单片机应用课程设计教学改革探讨

马宝山，刘剑桥，金国华，翟朝霞

(大连海事大学 信息科学技术学院，大连 116026)

单片机应用课程设计教学改革探讨

马宝山，刘剑桥，金国华，翟朝霞

(大连海事大学 信息科学技术学院，大连 116026)

单片机原理与应用是信息类本科专业重要课程之一，该课程相对抽象，学习难度大，需要足够的实践环节来加深学生对单片机理论知识的理解，单片机应用课程设计是单片机原理课程的重要延伸。文中针对近几年大连海事大学信息类本科专业单片机应用课程设计中遇到的问题展开讨论，进行了适当的教学改革，为提高单片机课程的教学质量做出尝试。

单片机；课程设计；教学改革；探索

单片机广泛应用于智能仪器仪表、通信设备、家用电器和机电一体化等各个领域，因此，单片机课程一直是信息类本科专业所开设的重要专业基础课。单片机的教学既涉及抽象的理论,又具有很强的实践性。如何做到理论与实践相结合, 让学生能够把抽象难懂的理论知识灵活运用、融会贯通是单片机教学的重点[1-3]。单片机课程设计是单片机课程教学过程中非常重要的一个环节, 它能够很好地综合单片机课程和前期先修课程的理论知识, 使学生能深入了解模拟电路、数字电路、传感器、单片机原理及其相关接口技术，通过该实践环节达到提高理论水平和动手能力[4-6]。

1 单片机应用课程设计存在的问题

大连海事大学信息科学技术学院信息类专业：通信工程、电子信息工程和电子信息科学与技术开设单片机应用课程设计已有十多年时间，积累了不少经验，也遇到一些问题。单片机应用课程设计的教学内容变化较小，题目主要沿用了前些年积累下来的题目，主要包括一些模拟传感器，例如温度传感器、气体传感器，还有一些集成芯片，例如AD0809、DA0832等。存在的主要问题有：

(1) 部分题目过于陈旧，不能紧跟电子信息科学日新月异的发展，没能将一些新型的传感器和集成电路芯片用到课程设计当中；

(2) 过多的沿用已有的题目会让学生失去学习和探索的兴趣，甚至部分的学生会直接把上届学生的报告拿来完成自己的课程设计，失去了课程设计的意义。

2 教学改革的主要内容和目的

为了充分利用我院电工电子实验教学中心齐备的教学和实验资源，调动学生的学习积极性，针对目前单片机应用课程设计存在的主要问题，本课程的教学改革鼓励学生自主拟题并提出具体实施方案，教师进行辅助指导，不断丰富和更新课程设计的题目。

具体内容是：鼓励在前期基础课(如微机原理与应用、电子线路、数字电路和传感器等)获得较好成绩又对单片机开发感兴趣的学生，通过自愿报名的方式确定自主选题的学生名单。按照学生的需要和自拟题目的难易程度，由主讲教师和实验教师对学生进行适当的培训，介绍单片机开发的基本流程和注意事项。通过开放实验室，在教师指导下，由学生选择不同型号的单片机和各类新型传感器、集成芯片等电子器件设计、开发出一件完整电子作品，达到课程设计的要求。

本项目的主要目的是在现有条件下将前后所开的课程密切衔接，使学生理论联系实际，激发学生对单片机原理与应用等课程的学习热情和创新精神，调动学生的主观能动性，通过对学生进行培训，鼓励学生使用各类新型模拟和数字芯片，使其熟悉硬件开发的基本流程，并锻炼动手实践能力。

3 教学改革的实施步骤

一方面，通过前期单片机原理与应用课程教学，把单片机原理与接口技术方面的理论知识教授给学生，再加上前期先修的模拟电子技术和数字电路等课程，使学生具备足够的理论基础；另一方面，教学改革的实施依托我院电工电子实验教学中心，具备先进的电子线路和单片机实验条件，拥有计算机、各种测试仪器和实验设备，为教学改革的顺利开展提供硬件保障。本教学改革具体实施步骤如下所述。

(1)组织动员阶段(3～4月)，对参加单片机应用课程设计的学生进行动员，鼓励对单片机和硬件开发感兴趣的学生积极参加，确定参加学生的名单。

(2)培训阶段(5月)，鼓励学生通过查找资料，在教师的指导下独立提出课程设计的实验方案，进行方案论证，并设计各部分硬件电路原理图，进行计算机电路仿真。对于一些特殊的芯片，例如TI公司的模拟、数字芯片以及其他各类型的CPU、传感器和模组等需要提前申请或购买，准备好各种实验需要的元器件。

(3)实践阶段(6～7月)，让学生动手焊接硬件电路、传感器模组等，编写单片机程序或软件，调试系统的各部分软、硬件功能，并进行系统集成调试。具体的实施可以让学生2～3名一组，互相讨论、交流，合作完成一件完整的作品。

(4)提高阶段(在校阶段)，在随后的全国大学生电子设计竞赛、专业课程设计以及毕业设计中，让学生在单片机课程设计基础上不断完善功能、提高性能指标，使学生在硬件和软件开发、撰写报告等各个环节得到全面的锻炼。

4 教学改革效果和意义

教学改革在我院2010级电子信息科学与技术专业本科生中进行了初步尝试，该专业共3个班，经过前期自愿申报和选拔，每个班有6名学生参加单片机应用课程设计自主选题，每2名分成一组完成一个题目。共申报9项题目，包括目前比较新颖的串行AD7709、DA芯片MCP4821、E2PROM芯片24C02、红外反射式开关传感器TCRT5000、数字温度传感器、DDS集成芯片和程控滤波器芯片等。自主选题的学生都能积极主动地学习，查找资料并进行实验，最后圆满完成了题目预先设定的全部要求，电路和传感器模组也都达到精度要求。

本次尝试表明单片机应用课程设计教学改革有利于学生深入认识单片机的基本概念和开发流程，为以后学习相关CPU课程(例如DSP，ARM等)打下良好基础；有利于激发学生主动学习的兴趣和创新精神，提高学生理论联系实际和独立从事科学研究的能力；有利于学生提前进入工程师角色，为随后开设的专业课程设计、各类电子大赛、生产实习和毕业设计奠定扎实的基础。

5 结束语

通过单片机应用课程设计教学改革，激发了学生的学习热情，锻炼了学生实践能力，培养了学生的创新意识，为其以后的学习打下了良好的基础，也为学校参加各类电子大赛储备优秀人才。当然，这次改革只是一次教学尝试，也遇到一些问题，比如如何让学生坚持做完整个设计，不能由于遇到一些难题就半途放弃，如何推广到更多的同学当中等，还需要在今后的教学过程中不断改进。

[1] 马金祥,陈伦琼.“单片机课程设计”教学改革探讨[J].常州工学院学报, 2011, 24(1)：77-79.

[2] 严敏.单片机课程教学改革的实践探索[J]. 中国科教创新导刊, 2012(1):196-198.

[3] 潘绍明,罗功坤,蔡启仲. 单片机课程设计教学改革探索[J]. 科技教育创新, 2008(20): 258-259.

[4] 胡瑞强,张毅刚,李成伟. 单片机课程设计教学改革探讨[J]. 实验科学与技术, 2010, 8(3):46-48.

[5] 葛浩,林其斌. 单片机课程设计教学改革与实践[J]. 实验技术与管理, 2011,28(10):138-140.

[6] 董玉华,肖瑛,刘岩川. 电子类专业工程应用型人才培养的课程设计教学改革与实践[J]. 中国现代教育装备, 2010(19)：157-159.

Discussion of Teaching Reform on Course Project of MCU

MA Baoshan, LIU Jianqiao, JIN Guohua, ZHAI Zhaoxia

(College of Information Science and Technology, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

Principles and applications of MCU is one of the most important courses for the undergraduates majoring in information engineering. Undergraduates need adequate practical training to improve the understanding of principles of MCU because of its abstract and difficulty. Therefore, the course project of MCU is becoming the important extension of Principles of MCU. To address the issues raised in the process of teaching course project of MCU for the undergraduates majoring in information engineering in Dalian Maritime University, some reforms in education were preformed in order to promote teaching quality of MCU course.

MCU; course project; teaching reform; discussion

2014-04-10

大连海事大学教学改革基金资助项目。

马宝山(1977-)，男，博士，讲师，主要从事单片机方面的教学工作。

G642.0;TP368.2

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.033