序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇電子密碼鎖畢業(yè)設(shè)計(jì)范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！

篇1

當(dāng)我還是個(gè)大學(xué)生的時(shí)候，我是課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的積極參與者;過了20年，作為一名大學(xué)教授，我又有幸成了科創(chuàng)課題的指導(dǎo)教師。我個(gè)人變換角色，由參賽學(xué)生變成課題導(dǎo)師，是從2007年開始的。那一年，教育部開始實(shí)施“大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”，資助在校大學(xué)生開展科技創(chuàng)新研究。遙想當(dāng)年我們上學(xué)時(shí)頗為拮據(jù)的科創(chuàng)經(jīng)費(fèi)情況，我感覺這一代學(xué)生開始享受到國家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展帶來的紅利了。也是從那年開始，我先后指導(dǎo)了十多組學(xué)生開展科創(chuàng)研究工作。這一路走來，既有成功的喜悅，也有過辛苦付出后收獲不多的痛楚，更少不得一些感悟。

急學(xué)先用與學(xué)以致用

因?yàn)橛辛嗽缒暧H身從事科技創(chuàng)新活動(dòng)的閱歷和經(jīng)驗(yàn)，所以這些年我擬定的大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目選題，基本都兼顧到了學(xué)生的興趣、個(gè)人愛好和當(dāng)前的知識(shí)技術(shù)水平，同時(shí)還要讓項(xiàng)目適合學(xué)生由于不可隨便翹課而不得不“三天打魚兩天曬網(wǎng)”的時(shí)間安排?；谏鲜隹紤]，我給這些大二甚至大一學(xué)生開出的題目很多是關(guān)于電子電路或單片機(jī)的（對(duì)時(shí)間連貫性要求較低）。

2011年秋，我曾指導(dǎo)以劉力同學(xué)為首的小組做了一個(gè)題為“涂鴉密碼鎖”的科創(chuàng)項(xiàng)目。這個(gè)題目其實(shí)源自多年前我在上自習(xí)時(shí)的一次突發(fā)奇想：“在一個(gè)卡片上隨意涂鴉作為密碼，通過程序控制，實(shí)現(xiàn)上鎖和解鎖，也可實(shí)現(xiàn)多卡開一鎖或一卡開多鎖?！碑?dāng)我把這想法介紹給學(xué)生們的時(shí)候，他們感覺特別神奇，雖然還似懂非懂，但覺得“這玩意要是能做出來應(yīng)該很好玩，聽起來很酷”，所以他們當(dāng)即決定做這個(gè)項(xiàng)目。

然而，對(duì)于剛上大二的物理系學(xué)生來說，這項(xiàng)目需要用到的知識(shí)還都沒開課呢，況且很多知識(shí)也不像教材中所說的那樣簡(jiǎn)單。劉力同學(xué)后來說起，那看起來很簡(jiǎn)單的二極管，到真正用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)有那么多型號(hào)和各不相同的技術(shù)指標(biāo)，都需要查資料搞清楚。在他第一次接觸單片機(jī)時(shí)，覺得很多書對(duì)單片機(jī)的功能都有詳細(xì)介紹，原理部分內(nèi)容過多，看著看著就失去了興趣。發(fā)現(xiàn)這樣的學(xué)習(xí)方式不合適后，他開始嘗試另一種方式，直接查閱到自己需要用的部分，暫時(shí)跳過大段的原理講解，先試著焊單片機(jī)電路，然后學(xué)著通過編程用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的跑馬燈控制。

在第一次看到在單片機(jī)控制下閃爍的燈光時(shí)，他興奮了一個(gè)晚上，感覺這玩意還挺好玩的，被原理嚇退的興趣一下重新高漲起來。隨后，他慢慢發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)是一個(gè)需要反饋的過程，將自己學(xué)到的東西立即運(yùn)用起來，反饋就來得快，興趣就濃，干得就起勁。從最初的一點(diǎn)都不懂，到能夠用程序控制單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的控制，再到對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，做出反應(yīng)，劉力一邊學(xué)，一邊用，有反饋地學(xué)習(xí)，興趣不退，動(dòng)力不減。就這樣，靠著這種“急學(xué)先用”的學(xué)習(xí)方式，他的單片機(jī)電路和編程初步入門了，從此項(xiàng)目的工作順利展開，同時(shí)他也體會(huì)到了“學(xué)以致用”的成就感。至今劉力仍記得在項(xiàng)目結(jié)題之前，每天課后他都會(huì)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣機(jī)調(diào)試，經(jīng)常不知不覺中就干到晚上11點(diǎn)多，做了一周多高強(qiáng)度的工作，也沒有感覺疲憊，只感覺到很興奮。他們的這個(gè)項(xiàng)目后來獲得了學(xué)?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，還在學(xué)校的“祖光杯”競(jìng)賽中進(jìn)行了展示。

“急學(xué)先用”是可以見到立竿見影的實(shí)效的。不過，我還得再說明一下，在“急學(xué)先用”過后，可不能因?yàn)闀?huì)用學(xué)到的一點(diǎn)兒還不太成體系的知識(shí)能解決實(shí)際問題了就飄飄然，而應(yīng)該充分利用在此過程中培養(yǎng)起來的興趣和對(duì)應(yīng)用背景的了解，回過頭去把跳過去的知識(shí)點(diǎn)重新補(bǔ)齊，這樣才能形成完整的知識(shí)體系，更好地運(yùn)用知識(shí)，并讓自己的能力變得更強(qiáng)大。

從功虧一簣到堅(jiān)持到底就是勝利

在我指導(dǎo)科創(chuàng)項(xiàng)目的八年中，并非所有項(xiàng)目都做到了完美收官，2009年曾經(jīng)有兩個(gè)項(xiàng)目功虧一簣。這兩個(gè)項(xiàng)目在當(dāng)年的11月份立項(xiàng)，我和所帶的兩組學(xué)生按照之前的經(jīng)驗(yàn)判斷項(xiàng)目結(jié)題時(shí)間應(yīng)該是來年9月中旬，所以學(xué)生們按照這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)不緊不慢地做著研究。后來忽然接到學(xué)校通知說這批項(xiàng)目結(jié)題時(shí)間提前，此時(shí)他們只能倉促應(yīng)對(duì)，拿著前期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)圖紙、加工完的印刷電路板（來不及焊接元件和調(diào)試）和零部件以及編了一部分的程序就寫報(bào)告草草結(jié)題了事。最終這兩個(gè)很有創(chuàng)新性和實(shí)用性的項(xiàng)目，因?yàn)闆]有完成樣機(jī)而失去了獲獎(jiǎng)的可能性。

有了這次的受挫，以后每次再指導(dǎo)學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，我都會(huì)反復(fù)注意時(shí)間節(jié)點(diǎn)，按期完成既定工作。即便如此，也無法完全避免學(xué)生們基于各種原因的拖延。2010年，我指導(dǎo)的以高寧飛為首的小組做了一個(gè)題為“低溫電實(shí)驗(yàn)箱”的項(xiàng)目。這項(xiàng)目進(jìn)展得其實(shí)遠(yuǎn)不如前面提到的幾個(gè)項(xiàng)目那么順利，還一度陷入停滯不前的狀態(tài)。臨近結(jié)題的時(shí)候，又由于學(xué)生疏忽焊錯(cuò)了元件導(dǎo)致電路板燒壞，錯(cuò)過了正常的結(jié)題時(shí)間，他們只得寫報(bào)告申請(qǐng)延期了。

隨后，由于課題組長(zhǎng)和一個(gè)組員從大三春季學(xué)期要開始準(zhǔn)備復(fù)習(xí)考研，所以不得不放棄了項(xiàng)目工作。好在剩下的一個(gè)組員馮其成績(jī)不錯(cuò)，已經(jīng)獲得了本校保研的資格，并打算跟我讀研究生。幾乎與此同時(shí)，他卻又拿來了一個(gè)申請(qǐng)撤銷項(xiàng)目的表格想讓我簽字。對(duì)此，我的答復(fù)是，你要跟我讀研究生，就請(qǐng)先把這個(gè)科創(chuàng)項(xiàng)目完成，哪怕只有你一個(gè)人在戰(zhàn)斗（事實(shí)上最后是我陪著他戰(zhàn)斗）。因?yàn)槲乙虝?huì)他一個(gè)道理：做一件事一定要善始善終，不能半途而廢，如果你現(xiàn)在就選擇放棄，那么你今后遇到困難時(shí)還是會(huì)選擇逃避。

就這樣，馮其只能一個(gè)人開始從頭開始。好在當(dāng)時(shí)課不多，他有很多時(shí)間泡在實(shí)驗(yàn)室，心平氣和地做科創(chuàng)，而不再有以前的浮躁，一點(diǎn)一點(diǎn)地完成了這個(gè)項(xiàng)目，拿出了一個(gè)實(shí)實(shí)在在的樣機(jī)，不但順利結(jié)題，甚至“因禍得?！保汩_了同一批立項(xiàng)在春季學(xué)期結(jié)題、實(shí)力極其強(qiáng)勁的小組，在同期結(jié)題項(xiàng)目中拔得頭籌。馮其同學(xué)后來說，本科這段科創(chuàng)經(jīng)歷給了他很大的信心，除了學(xué)到很多實(shí)用的技能外，更明白了“遇到困難不要選擇逃避，必須要咬牙堅(jiān)持，堅(jiān)持了就能看到勝利的曙光”的道理。

科創(chuàng)的好處

回顧了幾段往事之后，我不妨再說說課外科研活動(dòng)的好處。它不僅有助于學(xué)生科技素養(yǎng)的啟蒙、養(yǎng)成和提高，有助于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，還可以讓學(xué)生對(duì)自己的能力和知識(shí)更有信心。更關(guān)鍵的是，科創(chuàng)還能給學(xué)生帶來若干現(xiàn)實(shí)的利益，這絕非忽悠學(xué)生而是客觀存在的。

如今，當(dāng)下許多大學(xué)要求學(xué)生要有創(chuàng)新學(xué)分，而“大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”等課外科研創(chuàng)新活動(dòng)的參與和課題的完成，可以直接帶來創(chuàng)新學(xué)分，這就免除了去“秒殺”創(chuàng)新研修課的那種緊張。而且，一次成功的課外科研活動(dòng)，可以為大學(xué)生在就業(yè)和求學(xué)中增加一個(gè)有分量的砝碼。

篇2

Exploration and application on the reform of practical teaching for MCU

Zhang Ying1， Yang Puqiong2， Wu Wei1， Hu Yurong1

1.School of mechanical engineering， university of south China， Hengyang， 421001， China

2.School of electrical engineering， university of South China， Hengyang， 421001， China

Abstract： Practical teaching is a very important part in MCU course. According to the problems of present MCU practical teaching， it discusses the practical teaching innovation of MCU in order to train innovative talents. By using project-driven mode and the virtual technology， it combined theory teaching， experiment course design， extra curricular scientific activities organically， and gains a good effect.

Key words： MCU； practical teaching reform； innovative talents training

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是高校計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)及機(jī)械等專業(yè)的一門必修課程。該課程具有很強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性，在實(shí)際教學(xué)過程中，必須將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，才能使學(xué)生真正掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)并靈活運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

1 單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，高等學(xué)校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在的主要問題是教學(xué)內(nèi)容不足和教學(xué)手段落后[1]。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)成了單片機(jī)的主要實(shí)驗(yàn)類型，實(shí)驗(yàn)過程中所用的編程語言為匯編語言。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的定位是學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書來操作。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、程序流程圖和硬件接線。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，教師只能簡(jiǎn)單地講授一下實(shí)驗(yàn)的基本思路和操作方法，導(dǎo)致學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中具有一定的盲目性。學(xué)生也沒有循序漸進(jìn)地去思考實(shí)驗(yàn)的意義，只是跟著做了一遍，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。這樣對(duì)學(xué)生有三方面不利的影響。（1）學(xué)生缺乏對(duì)硬件的認(rèn)識(shí)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)箱的構(gòu)造是模塊化，學(xué)生看不到內(nèi)部真正的結(jié)構(gòu)。（2）學(xué)生的動(dòng)手能力以及綜合應(yīng)用能力沒有得到提高。（3）學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)的單片機(jī)知識(shí)和社會(huì)需求有一定差距。因?yàn)楝F(xiàn)在社會(huì)上使用的單片機(jī)編程都是C語言，而學(xué)生仍然使用匯編語言。

2 單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與方法的改革

2.1 項(xiàng)目導(dǎo)向代替知識(shí)體系導(dǎo)向

對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行基本的開發(fā)是單片機(jī)課程教學(xué)的目的。大部分高校單片機(jī)課程教學(xué)大綱都要求幾十個(gè)學(xué)時(shí)的理論學(xué)習(xí)和若干學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，但是教學(xué)效果不理想。教師使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在教學(xué)中以知識(shí)體系為導(dǎo)向。而單片機(jī)課程的特殊性在于它與實(shí)踐聯(lián)系非常緊密，并且包含多門課程的知識(shí)，教師和學(xué)生都覺得比較難掌握。經(jīng)過探索與研究，我們對(duì)這門課開展項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法。學(xué)生在教師指導(dǎo)下親自操控項(xiàng)目的全過程，在這一過程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)大綱的內(nèi)容。學(xué)生全部或部分獨(dú)立組織、安排學(xué)習(xí)行為，解決項(xiàng)目實(shí)施中遇到的困難。提高了學(xué)生的興趣，自然能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。因此，項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法是一種典型以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，不再把將教師所掌握的知識(shí)技能傳遞給學(xué)生作為追求的目標(biāo)，或者說不是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照教師的安排和講授去得到一個(gè)結(jié)果，而是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生去尋找得到這個(gè)結(jié)果的途徑，最終得到結(jié)果，并進(jìn)行展示和自我評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)過程而非學(xué)習(xí)結(jié)果，他們?cè)谶@個(gè)過程中鍛煉了各種能力。教師已經(jīng)不在教學(xué)中占主導(dǎo)地位，而是成為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)者、指導(dǎo)者和監(jiān)督者，學(xué)生具有很高的積極性。

在單片機(jī)的實(shí)踐教學(xué)中，以項(xiàng)目需求導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，以電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為任務(wù)，在任務(wù)實(shí)施過程中掌握課程所需的應(yīng)用技能和知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，理解和把握課程所要求的知識(shí)和技能，體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思維和方法。

2.1.1 項(xiàng)目的選取

將項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法引入到單片機(jī)課程中，關(guān)鍵之處是項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)是否合理將直接影響到教學(xué)效果[2]。教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)緊扣教學(xué)大綱并且結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，以提高學(xué)生的能力為目標(biāo)。教師應(yīng)從實(shí)用性、可行性、綜合性3個(gè)方面來考慮。項(xiàng)目應(yīng)注意理論與實(shí)際緊密聯(lián)系，選擇學(xué)生感興趣的題目，難度也不宜過高。

交通燈、密碼鎖、雙機(jī)通訊實(shí)驗(yàn)、搶答器、萬年歷、頻率計(jì)、電機(jī)控制、電子屏顯示、溫度壓力計(jì)等設(shè)計(jì)都是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室必做的項(xiàng)目。這些項(xiàng)目將單片機(jī)的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，難度適中。項(xiàng)目從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、難度從小到大，引起學(xué)生的興趣。學(xué)生經(jīng)過對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)真學(xué)習(xí)，能獨(dú)立設(shè)計(jì)小型的測(cè)控系統(tǒng)，而且建立了基本的系統(tǒng)綜合概念。

2.1.2 項(xiàng)目的實(shí)施

在實(shí)施單片機(jī)項(xiàng)目時(shí)，4名學(xué)生1個(gè)組，根據(jù)教師下達(dá)的任務(wù)書來完成項(xiàng)目。每人的分工不同。1名學(xué)生負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)機(jī)械本體、2名負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、1名負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)，最后大家一起進(jìn)行系統(tǒng)的搭建與調(diào)試。在項(xiàng)目實(shí)施的整個(gè)過程中，小組成員能夠齊心協(xié)力，互相配合，完成整個(gè)項(xiàng)目，最后還要寫出完整的項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告。圖1為項(xiàng)目流程。

2.1.3 項(xiàng)目的評(píng)估總結(jié)

在項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法中，項(xiàng)目評(píng)估總結(jié)是非常重要的環(huán)節(jié)[3]。項(xiàng)目的評(píng)估總結(jié)實(shí)質(zhì)是對(duì)學(xué)生完成的項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)，以完成項(xiàng)目的質(zhì)量為主，但是在打分時(shí)也考慮實(shí)施過程和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)報(bào)告，并且對(duì)有創(chuàng)新點(diǎn)的學(xué)生進(jìn)行加分。首先學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)估，然后再是教師對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估。教師在評(píng)估中要指出學(xué)生的問題，先讓學(xué)生自己針對(duì)問題進(jìn)行改進(jìn)。如果學(xué)生沒辦法改進(jìn)，教師再提出解決的辦法。最后，教師和參與項(xiàng)目的各組學(xué)生一起進(jìn)行總結(jié)和討論，比較其他組方案和自己組方案的不同之處。學(xué)生和教師的能力均會(huì)在評(píng)估總結(jié)中得到提高。

2.2 虛擬實(shí)踐與實(shí)際硬件實(shí)踐相結(jié)合

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA軟件。Proteus軟件不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是目前世界上最先進(jìn)、最完整的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成PCB完整的電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過程。Proteus軟件支持?jǐn)?shù)電/模電與處理器的協(xié)同仿真，真正實(shí)現(xiàn)了虛擬物理原型功能，在目標(biāo)板還沒有投產(chǎn)前，就可以對(duì)設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)功能、合理性和性能指標(biāo)進(jìn)行充分調(diào)整，并可以在沒有物理目標(biāo)板的情況下，進(jìn)行相應(yīng)軟件的開發(fā)和調(diào)試，進(jìn)行完全的虛擬開發(fā)，明顯提高開發(fā)效率，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。教師在實(shí)驗(yàn)室采用Proteus仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)立即顯現(xiàn)出來，教師不必根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱來制訂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這就大大擴(kuò)展了項(xiàng)目的范圍，而且利用Proteus軟件，必須自己進(jìn)行硬件接線。學(xué)生必須對(duì)硬件非常熟悉，需要自己上網(wǎng)或者去書本中搜索芯片資料，鍛煉了學(xué)生查找文獻(xiàn)的能力，同時(shí)知識(shí)也得到了更新，不局限于書本中所講的有限芯片數(shù)。只要有電腦，用Proteus軟件隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行仿真。在調(diào)試好系統(tǒng)之后，再來進(jìn)行實(shí)際的制版操作，則浪費(fèi)的芯片數(shù)也降到了最低，使實(shí)驗(yàn)室硬件投入得到減小[4]。Proteus軟件在仿真時(shí)，可以顯現(xiàn)出單片機(jī)引腳的高低，擴(kuò)展了芯片，則顯現(xiàn)出芯片的地址等，這些優(yōu)勢(shì)是實(shí)驗(yàn)箱無法做到的。圖2是基于Proteus軟件做的密碼鎖設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語

實(shí)踐教學(xué)在單片機(jī)教學(xué)中占有十分重要的地位，不斷改革和探索實(shí)踐教學(xué)的目的是為了提高單片機(jī)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐表明：以項(xiàng)目開發(fā)過程為切入點(diǎn)，把虛擬與仿真技術(shù)引入單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)，這種創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式使學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，理解和把握了知識(shí)與技能，體驗(yàn)了創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊艷，董秀潔，程?hào)|旭.關(guān)于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].中國教育技術(shù)裝備，2010，36（12）：134-135.

篇3

作者簡(jiǎn)介：方向紅（1969-），女，浙江松陽人，淮南聯(lián)合大學(xué)機(jī)電系，高級(jí)講師。（安徽 淮南 232038）

基金項(xiàng)目：本文系2011年淮南聯(lián)合大學(xué)教研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JYB1104）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）02-0091-02

單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)課程作為工業(yè)電氣自動(dòng)化、應(yīng)用電子、機(jī)電一體化、電子信息及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的主干課程，在人才培養(yǎng)課程體系中起著重要的地位。[1]單片機(jī)課程具有軟硬件結(jié)合緊密、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)抽象、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。[2]過去，采用的是理論講授和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相隔離的傳統(tǒng)教學(xué)形式，學(xué)生感覺理解困難，尤其是單片機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用方面較為薄弱。[3]為改變這一現(xiàn)狀，從2010年起，筆者在電類專業(yè)中推行三段遞進(jìn)式教學(xué)模式改革，即將單片機(jī)教學(xué)分為模塊化教學(xué)、工程綜合實(shí)訓(xùn)及電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)三個(gè)階段，通過確立各階段教學(xué)的具體內(nèi)容，制訂課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，改革教學(xué)方法和考核手段，取得了較好的效果。

一、三段遞進(jìn)式教學(xué)模式

單片機(jī)課程是在學(xué)習(xí)了C語言程序設(shè)計(jì)、電工、電子技術(shù)、傳感器及檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與制作技術(shù)，能夠進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力?；谶@個(gè)目的，筆者設(shè)計(jì)了三段遞進(jìn)式教學(xué)模式，用兩學(xué)期的時(shí)間完成，其具體含義如下：

1.第一階段：模塊化教學(xué)，圍繞基礎(chǔ)知識(shí)及常見應(yīng)用開展教學(xué)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

筆者通過企業(yè)調(diào)研、分析單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)的典型工作過程，參考職業(yè)技能考核對(duì)單片機(jī)專項(xiàng)能力的要求，打破原有的教材體系，重新序化了教學(xué)內(nèi)容，將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)劃分為一個(gè)個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用模塊。例如將并行口的應(yīng)用劃分為發(fā)光二極管控制、數(shù)碼管控制、按鍵掃描及液晶芯片使用等幾個(gè)模塊。[4]每一模塊本著“知識(shí)夠用、簡(jiǎn)單實(shí)用、有利于提高”原則，分別設(shè)計(jì)了幾個(gè)不同的任務(wù)，其內(nèi)容的難易程度和對(duì)學(xué)生的能力要求呈逐步提高的趨勢(shì)。每個(gè)模塊最后都設(shè)有“發(fā)揮部分”單元，讓學(xué)生能動(dòng)腦思考，即學(xué)即用，在前面內(nèi)容的基礎(chǔ)上綜合提高。例如：第一個(gè)應(yīng)用模塊——發(fā)光二極管控制，筆者分別設(shè)計(jì)了幾個(gè)任務(wù)：點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光二極管閃爍10次跑馬燈流水燈，發(fā)揮部分要求在跑馬燈基礎(chǔ)上做一改進(jìn)，即每個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮過程中要閃爍6次。這是發(fā)光二極管閃爍10次和跑馬燈的綜合應(yīng)用，讓學(xué)生動(dòng)手嘗試編制其單片機(jī)學(xué)習(xí)的第一個(gè)自主程序，難度不大，容易實(shí)現(xiàn)，從而體驗(yàn)成就感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。各模塊之間、電路與電路之間、程序與程序之間，都保持著關(guān)聯(lián)性，使學(xué)生在前一個(gè)電路或模塊基礎(chǔ)上，僅做少許改動(dòng)，就可以開發(fā)出另一個(gè)電路或程序。

這一階段借助Proteus仿真軟件和實(shí)驗(yàn)箱，主要在教室和實(shí)驗(yàn)室穿行。首先，理論知識(shí)傳授和簡(jiǎn)單入門程序講解在教室借助多媒體完成；然后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室用Proteus Isis軟件仿真電路、keil C51軟件調(diào)試程序；調(diào)試成功后，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱的原理圖，進(jìn)行接線、修改程序，完成硬件實(shí)現(xiàn)。“發(fā)揮部分”由學(xué)生在課余時(shí)間研究、思考，再到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證其正確性。每個(gè)模塊學(xué)習(xí)結(jié)束，要求學(xué)生提交報(bào)告，對(duì)所做工作做一總結(jié)。這一階段以解決任務(wù)為主線，將基礎(chǔ)應(yīng)用分解成一個(gè)個(gè)案例元，使學(xué)生加深單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，掌握其硬件連接及編程方法。

第一階段的考核采用百分制，即平時(shí)考勤（20%）、過程化考核（50%）與期末考核（30%）相結(jié)合。過程化考核辦法如下：學(xué)生每學(xué)完一個(gè)模塊，完成各實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目后，根據(jù)表1評(píng)定階段成績(jī)。學(xué)生在每個(gè)階段都有自己的成績(jī)，根據(jù)每個(gè)模塊的難易程度，取加權(quán)平均值，為過程化考核成績(jī)。期末考核采用機(jī)試方式，學(xué)生可以查閱相關(guān)資料，考查學(xué)生根據(jù)題目要求繪制仿真電路圖、程序的編制及調(diào)試能力。機(jī)試題目由多題組成，各題根據(jù)難度不同，取不同分值。學(xué)生可以根據(jù)自己的程度，選擇其中幾道排列組合，根據(jù)完成情況現(xiàn)場(chǎng)打分，體現(xiàn)出分層次考核的改革思路。

2.第二階段：工程綜合實(shí)訓(xùn)，以典型應(yīng)用產(chǎn)品作為載體，體驗(yàn)實(shí)際產(chǎn)品的制作過程

在學(xué)完第一階段所有內(nèi)容后，由教師按照兼顧實(shí)用性、可操作性、可擴(kuò)展性的原則，選取幾種單片機(jī)典型應(yīng)用產(chǎn)品作為實(shí)訓(xùn)題目，如搖搖棒、簡(jiǎn)易密碼鎖、數(shù)字時(shí)鐘和電子琴等，這些題目在書本及網(wǎng)絡(luò)上很容易查到相關(guān)資料。它們既是第一階段各模塊內(nèi)容的綜合應(yīng)用，又加入了新的芯片原理及應(yīng)用，因而是第一階段教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、綜合和深化。如數(shù)字時(shí)鐘電路中既包含了基礎(chǔ)應(yīng)用部分的單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵掃描、蜂鳴器警示、中斷、數(shù)碼管或液晶顯示等，又加入了時(shí)鐘芯片DS1302的原理及其與單片機(jī)的連接等內(nèi)容。學(xué)生在掌握單片機(jī)原理和基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以某個(gè)具體產(chǎn)品的制作為載體，經(jīng)過電路板設(shè)計(jì)、元器件焊接、程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、硬件裝配、分析總結(jié)等過程，脫離了已固化成功的實(shí)驗(yàn)箱及軟件仿真，進(jìn)入到自己親自動(dòng)手搭建硬件，程序調(diào)試、下載階段，初步掌握了工程設(shè)計(jì)方法和組織實(shí)踐的基本技能。這一階段考核標(biāo)準(zhǔn)如表2。

3.第三階段：電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)，綜合了傳感器及檢測(cè)技術(shù)、電工、電子技術(shù)和單片機(jī)等相關(guān)知識(shí)，是能力轉(zhuǎn)化為工程素質(zhì)的重要階段

實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)必然包含電子線路設(shè)計(jì)、傳感器使用、單片機(jī)控制及檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用等幾部分，電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段就是模擬單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，由教師參考大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的形式，事先設(shè)計(jì)一些題目，提出系統(tǒng)需要完成的任務(wù)及其參數(shù)、精度要求。學(xué)生3～4人組成一個(gè)小組，各組選定一個(gè)題目，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)協(xié)作完成。學(xué)生經(jīng)過課題分析研討、查找資料、電路設(shè)計(jì)、硬件制作與裝配、軟件編制、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、編寫設(shè)計(jì)報(bào)告等步驟，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、工程設(shè)計(jì)能力及科技論文寫作能力，是單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)過程的課堂模擬及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要階段。電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段考核采用百分制，具體標(biāo)準(zhǔn)如表3。

二、結(jié)語

三年來，筆者通過上述實(shí)踐和改革，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生感覺易入門，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解也更加深刻了。很多學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中都喜歡選擇跟單片機(jī)應(yīng)用相關(guān)的課題，畢業(yè)生的工作也有不少跟單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)相關(guān)。另外，培養(yǎng)了一大批動(dòng)手能力強(qiáng)、實(shí)踐技能高的學(xué)生，在安徽省大學(xué)生技能大賽和電子設(shè)計(jì)大賽中屢獲佳績(jī)。

單片機(jī)三段遞進(jìn)式教學(xué)模式，其本質(zhì)是通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中，理解單片機(jī)知識(shí)，熟悉單片機(jī)開發(fā)過程，掌握實(shí)踐技能，培養(yǎng)工程素質(zhì)和創(chuàng)新精神，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。課程改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，筆者只是做了些探索和嘗試，今后還需要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)、技術(shù)的進(jìn)步不斷調(diào)整思路，與時(shí)俱進(jìn)，為培養(yǎng)生產(chǎn)實(shí)踐所需的人才而繼續(xù)努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃磊，朱群峰，江世明.《單片機(jī)原理應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2008，（22）：87-88.

篇4

作者簡(jiǎn)介：牛小玲（1976-），女，江蘇徐州人，中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，講師；王軍（1981-），男，山東曲阜人，中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，講師。（江蘇 徐州 221116）

基金項(xiàng)目：本文系2013年中國礦業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革與建設(shè)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2013G15）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）05-0074-02

CDIO理念是美國工程院院士、麻省理工學(xué)院教授Edward Crawley提出的，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。[1]

目前國內(nèi)許多高校都根據(jù)各自的實(shí)際情況在探索基于CDIO模式的教學(xué)改革之路。[2，4]“電子技術(shù)”課程是電類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其特點(diǎn)是課程內(nèi)容知識(shí)面廣，信息量大，實(shí)踐性、應(yīng)用性非常強(qiáng)。近幾年來，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的不足，筆者采用CDIO的工程教育理念，提出了一套包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和考核方式的“電子技術(shù)”教學(xué)改革方案，并已經(jīng)付諸實(shí)施，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

一、傳統(tǒng)理念下“電子技術(shù)”教學(xué)存在的不足

“電子技術(shù)”課程包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大部分內(nèi)容，中國礦業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┑哪M電子技術(shù)教學(xué)學(xué)時(shí)為56學(xué)時(shí)，數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，而教學(xué)課時(shí)卻非常有限，傳統(tǒng)理念下的教學(xué)模式存在著很大的不足，主要表現(xiàn)在：

1.系統(tǒng)性問題

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，兩門課程相互獨(dú)立，教學(xué)內(nèi)容缺少系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，學(xué)生掌握的只是一些孤立的知識(shí)點(diǎn)，而不是對(duì)電子技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用的掌握，學(xué)生不容易真正形成綜合系統(tǒng)的概念。

2.目標(biāo)性問題

教師按照課程大綱進(jìn)行教學(xué)，只重視到了知識(shí)的傳授，忽略了工程技術(shù)能力的培養(yǎng)。

3.興趣性問題

每門課程內(nèi)容多、課時(shí)少，如果課堂上處理不好就會(huì)使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)熱情，失去學(xué)習(xí)信心，很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

4.應(yīng)用性問題

我校的實(shí)驗(yàn)課和理論課配套安排，先理論，后實(shí)驗(yàn)，模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)分設(shè)24學(xué)時(shí)。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的局限，學(xué)生的實(shí)踐時(shí)間有限，甚至有的知識(shí)點(diǎn)沒有開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)踐能力較差，很難將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)際。

二、“電子技術(shù)”課程改革實(shí)踐

1.以項(xiàng)目為主導(dǎo)，重組教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的“電子技術(shù)”授課內(nèi)容都是按照教學(xué)大綱的要求，一個(gè)章節(jié)一個(gè)章節(jié)地進(jìn)行詳細(xì)講解，學(xué)生只是被動(dòng)接受這些孤立分散的知識(shí)點(diǎn)，在學(xué)過之后往往都不清楚自己所學(xué)的知識(shí)在實(shí)際中如何運(yùn)用，即應(yīng)用知識(shí)動(dòng)手能力很差，這體現(xiàn)在做畢業(yè)設(shè)計(jì)拿到一個(gè)設(shè)計(jì)選題時(shí)，都不知道如何著手去做。為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)、分析解決問題及動(dòng)手的能力，在“電子技術(shù)”教學(xué)中，筆者以一個(gè)具體的項(xiàng)目為主導(dǎo)，對(duì)“電子技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重組。

在CDIO工程教育的實(shí)施過程中，選擇一個(gè)好的項(xiàng)目是整個(gè)工程教學(xué)的關(guān)鍵，所選項(xiàng)目要能涵蓋“電子技術(shù)”的基本教學(xué)內(nèi)容，緊扣課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。模擬電子技術(shù)所涉及的主要內(nèi)容有二極管及其基本電路、三極管及其電路、場(chǎng)效應(yīng)管及其電路、運(yùn)算放大器及其應(yīng)用、反饋放大電路、功率放大電路、信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路、直流穩(wěn)壓電源等；數(shù)字電子技術(shù)所涉及的主要內(nèi)容有組合電路、時(shí)序電路、脈沖產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換等。針對(duì)上述主要教學(xué)內(nèi)容，筆者以“太陽能水溫水位控制系統(tǒng)”為應(yīng)用背景，按項(xiàng)目所涉及的知識(shí)，將課程內(nèi)容劃分成若干模塊，每個(gè)模塊又設(shè)計(jì)了若干個(gè)探索性實(shí)踐課題。開展的實(shí)踐課題及對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)如下表1所示。表中模塊1是構(gòu)思（conceive）過程；模塊2是設(shè)計(jì)（design）過程；實(shí)施（implement）過程均安排在各模塊實(shí)踐活動(dòng)及實(shí)訓(xùn)周中完成；模塊3和4是運(yùn)作（operate）過程，這樣，整個(gè)CDIO的工程項(xiàng)目教學(xué)模式構(gòu)造完成。對(duì)本項(xiàng)目課題中沒有涉及到的教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，筆者選擇了相應(yīng)的案例進(jìn)行教學(xué)，比如時(shí)序電路這部分內(nèi)容，筆者選擇“數(shù)字鐘設(shè)計(jì)”這個(gè)案例來進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解。

在教學(xué)中，先給學(xué)生介紹項(xiàng)目要完成的功能及硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)思，即模塊1的內(nèi)容，然后再進(jìn)行模塊2，對(duì)每個(gè)課題及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，講解完后，學(xué)生可以對(duì)各個(gè)課題進(jìn)行仿真研究，同時(shí)在“開放式電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”上進(jìn)行與理論教學(xué)相互配合的、逐步提升的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)。

2.教學(xué)方式的改革

傳統(tǒng)的“電子技術(shù)”授課過程，采用的教學(xué)方法都是老師在講臺(tái)上從頭到尾講解，對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)反復(fù)強(qiáng)調(diào)，這樣很容易造成學(xué)生強(qiáng)烈的依賴心理，使學(xué)生失去好奇心和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。為激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，筆者根據(jù) CDIO理念研究了案例教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以案例的介紹和分析為主線，將知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)融入到案例中來講解。這種教學(xué)方法將課堂教學(xué)、查閱資料與分組討論、完成任務(wù)相結(jié)合，使學(xué)生在完成項(xiàng)目任務(wù)過程中自發(fā)地尋求知識(shí)和資源支持，這既鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，又能使學(xué)生掌握開發(fā)工程系統(tǒng)的理論知識(shí)和技術(shù)。具體實(shí)施細(xì)則如下：

（1）案例和任務(wù)教學(xué)法。在教學(xué)過程中，筆者根據(jù)案例所涉及到的知識(shí)點(diǎn)提出問題，引導(dǎo)學(xué)生參與討論和思考，激發(fā)學(xué)生的好奇心和挑戰(zhàn)欲。比如，在講解時(shí)序電路這個(gè)內(nèi)容時(shí)，筆者以“數(shù)字鐘設(shè)計(jì)”這個(gè)案例來進(jìn)行講解，數(shù)字鐘的分和秒都是60進(jìn)制，小時(shí)采用12歸1，如何設(shè)計(jì)一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和12歸1計(jì)數(shù)器呢？在激發(fā)起學(xué)生的興趣后開始介紹N進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法，講解完后，讓學(xué)生自己去設(shè)計(jì)。在此過程中，引導(dǎo)、指導(dǎo)、監(jiān)督學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，并進(jìn)行成果展示和總結(jié)。

（2）將EWB仿真軟件引入課堂教學(xué)。在“電子技術(shù)”教學(xué)中，筆者增加了學(xué)習(xí)過程的開放性，將EWB仿真軟件引入課堂，學(xué)生可自行選擇對(duì)其設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，來了解設(shè)計(jì)正確與否。另外，在介紹一些集成器件的功能及應(yīng)用時(shí)，也可采用EWB進(jìn)行仿真演示，讓學(xué)生更直觀地了解其功能及使用方法。

3.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，突出實(shí)際應(yīng)用

傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如單管放大電路、反饋放大電路、運(yùn)放構(gòu)成的線性電路等，都是理論知識(shí)的簡(jiǎn)單驗(yàn)證。即使是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，也是一些孤立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)、全加器設(shè)計(jì)等，這些實(shí)驗(yàn)都有固定的步驟和設(shè)計(jì)方法，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后覺得索然無味。為此，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目直接面向工程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。以“太陽能水溫水位控制系統(tǒng)”為背景，將模塊2中的每個(gè)課題的設(shè)計(jì)電路都融合在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，學(xué)生設(shè)計(jì)完電路后可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室搭建電路，利用實(shí)驗(yàn)室提供的儀器儀表調(diào)試電路，有問題可以和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師交流解決。在課程和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，提交“太陽能水溫水位控制系統(tǒng)”完整的硬件電路和仿真圖。

4.考核方式的改革

傳統(tǒng)的理論課考試往往主要以期末一張?jiān)嚲頉Q定課程的成績(jī)，學(xué)生只要對(duì)照課程大綱完成相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)，就能夠獲得好的成績(jī)，無從考核學(xué)生的動(dòng)手能力、解決實(shí)際問題的能力，導(dǎo)致知識(shí)與能力極不協(xié)調(diào)。[5]而CDIO工程教育模式強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生在工作進(jìn)程中的能力和素質(zhì)培養(yǎng)，它關(guān)注的是“工作進(jìn)程”而不是“課程”，因此，以筆試成績(jī)?yōu)橹鞯脑u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已不合時(shí)宜。為此，筆者嘗試了分階段按項(xiàng)目任務(wù)、進(jìn)度的評(píng)價(jià)方式進(jìn)行，在每一個(gè)階段都按照小組完成的任務(wù)給出一個(gè)合理評(píng)價(jià)，并指出其不足之處，幫助制訂改進(jìn)方案，課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行小組答辯，最終成績(jī)按“階段評(píng)價(jià)+理論筆試+小組答辯”等來進(jìn)行評(píng)定。

三、結(jié)語

CDIO是一種系統(tǒng)的先進(jìn)的教育理念和人才培養(yǎng)模式，使知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合，理論、實(shí)踐、創(chuàng)新合為一體。[6]課程改革實(shí)踐顯示，基于CDIO模式的教學(xué)從過去的“以教師為中心，課堂為中心，傳授知識(shí)為目的”傳統(tǒng)教育觀念，轉(zhuǎn)變成“以學(xué)生為中心，學(xué)生學(xué)了要會(huì)用”的新觀念，使學(xué)生基于一個(gè)真實(shí)的項(xiàng)目背景產(chǎn)生學(xué)習(xí)需要，在循序漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)和提高中使學(xué)生的設(shè)計(jì)性探究性活動(dòng)具有可操作性，親身體驗(yàn)到了“做中學(xué)”的快樂，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而整個(gè)工程項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程以小組方式進(jìn)行鍛煉了他們的團(tuán)隊(duì)合作精神，教學(xué)質(zhì)量顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-6.

[2]徐吉峰.基于 CDIO 理念的 EDA課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2010，（34）：125-126.

[3]徐存東，余麗紅.基于 CDIO 理念的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革的研究[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，（7）：178-180.

篇5

作者簡(jiǎn)介：張?zhí)m紅（1968-），女，江蘇鹽城人，鹽城工學(xué)院電氣工程學(xué)院，教授；陸廣平（1974-），女，江蘇鹽城人，鹽城工學(xué)院電氣工程學(xué)院，副教授。（江蘇 鹽城 224051）

基金項(xiàng)目：本文系鹽城工學(xué)院2013年度教改研究項(xiàng)目“基于實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程改革”的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）05-0076-02

單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、汽車電子、機(jī)器人、通信、能源與軍事等眾多領(lǐng)域，成為電子技術(shù)智能化最普遍的手段，因而單片機(jī)課程已成為高校電氣信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。[1，2]但在多年的教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并不理想，有些同學(xué)在經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)后甚至連基本概念都建立不起來，根本談不上進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)了。究其原因，最重要的一點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一門涉及計(jì)算機(jī)硬件與軟件的多學(xué)科綜合性課程，實(shí)踐性極強(qiáng)，[3]但在教學(xué)過程中枯燥繁雜的理論知識(shí)缺乏一種有效的方式進(jìn)行及時(shí)演示與驗(yàn)證，使得學(xué)生理解與記憶困難。盡管該課程都有實(shí)驗(yàn)，但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)只有十幾學(xué)時(shí)，而且受實(shí)驗(yàn)時(shí)間與場(chǎng)地等條件限制，一般不能及時(shí)進(jìn)行，因此該課程教學(xué)的理論和實(shí)踐常常是脫節(jié)的，這導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難、興趣低、效率低。如何讓學(xué)生通過單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)盡快熟練掌握單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的用于電子電路和單片機(jī)系統(tǒng)仿真的軟件Proteus解決了這一問題。為提高本門課程的教學(xué)效果和質(zhì)量，筆者將Proteus仿真技術(shù)用于單片機(jī)教學(xué)的全過程，做到理論與實(shí)踐隨時(shí)相結(jié)合。具體做法介紹如下：

一、Proteus仿真在理論教學(xué)中的應(yīng)用

1.建設(shè)基于Proteus仿真實(shí)例的教材

為了有一本起良好引導(dǎo)作用、實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教材，筆者編寫了機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化（應(yīng)用型）“十二五”規(guī)劃教材《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，[4]該教材特點(diǎn)為：以51系列單片機(jī)為主講對(duì)象，加強(qiáng)Proteus仿真實(shí)例教學(xué)，每學(xué)完一個(gè)功能結(jié)構(gòu)單元，均給出便于學(xué)生實(shí)踐的Proteus仿真實(shí)例，大部分實(shí)例都是獨(dú)立完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)。通過對(duì)多個(gè)應(yīng)用實(shí)例的仿真操作，使學(xué)生及時(shí)有效地掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)可模仿性地做出自己的系統(tǒng)，使學(xué)習(xí)過程是一個(gè)充滿趣味的過程。當(dāng)知識(shí)點(diǎn)全部學(xué)完，學(xué)生就具備了初步的開發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品的能力。

2.設(shè)計(jì)基于知識(shí)點(diǎn)的仿真模型

針對(duì)51單片機(jī)的所有知識(shí)點(diǎn)，筆者都精心設(shè)計(jì)了Proteus仿真模型。[4]模型設(shè)計(jì)的原則一是幫助學(xué)生明確概念，解決重點(diǎn)與難點(diǎn)問題；二是盡量多與日常生活中的應(yīng)用實(shí)例結(jié)合，加強(qiáng)趣味性與實(shí)用性；三是盡量多使用Proteus的調(diào)試功能，讓學(xué)生明白單片機(jī)工作的詳細(xì)過程。下面列舉兩個(gè)典型的例子。

（1）中斷及其嵌套一直是較難理解的概念，設(shè)計(jì)了圖1所示的仿真電路。圖中要求單片機(jī)在主程序中控制P1口流水燈循環(huán)點(diǎn)亮，當(dāng)外部中斷INT0引腳出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)，P1口全部發(fā)光二極管亮5秒，當(dāng)外部中斷INT1引腳出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)，P2口所接的共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字“1”，保持時(shí)間為5秒。其中INT1為高優(yōu)先級(jí)，INT0為低優(yōu)先級(jí)。通過對(duì)中斷寄存器的不同設(shè)置，該模型既可讓學(xué)生觀察在主程序執(zhí)行過程中INT0與INT1分別出現(xiàn)負(fù)跳變，即發(fā)生單級(jí)中斷時(shí)的效果，也可讓學(xué)生觀察INT0先出現(xiàn)負(fù)跳變、INT1后出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)的中斷嵌套效果。通過對(duì)此仿真實(shí)例的編程、調(diào)試與運(yùn)行，學(xué)生就很容易掌握中斷與中斷優(yōu)先級(jí)嵌套等抽象概念的含義了。

（2）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的工作原理較復(fù)雜，其原理涉及工作模式控制（選擇定時(shí)器模式還是計(jì)數(shù)器模式）、運(yùn)行控制（選擇運(yùn)行還是停止）、工作方式選擇（選擇不同計(jì)數(shù)范圍的四種工作方式中的一種）和中斷控制（計(jì)數(shù)溢出后如何處理）四部分。為了講解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理，設(shè)計(jì)了圖2所示的電子秒表仿真電路，使它從0～59s不停地計(jì)數(shù)。

但在晶振為12MHz的情況下，定時(shí)器四種工作方式中定時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)的一種也只有65.536ms，達(dá)不到1s，要達(dá)到1s的延時(shí)，只能采用多次中斷的方式。因此實(shí)現(xiàn)秒表功能，筆者選擇了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，讓它工作在定時(shí)器模式；選擇工作方式1，定時(shí)時(shí)間為50ms；每隔50ms中斷1次，在中斷程序中修改計(jì)數(shù)初值，并使中斷計(jì)數(shù)器加1；中斷20次時(shí)達(dá)到1s，此時(shí)在中斷服務(wù)程序中除修改計(jì)數(shù)初值，使中斷計(jì)數(shù)器清零外，還使輸出到數(shù)碼管的數(shù)值加1。

該仿真實(shí)例編程時(shí)需要對(duì)定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)寄存器TH0與TL0、方式控制寄存器TMOD、控制寄存器TCON以及中斷寄存器IE進(jìn)行設(shè)置，用到了定時(shí)器的所有相關(guān)寄存器及全部控制，可使學(xué)生全面掌握定時(shí)器的原理與使用方法。

圖2中秒表處于仿真運(yùn)行狀態(tài)，管腳上的紅、藍(lán)、灰塊分別表示管腳電平為高、低和不定狀態(tài)，色塊可以幫助學(xué)生分析與調(diào)試電路。

3.進(jìn)行基于Proteus仿真的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

教師事先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備好Proteus仿真模型，課堂上講解完相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后，就運(yùn)行Proteus仿真模型，使學(xué)生看到實(shí)實(shí)在在的運(yùn)行現(xiàn)象或結(jié)果，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性、生動(dòng)性和趣味性。

因目前絕大部分學(xué)生均有筆記本電腦，所以要求學(xué)生將電腦帶進(jìn)課堂。對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)例要求學(xué)生用電腦與教師同步觀察程序運(yùn)行時(shí)寄存器、存儲(chǔ)器和變量?jī)?nèi)容的變化，觀察電路的工作狀況及控制效果。在課堂上教師還現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)例進(jìn)行編程，設(shè)置單片機(jī)的特殊功能寄存器，調(diào)試并下載運(yùn)行程序，觀察運(yùn)行結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方式使學(xué)生及時(shí)理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，掌握單片機(jī)內(nèi)部功能部件與器件工作原理，領(lǐng)會(huì)抽象與復(fù)雜概念的含義。

4.開發(fā)用Proteus仿真的小實(shí)驗(yàn)型課后作業(yè)

對(duì)C51語言、單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、并口、串口及可編程外設(shè)的課后練習(xí)，筆者都開發(fā)了大量的小實(shí)驗(yàn)型作業(yè)，[4]學(xué)生須利用Proteus仿真軟件在自己的電腦上完成硬件電路的連接與軟件程序的調(diào)試。鼓勵(lì)學(xué)生寫出不一樣的答案，以調(diào)試結(jié)果通過為準(zhǔn)。通過大量的課后練習(xí)，既促使學(xué)生掌握了知識(shí)點(diǎn)，也為真正進(jìn)行設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。

二、Proteus仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.進(jìn)行全設(shè)計(jì)型虛擬實(shí)驗(yàn)

目前單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大部分實(shí)驗(yàn)器件以及電路都是預(yù)先固定在實(shí)驗(yàn)箱上的，學(xué)生缺乏自主搭建電路的機(jī)會(huì)；同時(shí)實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)大，集成度高，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，這些均導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程不清晰。因此筆者要求學(xué)生用Proteus軟件進(jìn)行全設(shè)計(jì)型虛擬實(shí)驗(yàn)。方法為：每一次實(shí)驗(yàn)前將實(shí)驗(yàn)原理、所需元器件及實(shí)驗(yàn)要求提供給學(xué)生，學(xué)生首先要在理解原理的基礎(chǔ)上，用Proteus軟件搭接電路、編寫控制程序、編譯并下載到單片機(jī)、仿真運(yùn)行，出現(xiàn)問題后再對(duì)電路和程序進(jìn)行反復(fù)修改與調(diào)試，直到出現(xiàn)所需結(jié)果。如此完成一次完整的虛擬實(shí)驗(yàn)的過程接近于實(shí)際系統(tǒng)的開發(fā)過程，有利于學(xué)生理解和掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和方法。

2.利用虛擬實(shí)驗(yàn)來指導(dǎo)實(shí)際實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行完P(guān)roteus全設(shè)計(jì)型虛擬實(shí)驗(yàn)后，大部分學(xué)生已經(jīng)理解了電路的工作原理，并使用了充足的時(shí)間來進(jìn)行程序的調(diào)試，這樣可以有效地指導(dǎo)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)際實(shí)驗(yàn)的成功。

進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生根據(jù)proteus虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，連接實(shí)際電路，下載程序并調(diào)試運(yùn)行，在此過程中讓學(xué)生初步體會(huì)仿真電路與實(shí)際電路的區(qū)別，將更多的精力用來解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題上。有了Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)，實(shí)際實(shí)驗(yàn)一般會(huì)很快完成，剩余時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行各種設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，或?qū)⒄n本中的實(shí)例拿到實(shí)驗(yàn)儀器上進(jìn)行驗(yàn)證等。

三、Proteus仿真在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.選擇Proteus仿真與實(shí)際制作均可的題目

因課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，學(xué)生的獨(dú)立工作能力較弱，為使學(xué)生充分體驗(yàn)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，首先由教師在選題上做精心準(zhǔn)備，選取一些軟件與硬件兼顧結(jié)合，工作量不是太大，用Proteus仿真模擬和實(shí)際制作均可行的題目，如：八路搶答器、滾動(dòng)顯示的點(diǎn)陣顯示屏、電梯數(shù)字顯示器、電子密碼鎖控制系統(tǒng)、電子琴、交通燈控制系統(tǒng)、波形發(fā)生器、數(shù)字電壓表、溫度顯示器、電子鐘等，以達(dá)到先仿真再用仿真指導(dǎo)實(shí)物制作的目的。

2.利用Proteus仿真指導(dǎo)實(shí)物制作

課程設(shè)計(jì)要求所有同學(xué)都完成印刷電路板作品。為了保證成功率，減少反復(fù)修改電路，重新制板等工作量，課程設(shè)計(jì)組織如下：第一步首先完成相關(guān)課題的proteus仿真設(shè)計(jì)，完成電路原理驗(yàn)證與控制程序的調(diào)試；第二步根據(jù)Proteus仿真結(jié)果，準(zhǔn)備元器件，在多孔電路板上焊接電路，下載程序，調(diào)試實(shí)物作品；第三步根據(jù)多孔板實(shí)物調(diào)試結(jié)果完成硬件的PCB設(shè)計(jì)，加工PCB電路板，完成程序的下載與調(diào)試。

3.總結(jié)Proteus仿真與實(shí)際電路的差別

通過課程設(shè)計(jì)，大部分同學(xué)均深刻體會(huì)到單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中Proteus仿真所起的非常有效的輔助作用，但也認(rèn)識(shí)到仿真與實(shí)際電路之間還存在差別，部分同學(xué)反映課題用Proteus仿真能夠?qū)崿F(xiàn)，在實(shí)際電路中實(shí)現(xiàn)不了，還必須解決實(shí)際電路中出現(xiàn)的各種新問題。在課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，筆者會(huì)組織學(xué)生討論并總結(jié)Proteus仿真與實(shí)際電路的差別，促使學(xué)生用好Proteus仿真這個(gè)輔助工具。

四、結(jié)束語

筆者將Proteus仿真應(yīng)用于單片機(jī)課程的理論教學(xué)，使學(xué)生及時(shí)有效地掌握了知識(shí)點(diǎn)；將Proteus仿真應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生深刻體會(huì)了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到仿真不能完全代替實(shí)物，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到很多新的問題，只有將Proteus仿真和實(shí)際單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效結(jié)合起來，才能真正鍛煉自己的單片機(jī)軟硬件綜合開發(fā)能力。通過近兩年將Proteus仿真引進(jìn)單片機(jī)教學(xué)全過程的實(shí)踐，學(xué)生普遍反映，該課程教學(xué)趣味性高，理解容易，有利于自己實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。有許多同學(xué)通過單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)熱情被大大激發(fā)，自行購買了元器件或?qū)W習(xí)板，借助于proteus仿真的前期開發(fā)，很快做出了新產(chǎn)品，在各種電子大賽、創(chuàng)新課題與畢業(yè)設(shè)計(jì)中取得了優(yōu)異的成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]樓然苗，王世來.單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革與應(yīng)用型人才培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2009，（3）：80-81.