、吸引学生、激励学生，采用启发式、研究型的教学方法，吸引学生跟上教师的教学节奏，激发学生思考的激情，提高学生的学习兴趣，从而提高课堂教学的质量[6]。

2.2 改进教学方法，加强课堂演示

在单片机课程教学中，Proteus软件是学生必须学习并基本掌握的一款设计与仿真软件。Proteus软件由ISIS和ARES两个软件构成，其中，ISIS是原理图编辑与仿真软件；ARES是布线编辑软件，学生学习的重点是ISIS软件，对于PCB图的设计可使用Protel、Altium Designer、OrCAD等软件。教学中，要充分利用Proteus软件强大的系统仿真功能，加强课堂演示，激发学生兴趣，促进学生思考，提高教学质量。

2.3 精选课后作业，激发学生潜能，转变学习方式

为了促进学生对所学知识消化吸收，须布置适当的课后作业，但是要注意精选作业题，课后作业的布置要围绕以应用能力的培养为教学目标。对于基础知识类的作业，如数制系统、基本指令、寻址方式、简单程序段的分析等，通常做为课堂作业完成；除此以外，精选部分综合性的课题，要求学生分组完成，每组1-5人，给学生较充裕的时间查阅资料，设计电路，编写程序，仿真调试，并完成课程设计报告的撰写。实践证明，这种以综合性、设计性课题作为课后作业的方式，对于促进学生自主学习、学生团结协作、激发学生的学习潜能是非常有效的，有利于促进学生转变以知识记忆为核心应付考试的被动式学习方式为以主动思考，寻求解决方案为核心的主动式学习方式。

2.4 引导学生构建完善的课程体系

很多学生觉得课程任务繁重，学习压力大，其中很重要的一个原因在于学生对各门课程的学习往往是孤立的，学生缺乏将所学课程有机地串起来从而做到融会贯通的能力。通过引导，将C语言程序设计、微机原理与接口技术、模拟电子技术、数字电子技术、电子电路CAD、传感器技术等课程串接起来，帮助学生建立课程体系的观念，促使学生逐步融会贯通，减轻学习的压力。

3 改革实验教学方法，深化实验教学与理论教学的融合

传统教学中，理论教学、实验教学及实际应用脱节的现象相当严重，学生难以将课堂理论知识与实践需求联系起来。因此，需要改革实验教学方法，深化实验与理论的相互融合、相互渗透、相互促进。例如，在串并转换实验中，如图1所示，一方面结合实验系统电路，要求学生根据实验系统电路绘制出完整电路图，并利用Proteus和Keil软件联调仿真；另一方面，通过提出定时及外部中断、定时中断、位传送等不同的计数启动方式，要求学生修改电路，修改程序，实现了一个实验项目贯穿多个知识点和多种技术方法。

通过实验，不仅实现了理论与实验、课外与课内、软件仿真与实际系统的有机结合，还让学生认识到了仿真软件强大的功能与不足，感受到了在某些环境下，仿真系统不能完全替代实际系统，经过实际系统检验过的电路和程序才是更加可靠的。

4 改革考核方式，突出综合考核

4.1 传统考核方式存在的不足

传统的考核方式通常采用闭卷考核，总成绩由平时作业、实验成绩、课堂出勤、期末卷面成绩按一定的比例构成，这种考核方式，有利于对学生理论知识及平时学习情况做综合的考核。然而，对于单片机原理课程来说，存在着对学生实践能力、系统设计能力考核不足的问题，考核成绩高不代表其实际应用能力和系统设计能力强。

4.2 改革课程的考核方式，突出实际应用

单片机原理课程具备极强的工程应用特点，传统的考核方式不足以全面考查学生的学业状况，因此，需要改革课程的考核方式。

本课程采用的考核方式为：考核成绩=课堂出勤+平时作业+实验成绩+期终考试+作品加分。各考核分项的分数比例一般为：课堂出勤占10%，平时作业占10%，实验成绩占15%，期终考试成绩与作品加分合计占65%。作品加分的办法为：作品分为25至40分，按照作品质量评分，独立完成的最多加40分，合作完成的每人最多加30分，每件作品最多允许2人合作完成，作品加分与期末考试成绩合计最高可为100分，合计分按65%的比例参加总成绩的折算。

4.3 取得的成效

通过四年来的教学实践及改进，学生制作的单片机作品主题逐步丰富，作品设计主题包括：电子钟、数字温度计、摇摇棒、交通灯控制系统、键盘显示系统、篮球赛计分器、GPS定位仪、红外测距仪、音乐播放器、智能玩具、语音控制系统及学生感兴趣的其他课题。

四年来，我院电类专业学生共制作了单片机作品252件，学生实践能力获得了显著增强，对于提高学生学科竞赛成绩也起到了显著的促进作用，部分学生的作品如图2、图3和图4所示。

5 结束语

单片机原理教学改革，特别是考核方式的改革取得了显著的成效，获得了学校有关领导及教学督导团的一致好评，具有较好的推广价值。

⑴ 选用STC15F2K60S2单片机作为教学机型，保证了教学内容的先进性。

⑵ 强调启发式教学，激发学生的学习兴趣，引导学生开展自主性、研究性的学习，改变学生为考试而学的被动式学习，践行了“教师为主导，学生为主体”的教学理念。

⑶ 采用“平时成绩+实验成绩+期末卷面成绩+作品加分”的考核方式，实现了对学生平时学习、理论知识及工程能力的综合考核。

⑷ 通过与企业开展合作，实现了校企双赢。

参考文献（References）：

[1] 王海燕，杨艳华.Proteus和Keil软件在单片机实验教学中的

应用[J].实验室研究与探索，2012.31（5）：88-91

[2] 朱敏杰，罗珩，余亚东.改革单片机教学 培养应用型人才[J].实

验室研究与探索，2012.31（2）：144-147

[3] 丁向荣.单片微机原理与接口技术：基于STC15系列单片机[M].

电子工业出版社，2012.

[4] 陈桂友.单片微型计算机原理及接口技术[M].高等教育出版

社，2012.

[5] 黎奇升，吴青峰.地方性高校课堂教学中存在的问题及对策

探索[J].高等理科教育，2011.5：142-145

第7篇：基于单片机的课程设计范文

关键词：单片机教学 教学方法改革 创新培养模式 兴趣小组

中图分类号：G642.7

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2015）06-231-02

单片机自从问世以来，就由于其小的体积，大的性能特征而越来越多地应用于人类生活的各个领域，单片机的发展和技术进步的速度也是快到应接不暇。涉及工业控制，信号处理与控制，信息检测与识别的各个行业，单片机都是不可或缺的。近20年来，随着计算机的普及以及电子控制技术的迅速发展，单片机课程从最初的计算机专业和电子信息专业进行开设，到相关的大专院校的工科专业都在开设，单片机应用技术或单片机接口技术的相关课程作为必修专业课列入了大学培养计划。单片机的相关课程的内容是随着电子技术的进步而不断的进行更新的。因此，对于课程的教材的更新，对于教师的知识的更新，对于教学方法和模式的改革都是与时俱进地发展变化的。这种状况决定了对高校的单片机课程的任课教师，实验指导教师而言都提出了更高的要求。如何教好单片机课，如何开展单片机实验，学生又如何学好单片机，用好单片机，锻炼自己的实践能力都成为了课程改革的关键。

一、原有教学方法的发展与弊端

10年前的教学中，单片机的语言统一为汇编语言，而汇编语言的局限性明显，因此，高级语言取代汇编语言的趋势是不可逆的。10年前，多媒体教学尚未普及，教师的教学局限于书本和黑板，大大地限制了课堂的教学容量，例如讲解到存储器扩展时，教师就需要把涉及到的设备框图绘制到黑板上进行讲解，费时费力而又晦涩难懂。而计算机网络的落后使得学生借助网络资源学习和进行知识的拓展也是可望不可及的。最初的实验设备是单片机开发板，而开发板能够实现的功能又少之有少；开发板的键盘按钮是非通用的，如果开发板的配套说明书丢失的情况下，除了实验教师，其他人是难以正常操作的。当时的MCS-51系列单片机的存储器是紫外线可擦写式的，单片机内部程序的烧录是异常繁琐。

对于计算机专业和电子工程专业的学生而言，单片机的学习会贯穿大学的整个过程中，涵盖单片机控制的课程设计和毕业设计环节可以更好地锻炼学生的实践动手能力。而学生的不重视和学不好的为难消极情绪，也使非计算机专业和电子工程专业的单片机的教学实践环节的设置难以顺利开展。对于非计算机专业而言，还存在实验设备匮乏，让学生进行实际的动手操作并进行产品开发是不现实的问题。单片机课程的学时设置为30多个理论课时加4到6学时的实验，总学时在30到40之间。这种课程设置对于单片机课程的教学明显不足。因此，10年前的单片机课程只能看作是知识普及课程，难以实现学生学好知识，进行产品开发的目标。

二、单片机教学方法的改革现状研究

现代单片机的教学革新是在多媒体技术的发展，网络资源普及的前提下得以实现的。随着电子技术的发展，单片机的总线结构和CPU的处理能力，单片机的集成程度也都大大地得以提升，程序存储器已经经历了电可擦除、加密处理、Flash技术的存储器几代的发展，单片机也实现了高级语言C语言的编程控制。因此，对于单片机的教学知识的更新要求更快，教师从对于教材选择、课件更新、实验设置等方面要做到与时俱进地调整。这样才能跟进单片机技术的发展，学生才能学到最新的专业知识。

目前单片机教学的改革方法更是层出不尽，单片机教学改革中涉及到了“proteus仿真的单片机教学改革{1}”，“基于案例/项目驱动的改革方法{2}{3}”，“教―学―做一体化的教学模式{3}”等。这些方法都能够在某些层面上跟踪单片机技术的发展并满足教学要求，在某些程度上是把握了单片机教学的发展趋势，但是在某些层面上仍然是片面和局限的。比如，“proteus仿真的单片机教学改革”方法中基于的proteus仿真软件只是在虚拟环境下使学生学习掌握单片机的功能和使用特点，距离实际产品的设计还有很大的区别。又如“基于项目驱动的改革方法”是在力图把知识点与单片机开发板能够实现的功能结合在一起进行讲解，在某些程度上是可以通过具体问题的解决来调动学生的积极性和兴趣的，但是完全依赖这种教学方式，会使学生对理论知识的掌握不足，对于单片机的认知不全，对于今后的产品设计环节的顺利开展不利。“教―学―做一体化的教学模式”的教学方式的提法较为全面，但是在具体的执行上还是缺乏具体的实施方法的细化研究的。

三、新的教学改革方法的提出

本文提出的是除了课堂教学以外，建立导师制下以团队为培养对象的兴趣小组的创新学习培养模式。这种模式并不是脱离单片机教学环节而提出的，而是以单片机教学的良好的推进方法。其中，教师（导师）作为核心人物，不仅在课堂上完成理论授课内容，调动学生的学习积极性，而且，掌握用单片机开发技能。导师对于团队成员进行跟踪指导，掌握进展，及时答疑解困，把握产品设计的整体方向，给学生以全局的指导。兴趣小组的培养模式并非是集体喂养大帮哄的模式，因为团队成员的选择是以学生的兴趣爱好为出发点的，以成型产品的设计开发为学习的目标，最终以创新，实用性的产品为成果形式，通过成果展示学生的单片机应用能力。在这一目标的驱动下，对于单片机的学习要全面系统，做到懂理论，自主学习，动手DIY。具体的教学建议和学习建议如下：

1.理论学习。老师对于课本知识或对经验的讲授，对知识的关联性，全面性地把握，对于学生的入门和学习起到事半功倍的作用。而学生是学习的主体，学生只有感兴趣，真正在单片机学习中下功夫，才可能完成单片机理论知识的理解和串联。其中硬件学习中，书本与网络资源、实验板的结合使用，对于知识有直观的认识。学生不能只是接受填鸭式的教育，要对学到的知识进行及时的复习，对于编程实例进行实际的操作，才能跟得上老师的步伐，跟教学互动，与前续知识前后呼应，真正弄懂并掌握硬件的功能。软件学习中，传统上应用汇编语言进行编程操作，而又只是局限于汇编语言才能进行单片机的软件控制；但是，随着高级语言通用技术的发展，我们现在可以应用C语言对于单片机进行编程操作了。因此，前续课程对于高级语言的掌握会对单片机的软件学习起到事半功倍的效果。软件的学习要结合设计实例。有的放矢，学习中，模仿别人的产品设计与实践中，发现问题，熟练操作，掌握技巧，扎实理论，提高实践能力。需要强调的是正确的程序编写，唯独编程思想是软件编程要掌握的核心。

2.产品设计开发。产品设计，是针对某一专业的实际问题而设置，比如，汽车专业的学生会开发设计一些汽车附加产品，电子窗帘、电子除霜器等。这些产品是为某一功能而设计，实现实体部分设计（机械装置和机构）来完成。产品设计包括功能硬件部分、扩展连接部分、动力源、滤波降噪软件、控制指令编程、功能实现与性能测试等各个环节的设计。注重理论与实践的结合，注重成果转化，更早地使学生具有创新的产品设计理念，锻炼学生的设计思维、动手能力和整体化、全局化思维。在毕业设计题目与创新项目的选题与立项中，单片机对产品的控制作用的比例加大，才能实现产品的智能化设计。因此，加大这类实际产品的设计课题，对于学生与工作岗位的快速接轨有利。学生在大学时就参与实际项目的开展，进行产品设计，对于个人能力提高有利；同时，可以更好地在就业竞争中获得好的机会。

3.成果展示与总结。对于每一届的学生，在每一届的单片机课程结业后，开展成果演示主题报告，对学习体会和设计思路进行总结、研讨。这一环节邀请同年级和低年级同学参加，对于经过单片机学习与产品开发的学生而言，可以锻炼学生的整体思维与综合表达素质。而尤为重要的是使未接触单片机学习的学生了解单片机，了解产品设计流程、培养兴趣，进行学习方法研讨，引入导师与学长的指导形式，带动更多的学生加入、更多的团队学习，从而形成良性循环。

四、结论

笔者认为学习知识的能力培养是大学时期应该获得的基本能力。而单片机课程的开设和学习，要经历单片机课程学习知识运用产品开发的环节，这一连贯的学以致用的环节有利于促进学生学习体系的培养。因此，本文提出的是除了课堂教学以外，建立导师制下以团队为培养对象的兴趣小组的创新学习培养模式，这种方法并不与其他的教学方法相矛盾，而是建立在借鉴其他的教学方法的优势，强调经历产品的开发设计环节是对知识合理检验与对学生能力提升的有效途径，因此是值得推荐的单片机教学改革方法。

[基金项目：黑龙江省高等学校教改工程项目“基于与就业接轨的工科专业毕业设计环节的改革研究”（JG2013010521），佳木斯大学教学研究专项项目（JYLA2012-018）和佳木斯大学科技创新团队建设项目（Cxtd-2013-01）。]

注释：

{1}贾萍，丁向荣，胡美兰.教学做一体化单片机教学实验平台的设计与应用[J].职业技术教育，2012（6）：139-142

{2}李绍静，基于案例驱动的单片机教学模式研究[J].信息技术，2013（4）：59-62

{3}王京港，张翠平.基于项目驱动及Proteus仿真的单片机教学改革探索[J].中国电力教育，2013（22）：138-140

第8篇：基于单片机的课程设计范文

[关键词]单片机课程 教学改革 电子设计竞赛

[作者简介]明鑫（1983- ），男，重庆人，广西职业技术学院，讲师、高级技师，硕士，研究方向为智能电子技术；卢丹萍（1983- ），女，广西南宁人，广西职业技术学院，讲师、技师，硕士，研究方向为单片机技术。（广西 南宁 530226）蔡欢欢（1980- ），男，湖北武汉人，广西工商职业技术学院，讲师，硕士，研究方向为自动化技术。（广西 南宁 530003）

[课题项目]本文系2013年度广西高校科学技术研究项目“基于物联网技术的设施农业监测系统研究”的阶段性成果。（项目编号：2013YB296）

[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2014）33-0152-02

一、竞赛介绍

全国大学生电子设计竞赛从1997年开始每两年举办一届。该比赛是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革。竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。

每支参赛队由三名学生组成，竞赛时间为四天三夜。在比赛期间学生要完成包括方案设计、器件选择、制版、安装、调试等步骤。比赛结束时，要求上交实物和设计报告。竞赛期间学生可以查阅有关纸介或网络技术资料，队内学生可以集体商讨设计思想，分工负责，团结协作，以队为基本单位独立完成竞赛任务。

历届竞赛的题目大致可分为以下几类：放大器类、电源类、仪器仪表类、信号源类、控制类、数据采集与处理类等。虽然这些题目都是对专业知识的综合运用，但是要高质量地完成这些题目大多数情况需要用到单片机，它要么作为控制的核心，要么做一些辅助的工作。比如要用到键盘设置参数、用显示器件显示各种数据、利用AD采集数据、DA输出模拟信号、驱动电机等。由此可见单片机技术是完成电子设计竞赛必不可少的技术之一。

二、比赛中暴露的问题

学生在比赛中虽然取得了一些奖项，但是也暴露出诸多问题。从单片机技术这方面来看存在以下一些问题：学生基础不扎实，对一些基本概念理解不清楚，对一些基本模块应用不熟练；学生缺乏综合应用单片机技术解决实际问题的能力；学生缺乏自主学习的能力；等等。学生出现以上问题主要是由于现在的单片机课程教学造成的。单片机课程教学存在的问题有：

1.教学模式陈旧，教学方法呆板。传统单片机课程的教学方式，严格按照单片机知识的系统性和完整性来组织教学，只注重课程本身的知识结构体系，却忽视了单片机技术的实际应用。

单片机课程的学习逻辑性非常强，各个知识点之间是环环相扣，各个模块看似独立实则有内在联系，综合起来就是一套完整的系统。学生在学习当中，只要其中的某一个环节没有掌握，对整个课程的学习和实际应用都有很大影响。所以，在实际的教学中发现，很多学生都觉得入门困难，甚至放弃了这门课程的学习。

一部分老师在教学过程中，把单片机课程当作一门纯理论的课程，讲解一些复杂的内部结构和工作原理，却忽视了教学对象的接受能力。因此，基础较差、学习能力不强的高职学生，在学习单片机课程的过程中往往感到吃力，难以达到预期的教学效果。

2.硬件与软件不协调。单片机项目的开发包括硬件电路模块的设计以及软件编程两方面的内容，二者缺一不可。然而，单片机教学中常常会出现“重软件、轻硬件”的情况。主要表现在实验教学中，多数都采用厂家统一生产的实验设备，相关的电路已经设计完成，学生只要简单地连线，就算是对硬件的设计，而学生多数时间都耗费在程序的编写和调试方面。这样软硬件未能有机结合，导致学生对于整个系统硬件搭建和电路图设计的能力没能得到良好训练，最终形成了软件硬件不协调，影响了学生整体能力的提升。

3.理论与实际脱节。单片机技术发展日新月异，而课程教材内容相对滞后，不能适应新的发展需求。单片机课本中介绍的很多方法、器件在现实当中已经不用，而学生在实际工作岗位中需要用到的新器件、新技术、新方法在课本中又没有介绍，这导致了理论与实际的严重脱节，影响了学生学习的积极性。

三、单片机原理课程教学改革的措施

针对单片机教学中存在的问题，本着以学生为本位，以就业为导向的原则对单片机原理课程的教学改革做了如下尝试：

1.明确岗位能力，确定课程标准。为了体现“以就业为导向”的高职教学理念，实现学校教学内容与就业岗位的无缝对接，学校组织单片机课程的教师和来自企业一线具有单片机开发经验的工程师一起对单片机岗位的工作任务和能力要求做了重新梳理，明确了单片机岗位的各种能力要求，确定了单片机原理课程的课程标准。单片机技术的工作岗位与工作任务及能力要求如图1所示。把一些理论性强、内容太陈旧，和现实技术脱节的内容剔除，增加了一些实际工作岗位中常用的技术。

2.任务驱动，项目载体教学方法的实施。在明确了单片机课程的标准之后，对单片机课程的教学内容作了细化，形成了以培养学生工程实践能力为主线、以任务驱动项目为载体的教学模式，打破了传统知识体系的框架，改变了以往按章节方式组织教学的方法，从而把单片机技术所需要的基础知识和基本能力分解到各个案例中讲解。按照图2所示的方式重构了本课程的知识体系。

项目教学的前提是选好符合本专业学生实际能力的工程问题和解决方案，通过“项目引领，任务驱动”的教学方法，设计解决方案以及每个项目所包含的知识点和实践任务，培养企业需要的高技能应用型人才。项目的设置以循序渐进为原则，难度由浅入深。前面几个项目是“基础项目”，主要让学生了解单片机的基本组成结构、基本工作原理、IO口的控制方法、定时器的使用、外部中断的使用等等。后两个的项目是综合项目，以企业项目为载体，注重知识的综合运用，注重对学生分析问题、解决问题能力的培养，注重新技术的学习掌握。这样就把本课程需要学生掌握的知识点分解到各个项目里面去，学生不但掌握了相关的知识点，而且理解了这些知识点的实际应用。

因此，单片机课程采用项目教学之后，打破了以知识点为体系的课程结构，用一个个来自实际工程的项目来导出单片机的知识，引导学生学习，再启发他们用现有的知识和技能来解决新的问题，最终实施项目。这种教学方式让学生在真实的工作情境中边做边学、边学边用，在任务实施过程之中理解了抽象的知识，有效激发了学生的学习兴趣和热情，让学生接触到工作中将会遇到的实际问题，从而培养了学生的分析能力、动手能力、团队精神等基本职业素质。

3.紧跟技术发展，调整教材内容。在以上两个步骤实施的同时，还根据新的教学内容编写了单片机教材。根据本校单片机教学的实际情况，组织具有多年单片机教学经验的教师和企业的资深工程师一起编写出版了教材《单片机原理及应用》。这本教材删除了传统单片机课本实用性不强的内容，比如汇编语言、单片机的状态周期、指令周期、存储器结构等，并且使用STC89C51为教学模型。教材把实际的工程项目简化后作为教学内容，既能激发学生的兴趣，又没有脱离实际。项目的设置循序渐进，逐步引导学生深入理解各功能模块的原理及应用，让学生在学习过程中不断体验到成功的喜悦，增强他们学习的信心。

4.完善考核评价方式。本课程考试打破传统的以笔试为主的考核方式，注重过程考核，采取分阶段考核、多种考核相结合的综合考核方式。具体来说就是：在教学中，学生每学完一个任务，就要求学生制作一个单片机项目作品。教师根据制作的工艺、编程的质量、所实现功能的好坏以及对所学知识的理解程度，给出一个阶段综合分数。阶段学习完成后，为学生列出几个综合性较强的实训项目，学生可以根据自己的兴趣和能力，选择其中的一个项目。完成实训项目后，进行答辩。根据学生完成实训项目的情况及对知识的掌握情况，给出实训课程成绩。通过分阶段和多种手段相结合的方式，考核出学生的实际水平，促进教学质量的提高。

5.积极开创第二课堂。电子技术的发展很快，单片机的学习仅仅靠课堂上的内容是不够的，因此必须采取一些措施开阔学生的视野，增长学生的知识。（1）举办知识讲座。很多竞赛的题目来源于实际的项目，因此我们会根据教学的需要，邀请来自企业的具有多年单片机开发经验的工程师为学生做讲座。企业专家展示给学生各种案例、素材，让学生的专业知识得到充实，激发他们的学习热情。同时，学生也了解了大量的学科前沿动态，为参加竞赛做了知识的储备。（2）举办校内技能大赛。技能大赛是课堂的延伸，我校已连续几年举办“单片机系统设计”比赛，参赛的学生覆盖了电类的各个专业。在比赛中我们还邀请校外的企业合作，聘请一线的工程师来做赛前的培训并担任比赛的评委。这样做的好处是解决了校内上课的内容和生产实际脱节的问题。在学校完成的电子产品设计往往存在以下问题：只注重设计指标的实现，不追求工艺的完美；只注重功能的实现，不计较花费的成本；只注重完成设计任务本身的完成，不注重设计文档的整理归类等。因此，聘请过来的企业一线工程师在培训学生和担任评委的过程中，会带给学生一些在课堂上学不到的知识：追求功能完善工艺完美、提倡节约成本、注重设计文档的归类整理等。

通过平时的积累和赛前的培训，学生已经能够运用所学的电路知识和单片机知识制作并调试成功一个完整的电子产品。在准备比赛的过程中，学生的专业技能得到了进一步的提高。

四、结束语

通过不断地探索与实践，我系电类专业在单片机类课程的教学中表现出了良好的教学效果，达到了预期目标。主要表现在：（1）学生学习兴趣增强，学习积极性提高；（2）学生自主学习的能力得到提高；（3）团队协作能力得到了增强；（4）学生参加技能竞赛获得奖项。

单片机原理课程教学改革与大学生电子设计竞赛是一个互为促进的过程。只有不断改进教学方法、更新教学素材，才能培养学生的动手能力和创新思维，让学生在大学生电子设计大赛中取得好的成绩。同时，电子设计竞赛也是检验课程教学改革成功与否的试金石，竞赛的命题中出现的新技术、新方法又为单片机课程的教学改革指明了方向。

[参考文献]

[1]谷秀荣.任务驱动教学模式在高职单片机课程中的教学实践[J].教育与职业，2011（2）.

第9篇：基于单片机的课程设计范文

关键词 SPOC；单片机技术；翻转课堂

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）18-0041-03

Abstract Single Chip Computer Technology is a practical course. In order to reduce the gap between theory and practice and improve learning effect， SPOC is used to flip the classroom of Single Chip Computer Technology， so that students are able to study according to their real requirements and solve the actual control problems in a face-to-face classroom. The adjusted course provides students new environment to explore， which is beneficial to improve their practice and innovation ability. Results show that most of the students are satisfied with this teaching mode.

Key words SPOC； single chip computer technology； flipped class-room

1 引言

SPOC（Small Private Online Course），即小规模、私有化的在线课程，是针对少数在校注册的学生实施的一种课程教育。单片机技术课程是为扬州市职业大学应用电子专业二年级学生专门设立的、基于小班化教学的专业必修课，目的是使学生获得单片机应用系统设计的基本知识，各主要环节的设计、调试方法，启发学生进行程序调试与硬件电路设计。

随着学校新的培养方案和教学大纲的颁布，需要对该课程的学时进一步压缩，为保证学生在更短的学时内更好地掌握单片机技术，减少现有教学中理论和实践之间的差距，本文考虑将单片机技术课程通过翻转课堂的方法和SPOC资源进行有效融合，学生通过开放的SPOC资源学习单片机的理论知识，在课堂上则将所学理论应用到仿真平台和真实的单片机系统中，从而提高实践能力和创新能力。

2 单片机技术SPOC设计

在线课程本身的设计非常重要，考虑到教师精力等问题，本文依托学校提供的统一在线教学平台进行了单片机技术SPOC的设计开发，在使用SPOC进行教学的阶段，SPOC按照以下流程运行。

第一周：单片机的硬件结构。

第二周：数码管的显示原理和静态、动态显示。

第三周：点阵屏的原理和单片机接口的扩展方法。

第四周：独立式、矩阵式键盘的使用。

第五周：定时、计数以及中断的基本知识。

第六周：串口通信以及分布式控制系统的设计原理。

根据在线教育研究发现，人们注意力集中的学习不能超过11分钟。因此，本文也遵循这样的模式，将每周所需要讲授的内容分解为若干个学习单元，每个学习单元都包含如下内容。

1）短小的学习视频（平均10分钟）。为吸引学生对相关概念、重点知识的注意，视频中表现出教师和动画、和课件之间的互动。

2）补充材料。提供和视频相一致的课件以及一些扩展性资料。

3）自测评价。测试题和作业的设计是引导学生进行自主学习的关键，学生完成测试题和作业后及时收到反馈，可以让他们了解自己是否已正确理解学习单元的知识。

为学生创建好这样的在线课程需要多个教师的合作，主讲教师负责创建用于SPOC的视频，制作视频需要一台电脑、摄像头、麦克风以及Camtasia软件。即使是使用原有成熟的课程内容，也要花费大约半天的工作时间才能完成1～2个10分钟的小视频。另两位教师负责为每个学习单元开发测试题和作业，主要以选择题和设计题的形式给出，此外还有一位现代教育技术专业的教师提供指导帮助，从学校层面协调SPOC制作标准。

3 基于SPOC的单片机技术翻转课堂

对于单片机技术这门实践性要求较高的课程，期望通过翻转课堂来提高学生的动手能力。在翻转课堂教学中，学生成为课堂的主角，不仅可以提高学习的主动性，还可增加与教师交流时间并激发创造性，从而改善单片机技术课程的教学效果。重新整合后的课程教学主要分为课程初期、课程中期和课程后期这三个阶段。

课程初期 课程在进行SPOC前两周开始，这两周用来让学生准备好即将到来的六周的SPOC、与SPOC同步进行的课堂教学以及需要动手完成的项目。第一周包括对课程大纲的讨论，告诉学生能从这门课程中学到什么，基本编程语言的复习，以及对各种单片机芯片的介绍。同时告知学生本课程不同于一般的课程，其学习负担将远大于一个传统课程。第二周是一个详细的关于单片机仿真软件以及开发环境的讨论，为接下来的课堂项目做好准备。

课程中期 课程中期SPOC教学和面对面课堂教学并存，持续6周，学生每周需要观看对应本周的所有学习单元并完成相应的测试题和作业。每周开始，教师会本周翻转课堂中学生要完成的项目任务，以提醒学生结合项目理解消化SPOC中的学习内容。为通过课程，学生不仅需要完成SPOC的作业与测试题，还需要完成实际的单片机项目。

在此期间，每周有两次课堂教学，每次2节课。第一次课堂教学分为两个部分：第一部分用来复习SPOC中获得的关键性知识；第二部分讨论本周需要完成项目的设计方案。第二次课堂教学并不在传统教室，而是在实训室进行（以小组形式开展项目，每组不超过3人），因为实训室能够提供给学生足够的讨论、设计和测试空间。学生将所设计的系统电路和程序先在仿真环境中测试，然后进行实际的单片机系统制作。

在单片机技术课程中，学生共需要完成6个事先设计好的项目：1）流水灯的设计，学习LED灯的控制；2）秒表的设计，学习数码的显示；3）电子广告牌的设计，学习点阵屏的使用；4）记分牌的设计，学习按键的使用；5）六十秒定时器的设计，学习单片机中断系统；6）分布式控制系统的设计，学习串口通信。

对于每个项目，学生都会收到关于下课前他们需要完成的任务的指导手册，一般每个项目会安排有2～3个任务，任务的完成均需要由一个指导教师签字。学生必须要证明自己的设计方案在仿真软件里能够有效运行，因为如果设计的系统和程序在仿真软件中没有效果，那么可能在实际的单片机系统中也无法获得想要的效果。学生可以在课外进行项目设计，将在仿真软件中运行正常的设计方案带至课堂，节省课堂上实物制作和调试的时间。作为指导教师，则是把大部分时间用在回答各个小组提出的问题上，控制他们项目执行的进程，检查设计方案及操作的正确性。

课程后期 SPOC结束后，距离本课程结束还有4周。最后4周用来进行由学生自选的单片机应用项目，每组的项目必须是不一样的，学生可以使用各种型号的单片机以及各种类型的传感器。完成项目后，每组都需要进行实际的演示以及项目陈述。

4 实践成果

本文对参加本课程的80个学生进行了问卷调查，回收的样本数为72个。调查结果显示，基于SPOC的翻转课堂教学比传统教学效果更好（90%）；通过SPOC的学习很好地支持了课堂的单片机项目（88%）；课堂的实际项目有助于增强对SPOC中知识的理解（92%）；完成SPOC中测验和作业所花费的时间适中（70%）；翻转课堂中需要完成的项目的难度适中（75%）；课程考核方式提高了学生的参与度（88%）。

总的来说，学生积极评价了基于SPOC的翻转课堂的教学方式。为了保证翻转课堂教学，制作的SPOC重点关注了用于实际项目的理论知识，为学生准备的多数材料都是与此项目相关的测试和实例，因此较好地支持了课堂实际项目的完成。但不论是SPOC中的作业，还是课堂上的实际项目，学生认为难度有点儿偏高，需要花费很多时间，因此还需要进一步改进作业和项目内容。

从这次教学实践来看，应用SPOC进行翻转课堂的教学是一次很有意义的尝试，具有若干优点。

1）在线视频资源比文本材料更容易理解和记忆，学生可以以自己的速度吸收知识，能够根据自己的需求多次学习这些视频，直到理解为止；

2）这种应用SPOC进行翻转课堂的方法完全改变了以往的教学模式，从以前课堂中教师传授知识、学生被动接收，转变为学生为主要角色，教师在学生的学习过程中起答疑、指导的作用；

3）翻转课堂将学习目标演化为如何应用理论知识完成实际的任务，让学生获得实际应用能力的提高，而不仅仅是学习了一些知识；

4）教师可以根据学生和SPOC之间的交互数据（学生接入次数、对每个学习单元所花费的时间、测试结果等），不断改进课程材料。

5 结论

本文提出将SPOC引入单片机技术课程进行翻转课堂的教学，使学生成为课堂的主角，并能够根据自己的实际情况进行学习，学生在面对面的课堂中开展实际单片机项目，有利于他们理论联系实际，提高实际应用能力和创新能力。后续工作方面，本文将根据教学体验以及来自学生的反馈，不断完善单片机技术课程的教学内容，并将对基于SPOC的翻转课堂教学方式与传统教学方式下学生对单片机技术课程的学习效果进行比较。

参考文献

[1]曹洪龙，胡剑凌，俞一彪，等.利用微课翻转课堂优化DSP实验教学探索[J].西南师范大学学报：自然科学版，2015，40（10）：191-196.

[2]张志洲，刘昆，肖凯，等.基于SPOC的航天电子设计课堂翻转教学设计[J].高等教育研究学报，2015，38（4）：57-62.