单片机课程设计的教学改革与探讨

武桐++王敏

【摘要】“单片机课程设计”作为“单片机原理及接口技术”课程的后续课程和集中实践教学环节，在电类和计算机类相关专业学生的实践能力培养过程中发挥着重要的作用。本文在分析目前单片机课程设计存在问题的基础上，探讨了对这门实践课程在教学方法、实践内容、考核方式等方面可进行的一些改进，以进一步培养学生的设计意识，提高学生的设计能力。

【中图分类号】TP368.1-4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）14-0001-01

单片机课程是工科电类和计算机类专业的专业基础课，也是一门强调工程实践的课程，而课程设计是单片机课程实践教学过程中最重要的环节之一。通过单片机的课程设计，不仅可以加深学生对单片机原理、指令的理解，还可提高学生综合应用的能力，培养学生根据设计目标解决实际问题的能力，为以后的工程开发积累经验。本文就目前单片机课程设计中存在的问题，探讨了可行的解决方案，以期更好的发挥课程设计的作用，提高学生的能力。

一、传统课程设计中存在的问题

1.项目选题陈旧，无法调动学生的积极性与创造性

传统的课程设计偏重于理论验证，主要由教师给出设计思路，学生按已有方案进行验证性设计，束缚了学生的积极性和创造性，最后结果千篇一律；有的实际的题目却过分依赖Protues仿真，与工程实践脱节，对学生工程应用能力的培养大打折扣。

2.设计题目单一，没有考虑学生个体差异

传统课程设计一般有2～3名学生共同完成一个题目，而考核又以设计报告为主，学生之中只有少部分能真正动手去做，很多学生依赖严重，没有达到训练的目的。

3.与其他课程脱节

传统的课程设计仅涉及单片机课程本身，而对其他课程，如模拟电子技术、传感器技术、电机拖动、自动控制等关联性较少，设计内容单一，深度不够，与实际应用系统严重脱节。

总的来说，传统的单片机课程设计无法加深学生对课程的理解与掌握，不利于培养学生的动手能力和工程设计意识。所以，在改革中，我们要从项目题目的选定、实施、考核等各个方面进行探讨，让学生真正主动、有效的开展课程设计。

二、教学改革方法和措施

1.课程设计的选题

单片机课程设计中，题目的拟定非常重要。一方面题目要有难易差异，让不学生均可以得到锻炼，达到理想的学习效果；另一方面，题目要注重题目的科学性、新颖性和创造性，能够激发学生的学习热情。基于以上考虑，可采用两种方式：

（1）教师精心设计题目

所定题目既要有基本功能，又可在此基础上添加附加功能，基本功能侧重对单片机基础知识、基本模块的应用，比较简单且容易实现，大部分学生都可以完成；附加功能在基本功能的基础上进行扩展，可综合应用多学科的知识，发挥学生的创新思维，实现一些复杂的设计。

（2）学生自拟题目

学生可根据自己的兴趣拟定设计题目，并与指导教师讨论协商，确定设计的目标。这样的模式提供给学生更多选择，有利于调动学生积极性，培训学生的创新能力，也为一些优秀学生提供展示平台。

2.课程设计实施步骤

单片机课程设计一般是在2周内完成，因此合理的安排课程设计是十分重要的。整个设计过程要以学生为主，教师辅助指导的形式。

（1）基础理论与设计方法指导

在选定课程设计题目后，进入方案的设计和论证阶段。教师需要介绍单片机理论教学中没有涉及的、与实际项目相关的理论、注意事项，介绍项目开发的一般步骤和模块化的设计方法。学生根据要实现的目标和自身能力，学习相关器件，进行模块划分。

（2）查阅资料，确定设计方案

查阅资料是一项非常重要的能力，学生针对遇到的问题，寻求最佳解决途径，为学生科研能力的培养和进一步深造都打下基础。教师要鼓励和指导学生通过各种途径，如学校图书馆、互联网、学习网站等查找与项目相关的资料，并要求学生对资料进行整理，根据设计目标选取有用的内容进行学习，学会对不同的设计方案进行比较，确定初步方案。提醒学生在初步方案确定时要充分考虑系统的存储器空间、I/O口资源，为之后的升级留有余地。

（3）程序编写与系统仿真

程序编写是课程设计过程中最为重要的环节，学生首先是要建立程序编写的思想，画出程序流程图。除此之外，学生要熟悉单片机的开发环境，能够熟练使用Keil和Protues开发软件，对系统进行设计与仿真。经过仿真设计，使学生更加清楚项目方案，熟悉项目功能模块和电路设计，避免了盲目设计，为实际的硬件设计做铺垫。

（4）系统硬件设计与调试

在完成系统仿真之后，学生根据项目要求选择元器件，列出详细的元器件清单，和教师商议后购买。完成硬件的焊接、下载与调试，在调试过程中，进一步完善系统功能，有能力学生可在原设计基础上添加更复杂的模块，达到实际的训练目的。

（5）撰写课程设计报告

报告不仅要求包括项目设计思路和方案，还要给出硬件原理图、软件流程图、调试过程的数据记录和数据分析，以及课程设计的收获和体会。要求学生按照统一格式书写说明书，有时间可组织学生以小组形式答辩。

3.课程设计的考核

成绩评定作为课程设计的最后一个环节，要求客观公正的评价学生完成课程设计的质量。与一般课程不同，课程设计需要对过程中的各个环节进行全面考核，指定综合成绩评定标准，包括基本知识掌握程度、设计方案的合理性和创新性、电路设计的规范性、功能实现的效果、实践动手能力的强弱、分析和解决问题的能力、说明书和设计报告的撰写水平、答辩情况及分工合作情况等，建议各项考核内容如下：Protues仿真占20%，单片机系统硬件实物30%，课程设计报告30%，答辩及其他20%。

三、需要注意的一些问题

1.单片机的课程设计一般建议安排在“单片机原理及接口技术”授课的学期末，也可考虑放在电机拖动、传感器技术等课程开设的学期。在单片机的课堂教学过程中布置相关任务，让学生提前准备。

2.根据学生能力和题目的难易程度，课程设计可单人完成，也可分2～3人小组完成，既能发挥不同学生的特长，又有利于锻炼团体协作能力，但分组完成时要明确组内分工。

四、結语

“单片机课程设计”作为“单片机原理及接口技术”课程的加强与提高是十分有必要的，不仅能够使学生真正了解到单片机开发设计的基本过程，更能够切实培养学生的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力，激发学生学习单片机的技术的兴趣和积极性，为今后的毕业设计、工程实践打下良好的基础。

培养学生的实践能力是一个长期而复杂的过程，需要不断积累经验，不断改进培养方法，才能使学生真正学有所获，学有所用。endprint