基于单片机的课程设计范文篇1

关键词：单片机课程；项目化；教学模式改革；中职学校

一、背景

近年来，中等职业教育的办学思想发生深刻转变，“以服务为宗旨、以就业为导向”的职业教育办学方针推动中等职业教育向市场驱动转变，向就业导向转变，要求职业教育，特别是中等职业教育进一步深化教育教学改革，根据市场和社会需要，不断更新教学内容，改进教学方法。

单片机技术是硬件电路和软件编程集为一体的综合学科。对于中职学生而言，尤其是电类专业的学生，掌握了单片机的软硬件技术，不但赢得就业市场的竞争力，还将受益终生，因此中职电类相关专业普遍开设单片机的原理与实验课程。单片机虽好，关键是要使学生掌握其开发、调试的相关技能，并熟练掌握。但是中职学生在学习该门课程时，普遍感到难度很大，既要求有数字电路、模拟电路的基础知识，还要掌握单片机开发技术，又要有一定的逻辑思维能力。这对单片机相关课程的教学改革提出要求。

二、现状

1、单片机理论教学和实验教学分离。

单片机课程是电类相关专业的核心课程之一，理论知识的重要性不言而喻，但是它又是一门实践性很强的学科。传统教学方式中，教师主要注重理论知识的完整和知识结构的完备。单片机课程的开课都是从理论知识讲授开始，先讲单片机的发展历史，然后讲解单片机内部架构、指令系统、中断、计时器、外部扩展，最后才是实验学习。学生从一开始就进入复杂的原理学习，在没有单片机实践经验的情况下，所学知识难于理解。很多学生对单片机理论知识的学习如同空中楼阁，有些学生甚至根本听不懂。这样使学生还没有真正接触单片机就已经感觉学不下去了，大多半途而废。教师教的费时费心，学生兴趣也荡然无存。

2、教师自身情况

中职学校学生数量的增加，并没有使教师数量相应同比例增加。教师承担的课时量太大，教学压力过重，甚至有些教师还承担这班级管理的重任。具体到单片机这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够，没有充足时间钻研单片机课程教学改革的问题。

3、评价体系

目前普遍实行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机课程而言，就会存在以下问题：

3.1某些学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。

3.2某些学生成绩很低，因为理论知识和实验脱节，学生根本建立不了学习兴趣，也就无法学会单片机。

三、项目化教学特点

项目化教学即项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它具有以下特点：

1.实践性：项目的主题与生产实际密切联系，学生的学习更加具有针对性和实用性。

2.自主性：提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会，学生能够自主、自由地进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展。

3.发展性：长期项目与阶段项目相结合，构成为实现教育目标的认知过程。

4.综合性：具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。

5.开放性：体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。

评价特点：项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程，测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及项目完成质量。

四、单片机课程项目化教学法可行性分析

针对项目化教学和单片机课程自身的特点，单片机课程项目化教学的可行性分析如下：

首先，单片机课程是理实一体课程。理论知识的掌握建立在大量丰富的实践基础上，先做再学，边学边做的项目化教学，把学习单片机变得轻松愉快，使学生能快速入门。

其次，先理论再实验的教学方法不适应学生学习。单片机技术本身就是一门多学科知识综合体，它包含硬件电路知识，软件程序设计知识，及其开发调试技术。中职学生在学习本课程之前，还未建立起这些知识综合的脉络，使学生无所适从。引入项目化的方法教学，以项目任务为中心，将理论知识融于项目任务当中，以实践问题解决为纽带，实现理论、实践，知识，技能，以及情感态度的有机整合符合学生对单片机技术的认知规律。

最后，项目化的教学方法符合生产生活实际。完成一个学习任务即完成一个单片机项目，每一个项目就是一个完整的单片机开发过程，通过项目化单片机教学能使学生在学习单片机课程时，就已经有工作实际情况的体验，贴近了未来工作需要，学以致用，为中职学生顺利进入工作现场打好基础。

五、解决对策

为提高单片机课程教学效果，培养学生解决实际问题的能力，提高单片机项目化教学的质量是教学改革的重点，应从以下几点改革：

1、针对中职学生的特点，降低理论知识难度。

目前中职学生基础知识水平不高，理论知识如果牵扯太多专业概念，会使中职学生把握不住学习重点。以“必须、够用”为原则，在理论教学中，应通过实际项目需求，把相关的理论知识分解在各个项目实验中，再依据不同的项目，把理论知识串起来讲解。这样既降低了单片机课程理论知识的起点，也把单片机课程中理论知识的难点分散。使激发了学生对单片机后续课程学习的兴趣。例如，对单片机结构的知识点讲解，可以设置七到八个项目任务，分别包含单片机的I/O、定时/计数器、中断、AD转换这些单片机内部的硬件知识。

2、针对课程特点，设计好项目内容。

首先做简单项目，即基础项目。例如设计认识单片机及其开发工具的项目。设计一个单片机能“跑“起来的最小应用系统，完成第一个项目——流水灯，让中职学生对单片机系统有一个感性认识。然后熟练掌握单片机开发使用的仿真器、编程器、下载方式方法。熟练使用单片机开发工具软件及单片机开发设计语言。这一阶段虽然还没有深入了解单片机的硬件，但是是后续单片机项目顺利实施的基础，这一阶段可以适当增加课时数。

然后设计单片机I/O口的控制的项目，即简单的设计性的项目。例如设计闪烁发光二极管的电路制作；广告灯的制作；控制直流电动机的设计这些项目。因为单片机的输入检测，输出控制是通过对其I/O的控制实现的。学生掌握了这些控制方法，也就打好了基本功。为后续项目的顺利实施打好基础。

在此基础上适当增加后续项目的难度，即复杂的设计性项目。例如，设计数字显示的的电压表项目，在此项目中设计应用单片机与AD转换芯片之间的接口与编程。设计一个防盗报警器项目，在此项目中设计应用单片机内部的中断功能实现。

每个项目以此设计单片机课程项目符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验项目的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。

3、理论知识与项目实验衔接

在项目实验环节中，不断穿插理论知识的讲解，每一个单片机的实验课程就是一个实际项目然后让学生亲自动手，自己实践，运用理论知识解决在实验中碰到的问题。建议理论课时占40%和实践课时占60%，据此理论知识讲授要“讲精，讲透”。要求学生在项目实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。学生在项目任务的完成过程中，遇到难点，教师可采用启发问答形式，让学生自己思考，鼓励学生都动手实践，仔细观察每一次实验的结果，总结解决问题的经验，达到使学生发现问题，解决问题的能力。

4、验证性实验与设计性项目衔接

验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性项目是以实际设计项目目的要求和项目条件，由学生自行设计项目方案并加以实现的项目。传统的教学方法是验证性实验，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性项目的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1～2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性项目前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性项目的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性项目更是如此。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性项目具有很强的可操作性，有利于验证性实验到设计性实项目的自然衔接。

六、需要注意的问题

1、教师自身定位

教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。

2、学校的评价体系

学校应当改变传统以分数论英雄的模式。单片机课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，确立以项目实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果，质量等验收情况来给出合适的评价。中职学校应支持，鼓励并完善以项目化教学改革，保证单片机项目化教学改革的顺利实施。可以此为中职学校相应教学改革的切入点，待时机成熟，向其他课程推广。

七、结束语

现在中职学校大力进行教学改革的环境下，以此为契机，开展单片机课程项目化的教学改革势在必然。单片机课程就本省而言需要相适应的教学方法体现教学效果，单片机项目化的教学模式改革符合认知规律，体现学以致用的教学思想，实施好单片机项目化教学模式改革为培养出符合社会发展需要的高素质人才提供方法和途径。

参考资料：

[1]《单片机原理与实训教程》.舒伟红主编.科学技术出版社

基于单片机的课程设计范文篇2

关键词:单片机;课程;教学载体;学习情境

以工作过程为导向的课程教学方式,已成为近年来职业教育课程改革的热门话题。工作过程导向的课程的实质,在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化,而是工作过程的系统化。单片机课程作为高职高专院校电子、电气、机电、计算机与通信等专业的一门专业课,是一门综合性和实践性较强的课程,适合按照工作过程导向的模式组织教学。单片机课程的教学目的是为从事电子产品、机电产品设计的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和创作能力的实践性人才,单片机应用的过程就是用单片机设计产品的过程。以电子产品作为单片机课程的教学载体,将产品的设计制作过程与单片机的知识点有机结合组织教学内容,可以抓住单片机教学的切入点和着力点,教学过程有明确的实践目标――完成电子产品设计,紧密联系单片机应用的实践,有利于提高学生的学习积极性和主动性,提高教学效果。本文以“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”三个电子产品作为教学载体,按照系统化的工作过程系统化教学模式,构建单片机课程系统化的学习情境。

一、教学载体的选取原则

作为教学载体的电子产品应具有完整性。工作过程系统化的教学模式要求每个学习情境都是一个完整的过程,因此作为教学载体,它应是具有完整功能的电子产品,它的设计制作过程应当是一个完整的项目制作过程,包括如图1所示单片机应用产品的设计步骤。

和传统教学方法中的实验有本质区别,传统的实验仅仅是为了验证部分理论知识的正确性,而“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”在现实中都有产品原型,“循环流水灯”的原型是五彩缤纷的霓虹灯,“电子钟”的原型是学生都比较熟悉的电子手表,“温度测量报警系统”是典型测量控制系统。

作为教学载体的电子产品应具有系统性。根据工作过程系统化教学模式的要求,学习情境之间不仅要有内在的联系,而且不能是简单的重复,前面的学习情境是后面学习情境的基础,后面的学习情境是在前面基础上的拓展与综合。以上述三个产品为载体设计的学习情境,实施过程的步骤是重复的,而实施的内容上则是包含递进的,是一个螺旋上升的学习过程,在硬件设计、程序设计、软件工具使用、调试方法等方面都是包含和逐步递进的。以硬件设计为例,“循环流水灯”用I/O(输入/输出)口输出开关量,控制灯亮灭,“电子钟”用I/O口输出数据,在显示器件上显示字符,“温度测量报警系统”用I/O口输出其他芯片的工作时序,控制其他芯片按设定的方式工作。

作为教学载体的电子产品应具有拓展性。根据工作过程系统化教学模式的要求,学习情境应具有拓展性,拓展性是指学习情境应涵盖课程的所有知识点和该课程在实践中的典型工作任务。上述三个产品为载体的学习情境,涉及单片机所有资源应用:I/O口的输入、输出,外部中断,定时/计数器,串行口等,涉及单片机应用中的典型工作任务:开关量的输入输出控制、显示电路设计控制、键盘电路设计控制、并行接口器件扩展控制、串行接口器件控制和串行通信控制等。学生通过这些系统化的学习情境学习,可以掌握单片机应用产品的开发步骤、环节,掌握单片机资源的应用方法、步骤和技巧,并能应用于其他电子产品的设计中。

二、针对产品设计制作过程的系统化学习情境设计

从图1可知,单片机应用产品的开发是一个综合的系统工程,需要开发人员具有相应的职业能力、职业素养和工程意识。这里的职业能力是指基于单片机应用产品开发过程的职业技能,包括电子产品功能分析分解、资料检索引用、单片机资源调配、硬件电路设计、软件程序设计与调试、编程软件使用、产品制作调试、技术文件编制等。职业素养是基于企业文化的职业素质,包括认真努力、严谨规范、吃苦耐劳、遵纪守时、求真务实、团结协作、拓展创新等素养。工程意识是从社会经济角度考虑的最优设计制作方案,包括成本意识、安全性、可靠性、节能、环保等。本课程在教学组织中将职业能力、职业素养和工程意识的培养有机结合起来,特别是后二者融入教学体系中,更加突出了工学结合的特点,实现单片机课程的培养目标,包括知识目标和能力目标。

为便于课堂教学的组织实施,将每一个学习情境分解为几个学习任务(或子情境),如表1所示。在每个任务里学习相关的单片机知识点,进行相应的实践制作活动,完成相应的职业能力、职业素养和工程意识的训练,每个学习情境最后的学习任务都是对前面任务的综合。

三、学习情境实施

每个学习情境的实施按照图1所示单片机应用产品的开发步骤进行,依照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”的六步骤组织教学内容,将学生的职业能力、职业素养和工程意识的培养融于教学的过程中,针对不同的阶段采用恰当的教学方法。下面以第二个学习情境“电子钟设计”为例,简述学习情境的实施情况。在“产品功能分析”阶段,采用案例对比法,引导学生思考讨论,然后确定电子钟所应具有的功能,确定系统方案(功能模块)。在“器件资料准备”阶段,按照系统方案选择所需的器件资料,采用器件资料比较法,考虑器件使用的难易程度和成本。在“功能电路设计”阶段,采用示范引导法,可以将其他系统的对应电路移植并加以改进,或参照器件资料提供的应用电路。在“功能程序设计”阶段,采用积木编程法,先编写模块程序,再逐步综合构成系统软件。在“系统功能联调”阶段,采用头脑风暴法,引导学生讨论,按照系统的功能要求调配硬件,调试程序使之实现系统功能。在“产品制作”阶段,采用内外互补法,课外制作,课内检查。在“产品测试”阶段,采用自互评价法,由学生自己以及其他同学对作品进行检查评价,最后老师检查验收,综合学生自互评价,给一个综合的成绩。

在学习情境的实施过程中,我们充分利用现代教学手段,对于难以理解的内容,制作动态演示的电子课件帮助学生理解掌握,同时注重虚拟仿真技术的学习,依照学习情境开发系列的虚拟项目(KeilC软件模拟,Protues硬件模拟),供学生在课堂课外练习,这些项目也可以通过网络完成训练,突破学习训练在时间、空间上的局限性。另外,我们注重现代交流技术手段的应用,通过QQ群、电子邮件、MSN等建立网上论坛,实现了师生之间、学生之间的多样化交流。

四、结束语

以产品为载体的单片机课程学习情境设计体现了工作过程系统化课程的工学结合特点,以产品设计制作过程为导向,在“做”中“学”,在“学”中“练”,以练促学,为学生提供了更多实践动手机会,实践能力和综合能力都有很大提高。

参考文献:

[1]姜大源.关于工作过程系统化课程结构的理论基础[J].职教通讯,2006,(1):7-9.

基于单片机的课程设计范文篇3

关键词：单片机；教学做合一；教学改革

中图分类号：G642文献标识码：B收稿日期：2016-07-14

一、单片机教学过程中存在的主要问题

单片机课程是电子信息类专业的核心主干课，它涉及多门课程，如数字电路、模拟电路、C语言程序设计、计算机原理、传感器与检测技术等。该课程培养学生基于单片机的电子产品设计创新能力，为学生毕业后从事本行业工作奠定坚实基础。

1.教学内容理论性强，教学组织形式单一

以往的单片机教学过程中，都是以单片机系统结构为主线，从单片机硬件组成、特殊功能寄存器、存储空间、单片机指令、汇编语言程序设计方法、接口原理及扩展等方面来讲解。老师授课以讲解为主，涉及抽象概念和复杂电路时，学生就难以理解。高等职业院校学生普遍基础薄弱，学习主动性差，特别是近几年的单招学生更是如此。而单片机课程涉及其他课程内容较多，某一个环节出现问题，都会使学生产生厌学情绪。

2.理论课和实验课不协调

单片机是一门实践性很强的课程，没有足够的操作技能很难掌握。传统的单片机课程教学中，理论课时远多于实验课时，并且理论讲解和实验课的时间不对应，导致学生不能及时掌握该知识点。然而大多数实验课都是验证性的，很少有主动设计性的实验，不利于培养学生的系统整体设计能力和工程开发意识。

3.缺乏较好的单片机项目化教材

现在大多数院校在单片机教学过程中采用C51高级程序设计语言，它具有程序结构清晰、可读性好、便于移植等特点，可广泛用于单片机教学。单片机技术和C语言程序设计均有各自的理论体系，通过项目引入的方式将两大知识理论体系融入具体的项目中，具有一定的难度，并且没有编写比较好的项目化教材。

4.软件教学和硬件学习的问题

完整的单片机工程项目包括硬件电路设计和软件编程设计，一般都是先设计硬件电路，然后根据硬件电路进行软件编写，硬件电路是系统的基础设计，硬件的功能实现靠软件程序来支撑。实际的教学过程中都是采用实验箱或开发板来做实验，硬件电路已经设计好了，元器件的参数固定，学生就不会主动思考电路为什么这样设计，参数为什么选这个，电路设计思路就会固化。软件的编写都有参考程序，学生在脑海中就会无法建立完整的单片机系统设计的概念。

二、“教学做合一”在单片机课程教学改革中的应用

1.教学内容上采用项目化任务驱动为导向进行知识重构

在单片机的教学中，不按以往的知识章节来讲解，即内容上不分先后顺序，而是以项目化任务驱动为导向，把每个项目分解成若干个任务，一个任务作为一个实例来讲解。这样能激发学生的学习兴趣，让学生体会到单片机实实在在的功能。在讲解这些功能的实现途径时，把完成本任务需要的基本理论知识和基本技能贯穿到授课过程中。这样降低了学习的难度，提高了学生学习的积极性。

2.“教学做合一”的教学方法的实现

单片机教学采用“教学做合一”的教学方法，以项目驱动方式组织教学内容。每个项目都有具体的任务要求、基本知识和详细的实施步骤。老师在理论授课时把这些内容贯穿于讲解中，特别是硬件电路的设计和程序的编写。从教师边讲、学生边练到分小组合作讨论，最后教师指导学生亲自动手制作完成单片机的每个任务。实践教学过程有助于学生加深对理论知识的理解，从简单的电路设计和程序编写，到最后复杂的单片机系统设计。学生普遍对动手操作感兴趣，每一个任务的完成有助于让学生体会到知识的用处，产生成就感，形成良性循环。

单片机的教学课时有限，仅仅靠课堂上的练习是远远不够的。为鼓励学生加强实践锻炼，学院开放单片机实训室，学生可以利用课余时间来实训室学习。学院设有创新创业实训室，配有单片机开发设备和常用工具。创新创业实训室由专门老师穿插指导学生进行单片机产品的设计。学生利用课余时间进行小产品的设计制作，同学之间可以相互交流学习，有利于学生综合素质和专业技能水平的提高，形成一个良好学习环境。

3.单片机虚拟仿真软件的使用

在“教学做合一”的实训室里，通常都配有单片机实验箱、开发板、仪器仪表和Keil软件。近年来，教师在单片机教学中越来越多地使用Proteus仿真软件。Proteus是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件合一的设计平台，支持51系列、AVR、PIC等各种主流单片机系统和第三方软件编译及调试。在实施项目化教学任务之前，学生可以先通过Proteus软件在电脑上进行电路设计，结合Keil软件进行联合调试，发现问题可以及时修改。这样可以很直观地让学生理解单片机硬件电路设计和程序编写是如何配合工作的，之后再进行产品的制作，这样可以节约耗材，提高学生分析和解决问题的能力，并缩短实验实训的时间。

4.重视单片机课程设计

单片机的课程设计是学完该课程后的一个综合性课程设计，是对理论课和实践课程的综合应用。课程设计的目的是培养学生对实际工作任务的分析和解决能力，从电路的设计、元器件的选择检测焊接装配、软件程序的编写、电路仿真调试、功能性指标的测量等方面去考查学生。

5.以赛促学，以赛促练

兴趣是创造的源泉，也是主动学习的不竭动力。学院一直致力于学生专业技能水平的提升，已经成功举办了6届专业技能比赛。通过这种方式来激励学生学习单片机的兴趣，并影响低年级的学生尽早进入学习单片机的队伍中来。在教学过程中，一个项目、一个任务的学习不具有单片机开发的完整性和系统性，而通过技能比赛的方式来完成一个相对完整的项目，可以使学生掌握实际工程项目设计的流程，培养学生解决实际问题的能力，同时，在此过程中促使学生主动积极学习，以赛促学，以赛促练，效果显著。

高职高专教师应熟悉“教学做合一”教学模式的内涵、理念、特点和实施方法，并能将其应用到教学中，从而为国家和企业培养优秀的高端技能性专门人才服务。本文针对单片机教学过程中存在的问题，提出采用“教学做合一”的教学模式，以项目化内容来引导，以具体任务来驱动，从而使学生在学习单片机的过程中由被动变主动，积极参与到实践项目中，在实践中去消化理解单片机工作原理、软硬件知识。通过这样的教学过程提升学生的自学能力、认知能力、创新能力，增强学生就业的竞争力。

参考文献：