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摘要：为适应卓越工程师培养的目标需求，针对单片机实践教学现状，以注重学生工程实践能力培养，提高学生的创新能力为出发点，对单片机实践教学内容和教学方式进行了有效的改革尝试，收到了良好的教学效果。
关键词：单片机教学；卓越计划；工程实践
作者简介：雷桂斌（1968-），男，四川南江人，广东海洋大学信息学院，实验师；王淑青（1969-），女，河北沧县人，广东海洋大学理学院，讲师。（广东 湛江 524088）
基金项目：本文系广东海洋大学创新训练项目（项目编号：1056613081）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0157-02
2010年6月，教育部召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，实施“卓越计划”以培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。[1]单片机已广泛应用到家用电器、工业控制、军事、通信、仪器仪表、航空航天等领域中，在人类进入自动化、信息化进程中发挥着举足轻重的作用，因此，“单片机技术”课程不仅是全国高等院校电气电子、机电、自动化、测控、通信、光电信息等许多工科专业的一门必修课程，也是培养“卓越计划”创新型工程技术人才的一门重要课程。
一、单片机课程实践教学现状
“单片机技术”是一门实践性非常强的课程。传统的单片机课程教学模式是以理论教学为主，实践教学为辅。实践教学的目标是为了配合理论教学环节，实验内容主要是验证理论课的教学内容，如运算、IO口、定时器、中断实验等。实践教学中的教学设备采用实验箱或者是仿真头加开发板的模式，该实践教学模式不但需要投入大量的资金购买配套的仪器设备，也导致实验内容主要以教师为中心，学生在规定的时间内按照实验指导书上规定的步骤做相同的实验。上述教学模式致使学生对单片机的实践探索只能局限于实验室环境，禁锢了学生的创造性思维，挫伤了学生的学习兴趣。很多学生虽然在单片机课程考核中取得了很好的成绩，但却不能自行设计一个实际的应用系统。
针对上述弊端进行“单片机技术”课程的教学改革，探索面向“卓越计划”的单片机实践教学模式，以学以致用为出发点克服单片机实践教学脱离实际应用，对激发学生学习单片机的兴趣，提高学生的动手和创新能力，培养适应社会需求的应用型人才具有重要的意义。
二、面向“卓越计划”的单片机教学改革
单片机实践教学的目的是培养学生综合运用单片机的能力，包括单片机硬件系统设计和软件设计，而当前采用实验箱和开发板的单片机实践教学模式只能培养学生的软件编程、调试能力。[2]在当今以培养创新能力为目标的“卓越计划”教学理念下，应改进实验教学内容和要求。通过实践教学改革使学生经历从生产实际需要入手，根据所学和搜集的知识，针对工程实际应用独立完成系统的方案论证和确定及软硬件设计、系统实物制作和调试等全部过程。为实现这一目标，在确保完成教学大纲要求的基础上，对单片机实践教学的内容、教学方式和考核方式进行了调整。
1.实验内容的调整
传统的汇编语言抽象、难懂，编程效率低，容易使学生产生厌学情绪，因此在实践教学中选用C语言进行教学。[3]C语言不仅兼顾了高级语言的优点，而且具备汇编语言的功能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为嵌入式软件开发的一个主流。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植，增加了学生学好单片机课程的兴趣和信心。
学生学习单片机课程，必须通过大量的实践才能真正地掌握单片机技术。传统的单片机实验课服务于理论课的教学模式，已不能满足实践教学要求。为此，采取了单片机实践课独立作为一门课程的教学尝试，总学时为24学时。把教学内容分为验证性实验、设计综合性实验两大类。验证性实验主要是在原来的实验箱上进行操作，该部分实验内容包括运算和数据类型转换实验，IO口、定时器、中断实验、A/D和D/A转换等，该部分教学用6个学时来完成。通过这一阶段的实践学习，学生基本掌握了单片机的硬件原理、编程和调试方法。设计综合性实验是在掌握每个验证性实验的基础上，综合两个以上的验证性实验的灵活运用，如数字时钟、秒表、电压表、温度计等具有某种独立功能的实验。设计综合性实验要求学生具有一定的硬件、软件综合设计能力，完成实验的时间较长，在剩余的18学时内完成，学生可根据兴趣自由选择一个题目完成即可。
2.提供开放的实验室环境
上述的验证性实验和设计综合性实验均可在实验箱上完成，通过在已有的实验室硬件平台上完成所规定的实验，可提高学生的软件设计能力。而硬、软件综合设计能力却没有得到锻炼，可通过开放式实验室教学来弥补，主要有以下两种途径：
（1）目前在校学生大多都有电脑，可引导学生充分利用自己的资源在电脑上安装单片机软件开发系统Keil μVision，选用具有FLASH可擦写存储器和支持ISP程序下载功能的单片机如AT89S系列、STC系列，学生不用购买仿真器和编程器，可完成程序的调试和下载，这样不仅节约了硬件开支，又方便了学生在课余时间进行软件的编程与调试，弥补了实验课时少的缺陷。
（2）为学生提供课外实践的专用实验室和器件，并配备有激光打印机、热转印设备、三氯化铁、电钻、示波器、稳压电源、电烙铁等常用工具仪器。在教学中提出了模块式的硬件制作方法，所谓的模块化即把一个实际的单片机应用系统的硬件分成不同的应用模块，如单片机最小系统模块、LED数码显示模块、液晶显示模块、A/D、D/A模块等，每个模块均预留与其他模块连接用的接插件。学生首先在自己的电脑上利用Altium Designer等软件根据硬件原理图设计每个模块的PCB图，再经过打印、热转印、腐蚀、器件安装、焊接完成各个模块的制作。通过把一个应用系统划分成不同的模块，不仅减少了手工制作PCB板的难度，而且常用的模块还可重复使用，既锻炼了硬件的实践动手能力，又降低了硬件投入的成本。 3.培养工程实践意识和创新意识
单片机是一门在各行各业应用性非常强的课程，在教学中应培养学生的工程应用意识，在实践教学中要求学生采用单片机实现具有一定功能的工程项目。针对基础较差的学生，可布置一些简单的题目如秒表、时钟、温度计、电压采集等供学生选择，而对基础较好、希望进一步提高的学生，为鼓励他们的自主创新性，允许学生根据自身兴趣和能力水平，选取适合自己的题目，经指导教师审核同意后，学生自己拟定设计题目，制定实现计划，包括查阅资料、方案论证、软硬件设计和最后的系统调试。这种方式卓有成效地激发了学生的学习自主性和创新性，不少学生提交了设计新颖、实用意义非常强的实物作品。如用于车载的基于蓝牙技术的多功能免提通话系统、电子血压计、基于GSM的养殖场远程监控系统、基于红外光通信的英文短信收发系统等。
4.鼓励参加科技竞赛
单片机在科技竞赛中具有广阔的发挥空间，应积极鼓励学生结合所学知识参加各种课外科技竞赛活动，如“全国电子设计大赛”、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、“飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛”等，通过这些竞赛可以调动学生的学习积极性，鼓励学生发挥自己的创新性思维，达到学以致用、学有所获的目的。
5.考核方式的改革
考核采用百分制，包括对学生单片机基础实验、综合设计实验和创新实验三个方面的考核。
基础实验占60%。基础实验主要是针对单片机内部的单个资源设计的实验，要求学生在规定的实验课时在实验箱上完成。综合设计实验占25%。综合设计性实验是合理使用单片机多个资源的单片机应用系统，学生可在指定的20个题目中任选1个，在约定的时间到专用场地演示和现场答辩。创新实验占15%。学生自定题目的具有一定创新性的应用系统，或者是在综合设计实验中完成的具有一定创新性的作品。
三、结束语
通过对单片机实践教学环节的改革，摒弃了以知识学习为目标的传统教学理念，构建了以培养工程实践能力和创新能力为教学目标的实践课程体系，培养了学生独立思考、积极探索、自觉运用科学知识、提高分析问题和解决问题的能力，从而达到了卓越工程师培养的目的，将学生培养成真正的卓越工程师。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2011，（4）：10-17.
[2]谢光前.卓越工程师背景下的单片机课程教学改革和探索[J].电脑知识与技术，2012，8（11）：2563-2564.
[3]马斌，等.单片机原理及应用——C语言程序设计与实现[M].第1版.北京：人民邮电出版社，2011.
（责任编辑：孙晴）
关键词：单片机教学；卓越计划；工程实践
作者简介：雷桂斌（1968-），男，四川南江人，广东海洋大学信息学院，实验师；王淑青（1969-），女，河北沧县人，广东海洋大学理学院，讲师。（广东 湛江 524088）
基金项目：本文系广东海洋大学创新训练项目（项目编号：1056613081）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0157-02
2010年6月，教育部召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，实施“卓越计划”以培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。[1]单片机已广泛应用到家用电器、工业控制、军事、通信、仪器仪表、航空航天等领域中，在人类进入自动化、信息化进程中发挥着举足轻重的作用，因此，“单片机技术”课程不仅是全国高等院校电气电子、机电、自动化、测控、通信、光电信息等许多工科专业的一门必修课程，也是培养“卓越计划”创新型工程技术人才的一门重要课程。
一、单片机课程实践教学现状
“单片机技术”是一门实践性非常强的课程。传统的单片机课程教学模式是以理论教学为主，实践教学为辅。实践教学的目标是为了配合理论教学环节，实验内容主要是验证理论课的教学内容，如运算、IO口、定时器、中断实验等。实践教学中的教学设备采用实验箱或者是仿真头加开发板的模式，该实践教学模式不但需要投入大量的资金购买配套的仪器设备，也导致实验内容主要以教师为中心，学生在规定的时间内按照实验指导书上规定的步骤做相同的实验。上述教学模式致使学生对单片机的实践探索只能局限于实验室环境，禁锢了学生的创造性思维，挫伤了学生的学习兴趣。很多学生虽然在单片机课程考核中取得了很好的成绩，但却不能自行设计一个实际的应用系统。
针对上述弊端进行“单片机技术”课程的教学改革，探索面向“卓越计划”的单片机实践教学模式，以学以致用为出发点克服单片机实践教学脱离实际应用，对激发学生学习单片机的兴趣，提高学生的动手和创新能力，培养适应社会需求的应用型人才具有重要的意义。
二、面向“卓越计划”的单片机教学改革
单片机实践教学的目的是培养学生综合运用单片机的能力，包括单片机硬件系统设计和软件设计，而当前采用实验箱和开发板的单片机实践教学模式只能培养学生的软件编程、调试能力。[2]在当今以培养创新能力为目标的“卓越计划”教学理念下，应改进实验教学内容和要求。通过实践教学改革使学生经历从生产实际需要入手，根据所学和搜集的知识，针对工程实际应用独立完成系统的方案论证和确定及软硬件设计、系统实物制作和调试等全部过程。为实现这一目标，在确保完成教学大纲要求的基础上，对单片机实践教学的内容、教学方式和考核方式进行了调整。
1.实验内容的调整
传统的汇编语言抽象、难懂，编程效率低，容易使学生产生厌学情绪，因此在实践教学中选用C语言进行教学。[3]C语言不仅兼顾了高级语言的优点，而且具备汇编语言的功能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为嵌入式软件开发的一个主流。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植，增加了学生学好单片机课程的兴趣和信心。
学生学习单片机课程，必须通过大量的实践才能真正地掌握单片机技术。传统的单片机实验课服务于理论课的教学模式，已不能满足实践教学要求。为此，采取了单片机实践课独立作为一门课程的教学尝试，总学时为24学时。把教学内容分为验证性实验、设计综合性实验两大类。验证性实验主要是在原来的实验箱上进行操作，该部分实验内容包括运算和数据类型转换实验，IO口、定时器、中断实验、A/D和D/A转换等，该部分教学用6个学时来完成。通过这一阶段的实践学习，学生基本掌握了单片机的硬件原理、编程和调试方法。设计综合性实验是在掌握每个验证性实验的基础上，综合两个以上的验证性实验的灵活运用，如数字时钟、秒表、电压表、温度计等具有某种独立功能的实验。设计综合性实验要求学生具有一定的硬件、软件综合设计能力，完成实验的时间较长，在剩余的18学时内完成，学生可根据兴趣自由选择一个题目完成即可。
2.提供开放的实验室环境
上述的验证性实验和设计综合性实验均可在实验箱上完成，通过在已有的实验室硬件平台上完成所规定的实验，可提高学生的软件设计能力。而硬、软件综合设计能力却没有得到锻炼，可通过开放式实验室教学来弥补，主要有以下两种途径：
（1）目前在校学生大多都有电脑，可引导学生充分利用自己的资源在电脑上安装单片机软件开发系统Keil μVision，选用具有FLASH可擦写存储器和支持ISP程序下载功能的单片机如AT89S系列、STC系列，学生不用购买仿真器和编程器，可完成程序的调试和下载，这样不仅节约了硬件开支，又方便了学生在课余时间进行软件的编程与调试，弥补了实验课时少的缺陷。
（2）为学生提供课外实践的专用实验室和器件，并配备有激光打印机、热转印设备、三氯化铁、电钻、示波器、稳压电源、电烙铁等常用工具仪器。在教学中提出了模块式的硬件制作方法，所谓的模块化即把一个实际的单片机应用系统的硬件分成不同的应用模块，如单片机最小系统模块、LED数码显示模块、液晶显示模块、A/D、D/A模块等，每个模块均预留与其他模块连接用的接插件。学生首先在自己的电脑上利用Altium Designer等软件根据硬件原理图设计每个模块的PCB图，再经过打印、热转印、腐蚀、器件安装、焊接完成各个模块的制作。通过把一个应用系统划分成不同的模块，不仅减少了手工制作PCB板的难度，而且常用的模块还可重复使用，既锻炼了硬件的实践动手能力，又降低了硬件投入的成本。 3.培养工程实践意识和创新意识
单片机是一门在各行各业应用性非常强的课程，在教学中应培养学生的工程应用意识，在实践教学中要求学生采用单片机实现具有一定功能的工程项目。针对基础较差的学生，可布置一些简单的题目如秒表、时钟、温度计、电压采集等供学生选择，而对基础较好、希望进一步提高的学生，为鼓励他们的自主创新性，允许学生根据自身兴趣和能力水平，选取适合自己的题目，经指导教师审核同意后，学生自己拟定设计题目，制定实现计划，包括查阅资料、方案论证、软硬件设计和最后的系统调试。这种方式卓有成效地激发了学生的学习自主性和创新性，不少学生提交了设计新颖、实用意义非常强的实物作品。如用于车载的基于蓝牙技术的多功能免提通话系统、电子血压计、基于GSM的养殖场远程监控系统、基于红外光通信的英文短信收发系统等。
4.鼓励参加科技竞赛
单片机在科技竞赛中具有广阔的发挥空间，应积极鼓励学生结合所学知识参加各种课外科技竞赛活动，如“全国电子设计大赛”、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、“飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛”等，通过这些竞赛可以调动学生的学习积极性，鼓励学生发挥自己的创新性思维，达到学以致用、学有所获的目的。
5.考核方式的改革
考核采用百分制，包括对学生单片机基础实验、综合设计实验和创新实验三个方面的考核。
基础实验占60%。基础实验主要是针对单片机内部的单个资源设计的实验，要求学生在规定的实验课时在实验箱上完成。综合设计实验占25%。综合设计性实验是合理使用单片机多个资源的单片机应用系统，学生可在指定的20个题目中任选1个，在约定的时间到专用场地演示和现场答辩。创新实验占15%。学生自定题目的具有一定创新性的应用系统，或者是在综合设计实验中完成的具有一定创新性的作品。
三、结束语
通过对单片机实践教学环节的改革，摒弃了以知识学习为目标的传统教学理念，构建了以培养工程实践能力和创新能力为教学目标的实践课程体系，培养了学生独立思考、积极探索、自觉运用科学知识、提高分析问题和解决问题的能力，从而达到了卓越工程师培养的目的，将学生培养成真正的卓越工程师。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2011，（4）：10-17.
[2]谢光前.卓越工程师背景下的单片机课程教学改革和探索[J].电脑知识与技术，2012，8（11）：2563-2564.
[3]马斌，等.单片机原理及应用——C语言程序设计与实现[M].第1版.北京：人民邮电出版社，2011.
（责任编辑：孙晴）