【摘要】本文介绍了目前高校单片机课程教学所存在的局限性，提出改进单片机课程实践教学模式，就该门课程实验教学方式的改进，以及课程设计的选题和实施过程进行了新的探讨。意在改进教学模式，促进教学改革，把教学和实践相结合，培养学生创新实践能力。
【关键词】单片机；实验；课程设计
单片机课程是高校电子信息类专业的一门重要的专业基础课，单片机技术无论在现实生活中如仪器仪表、信号处理、家用电器等领域，还是在大学生电子设计竞赛，以及电子信息类的课程设计和毕业设计中，均得到大量的应用。针对单片机原理及应用课程实践性强的特点， 寻求一种能较好地培养学生实践动手能力的教学模式，是任课教师应认真关注和思考的问题。
一、单片机教学的现状与存在的问题
从我校电子信息类专业的毕业生情况看，该专业学生毕业设计课题有不少是单片机应用类的，如单片机电机调速控制、单片机温度控制、单片机数据采集系统等等。虽然多数学生在毕业设计过程中，能通过查找资料，最终也能完成一篇不错的毕业设计说明书，可很少有人完成实物的。或者说多数人仍停留在纯理论的“开发”上，而把一门应用性很强的课程与工程实践完全脱离了。工科院校在单片机课程上重理论教学、轻实践指导是普遍存在的问题。分析其问题根源，主要存在以下几个方面原因：首先，教学理念上的误区，常规教学模式是老师在课堂上完成理论讲授，实验室完成规定的实验，而该课程在许多应用方面的特点无法在实验仪器上体现出来；其次，设备条件的束缚，缺少必要的开发应用装置，没有完善的条件让学生动手去独立设计和开发产品；另外，部分单片机教师自己从未开发过任何相关产品，缺少指导学生开发单片机产品的实践和经验。这些问题促使我们应认真思考单片机教学方式的改进，重点在于提高学生实践应用能力。
二、实验教学方式的改进
1.注重基本实验内容，提高实验要求
通过课程实验，学生将课堂上所学的理论知识用于实践当中，用理论知识去分析、解决实际的工程问题，加深学生对所学知识的认识。要搞好实验教学就离不开基本的实验内容，因为基本实验可以加深对单片机基本模块的理解、掌握及运用。如I/O口控制、定时器、串口等模块的实验，使学生熟练掌握其使用和编程。
2.增加设计性仿真试验
为了培养学生自己分析、设计单片机电路的能力，可以利用单片机电路仿真软件（如PROTEUS等），让学生自己在计算机上设计电路，编写程序，然后进行仿真调试、分析、修改，实现电路功能等。单片机软件仿真能完全用软件实现对单片机的软、硬件工作环境及工作过程的动态模拟，可以实现硬件仿真器的大多功能并克服硬件仿真器存在的诸多缺陷（如价格高、易损坏等） ，虽也存在硬件诊断、实时仿真等方面不足，但在教学研究中或实时性要求不太高的场合，应用软件仿真器进行单片机教学与开发是一种行之有效的方案。
通过这些仿真工具，学生能够非常简便地选择元器件，快速设计电路原理图，进行系统仿真。在这些实验平台上，可以采用验证型、综合型、设计型和创新型等不同训练形式，能够有效提高学生分析、设计和应用能力。
三、课程设计的有序组织
单片机的实验通常是在实验系统（如实验箱）上完成的，实验系统除单片机芯片外还有许多支撑的外围芯片，学生通过实验可以深化理论，对巩固课堂所学理论知识有极大的帮助，但实验系统与单片机开发应用的产品之间存在差别。为了使学生真正理解单片机系统的开发流程，需要在单片机教学中环节中引入课程设计项目。
单片机课程设计的指导思想是改革传统的课程设计模式。变上大课为上小课，变统一课题为多样课题，变教师指导为主为学生动手为主，变指导性实践为探索性实践。通常把学生分成几人一组，指导教师向学生推荐若干个单片机应用课题，学生根据自己的能力选择其中一个课题，或者自己查找资料和指导老师一起确定实用课题。在实践中由学生自己设计硬件电路、软件框图和程序清单，自己进行电路焊接、调试，软硬件仿真和程序固化，最终每人独立完成一件作品（产品） ，如交通灯控制器、步进电机控制器、电子钟、音乐控制器、温度检测显示等等。指导老师的作用是让学生明确每一步骤的任务，检查工作进度，帮助分析解决在设计中存在的问题。
单片机课程设计是理论与实践紧密结合的教学环节，在学生学过电工、电子技术、单片机原理及应用等理论课后，基本掌握了单片机原理及应用的简单程序编制方法，熟悉单片机控制的开发流程，能利用实验开发环境进行软、硬件的调试。
课程设计的选题是一个重要环节，课程设计主要是围绕单片机这门课程内容所做的综合练习，题目应出自实际电路但比较简单、定性，选题的着眼点让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际应用方面来。题目选择是否合适，直接关系到它的教学效果，必须认真而慎重：
1.题目首先要符合教学要求，使学生能够运用本课程所学的基本知识，进行基本技能方面的训练。
2.题目的主要内容应当是学生在单片机原理及应用和电子技术等课程中学过知识的综合。如果有些知识需要深化和扩展，应在设计过程中补充讲解。
3.题目不宜过大。课题指标可从学生实际出发，做到难易适中，或因人而异，让不同程度的学生经过努力都能完成任务，有所收获。
4.题目内容应当尽可能反映单片机在机电控制方面的应用，且具有一定的实用价值。
课程设计题目选好后，指导教师应做好以下工作：
1.教师向学生下发课程设计任务书。任务书写明题目、主要技术指标和要求、给定条件和原始数据、所用仪器设备和元器件、应完成的具体任务，说明书的格式和内容，参考文献等。
2.教师讲解必要的电路原理和程序设计思路，明确设计任务，必要时可进行参观和调研，增强学生的感性认识， 帮助学生尽快选择设计方案。
3.方案确定后，就可查阅资料，确定设计方案，经指导教师检查后，学生就可以到实验室进行硬件的连接和软件调试。
4.布置论文的编写和图纸整理工作。在完成了课程设计的实验后，学生对设计的全过程做出总结报告，按照统一格式写出说明书和电路原理图等。
在做好以上准备工作后，在指导教师的指点下，由学生独立完成，从课程设计的基本要求出发，通过课程设计的各个环节，应使学生达到巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册和文献资料的能力；学会方案论证的比较方法，拓宽知识初步掌握工程设计的基本方法；掌握常用仪器仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法；了解与课题有关的硬件元器件的工程规范，能按课程任务书的要求编写课程设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图等。
同时，指导教师应随时掌握学生的设计情况，可以通过答辩或经验交流等形式，了解学生的设计水平，最后由指导教师根据学生的全面表现评定学生的课程设计成绩，如基本知识掌握的程度、选定方案是否合理先进，程序设计是否最佳，电路设计和搭接是否规范，实践动手能力强弱程度、独立分析和解决问题的能力和创新精神、说明书编写的水平、答辩情况，及学习态度和科学作风思想表现等，对每个学生的课程设计写出评语，成绩可按优、良、中、及格、不及格分为五等。
四、总结
本文提出了单片机实践教学模式改革的一些思路。随着单片机技术的迅速发展， 教师应经常研究社会对人才的需求特点，根据学生的实际情况，不断调整教学内容，采用切实可行的教学方法，丰富教学手段，调动学生学习的积极性，培养学生的创新能力，提高实际教学效果。这样，才能使培养出来的人才更符合社会的要求，才能使我们的教学更充满活力。
参考文献
[1]任为民.电子技术基础课程设计指导[M].北京：中央广播电视大学出版社，2005.
[2]周绍平.单片机教学改革的实践与思考[J].扬州职业大学学报，2004，6（2）.
[3]张霓.关于“单片机原理及应用”课程教学改革的几点思考[J].电气电子教学学报：2004，10（5）.
作者简介：沈兆军（1972—），男，江苏盐城人，盐城工学院信息工程学院讲师，主要从事现代通信与嵌入式系统教学。