基于應用型人才培養深化單片機應用教學改革

秦迎春，陳立旺，艾運階

（廣東白云學院電氣與信息工程學院，廣州 510450）

基于應用型人才培養深化單片機應用教學改革

秦迎春，陳立旺，艾運階

（廣東白云學院電氣與信息工程學院，廣州 510450）

基于應用型人才培養模式，針對單片機原理與應用課程教學中存在的問題，提出課程教學要與實際的項目相結合的教學模式，實踐表明，該方法有利于提高學生動手能力和綜合素質的培養，有利于調動學生積極性，提高學生的學習效率。

應用型人才模式；教學改革；實踐項目

0 引言

應用型教育的目標是培養能夠熟練運用知識,解決生產實際問題,適應社會多樣化需要的人才；其課程體系、課程內容、教學模式、教學方法和評價指標等,應圍繞加強學生實踐能力,強化學生知識與技能的應用,提高學生綜合素質而展開[1]。《單片機原理與應用》課程是一門面向應用的、具有很強的實踐性與綜合性的課程，深化《單片機原理與應用》課程教學改革，就是要加強實踐教學環節，加強對學生實踐能力的培養與訓練,避免理論與實踐相脫節，實現應用型人才培養目標。通過該課程的學習，使學生掌握單片機原理與應用及其在工業控制、經濟建設和日常生活中的應用，培養學生實踐能力、創新能力和新產品設計開發能力，為將來從事電子電器新產品設計開發奠定堅實的基礎。

1 課程教學特點

1.1 課程性質與地位

單片機是一個集成了CPU存儲器接口等計算機部件功能的小芯片，具有出色的控制能力和性能價格比，被廣泛應用于各式各樣的智能化、自動化、通信等設備的控制系統之中，是現代電子工程領域一門應用廣闊的技術。

該課程是電子類、自動控制類、通信類、車輛工程類、機械設計制造類等專業的一門重要專業基礎必修課，是一門承上啟下的課程，先修課程為《計算機應用基礎》、《電路基礎》、《模擬電子》、《數字電路》、《C語言》，通過《單片機原理與應用》課程學習奠定了后續的《DSP》、《嵌入式系統原理與應用》課程學習基礎。

1.2 課程目標

課程的教學目標是使學生能夠掌握單片機的內部結構和工作原理、指令系統和匯編語言的編程方法、存儲器擴展和中斷系統、I/O接口總線等問題，同時讓學生熟悉單片機的編程系統和相應仿真系統,以培養學生在工程應用中解決實際問題的能力。

2 采用項目化教學

在學習《單片機原理與應用》課程時，涉及復雜的硬件知識和軟件知識。傳統的教學讓學生系統地獲得單片機知識方法是從講授單片機的硬件結構、指令系統、匯編語言程序設計、中斷系統、定時/計數器、串行口、I/O擴展、串行總路線擴展到單片機的模擬接口，這是一種“知識導向”的模式。這一模式雖有其優勢，初學者很容易學了后面忘了前面，不利于培養應用型人才，為了逐步深化學生的能力培養，所以對單片機教學進行了大膽改革，在教學方法上由“知識導向”的人才培養模式向“實踐導向”人才培養模式轉變[2]。建立科學合理的項目化教學，改革了只注重傳授理論知識的教學方式，把能力培養放在首位，在選擇項目任務時，既考慮培養和提高學生的創新能力又要提高學生學習單片機的興趣，而興趣又是激發學生創造性思維的源泉，所以選擇12個項目(表1)由淺入深、循序漸進的進行教學，即首先講授單片機必須的硬件知識、指令系統并介紹Proteus、Keil、STC軟件的使用，再根據單片機的硬件結構和指令系統的知識結構，以單片機I/O口、中斷系統、定時/計數器、串行口、外圍接口擴展為主線，以項目任務驅動進行講解知識點，實行理論與實踐并重的教育模式。同時在教學中使用Proteus、Keil、STC軟件，圍繞STC－51系列單片機開展演示教學、實驗教學。

表1 單片機原理與應用教學項目

這種教學方法的優點是根據應用來學習單片機的知識，指令系統也分配到幾個項目中去學習。使理論教學與實踐緊密結合起來，學生感受單片機能夠做些什么，提高了學生的學習積極性，從而獲得良好的教學效果。但是完全按項目教學也出現了缺陷，它使得單片機的知識被分散了，知識變得不系統性、連續性。我們教學中在采用項目化教學時也注意到知識的系統性、連續性，既能提高學生的學習積極性，又能提高學生的實踐能力。

在教學中也跟蹤單片機原理與應用技術的發展，改革課程內容體系，將新器件、新技術和新方法及時地引進課程，全面提高教學質量。

3 《單片機原理與應用》課程實踐教學改革的措施

實踐教學是驗證所學理論知識和學生工程實踐能力的重要途徑，通過實踐活動培養學生的思維能力，工程綜合能力、科技創新能力、工程分析能力和理論結合實踐能力，以適應企業和社會的需求[3]。

3.1 教材建設

教材選用艾運階副教授主編的《MCS-51單片機項目教程》教材，于2012年北京理工大學出版社出版。這該書是高等學校“十二五”精品規劃教材，是高等教育課程改革項目研究成果，同時還配套對應實驗指導書。

3.2 實驗建設

首先，選用Proteus 7.7綜合仿真平臺，將實驗室中開展的實驗延伸到實驗室之外。即課程的實驗課室可以延伸到多媒體理論課室、可以延伸到課表學時之外，Proteus仿真是單片機實踐教學的一個重要環節，大大增加了學生的“動手機會”和“動手時間”。其次，課程實驗室設備配有多媒體網絡投影設備、多種開發平臺（Proteus綜合仿真平臺、Keil編程軟件、Jrisp開發實驗板、DZX_I單片機綜合實驗箱（廣東白云學院開發）等等，完全滿足教學要求。

3.3 開設《單片機原理與應用課程設計》，培養學生創新能力

在該課程結束或即將結束時，進行《單片機原理與應用課程設計》教學，是學生提高理論水平的一個重要過程。根據每個學生的學習情況合理地分組，組內優勢互補，每一小組自選設計的項目，其課程設計的步驟：

（1）進行查找相關資料，進行系統分析和總體結構的構思，編制元器件清單，進行方案論證，教師對設計方案進行指導。

（2）確定方案后，小組成員分配制作任務，畫出電路圖，準備器材，進行元器件檢測；在系統硬件制作中，PCB板上的整體元件布局、布線要盡量合理，然后腐蝕，焊接元器件，硬件電路制作完成后，還要進行硬件電路調試或測試。

（3）設計程序流程圖、編寫軟件程序；錄入程序、軟件編譯調試、仿真調試；軟件調試，程序固化，試運行。系統整體調試，編寫使用說明。

（4）編寫設計報告，答辯。

（5）根據設計完成情況、現場表現和答辯綜合評估每位學生的成績。

《單片機原理與應用課程設計》是教學成果的進一步鞏固和學生能力培養的綜合提升，為今后在各個應用領域開發電子產品項目打下堅實的基礎。

3.4 學生創新平臺

學院專設大學生創新中心，內有元器件庫、多功能嵌入式開發系統、PCB腐蝕機、熱轉印機、數字存儲示波器、穩壓電源、信號發生器、高精度數字電壓表、電工工具、木工工具、切割機、鉆床等。不僅能開展單片機應用制作項目，而且能開展大學生各種科技創新和競賽項目，培養學生專業技能和工程應用能力。

3.5 開設精品視頻公開課

通過《單片機原理與應用》精品視頻公開課的建設目的在于引導學生自主學習、自主控制學習的進度和節奏，把以教師為中心的課堂教學，實實在在地轉變為以學生為中心的自主學習過程。該視頻能夠起到啟發學習和示范作用，從而提高學生的自學能力。

4 結語

基于應用型人才培養模式，在理論教學的方式方法上進行改革，突出教學的實用性，實踐性；沿襲“CDIO工程教育改革”的一系列教學改革成果，特別在教材建設、實驗室建設、課程拓展訓練等方面成果突出，為開展應用型人才培養提供了豐富的經驗和資源；將課程建設與開展學生課外電子技術科技活動結合，如參加廣東省電子設計大賽、飛思卡爾智能車華南賽區競賽等各類相關競賽中取得了很好的效果[4]，切實加強了學生的實踐動手能力和創新能力。

[1] 馮虹.對應用型大學的探討[J].北京：北京聯合大學學報(自然科學版).2005,19(2)：24～29

[2] 唐自政.從“知識導向”到“實踐導向”——應用型本科高校法學教育人才培養模式改革初探.皖西學院政法學院[J]，2011，29（1）：67～69

[3] 付慧敏.基于項目化教學的自動檢測技術課程改革與實踐[J].河北省石家莊市：產業與科技論壇，2012,11（11）：197～198

[4] 梁永恩，萬世明.基于CDIO理念的《嵌入式系統原理與應用》課程教學模式研究[J].現代計算機（專業版），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，重慶人，副教授，研究方向為計算機的應用、通信

陳立旺（1964-），男，福建人，本科，副教授，研究方向為通信及應用電子

2014-12-30

2015-01-20

艾運階（1955-），男，江西人，本科，副教授，研究方向為自動控制及應用電子