時間：2023-01-30 06:37:50
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機原理論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：創新能力 培養 課程改革 實踐
黨的十報告中指出：“全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培養學生社會責任感、創新精神和實踐能力”。同志提出的“中國特色、世界水平的現代教育”是“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興夢的重要組成部分。劉延東同志在2014年高校咨詢會上也提出：“要把立德樹人、提高質量貫穿綜合改革全過程，創新人才培養機制，切實落實人才培養中心地位”。當前，高校在人才培養模式、課程教學內容和方法、實踐教學環節等方面還存在著一些不足，如何培養創新人才是高校教育工作者需要著重關注和實踐的課題。我校電氣信息類專業結合2014版培養計劃修訂，做了部分課程的教學改革與實踐嘗試，現與大家交流學習。
一、主要改革內容及實施情況
（一）充分發揮培養計劃在引領學生創新能力
在2014級電類學生培養計劃修訂中，對電類三個專業的學科基礎課、專業核心課、專業方向課、專業選修課、集中實踐教學環節進行課程調整、學時調整。充分發揮培養計劃在引領學生創新能力培養中的核心作用。
（1）2014級船舶電子電氣工程專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；二是將“單片機原理及應用”課程（36+20）改為“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）兩門課程；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗分別獨立的兩門課程。
在專業核心課中：取消了“船舶通信與導航”課，改列為專業選修課。
在專業選修課中：取消了電子綜合設計輔導（2學分、24+8學時、第5學期）課，新增加了“電子技術創新實驗輔導”實驗課程（1學分、32學時實驗、第5學期）。
在集中實踐教學環節中：一是取消了“電子技術課程設計”（2學分、2周、第3學期）新增了針對性更強的兩門“模擬電子技術課程設計”（1.5學分、1.5周、第4學期）及“數字電子技術課程設計”（1學分、1周、第4學期）課；二是將“單片機課程設計”（1學分、1周、第5學期）改成（1.5學分、1.5周、第4學期）；三是取消了“船舶電氣設計與檢驗課程設計”（1學分、1周、第6學期），新增了“船舶機艙測控系統課程設計”（1.5學分、1.5周、第6學期）。
（2）2014級電氣工程及其自動化專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是取消了“電氣工程導論”課程；二是取消了“計算機輔助設計”，新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；三是將“單片機原理及應用”課程（42+16）改為“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）兩門課程；四是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗獨立的兩門課程。
在專業核心課中：一是將“單片機原理及應用”調整到學科基礎課；二是取消了“供配電系統”課程（2.5學分、36+4學時、第7學期），改增為“工廠供電”課程（3學分、40+8、第7學期）；三是將“檢測與轉換技術”（2學分、26+6學時、第4學期）學分調整為（2.5學分、28+12學時、第4學期）；四是將“自動控制原理”課程（3.5學分、48+8學時、第5學期）學分調整為（4學分、52+12學時、第5學期）。
在專業方向課中：一是取消了“變壓器應用技術”課程（2學分、28+4學時、第7學期）；二是取消了“船舶動力裝置與輔助機械”（2學分、28+4學時、第6學期）課；
在專業選修課中：一是取消了6門課程，分別是：信號與系統、文獻檢索、企業管理、電氣工程專題講座、集散控制系統、電子綜合設計輔導；二是新增“電子技術創新實驗輔導”（1學分、32學時實驗、第5學期）、“新能源技術”（1學分、16學時、第5學期）兩門課程；三是將“AUTOCAD”課程（2學分、16+16上機、第5學期）改為實驗課程（1學分、32學上機、第5學期）。
在集中實踐教學環節中：一是取消了“專業綜合課程設計”（2學分、2周、第7學期）；二是新增了“測控技術課程設計”（1學分、1周、第5學期）及“電氣控制技術課程設計” （1學分、1周、第6學期）兩門課程。
（3）2014級電子信息工程專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是取消“計算機輔助設計”（16+16）課，改成了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；二是增加了由專業核心課調整來“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論（56）與實驗（16） 兩門獨立的課程。
在專業核心課中：取消了“信息論與編碼”（24+8）課程并調整“單片機原理及應用”課程（40+16）到學科基礎課。
在專業方向課中：一是在通信系統方向：將“程控交換”（32）課程換成為“移動通信”（22+10）課程；二是在嵌入系統方向：將“ARM處理器原理及應用”改為“嵌入式系統”（22+10），新增“ 計算機操作系統”（16+16（上機））及調整來“ 電子綜合設計輔導”（16+16）；而“DSP原理及應用”、 “多媒體技術”、“ 電子設計自動化”調整到專業選修課中；三是取消了電子系統設計方向。
在專業選修課中：一是取消了“復變函數與積分變換”、“JaVa語言程序設計”、“數據結構”、“數據庫技術及應用”、“Linux軟件設計”、“計算機接口與通信”、“自動控制原理”、“電視原理”8門課程；二是由專業方向課調整來“DSP原理及應用”、“多媒體技術”、“電子設計自動化”3門選修課；三是新增“專業導論”、“學科前沿信息”、“新能源技術”、“現代控制理論[雙語] ”、“信息論與編碼”、“集成電路設計”、“計算機網絡安全”7門課程。
在集中實踐教學環節中：一是取消了“電子設計方向專業課程設計”（2學分、2周、第7學期）；二是新增了“工程訓練C”（1周，1學分），調整了“模擬電子技術課程設計”（2周，2學分）、“數字電子技術課程設計”（2周，2學分）、“單片機原理及應用課程設計”（4周，2學分）。
（二）加強幾門關鍵課程的課改示范工作，提升課程在電子能力培養中的關鍵作用
（1）電子綜合設計輔導課程的教改實施情況
電子綜合設計輔導課程是訓練學生綜合設計能力的課程。學院2009年起將原來的“電裝實習”改成（電子裝配）“工程訓練”和“電子綜合設計輔導”（2學分、24+8學時、第5學期）兩門課程，并結合課余電子制作訓練作為補充。電子綜合設計輔導課程每一年的設計制作內容在原有的基礎上都有新增，加強設計內容的新型性和實用性，至今實驗室已有50多個設計實訓模數電路板。2014版培養計劃中“電子綜合設計輔導”課程調整為實驗課程“電子技術創新實驗輔導”（實驗30學時）。
電子裝配工藝訓練對學生的知識基礎要求較低，在原2010版教學計劃中安排在大一第二學期進行，重點是訓練學生的電子電路焊接技術，為以后的電子裝配打下基礎。教學時數為一周，時間上分散進行，歷時半個學期。電子綜合設計輔導課程是學生進行電子設計的入門課，除公選課、選修課形式外，興趣小組形式的學習培養也是一個最有成效的環節，使得對電子設計有基礎、有興趣的同學得到充分發揮與提升能力。對電子制作訓練做到有計劃性，一般分為四個階段：
第一階段：為電子制作基本能力訓練。安排在入學后的第二學期，以興趣小組形式進行。內容主要為：焊接技術訓練、認識基本元器件（學會萬用表的使用）、識圖、音頻放大電路制作。
第二階段：電子制作入門訓練。安排在入學后的第三學期，以公選課的形式進行。主要學習繪圖、制作與測量（學習Protel（Altium Designer）軟件的使用，學會常用電子儀器的使用，利用波形圖分析電路的工作狀態，分析能力訓練），內容有：簡單電源電路、電動機驅動電路、光控燈開關電路、溫控加熱器電路等。
第三階段：電子設計基礎訓練。主要是結合理論知識設計電路，安排在入學后的第四學期，以選修課的形式進行。內容有：音響電路（含音調電路、功率放大器電路）、隔離放大器電路、充電器電路等。
第四階段：電子設計綜合能力提高訓練。主要為綜合設計中、大規模電路，安排在入學后的第五學期，以選修課的形式進行。內容有：搶答器電路、開關電源電路、數控電源電路、無線通信電路、鎖相環振蕩電路、轉速檢測電路、充電器電路。
（2）單片機原理及應用課程的教改情況
單片機作為電子自動化控制的主要手段，其作用越來越重要。我院該課程為省級精品課程，課程組老師進行了一系列的教學實踐，編寫了新的教學文件，每年修改電子教案、課件，出版新的教材與實驗指導書，不斷完善學習資源，實施電子考試等等，為學生的自動化電子設計起到了重要的支撐作用。在2014版教學計劃中理論學時改為32，實驗改為獨立設課，學時為32，課程設計為1.5周。單片機實驗電路板全部為校內老師設計制作，實驗室至今有單片機綜合應用設計電路板30多件。
（3）新增電子技術實踐公選課
針對大學生電子設計競賽中發現的理論教學與學生實踐應用能力脫離現象比較嚴重的問題，從2014年下半年開始學院在二年級學生中設立“電子技術實踐”公選課程，從學生學習電子技術知識的初始階段就引導學生向技術應用方向發展，培養學生理論聯系實際、實際凝練為理論知識的能力，拓展學生的創新思維能力。電子技術實踐課程在一定程度上打破課程的專業界限、學科界限，使得知識、技術、信息等多方面融會貫通，在還不能完全打破現有教學模式的情況下，以教學實驗班的形式增加一個補充教學環節，以音頻功率放大器的設計制作為立足點，從應用目標出發搜索知識點，解決技術問題，培養思維方式。電子技術實踐公選課作為教學模式創新探索，在教學過程中最大程度地改變學生被教師控制之下被動地學習的局面，改變單純死記硬背完成學業的局面，轉而讓學生養成從解決問題的角度去思考、查找知識，提高學生的主觀能動性、創新意識。在教學環節上將實驗教學、理論教學、課程設計三點連成一線。在教學效果上力求學以致用，學有所用，以適應大學生電子設計競賽的要求，適應技能考證的要求，適應用人單位對應用型人才的需求。
（三）編寫、修訂教材、教案，建立完善教師與學生教學學習資源
編寫出版《電子綜合設計常用模塊與實例指導》、《單片機設計實例集》等實踐指導教材；為學生開展考證培訓修訂《電子工程師考證培訓講義》等；編寫新的教學文件及電子教案、課件等，建立完善教師與學生教學學習資源。
一是修訂出版了《單片機實驗與課程設計指導（Proteus仿真版）》、《電子設計常用模塊與實例》、《單片機設計實例選集（一）》、《51系列單片機原理及應用》等實踐指導性強的教材；二是在原網絡課程的基礎上進行了單片機慕課網站的建設，新編了150題左右的作業練習題庫；三是修改2014級教學大綱、電子教案及課件；四是設計開發2014級用的新實驗電路板并用于每年的學生電子設計競賽訓練。
（四）加強實踐能力培訓，提高學生的綜合能力
加強實踐能力培訓，提高學科競賽的獲獎數量、提高學生、專利證書數量、提高學生電子工程師/板級工程師/電工等從職證書數量。
（1）加強了學科競賽的輔導力度。一是組織學生電子協會，每周至少開展一次活動，以加強低年級同學的基礎技能訓練；二是與飛思卡爾智能汽車競賽相結合，利用各種提高學生能力的資源，充實學生的實踐活動；三是培養充實指導教師力量，2014年學院的指導教師隊伍擴大至9人，落實了組隊學生與指導教師的互選環節，密切指導教師與參賽學生的聯系，特別是在暑期中通過明確訓練計劃、訓練內容增加指導教師的投入精力；四是針對大學生電子設計競賽中發現的理論教學與學生實踐應用能力脫離現象比較嚴重的問題，從2014年下半年開始在二年級學生中設立電子技術實踐公選課程，在教學效果上力求學以致用，學有所用，以適應大學生電子設計競賽的要求。
（2）重視指導學生、申報專利工作，培養科學研究能力 。通過學生課程設計、畢業設計、電子競賽、省創新研究項目等實踐，指導學生以論文或專利的形式固化研究成果，近年來學生發表的電子設計類論文、實用專利、省大學生科技創新（電子電氣類）項目、國家級大學生創新創業訓練項目增加明顯。
（3）加強校內電子工程師等考證培訓工作。學院培訓中心通過了市職業技能鑒定條件驗收，成立了市“職業技能鑒定所”和電工方面考證員，可進行中、高級電工，中、高級維修電工，初級電子設計工程師、板級設計工程師、單片機C語言程序設計師7種電子電氣類證書的證書認定，為學生培訓考評提供了極大的便利。
（4）加強了畢業設計真題實做的要求。學院將畢業設計任務早計劃、早布置，以提高畢業設計論文的真題實做時間，現一般是在第7學期初就布置任務，畢業論文答辯分二次進行，在較長的時間內可給學生留出較多時間完成高質量的畢業設計論文，學生畢業設計真題實做的比例在90%以上。
（五）落實考證考級替代學分考試的制度
落實考證考級替代學分考試的制度，將提高從職能力的技能考證、考級、競賽獎等納入到教學學分中。
學院出臺了關于《本科生畢業設計（論文）替代管理辦法》（試行）的文件，規定了5類學生學業成果（考證、考級、論文、專利、競賽獎）或經學院本科畢業設計（論文）工作小組認定可以代替畢業設計（論文）的其他成果可替代畢業設計（論文）學分。
二、實踐成果
兩年間，學生在電子工程師、電工考證、學科競賽獲獎方面成績提高明顯，取得電子工程師證書30 人；電工證書192人；在大學生電子設計競賽中，獲省一等獎學生為9人，二等獎學生為18人，三等獎學生為21人；在全國（省）飛思卡爾智能汽車競賽及智能機器人大賽中獲一等獎6人，特等獎2人，二等獎9人，三等獎24人。兩年間，學生發表電子設計類論文10篇，取得電子設計類實用專利35項。
三、不足分析
一是教學計劃改革后課時量壓縮造成教師“搶課”現象，并由課程門數增多及投入精力不足造成教學改革的實踐效果下降；二是團隊精神在學院教改項目中體現不夠，大多數教師還是安于老的教學方式，教改積極性不高，大范圍的教改項目推進困難。
提高教學質量不僅需要領導重視，更需要教師的人人參與。教學改革不能停留在口號上，更應建立在教師行動上。高校要把提高教師的影響力與學生的競爭力作為學校發展的基本目標，以社會需求為導向，進一步改革人才培養模式，為社會輸送合格的創新創業型應用人才。
參考文獻：
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關鍵詞：單片機；電氣信息類；教學改革
作者簡介：楊盛（1973-），男，湖北公安人，三峽大學電氣與新能源學院，工程師；陳星（1988-），女，湖北仙桃人，三峽大學電氣與新能源學院，助教（湖北 宜昌 443002）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0118-02
單片機以其體積小、價格低、功能齊全、抗干擾性高、可靠性好、易于開發擴展等獨特特點，被廣泛應用于工業自動化及智能儀器儀表、通信設備、家用電器等各種設備儀器中。[1]“單片機應用技術”課程是本校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程等電氣信息類專業的主干課程，內容豐富，實踐性強。本文在分析本校電氣信息類專業“單片機應用技術”課程教學現狀的基礎上，探討了課程教學中存在的問題及相應改革措施，切實提高學生運用單片機解決實際問題的能力。
一、“單片機應用技術”課程教學現狀及存在問題
1.課程教學現狀
作為電氣信息類專業必修專業基礎課，本校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程四個專業開設了“單片機應用綜合實驗”課程，3.5學分，總計56學時，其中理論課24學時，實驗課32學時。該門課程旨在使學生通過實驗加深對單片機結構及單片機指令系統的理解，培養學生運用單片機知識解決實際問題的能力，力求使學生在完成本門課程的相關實驗后，在分析問題的能力、動手能力及創新能力方面得到較大的提高，在今后的工作實踐中具備獨立設計、開發小型單片機應用系統及產品的能力。
課程一般在大二下學期和大三上學期開設，學生先選擇理論教學班（每班120人左右）學習單片機理論知識，理論部分以介紹51系列單片機為主，內容包括：單片機概論（2學時）、MCS-51單片機結構（4學時）、單片機指令系統及匯編語言程序設計（8學時）、MCS-51系列單片機的擴展（2學時，含最小系統與程序存儲器的擴展、數據存儲器的擴展、輸入/輸出口的擴展）、單片機機接口技術（8學時，含LED顯示接口、8255可編程I/O擴展、鍵盤與單片機接口、ADC0809的原理與應用、DAC0832的原理與應用）。理論課結束時教師對學生該課程的評定成績占課程總成績的30％。
理論部分學完后學生進入實踐教學環節（每班60人），二人一組，利用實驗箱完成10個基礎驗證型實驗，1個綜合型實驗，1個設計型實驗，主要實驗內容：實驗系統的組成及軟件編程、I/O口應用及擴展、定時器/計數器應用、串并轉換、8155的應用、A/D與D/A轉換、直流電機轉速測量與控制等。實驗課程結束后每人一組進行開卷考試，考試內容為實現單片機系統一個小的功能，成績占課程總成績的70%。
2.“單片機應用技術”課程教學存在的主要問題
（1）課程定位不準確，課程體系存在缺陷。長期以來，把“單片機應用技術”定位為專業基礎課，沒有考慮學生所學專業和今后就業去向，認為該門課程主要是了解掌握匯編語言、51系列單片機基本原理及編程基礎，培養學生自學能力，為后續掌握其他單片機的應用打下良好的基礎。但實際情況是除了參加各種學科競賽的學生自學其他單片機知識外，由于沒有后續課程支撐，大部分學生基本上只學了“單片機應用技術”課程中所涉及的內容，缺乏對單片機知識更進一步的綜合訓練，往往到畢業找工作時就表現出了這方面的缺陷。
（2）考核方式不合理。理論課環節采用隨堂測試的模式，理論平時成績和測試成績占課程總成績的30％，由于采用大班制教學，教師往往無法客觀評價學生真實的理論水平；實踐環節部分考勤占課程總成績的20％，考試占課程總成績的50％。目前的課程考核方式決定了學生重視實踐教學而輕理論教學，學生往往在理論課上不學習而來實驗室惡補，且學生理論基礎的缺失給實踐環節帶來很大困難，存在理論與實踐教學脫節現象，教師對學生實驗過程缺乏評價。
（3）實踐教學條件不足。目前本校每年有近千名學生進入實驗室完成單片機實踐教學環節，原有40套實驗設備（實驗箱+電腦）僅能勉強滿足教學要求，無法對學生開放；由于實驗箱內部硬件資源和結構固定，學生實驗時只需用導線連接部分模塊、輸入程序即可調試觀察實驗結果，并不能真正理解其硬件電路原理，更談不上硬件電路設計，限制了學生綜合分析設計能力和創新能力的培養。
（4）實驗教學模式落后。實驗課以教師為主，學生在規定時間內按照實驗指導書要求完成規定實驗內容，實驗程序大多參考實驗指導書所附參考程序，不利于發揮學生的主觀積極性，部分學生是懾于實驗考核的嚴格性來完成實踐環節；由于實行選課制，各專業學生混選，水平參差不齊，實驗課上指導教師要花大量的時間來講解實驗原理，無法針對專業要求進行專項訓練，更勿論因材施教。
二、“單片機應用技術”課程教學改革措施
針對課程教學中存在的主要問題，結合實驗室建設情況，本校從以下幾方面著手進行了課程教學改革：
1.明確課程定位，完善課程體系
課程定位為電氣信息類專業必修專業基礎課，經教師討論認為由于各專業依托行業背景不同，應區別對待：該門課程應作為自動化專業、電子信息工程專業的專業課，強調工程實際應用能力培養，增加單片機系統的實踐環節教學；而對電氣工程及其自動化專業，由于其就業方向的特殊性，可以僅定位為專業基礎課。
課程內容上，隨著各種高性能、新型號單片機地推出，任課教師都有一個疑問：繼續給學生講授51單片機嗎，是講C語言還是繼續講匯編語言？經探討認為：目前51系列單片機在高校課堂仍屬主流，要把51單片機講好講透，確實提高學生動手能力和綜合素質，課堂上可引入其他型號單片機及單片機最新動態，通過引導學生完成綜述性論文開拓其視野，至于是用C語言還是用匯編語言的問題，認為作為基礎，學生應掌握匯編語言，更加清楚地了解單片機內部結構和其中內容變化，對有興趣有能力的學生可以作更高要求，如對畢業設計學生和參加各類學科競賽的學生要求可用C語言或C語言與匯編語言混合編程。
課程體系上，作為基礎內容將原來“單片機應用綜合實驗”課程理論部分剝離出來成為“單片機原理及應用”課程，32學時2學分，單獨考試，實踐課程仍為“單片機應用綜合實驗”，維持32學時不變；對自動化專業、電子信息工程專業和通信工程專業學生開設“課程設計”（1學分，必修）、“DSP技術與應用”（2學分，選修）、“嵌入式系統”（2學分，選修）作為進階，電氣工程及其自動化專業學生亦可選修；高階部分鼓勵學生積極參加校內外各項學科競賽和課外科技創新活動，激發學生的積極性，提高學生綜合應用和創新能力。
2.改革課程考核方式
原來“單片機應用綜合實驗”課程分成兩門課后，“單片機原理及應用”課程在上半學期學習，單獨考試，平時成績占30%，考試成績占70%，學生考試合格后下半學期再修“單片機應用綜合實驗”課程，確保學生進入實驗室之前已具備相應的理論基礎。“單片機應用綜合實驗”成績由平時成績（占20%）、作業成績（占20%）、考試成績（占60%）三部分組成，其中平時成績綜合實驗出勤、預習報告、實驗操作和實驗成功率等情況評定；作業成績主要考量學生實驗完成后相關知識的掌握情況；考試為一人一組上機開卷考試（資料僅限考生本人使用，不得使用移動存儲設備），評分內容含操作、硬件連接、程序編寫和實驗結果。考核方式的改革基本確保了學生成績評定的客觀公平，杜絕了渾水摸魚的現象，提高了學生的學習積極性。
3.改善實踐教學條件
本校新增了40套雷邁特公司的DPJ-H型單片機實驗箱及配套模塊，實驗箱采用“仿真式”設計思想，所有實驗模塊及CPU資源均對使用者開放，可結合Keil C51 μVision軟件和Proteus仿真軟件進行程序調試、固化，聯機或脫機驗證實驗結果，充分滿足“驗證式—模仿式—探索式—開發式”的由淺入深的各種實驗要求；購置了部分51實驗開發板和凌陽單片機開發板供學生選用，同時可提供分立器件和開放的創新實驗室，由學生自己制作系統版，完成感興趣的實驗內容，極大地激發了學生對單片機的興趣，提高了其硬件設計能力和動手能力。
4.改革實驗教學環節
（1）根據新的實驗設備，重新編寫了實驗指導書。筆者設計編排了軟件實驗、硬件實驗、系統設計三個方面共計16個實驗內容，其中驗證性實驗10個，綜合性實驗4個，設計性實驗2個，每個實驗均附有作業題，取消了參考程序，但驗證性試驗仍給出了參考程序流程圖。實驗指導書后附上了實驗模塊原理圖和仿真、開發工具使用說明，學生可以參考直接進行實驗。
（2）在理論和實踐教學中引入仿真開發工具Proteus。Proteus是英國Labcenter公司開發的電路及單片機系統設計與仿真軟件，可以實現數字電路、模擬電路及微控制器系統與外設的混合電路系統的電路仿真、軟件仿真、系統協同仿真和PCB設計等功能，是目前唯一能對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具。[2]對于各層次的實驗，學生都可結合Proteus與Keil C軟件進行仿真，基本了解掌握實驗內容，加強了對學生系統硬件設計能力的訓練。
（3）開放實驗室，提高學習過程的開放性。除了驗證性實驗外，在完成實驗作業、綜合性實驗和設計性實驗時實驗室對學生開放，指導教師主要通過啟發式教學引導學生進行思考和討論，讓學生建立“從頂向下”的系統學習和設計思維以及“從底向上”的系統構建方法，實現從以教師為主到以學生為主的教學模式的轉變。
（4）實行分專業選課，小班制試點。學生分專業選擇實驗教學班，有利于教師根據專業特點指導學生選擇完成相關實驗內容，針對專業應用方向加強訓練；考慮到自動化專業學生相對較少（每屆80人左右），對自動化專業試行小班制教學，實驗時每班40人，每人一組，教師可以很好地把握每個學生的情況，做到因材施教。
（5）以課外實踐促進學生實踐創新能力培養。對有進一步學習單片機應用技術要求的學生，采用“競賽+項目”的模式，鼓勵學生積極參加校內外各項學科競賽和課外科技創新活動，參與教師的科研項目，由淺入深提升學生應用單片機的工程實踐能力和創新能力。
三、結束語
經過近幾年來的不斷改革與探索，逐漸健全了“單片機應用技術課程”體系和教學內容、學生考評機制，改善了實驗教學條件，加大了實驗室開放力度，學生理論水平進步明顯，實驗效率和效果較以前得到大幅提高。“競賽+項目”的模式鼓勵了一批動手能力較強的學生進一步提升自我，參加各類學科競賽和課外科技活動均取得了較好的成績。課程實驗教學環節的改革帶動了本校其他電氣類專業實驗教學模式的改革，后續將進一步擴大小班制實驗教學的范圍、加大實驗室開放力度，不斷提高學生工程實踐能力和創新能力。
參考文獻：
[1]高健.目標教學法在單片機實驗教學中的應用[J].中國電力教育，
關鍵詞： 《單片機應用技術》課程教學 課程改革 具體思路
1.引言
《單片機應用技術》是電氣工程及自動化類專業的核心專業課程，也是一門硬件與軟件相結合的實踐應用性極強的綜合性課程。這門課程涉及數字電路、微機原理、匯編語言程序設計等相關知識，邏輯嚴謹、內容抽象，不容易理解。教好《單片機應用技術》這門課程，是對教師在學識、能力、技巧諸方面的一種嚴峻考驗。目前，我校電專業《單片機應用技術》課程教學普遍存在的問題是，大部分學生在掌握基本理論的基礎上，只能看懂教師寫的程序，自己動手編寫程序普遍比較困難。因此，課程教學改革的目標是讓學生能積極動手，將所學的知識運用到單片機產品的設計開發上，能獨立設計制作一般的單片機控制電子產品，使這門課程成為學生所感興趣的課程。筆者以“培養學生分析問題、解決問題的能力，提高實踐動手能力”為目標，在《單片機應用技術》教學中從課程教學內容、教學方法、考核方法三個方面作了一些探討。
2.教學內容的探討
在單片機課程教學過程中，將單片機應用系統作為教學主線貫穿始終。在講授第一堂課時，首先向學生展示并演示單片機應用系統在日常生活中的典型應用實例，如電子時鐘系統、音樂電子琴系統等。通過演示學生建立了單片機應用系統的初步概念，直觀地感受到了單片機應用系統的實際應用，從而明確了本課程學習的目標。
改革教學內容，最重要的是對教學內容進行精選，突出實踐性環節。在教學中，教師應力求做到縱觀全書，抓住關鍵，突出重點，解決難點；把主要時間花在講解重要概念、基本原理和基本方法上，注重講清難點，分析并引導學生掌握課程內容的內在關聯性，而不是把一本書一堂課從頭講到尾。
《單片機應用技術》課程體系包括理論知識講授、實驗和課程設計三大部分，理論知識64課時，實驗12課時，課程設計2周。在理論課教學中，按照“理論教學以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學內容。單片機理論講授涵蓋的內容包括以下幾個方面的內容：
（1）單片機概念、發展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應用。
（2）MCS-51單片機的邏輯結構，信號引腳，以及內部存儲器；單片機的I/O口的功能，以及時鐘電路與時序、復位方式和復位電路。
（3）單片機的尋址方式、指令系統和偽指令。
（4）程序設計的基本方法，要求學生能獨立編寫一些簡單的程序。
（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應過程；定時/計數器的功能、控制寄存器及工作方式的應用。
（6）串行通信的基礎知識；MCS-51單片機串行口的UART結構及串行通信控制、MCS-51單片機串行口通信工作方式及其應用。
（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術和I/O控制方式、簡單I/O擴展及用8155可編程接口芯片實現I/O擴展。
（8）鍵盤的接口設計和程序設計、LED顯示器的接口設計和程序設計。
（9）存儲器擴展機構及其實現、程序存儲器和數據存儲器的擴展及其地址映像范圍。
（10）單片機與A/D、D/A轉換器的接口及其應用。
在設計實驗教學時，針對教學要點設計實驗內容，引導學生用不同的方法實現同一個任務，讓枯燥的理論知識融會貫通到實踐中去。具體實驗安排為：單片機實驗箱、仿真系統的認識；廣告燈實驗；定時/計數器實驗；中斷系統實驗；數碼管顯示實驗；串并口實驗六個實驗。
兩周的課程設計是學生進行單片機應用能力的綜合訓練，是建立在學生已學完理論課程及實驗教學和相關課程之后所進行的綜合實訓。可給出若干題目，學生按照長處、性格，采取自愿的原則，組織若干個小組。在實施過程中，要求嚴格按照軟件工程的要求，完成實物的制作。要求給出具體的階段計劃、人員分工、設計說明書、原理圖、PCB圖、程序、測試計劃、測試方案、測試結果等。學生通過設計初步了解項目立項、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設計、軟件設計、系統調試等全過程，充分發掘學生的潛能和創新意識。另外，組織學生到實習基地實習，通過多種形式的實踐環節，著重培養學生對于單片機系統的綜合分析能力和實際應用能力。
3.教學方法的探討
在教學方法上，教師不僅要向學生傳授知識，更要教會學生學習的方法，培養學生的知識處理及知識轉換能力和分析問題、解決問題能力及創新能力。
（1）在講解一個新的理論時，強調以實際應用引入理論體系。以一個具體的項目實例為主線，理論教學和實踐教學均圍繞如何實現這個項目進行。
比如在講MCS－5l單片機匯編語言程序設計時，通過具體的課題提出問題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路通燈如何控制？”在講定時計數器時，給學生提出“電子鐘如何實現”的課題。每一章節圍繞“提出問題，思考問題，解決問題”的思路，使學生達到理解和靈活應用知識的目的，引導學生在不同的設計方案中尋求設計程序的最佳方案，激發學生的學習興趣和成就感。學生在學習單片機知識的同時學會解決實際工程應用問題的思路和手段，通過采用“教”“學”“做”合一的方法，筆者不僅向學生傳授了知識，而且教會了學生學習的方法，鍛煉了學生動手能力。
（2）在教學手段上，多媒體教學和板書教學相結合，教學內容中涉及邏輯圖、原理圖、結構圖等圖、表之類的知識時，采用多媒體教學更加直觀，比如單片機內部邏輯結構、中斷控制系統等內容采用多媒體教學。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對程序進行運行調試、與理論配套的相關器件的演示等。基本的重要的概念反復強調，貫穿整個教學活動。
（3）硬件和軟件結合緊密是《單片機應用技術》課程的特點之一。在教學上筆者采取了一些教學方法，比如直觀教學法。在介紹“什么是單片機”時，將單片機芯片實物展示給學生，使學生了解到在這樣一個小小的集成電路芯片中集成了微型計算機的主要部件，用這種方法給學生建立起單片機的感性認識。在硬件知識的講解上，力求教學內容的條理性。比如，在講授“單片機中斷系統”時，畫出中斷過程結構圖，將中斷系統所有的知識點全部標識在結構圖中，按照“中斷源―中斷控制寄存器―中斷響應―中斷處理―中斷返回”的思路講解中斷系統，使學生有一個明確的學習思路。
在講解“程序設計”這一章時筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環三種結構的程序中各舉一個例子，重點放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設計的內容放在習題課中進行講解。這樣使得學生能夠及時將所學的理論應用于實踐，使前面提到的教學規劃得以實施。
（4）在組織課堂教學時，注意調動學生的主觀能動性，啟發學生，多用提問的方式，讓學生自己動腦筋解決問題。在每一章節中為幾個知識點設計提問和討論，使學生不是完全被動地聽課，而是邊學邊想、邊學邊問。另外，交互式教學方法在實踐中也是切實可行的。以學生為中心，進行分組教學，這樣既可以提高學生的自主性學好知識，又可以因材施教，更可以提高學生的團結與協作能力，而這種能力在產品開發過程中更是不可缺少的。
4.考核方法的探討
目前的考試形式尚存在諸多問題：
（1）考試內容不合理。考試內容局限于教材，每到期末復習時給學生劃范圍、定重點，這樣助長了一部分學生的惰性，有些學生會認為平時可以不來聽課，只要最后一節復習課來了劃好范圍就能過關，造成了學生實際掌握知識的程度和卷面成績不相一致的后果，嚴重降低了教學質量和教學意義。
（2）考試方式單一。考試閉卷多，開卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實踐能力考查少；一次考試定結論多，數次考試綜合評價少。
（3）考試題型不合理。客觀性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學生思維、分析、綜合能力的培養和創新精神的形成。
針對以上幾點問題，筆者對《單片機應用技術》課程的考核方法的改革提出以下幾點思考：
（1）豐富考試方法。根據《單片機原理及應用》課程的特點，我們可以采用筆試、口試、做設計、寫論文、進行實際操作，以及開卷、閉卷等多種方式。考試如果能夠強調能力，必然會引導教學走上“打好基礎、培養能力、發展智力”的正確軌道。
（2）改革考試成績評定分布。考前不劃重點，嚴肅考場紀律。堅持集體閱卷，閱卷后對試卷進行分析。平時成績占40%，包括出勤、作業、課堂回答問題的能力；實驗占30%，包括實驗報告成績及實驗考試成績。這些在課程開始即告之學生。由于平時成績占比例較高，學生從一開始就會注意避免重理論、輕實際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學結束后，教師根據學生的專業，以及學習情況讓學生按要求完成一個綜合設計實驗，作為學生本門課程總成績的加分項。
（3）合理分配考試題型。針對大綱的要求，教師應合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學生熟悉運用知識的能力。
（4）建立考試結果分析制度，不斷總結教學經驗。當發現問題時，教師應及時糾正，拓寬、疏通教學質量的有效反饋渠道，建立健全溝通機制。
5.結語
《單片機應用技術》是高職電專業學生一門重要的技術課程，學好該課程不但要掌握硬件知識，還要掌握軟件知識，是學生感到最難學的一門技術課之一。筆者本著激發學生的學習興趣，擴大學生的知識面，培養學生的創新精神的原則，提出了《單片機應用技術》課程改革的具體思路，所探討的教學的內容、方式和考核方法已經部分在實際教學過程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機應用技術》發展極快，要講好該門課程，教師要具有相當的實踐經驗和科研能力，并且要不斷地學習充實自己。教學是一門藝術，教學過程是一項復雜的系統工程，要建立一個完善的、更加合理的單片機課程教學體系，我們還需要不斷地進行探索和實踐。
參考文獻：
［1］謝敏.單片機應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2008.
電氣工程及自動化
基于單片機的風扇速度控制設計
一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義
單片機因其體積小，抗干擾能力強、而且使用靈活方便，成本低等特點，它的應用范圍非常廣泛，尤其是他強大的面向控制能力，已深入工業控制、軍事裝置、家用電器等各個領域，應用前景十分廣闊。單片機按照應用的系統結構不同，可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應用系統多屬于較復雜的系統，比如智能儀表、工控系統、檢測系統等。非總線方式的應用系統多屬于小型控制。按照應用范圍的不同，可分為通用型和專用型。
目前我國普遍采用4位、8位或16位，對于單片機還處于低檔的應用，而對于那些宏單片機、DSP等高檔的應用還是空白。而國外很多公司都推出了自己的單片機系列，如Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、6502，日立公司的H8/3048系列等。目前單片機的應用領域有以下四大領域：一是家用電器業。單片機個傳統的機械產品結合，構成新型的機、電、儀一體化產品，如洗衣機、電腦空調機等。二是通訊行業。最有代表性的就是手機。三是智能儀表應用。單片機的體積小、成本低、控制力強等特點，使儀器儀表重量大大減輕，又有很高的性價比，如數字式RLC測量儀。四的在計算機外設中的應用。如在接口中采用單片機進行控制管理、數據采集、多路分配管理等。
我國在將來很長的一段時間里，8位單片機還將是主流產品，因為8位單片機很好用，有豐富的功能，現在無論是國內還是國外，都還是以8位為主。4位單片機由于功耗較低，在國內也有一定的市場比例。目前世界各國的單片機發展各有不同。美國單片機的發展趨勢主要是從8位到16位和DSP過度，歐洲等國家單片機主要應用于工業，因此仍以8位為主，主要以功能和運行速度的發展為主。我國對于單片機的需要目前主要是家電類等消費品為主，8位單片機有很大的市場分額和發展空間。國內也急需這方面的人才。
盡管單片機的發展迅速，其發展方向不外忽以下幾點：一是微型單片化。現在的產品普遍向小型化、輕型化發展，就需要單片機在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看門狗（Watchdog）、LCD控制器等。隨著半導體技術的發展，片上系統（SOC）的發展前景很好。二是低功耗CMOS化。現在單片機的功耗普遍在100mW左右，許多生產廠家采用CMOS工藝，使單片機更適合在電池供電場合，今后也是單片機發展的主要趨勢之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發展，單片機的處理數據能力大大提高，內部時序也加以改善，ROM的存儲容量也大大提高，又加入了低噪聲技術，加強了中斷、定時控制。四是在接口方向的發展。現在許多新型單片機的接口，從類型和數量上有了很大的發展，如有些可以直接驅動液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。
21世紀是“數字化”的時代，單片機的發展有著翻天覆地的變化，各種型號、功能的單片機應用于人們生產和生活中的各個領域。單片機的發展逐漸取代了由傳統模擬電路作為電機的控制器，因此單片機在家電方面的應用已經十分普遍，比如電風扇、洗衣機、空調等。+電動機是將電能轉換成機械能的機電裝置。1821年英國科學家法拉第首先提出電動機原理。1834年，德國的雅可比第一個發明了直流電動機。1879年，西門子公司用直流電動機驅動電車。1888年發明家特斯拉發明了交流電動機。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構想。至今為止，電動機發展迅速，電機理論、設計及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛應用與現代的各種機械生產領域。如在機械制造工業、輕重型制造工業、運輸行業、農業生產等各個領域，電動機以不同的種類和功能發揮著重要的作用。可以這么說，電動機的出現使社會生產力大大提高，促進了社會的發展。
隨著時代的進步和科技的發展，電機調速系統在工農業生產、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調速的研究有著積極的意義.長期以來，直流電機被廣泛應用于調速系統中，而且一直在調速領域占居主導地位，這主要是因為直流電機不僅調速方便，而且在磁場一定的條件下，轉速和電樞電壓成正比，轉矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經濟地調節速度。因此采用直流電機調速可以得到良好的動態特性。由于直流電動機具有優良的起、制動性能，宜與在廣泛范圍內平滑調速。在軋鋼機、礦井卷機、挖掘機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等領域中得到廣泛應用。近年來交流調速系統發展很快，然而直流控制系統畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環控制的角度來看，它又是交流系統的基礎，長期以來，由于直流調速系統的性能指標優于交流調速系統。因此，直流調速系統一直在調速系統領域內占重要位置。
選取本課題的意義在于單片機的發展極為迅速，以其獨特的結構和性能，滲透到各個領域，產生了極大的影響。研究單片機、學習單片機，是社會發展的必然趨勢，單片機有著其廣闊的發展空間和社會價值。通過研究用單片機遠程發射紅外線來控制電動機的轉速，從而達到控制風扇速度控制，能使使用者操作起來更加方便。
二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：
1、單片機主芯片的選擇；
2、電機控制系統設計；
3、遙控器的設計；
4、用數碼管顯示檔位；
5、PWM的產生；
6、按鍵開關的設計。
三、研究步驟、方法及措施：
1、學校提供硬件材料、有關工具器件和實驗制作場所；
2、查閱大量的相關資料和書籍；
3、與同類的論章進行對比，完善自己的設計思路；
4、系統的總體方案設計：發射部分和接收部分；
5、系統硬件電路的設計；
6、系統的軟件設計
7、論文的修改及潤色。
四、參考文獻
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關鍵詞:單片機系統;綜合實踐課程;實踐教學
abstract: single-chip system design is a practical application and have a strong curriculum. in order to fully stimulate the creativity of students so that students are familiar with single-chip application system and development process, to master the single-chip design and development of the principle, we created an integrated single-chip system design practice courses. this article describes the practice of integrated curriculum implementation plan, gives a typical example of the design. after several years of teaching practice, this course has been a good teaching results.
key words: single-chip system; the practice of integrated curriculum; teaching practice
1 前言
單片機系統設計是一門實踐性、應用性很強的課程。傳統的單片機系統設計實驗教學,具有:①實驗應用機會少;②缺乏具體的實驗教學內容和完善的考試、考核方法;③驗證性多,創新性少;④實驗教學內容與實踐應用脫節的弊端[1]。這樣的教學模式和方法,很難讓學生完全掌握單片機系統設計的基本原理和開發方法,更不用說培養學生的創新能力。因此,為了培養和訓練學生具備獨立設計簡單的單片機應用系統、編寫系統控制程序的能力和技能,激發學生的創造力,我校在學生完成了《單片機系統設計》的理論課和匯編程序設計、七段數碼顯示、鍵盤掃描、ad轉換、串行通訊等實驗教學后,特開設了為期2周的綜合實踐教學環節。此教學環節讓學生完成一個單片機系統的設計、開發、調試的完整過程,整個綜合實踐教學環節完成后,學生對單片機系統的學習和應用興趣更濃了,而且具備了自行設計、開發簡單的單片機系統的能力。
2 任務與要求
利用偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統構成簡單實用的單片機系統,要求如下:
(1)充分應用mcs-51系列微處理器和偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統所提供的硬件資源,自由選題實現一個簡單實用的單片機系統。
(2)要求具備必需的人機接口。
(3)可以選用匯編或c51語言進行控制程序開發。
設計的系統性能如下:
(1)系統運行穩定,具有一定的抗干擾和故障自測能力。
(2)系統設計安全可靠,具有出錯報警和應急關閉能力。
(3)系統精度達到一般民用品的基本要求。
(4)人機接口界面友好、直觀、操作簡單。
另外,我們提供了一些選題供學生拓展思路,主要有:
(1)出租車計價器。
(2)溫度控制系統。
(3)可編程交通燈系統。
(4)pwm電機調
速系統。
(5)數字溫度計。
(6)數字頻率計。
3 設計范例
3.1 pwm電機調速系統
pwm電機調速系統如圖1所示,系統包含電機驅動電路和測速電路,兩者構成閉環系統。電機驅動采用脈寬pwm調壓電路,測速電路的核心部件是霍爾元件。
圖1 pwm直流電機調速系統原理圖[2]
霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用。在外磁場的作用下,當磁感應強度超過霍爾元件導通閾值bop時,霍爾元件輸出管導通,輸出低電平。若外加磁場的b值降低到brp時,輸出管截止,輸出高電平。在直流電機的轉盤上粘貼著一枚小磁鐵,霍爾元件安裝在轉盤附近,每當磁鐵靠近霍爾元件時霍爾元件導通,輸出低電平,遠離時霍爾元件截至,輸出高電平。這樣,直流電機轉動一圈,霍爾元件就會輸出一個脈沖,通過這個原理能夠測出電機的轉速。
pwm是單片機系統中常用的模擬量輸出方法,通過外接的轉換電路,可以將脈沖的占空比轉化成電壓。直流電機的轉速和驅動電壓呈近似線形關系,改變脈沖的占空比,就可以改變直流電機的轉速。
系統結構圖如圖2,閉環工作時,測速電路測得的轉速和給定的轉速相減獲得差值e,根據差值e運用pid增量控制算法獲得控制量,即占空比,通過mcs-51的口線輸出給定占空比的脈沖,再通過轉換電路轉化成電壓來驅動直流電機。系統控制算法采用增量型pid控制算法,如果k時刻電機當前轉速是y(k),給定轉速是r(k),pid控制器輸入信號為e(k),輸出信號為u(k),則離散的pid遞推算法如下:
圖2 pwm直流電機調速系統結構圖
3.2 數字溫度計數字溫度計的核心電路——溫度傳感器調理電路如圖3所示,溫度傳感器采用負溫度系數的熱敏電阻(ntc),ntc的阻值隨著溫度的上升而非線性下降,具體溫度-阻值特性為
(4)
式中,rt 、 rt0是溫度分別為t、t0 時的電阻值;b為負溫度系數熱敏電阻的材料常數[3]。
固定電阻和ntc組成的電阻橋輸出電壓隨ntc阻值的變化而變化,這種變化經過差動放大器的放大后送給ad轉換器轉換成數字量,具體轉換遵循以下公式:
(1) 電橋輸出電壓u
(5)
(2) 差動放大器輸出電壓 u'(一般r7=r8,r9=r10)
圖3 數字溫度計原理圖[2]
一般情況下,會事先根據ntc的溫度-阻值特性計算出一張溫度-阻值對應表。根據ad轉換的數字值逆運算獲得當前ntc的阻值,再根據ntc的溫度特性表運用分段查表和表項間線性運算就可以獲得當前溫度值,把當前溫度在輸出設備(如七段數碼管、lcd)上顯示出來就構成了完整的數字溫度計。本范例也可在其他溫度測量的系統中應用。
3.3 出租車計價器
出租車計價器是一個較實用的設計范例,它的結構如圖4。出租車計價器包含里程測量電路、實時時鐘電路和人機接口。
出租車計價器里程測量的核心部件是霍爾元件,具體電路和圖1的測速電路一樣。在輪胎的轉軸上粘貼了6個小磁鐵,輪胎轉動一圈,霍爾元件就會輸出6個脈沖,對脈沖進行計數就可以獲得輪胎轉動的圈數,圈數乘以輪胎的周長就可以獲得車輛行駛的里程數。
圖4 出租車計價器結構框圖
一般情況下,出租車白天和晚上的里程單價并不一樣,因此需要一個實時時鐘來獲得當前時間。ds1307是一個i2c總線的實時時鐘(rtc),在外部電池的供電下,它能提供高精度的年月日時分秒bcd碼時間。另外,它還包含56字節的非易失性sram(nv
sram),可以用來保存系統的設置信息。
顯示設備可以采用七段數碼管或lcd,用來顯示當前時間、行駛里程數、里程單價、和行駛
里程價格等信息。還需要少量的按鍵或矩陣式鍵盤用于輸入里程單價、開始計價、清零、時間設置等操作。
4 實施過程
4.1 根據任務與要求進行總體規劃與設計
這個過程包括:
⑴ 課題選擇。
⑵ 硬件模塊的選擇和設計。
⑶ 軟件整體流程的設計。
⑷ 查找各種所需資料。
綜合實踐課題題目是不是新穎,是不是能夠激發學生的創造性和好奇心,直接影響學生實驗的積極性,有的學生覺得做實驗非常無聊,就是因為他們的好奇心和熱情沒有被激發起來。而集知識性、趣味性、創造性于一體,能應用所學知識解決具體問題的綜合實踐課題,是本綜合實踐的最大亮點,也是本教學環節區別于其他教學環節的標志。我們要求學生思考在實際生活中能應用單片機系統技術能解決的具體問題,并且考慮偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統所能提供的硬件資源,選擇一個有自己特色、能在兩周內獨立完成的題目,題目要求新穎,鼓勵創造性的思維,并且能解決實際生活中的具體問題。
受限于實驗條件,硬件設計無法完全按照單片機系統設計的一般方法和標準步驟來實施。在教學過程中,我們要求學生可以根據偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統所提供的硬件資源自主地完成硬件部分的理論設計,也可以不完全局限于此實驗平臺進行理論設計。理論設計完全遵循單片機系統設計的一般流程,學生自己查閱資料,設計硬件電路圖。指導老師對硬件部分的理論設計進行評審后,再根據具體的實驗平臺指導學生完成課題。
軟件設計可以采用匯編語言或keil c51高級語言開發環境來實現,這兩種軟件開發環境是當前mcs-51系列單片機系統開發的主流環境。根據學生選題的特點,指導學生選擇較為容易實現的開發環境。
4.2 根據總體規劃實施軟硬件的開發與設計
這個過程包括:
⑴ 硬件連接。
⑵ 軟件編程。
⑶ 軟硬件聯調。
在這一過程中主要培養學生的硬件設計能力、編程能力和積累軟硬件調試經驗,熟練掌握單片機系統中人機接口的設計、控制算法設計、硬件驅動程序設計,體會理論與實踐之間的差別,對單片機系統的設計與實現由理性認識轉化為感性認識,激發學生的求知欲望,鍛煉學生克服困難解決問題的能力。
4.3 交流總結
在2周的綜合實踐中抽出一天時間讓能力較強的學生陳述他的設計思想和設計過程、設計中的難題和解決方法以及自己的心得體會。讓進展不順的學生提出他在設計中沒能解決的難題,全班同學共同討論,集思廣益,找到解決問題的方法。這樣可以使學生互相學習,取長補短,拓寬知識面,活躍思維,能在以后的工作和學習中更好地完成任務。
4.4 完成實踐報告及驗收評分
最后兩天是綜合實踐報告的完成階段,在進行了兩周的綜合實踐以后有必要好好地總結一下,把自己在綜合實踐中所學到的知識以文字的形式表述出來,這樣更有助于水平和能力的提高。
實踐報告完全按照畢業論文要求書寫,包含中英文摘要、設計任務與要求、系統結構及工作原理、主要單元電路的設計過程、控制軟件的編寫及調試、測試數據及調試中故障分析、收獲和體會、參考文獻等部分。要求學生重點講述清楚故障分析和收獲體會。
綜合實踐成績由平時表現、實踐報告、設計成果、創新點4部分組成,成績構成比例是2:3:4:1[4]。
5 效果
> 經過幾年的教學實踐,單片機系統綜合實踐教學環節取得的效果主要體現在以下幾個方面:
(1)讓學生掌握了單片機系統設計的一般原理及其基本的實現過程,實現了從理論向實際的遷移,強化了學生所學的知識。
(2)讓學生掌握了單片機系統硬件、軟件設計的基本方法,具備了軟硬件相結合的系統設計的基本能力和調試經驗。
(3)本綜合實踐的課題真實性很強,讓學生經歷了單片機系統設計的全過程,提高了學生的研制開發能力和創新能力。
(4)本綜合實踐涉及到多學科、多知識點,是計算機軟硬件知識的大綜合。經過綜合實踐,學生運用所學知識分析解決問題的能力有了較大的提高,完成了多學科知識的融會貫通。
參考文獻
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關鍵詞: 單片機 Proteus 網絡化虛擬單片機 開放實驗室
1.引言
高校實驗室不僅要滿足課程實驗的需要,而且要為科研和學生的個性化發展提供基地。它是培養具有工程實踐能力應用型人才的重要保障,直接影響著創新人才的培養質量。實驗室的建設和管理是教學改革的重中之重,其中實驗室的開放是實驗室生命的源泉,而這一點常常被人們忽視[1]。我通過分析所在學校單片機專業實驗教學的特點,以及單片機實驗室教學中存在的問題,提出了網絡化虛擬單片機開放實驗室的建設方法,并根據學校現狀,對實驗室的網絡化和單片機實驗平臺的虛擬化,以及實驗室開放管理等方面進行了探索研究。
2.單片機實驗室現狀
《單片機原理及系統設計》課程的特點是應用性強,要求有較多的動手實驗。實驗室的開放性與硬件實驗資源的充足程度是讓學生有更多動手實踐機會的關鍵所在。目前,我校單片機實驗教學平臺結構如圖1所示。主要存在如下不足。
2.1實驗條件不足,開放度不夠。
目前,很多學校都嘗試開放實驗室,希望能夠讓學生變被動學習為主動探索,這有利于培養學習的創新精神和實踐能力,提高綜合素質。但是,由于實驗條件所限,往往效果都不盡如人意。以我院為例,《單片機原理及系統設計》實驗室的硬件情況是約20臺套實驗硬件平臺,開設實驗時,每組3―4人。這樣,每次操作的學生只有1―2人。另外,實驗課程平均每學期80學時,而實驗室開放時間大約50學時/學期,其他時間基本都是空閑的。顯然,由于實驗硬件條件、時間和空間所限,該實驗課程的開設條件不能為學生提供更多的動手機會。
2.2實驗教學內容陳舊,實驗缺乏創新。
由于實驗教學時數所限,學生在實驗課程中的教學內容都相對簡單,并且大部分的實驗都是驗證性實驗。按照實驗指導書提供的操作步驟,學生在整個實驗過程中都是“傻瓜式”操作。對于不善于思考的學生,不能很好地起到思維訓練的教學目的。另外,學生所做的實驗內容都相對較固定。由于硬件實驗箱所限,學生不能靈活完成綜合性的設計性實驗內容。這一點不足,在每學期學生做課程設計的時侯,顯得尤為突出。
2.3設備管理維護困難。
由于在實驗過程中,學生的流動性比較大,常常出現實驗箱中元器件燒壞、實驗臺式電腦的軟件平臺丟失文件和其他的一些問題。這些問題給實驗室的管理和維護都增加了不少人力和硬件成本。另外,對于開放實驗室時間,需要額外為安排工作人員負責管理實驗室,這也增加了管理成本。
3.基于Proteus的網絡化虛擬單片機開放實驗室
通過以上對我院《單片機原理及系統設計》實驗室、實驗課程與管理方面存在問題的分析,論文下面對具有網絡化的單片機開放實驗的建設方案進行了研究和探索。
3.1 Proteus的功能。
Proteus是英國Labcenter公司開發的電路分析、實物仿真與印制電路板設計軟件,它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路,軟件提供了大量模擬與數字元器件與外部設備,以及各種虛擬儀器,特別是它具有對單片機及其電路組成的綜合系統的交互仿真功能。它支持的單片機類型很多,支持大量的存儲器和芯片,并在同類產品中具有明顯的優勢,是未來單片機系統設計開發的新趨勢之一[2]。Proteus有相應的網絡版產品,支持局域網聯網工作,這使得建立虛擬開放的單片機仿真實驗室成為可能。
3.2網絡化單片機虛擬實驗平臺。
針對現有實驗平臺存在的不足,充分利用Proteus軟件的強大單片機和電路仿真功能,以及支持網絡平網功能的特性,結合我院實際情況,我構建了以下網絡化單片機虛擬開放實驗室平臺,如圖2所示。
網絡化的單片機虛擬開放實驗室總體上包括3部分內容。第一部分是整個網絡的管理部分,即圖中的網絡管理中心部分。該部分的主要功能是完成整個網上開放實驗室的服務器部分。Proteus服務器上需要安裝網絡版的Proteus軟件,該軟件是進行校園內網上單片機系統設計和模擬仿真的基礎軟件。整個網絡管理中心網絡通過校園網與學生宿舍和實驗室(教師辦公室)相連,以便于用戶隨時可以在網絡上進行“開放”的單片機系統仿真實驗。第二部分是校園網部分。該部分基于我校現成的校園網絡環境,提供虛擬開放實驗室的網絡和計算機平臺。第三部分是分布在校園內的各種Proteus客戶終端。客戶終端主要由兩大類用戶構成,即宿舍內的學生個人電腦和實驗室、辦公室的電腦。所有的客戶端需要安裝Proteus的客戶端程序。客戶端通過校園網絡可以隨時使用網絡中心服務器上的資源包。
3.3網絡化虛擬單片機開放實驗平臺的優點。
首先,現有電子類實驗室是封閉式的實驗教學模式,即在規定的課時時間內,學生在規定的場地內,進行規定的實驗內容;現有的各種電子類教學實驗,基本是進行固定程式的驗證式實驗,實驗所用的元器件,線路板已選好,學生所做的工作僅是對實驗箱連連線,使用一下測試儀器、儀表,建立相應概念而已。理論上,以上不足都不利于鞏固所學內容、提高實驗效果;不利于提高學生的學習積極性和培養學生的創造性思維。當采用基于Proteus的網絡虛擬實驗室,有利于克服以上不足。
其次,在實踐方面,基于Proteus的網絡虛擬實驗室,一方面,解決了時間與場地的限制(建立Proteus的網絡服務器,只要有網絡,隨時隨地都可以登錄服務器學習),使學生能有充夠的時間深入了解及研究實驗的內容,學生對實驗的興趣也得到了鼓勵和保護。另一方面,有利于學生創新思維能力的培養。基于網絡的Proteus虛擬實驗室,使得以下過程成為可能:學生從有一個概念(或想法)開始,然后著手電路原理圖的設計、編寫程序代碼、調試、PCB設計,最后形成產品的整個開發過程的訓練。
最后,利用Proteus軟件建立的單片機虛擬實驗室,只要配備相應的軟件,就可以作為電路分析、電子技術、嵌入式等課程的虛擬實驗平臺。因此,該實驗平臺將是一個多功能的、先進的、創新型的、易于管理和維護及低投入高回報的實驗平臺。
4.結語
網絡化虛擬單片機開放實驗室不僅合理利用了學生個人的電腦資源,在開發和網絡化的實驗環境中學生隨時都可以做實驗,而且網絡化的平臺降低了管理人員的數量和維護工作量。該平臺能給予學生更大的自由度,培養學生的創新能力,極大地提高實驗教學質量。
參考文獻:
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關鍵詞 交通事故隱患檢測自動報警裝置；道路交通事故；單片機
中圖分類號U12 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0170-02
1研究背景
目前，雖然交警部門可通過監控實時掌握交通事故現場狀況，但根據對北京交通控制中心調查發現[1]，雖然北京的數字監控點有400多個，但大屏幕上一次只能顯示48個，需要人工不斷地切換，很多事情報告還是依賴“122接處警”系統，然后通過調出數字監控核實，確定之后安置警力去解決。如果采用隱患檢測自動報警裝置，可提前將汽車出現的非正常運行狀態反饋到監控中心。國外研究表明，自動切換監控屏幕進行可能發生事件車輛的重點監控能夠減少事件持續時間5min~8min。因此設計自動報警裝置，讓大屏幕進行自動切換屏幕和監控，具有重要價值。
2本文設計思路
事故隱患檢測自動報警裝置安裝在汽車發動機和汽車車頭處，根據已知汽車制動加速度和紅外線測速模塊所測得的汽車行駛速度計算出安全距離，再通過超聲波測距模塊檢測出本汽車與前方汽車的距離，若小于安全距離時，自動報警。
報警裝置設計思路及結構原理圖如圖1所示。
3安全距離的確定[2]
1）駕駛員反應時間經過的距離,t1為反應時間，取為0.3s；
2）制動器作用時間t2經過的距離；
3）持續制動時間t3經過的距離,為附著系數，本文取為0.8；
4）汽車的安全距離:。
4測距模塊設計
系統主要由單片機[3]系統及顯示電路、超聲波發射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用AT89S52來實現對紅外接收芯片和超聲波轉換模塊的控制。
4.1超聲波測距原理[3]
單片機用P1.0端口輸出超聲波轉化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數碼管，段碼用74LS244驅動，位碼用PNP三極管驅動。超聲波測距原理框圖：
4.2超聲波發送和接受電路設計
壓電超聲波轉換器的功能是利用壓電晶體諧振工作。內部結構圖3所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，這時它就是一超聲波發生器；如沒加電壓，當共振板接受到超聲波時，這時它就成為超聲波接受轉換器。
超聲波接收器的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。
4.3軟件設計
如圖4所示，首先對系統環境初始化，設置定時器T0工作模式為16位的定時計數器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端P0和P2清0。然后送出一個超聲波脈沖，延遲0.1ms后，打開外中斷0接收返回的超聲波信號。當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數器T0中的數按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離。
5轉速測量模塊設計
測量轉速的模塊由信號預處理電路、單片機STC89C52、系統化LED顯示模塊、串口數據存儲電路和系統軟件組成。
5.1信號調理電路設計[4]
光電傳感器首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件將光信號轉換成電信號。論文選用紅外光二極管做系統測量的光源。本設計采用高性能集成四運放LM324來進行光電信號調理電路設計。為了達到預定效果，對系統運動MULTISIM 8進行模擬仿真，并利用模擬仿真結果對有關元器件進行參數設定。如圖5所示是模擬仿真圖及其仿真結果。
5.2單片機
圖6是AT 89S52單片機引腳分布和最小系統圖。單片機的引腳除了電源、復位、時鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實現系統擴展而設置的。
5.3無線傳輸模塊設計
如圖7顯示的是用于無線傳輸的擴展示意圖，將單片機所有引腳引出，便于進行無線傳輸模塊的擴展。
6結論
本文進行了道路交通事故隱患檢測自動報警裝置的設計。該設計將時時檢測汽車的行駛速度和汽車與前方汽車的距離，當其與前方小車距離小于單片機計算所得的安全距離時，會自動通過GSM模塊報警提醒駕駛員注意并且將報警信息傳遞給指揮中心。
參考文獻
[1]揚兆升.城市道路交通系統智能協同理論與實施方法[M].中國鐵道出版社.
[2]葉瑋瑋.高速公路上汽車行駛的安全距離研究[J].技術物理教學.
實驗操作是理論聯系實際的重要環節，實驗報告必須在科學實驗的基礎上進行，實驗報告的撰寫是知識系統化的吸收和升華的過程，實驗報告應該體現完整性、規范性、正確性、有效性。現將撰寫實驗報告的有關內容說明如下：
1．實驗名稱
2．實驗目的
本次實驗所涉及并要求掌握的知識點。
3．實驗內容與實驗步驟
實驗內容、原理、原理圖分析及具體實驗步驟。
4．實驗環境
實驗所使用的器件、儀器設備名稱及規格。
5．設計實驗數據表格
6．實驗過程與分析
詳細記錄在實驗過程中發生的故障和問題，并進行故障分析，說明故障排除的過程及方法。
根據具體實驗，記錄、整理相應數據表格、繪制曲線、波形圖等，并進行誤差分析。
7．實驗結果總結
對實驗結果進行分析，完成思考題目，總結實驗的心得體會，并提出實驗的改進意見。
注：1．前5項必須在做實驗之前完成，并由指導教師簽字后才能做實驗。
2．對于學生自擬實驗題目、參與科研、創新實驗等形式實驗項目的實驗報告可采用論文、實驗總結報告等形式完成。
3．此封皮標準頁面為16K，實驗報告：實驗名稱：
熟悉PIC系列單片機的開發環境及簡單編程
實驗目的：
1. 通過順序結構的簡單程序設計，熟悉PIC系列單片機的開發環境，掌握基本應用步驟和命令；
2. 熟悉匯編語言指令，掌握基本的程序設計方法。
實驗環境：
PC計算機 MAPLAB編譯環境
實驗原理 ：
實驗一：交換兩個寄存器內容（例如交換f10H和f11H的內容） 實驗過程比較簡單，無分支程序，而且思路十分清晰，難度不大。
實驗二：(選作)將某一寄存器內容中的奇偶位數據交換。
本實驗的思想是：將寄存器中數據同10101010二進制數相與，得到原數據的奇數位，并向右移一位后存至一個寄存器，作為結果數據的偶位數；再將寄存器中數據同01010101二進制數相與，得到原數據的偶數位，并向左移一位后存至另外一個寄存器，作為結果數據的奇位數。最后，將這兩個寄存器中的數字進行或運算，得到結果。
實驗中，使用了RO作為記錄原數奇位數的寄存器，RE作為記錄原數偶位數的寄存器，RN作為記錄員數據的寄存器，RR作為記錄結果的寄存器。
實驗程序：
實驗一：
LIST P=16C54
RA EQU 10
RB EQU 11
RT EQU 12
ORG 1FFH
GOTO MAIN
ORG 0
MAIN NOP
MOVLW 0
MOVWF RT
MOVLW 15H
MOVWF RA
MOVLW 3AH
MOVWF RB
MOVF RA,0
MOVWF RT
MOVF RB,0
MOVWF RA
MOVF RT,0
MOVWF RB
END
實驗二：(選作)
LIST P=16C54
RO EQU 10
RE EQU 11
RN EQU 13
STATU EQU 3
CARRY EQU 0
RR EQU 12
ORG 1FFH
GOTO MAIN
ORG 0
MAIN NOP
MOVLW 99H
MOVWF RN; GIVE VALUE
ANDLW B'10101010'
MOVWF RE
BCF STATU, CARRY
RRF RE; ODD->EVEN
MOVF RN,0
ANDLW &nbs p; B'01010101'
BCF STATU, CARRY
MOVWF RO
RLF RO; EVEN->ODD
MOVF RO,0
IORWF RE,0; ADD THE TWO PARTS OF THE NUMBER BY OR THEM
MOVWF RR
END
調試結果：
實驗一結果：
1、賦值后
2、調換中
3、調換后
實驗二結果：
1、賦值后
2、取奇數位的數值存入RE
3、將奇數位的數值右移一位
5、取偶數位的數值存入RO
6、將偶數位的數值左移一位
7、得到最后結果
實驗分析與實驗體會：
本實驗通過順序結構的簡單程序設計，我基本掌握了PIC系列單片機的開發步驟和命令，熟悉了PIC系列單片機的開發環境MAPLAB，并在具體變成過程中，熟悉匯編語言指令，掌握基本的程序設計方法。
雖然本實驗是基本練習，目的是為了熟悉實驗環境，但是，在實驗中還是學到了很多東西：
關鍵詞 家用救生艙；控制系統；傳感器；單片機
中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）22-0040-02
如今，自然災害頻頻，人們對安全措施的需求越來越大，所以出現了救生艙的研究。雖然對礦用救生艙等的研究由來已久，例如Syste MineARC ms煤礦安全避難艙的研制，但對于家用救生艙的研究甚少。針對以上問題，本文利用單片機控制傳感器的方法設計了一套控制裝置并將其配置于家用救生艙，當災難發生時控制執行機構動作達到報警和保護人身安全的效果，滿足家庭防護基本需求。由于救生艙設計為災后危險環境作業，艙內環境與外界隔絕，因此在設計控制系統時，就特別要求系統具有較高的準確性，可靠性，可控性以及穩定性使其能夠滿足在危險環境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內人員的人身安全。
1 家用救生艙的整體設計
家用救生艙的整體設計包括控制系統設計，外形結構優化設計，傳動結構設計以及生命維系系統設計。控制系統設計主要包括系統組成分析以及各部分的材料選型；外形結構優化設計包括討論家用救生艙的功能定位，確定其防護結構形式，家用救生艙防護結構三維造型、尺寸優化及有限元驗證以及家用救生艙防護結構二維圖紙繪制；傳動結構設計分別對蝸輪蝸桿機構、連桿機構、皮帶輪機構、齒輪機構、三相異步電動機進行分析設計；生命維護系統設計包涵對家用救生艙的功能定位，確定其生命維護系統的組成并對各組成單元選型及參數計算，最終對家用救生艙內部設施的人體工程學優化。
2 家用救生艙控制系統功能分析
作為家用救生艙的重要組成部分之一，控制系統首先要保證傳感器模塊的正常工作，傳感器能檢測到被測量的信息，并能將檢測采集到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出；信號調理電路對傳感器輸出的信息進行放大、濾波、線性化補償、隔離、保護等措施后，再送入A/D轉換器，將電壓信號轉換成中央控制器可以識別的數字信號；作為控制系統的核心部分，控制芯片（單片機）和電路能接收到經信號調理電路處理過的數字信號，并對信號進行分析處理，將處理后的信號輸出到報警器和步進電機；報警器接收到信號，根據信號情況報警與否；步進電機根據信號，保持靜止或是啟動、停止、正反轉。
由于救生艙設計為災后危險環境作業，艙內環境與外界隔絕，因此在設計控制系統時，就特別要求系統具有較高的準確性，可靠性，可控性以及穩定性使其能夠滿足在危險環境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內人員的人身安全。因此本文選用了ATmega128單片機作為系統控制核心模塊，它屬于AVR單片機，穩定性極高。
3 家用救生艙控制系統組成
家用救生艙控制系統主要分成電源模塊、傳感器和主單片機模塊、外部振蕩和復位電路模塊以及執行模塊。其具體組成以及工作流程如圖1所示。
圖1 控制系統組成及工作流程
這些模塊都是以主單片機為控制芯片，外部振蕩和復位模塊、電源模塊是單片機能夠正常工作的前提，單片機接收到傳感器模塊發出的信號，并對其進行分析、處理，并把處理結果輸出到執行部件，執行部件做出相應的動作。當ATmega128單片機系統接入電源后，接入二極管，主要是防止正負電源短接。使用LM7805CK穩壓芯片，提供系統工作的+5 v電源，如圖2所示。電源接口輸入交流9 V電源，交流輸入后經VD4半波整流，C8，C9濾波，LM7805穩壓，C10大電容濾波后直流5 V輸出。
控制系統具體電氣原理圖如圖3所示。
圖2 電源電路模塊
4 傳感器選型
溫度傳感器DS18B20采用的是外部電源供電方式，外部電源供電是DS18B20傳感器最佳的工作方式，工作穩定和可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單。在外接電源方式下，可以充分發揮DS18B20電源電壓寬的優點，即使電源電壓VCC降到3 V時，依然能夠保證溫度量精度。
濕度傳感器AM2301數字溫濕度模塊是一款含有己校準數字信號輸出的溫濕度數字傳感器。它使用專門的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。
MQ-2氣體傳感器模塊本設計是利用單片機技術結合A/D轉換芯片ADC0804構建一個可燃氣體的檢測報警器。當環境中的可燃氣體或是有毒氣體泄漏時，檢測元件檢測到額可燃氣體濃度達到報警器設置的臨界點，可燃氣體報警器就會發出報警電流信號，來提醒人員作出相應的安全措施。
1-DS18B20溫度傳感器模塊；2-AM2301傳感器模塊；3-MQ-2氣體傳感器和報警模塊；4-CDM4161氣體傳感器模塊；5-電源模塊；6-外部振蕩和復位電路；7-步電機模塊
圖3 控制系統電氣原理圖
圖4 MQ-2軟件設計流程圖
CDM4161傳感器模塊atmega128單片機具有8路10ADC，使用單片機端口PF0引腳讀取CDM4161引腳2輸出的模擬信號，并將其轉換為數字信號；同時引腳3與繼電器Relay相連，輸出高電平時報警器報警。
5 結論
論文分析了家用救生艙控制系統的物理機制，對硬件軟件等各個模塊的設計，建立了控制系統的理論模型，并對各個模塊元器件進行分析篩選，最終詳細闡述了家用救生艙控制系統，分析比較了系統各項需求和一同實現原理的特性特點；針對家用救生艙應急救援使用環境特殊性，分析了相應的控制系統功能特性，對其進行功能定位；根據控制系統功能需求及定位建立控制系總體方案，對總體方案進行功能模塊劃分和優化設計。
基金項目
江蘇科技大學青年科研基金，張家港校區青年科研基金。
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論文關鍵詞：單片機；教學；仿真實驗
“單片機原理”是一門理論性、邏輯性、實踐性很強的學科，是電類專業一門非常重要的專業基礎課，把微機接口部分、匯編語言部分、通信技術部分的知識點等綜合在一起，屬于邏輯性、工程性、技術性、實踐性很強的一門專業基礎課。該課程作為電類專業最重要的核心課程之一，它是電類專業高素質技能型人才所需全部自動控制類知識結構的載體，占據著非常重要的位置。
然而，傳統的單片機教學一般注重課程本身的體系結構和前后的邏輯聯系，均以學科體系為出發點，忽略了“可學性”，致使學生學得吃力，老師教得辛苦，教學效果卻沒有顯現出來。
一、研究背景及意義
目前，全國將單片機列入單獨的比賽項目，在考查中注重學生的能力培養，學生的技能素養教育成為重中之重，加之社會需求高技能人才，許多學校為了適應社會的發展和市場需求在不同的專業開設了單片機課程，然而單片機課程是一門實踐性很強的課程，要想在教學過程中取得很好的效果，就必須要求學生在學習過程中多動手實踐，但有的學校教學設備有限，怎樣解決這個問題。仿真實驗課可以讓學生在單片機工作室里做中學，真正玩轉單片機，也同時解決了學生學起來枯燥，老師教起來吃力的尷尬局面。
目前單片機教學中存在諸多問題。如單片機課程理論為主，實驗教學多是進行驗證性實驗。單片機實驗室存在場地和時間限制，學生除了課上，很難有機會接觸到所需要的設備，如仿真器、實驗板等，個人配備成本太高，個體無法承擔。而且實驗箱只能驗證試驗的基本作用和意義，就無從談起學生動手能力的訓練和提升。單片機在當今社會中的應用速度發展迅速，然而單片機教材陳舊，實驗設備很容易落后、老化等問題，必然會帶來耗資等問題。由此可見，構建成本低廉的單片機仿真實驗系統對于單片機教學意義重大。它不僅可以降低實驗設備投資，而且能培提高學生的工程素質，養學生的創新精神。在單片機控制系統的設計開發過程中，我們不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性，否則就無法體現控制系統的優越性。
由于單片機控制系統應用系統的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統應用必須長期穩定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大的損失。
影響單片機控制系統應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因素對控制系統造成的干擾后果主要表現在下述幾個方面。（1）數據采集誤差加大。（2）控制狀態失靈。（3）數據受干擾發生變化。（4）程序運行失常。
由于受到干擾后計數器的值是隨機的，因而導致程序混亂。通常的情況是程序將執行一系列毫無意義的指令，最后進入“死循環”，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈。
隨著單片機及其接口技術的飛速發展，目前面對職業教育存在的突出問題：質量能力與規模能力不相適應，教學信息化程度低，古老的填鴨式課堂教學模式仍應用普遍，“雙師型”教師隊伍建設機制缺乏完善性，科學管理水平和改革創新能力就提到了日程，管理制度不健全，學校基本辦學規范不健全，科學的職業教育評價標準和評價機制達不到標準，學生成長的“通道”不暢通。
從新的教學要求來看，這類課程僅在課堂上講授基本原理是不夠的，必須在教學中加強實踐環節，開出一定數量的高質量的配套實驗課活獨立的實驗課程，讓學生有足夠的實驗機會。那么對于單片機實驗教學環境建設就相應提出了高要求。怎樣解決這個問題，單片機仿真實驗應運而生。
二、“單片機仿真實驗”初探
伴隨著計算機技術的飛速發展，在各個領域都出現了各種仿真系統，為各種實際系統的開發提供了準確可靠的保證，同時為很多學校、企業等節約了大量的人力和物力。在電子信息技術領域也同樣出現了大量的仿真工具，如課堂上用到的各種EDA工具；模數混合仿真的Protel、Multisim等常見的電子應用仿真軟件，數字系統設計的Fundation、Maxplus II、Expert等。
所謂“仿真”，就是通過開發工具真實地模擬用戶系統的運行環境，使用戶能夠在透明和可控的條件下觀察系統運行過程中的狀態和結果，仿真實際上也是一種軟件和硬件的綜合調試手段，它能提高應用系統開發的效率。
用通俗的話來描述“單片機仿真實驗”就是在一塊虛擬電路板上按照真實電路的設計構想放置一些虛擬的元器件，并模擬實際燒ROM的過程鏈接上程序代碼，“接通”電路觀察效果，如果不理想的話可以反復修改電路或程序代碼，直至符合設計要求為止。
仿真實驗的好處是顯而易見的。在沒有仿真實驗的年代，每架構一個真實的電路都需要費時費力費錢，稍有不慎還有可能前功盡棄，再加上單片機中的ROM芯片是有擦寫次數的，而一段程序可能需要修改擦寫多次，無形中減少了ROM芯片的使用壽命。仿真實驗是在計算機上進行的（可能會費點兒電），以上問題都不存在，而且就現在的仿真軟件來說，仿真出來的電路效果與真實電路一模一樣，毫不夸張地說，只要仿真是成功的，就可以直接下工廠的流水線生產了。
三、單片機仿真實驗效果
新課程的核心理念是：“關注每位學生的進步與發展，使每位學生在課堂上都能積極主動地參與交流、參與探索、參與匯報，都能動起來，使每位學生都能進入最近發展區，都能有所收獲，具有成功感。”為使這一核心理念能得到有效落實，經過近一段時間的教學實踐，逐漸發現單片機仿真實驗是一種較為有效的教學手段。不僅解決了學生的只學不練的矛盾，也緩解了部分學校的設備建設壓力。
首先，學生有濃厚的興趣。職業學校專業不一樣，男女比例天差地別，在上課過程中的反應也不盡相同，但是，由于在仿真實驗里所見即所得，同學們學習的熱情高漲。仿真實驗中減少了實驗中實驗板，實驗內容不能更改的局限性，可以擴展學生的思路和為不同層次的學生提供良好的實驗虛擬基地。在教學中，要努力創造適合學生發展的情境，讓學生主動發展，關注學生的獨特感受，以此培養學生的發散思維。其次，學生可以自行設計實驗，鍛煉了解決實際工程問題的能力，提高了學生的動手能力。實驗能力和設計能力的培養，也是職業學校學生解決實際問題的能力中較為重要的。傳統的實驗中往往忽略學生的設計能力，只是一個驗證的過程，學生學習的理論無法真正應用到實際的工作實踐中，有一些學生有些許的遺憾。采用仿真后，采用建設工程的形式將設計理念融合到軟件中，投入少，實際問題卻能得到驗證和推敲，節省了硬件的損耗。再次，硬件投入少，經濟優勢明顯。單片機的課程除了開設8051系列單片機課程之外，還開設AVR系列與MCS51等系列的課程，三菱、西門子等不同系列和型號的單片機。要想保證相應實驗的開設，必須要有配套的實驗系統而且要保證一定的實驗硬件設備套數，那么這將是一筆非常大的經濟支出。所以這將使單位和企業面臨著很大的經濟壓力，硬件設備的更新和硬件設備的維護等工作。考慮經濟和其他方面的種種因素，引入單片機軟件仿真系統，就可以大大降低經濟的支出，減少硬件設備的購置，同時也大大降低了對硬件設備維護的工作量。為單位和企業減少了不必要的麻煩和經費，緩解了很大的壓力。
先通過軟件模擬成功后再投入硬件，經濟優勢明顯改善，在傳統的實驗教學中實驗板的投入，接口的投入，系列的不同，儀器的投入等，僅儀器的維護也是非常繁瑣的，更何況資金的投入了。因此采用軟件仿真，其經濟優勢很明顯。
單片機仿真實驗的瓶頸之痛。長時間的課程教學之余，總覺得留下了許多遺憾。雖然單片機仿真實驗讓筆者和學生們獲得了一些成功的體驗，但久而久之，也產生了一絲厭倦，畢竟假的成不了真的，整天面對著這些毫無生氣的電路圖，無法接觸電路實物的痛苦與日俱增。
有鑒于此，兼顧教學設備的投資現實，儀器老化問題及國家對職業教育的投入，在下面兩個方面學校可以參考改革。
一是改革辦學形式。通過“聯合辦學、合并小的機構、多校共建”等方式推動規模化辦學，加強建設，建成規模大、實力強、聲譽好的示范學校；組建職教集團，發揮對農村和民族地區薄弱學校及西部的幫扶作用。
改革教學形式，積極采取場景教學、案例教學、項目教學、模擬教學等多種教育教學方式，增強教育教學的實效性和教學形式的針對性。
改革培養形式，深入推行校企一體、頂崗實習、工學結合；改變單一，強調連續學習，為連續學習和分階段培養相結合，探索以就業為導向的職業人繼續學習模式。
創新專業設置。建立專業設置動態調整機制，重點建設面向先進制造業特別是裝備制造業、現代服務業、新興產業的精品專業；加強貼近區域產業、民族藝術、民間工藝等領域的特色專業。
二是創新教學環境。重點建設現代化的專業技能性教室，創設功能齊全、校園文化和企業文化都并存的，緊密結合的教學環境，使學生感受到課堂和企業的文化和專業的融合。改革教學形式，建立導向性的學校評價模式和能力性的學生評價模式；努力探索職業教育質量評價的新措施、新途徑，引導學生向更高的目標全面發展。
創新教學方法，強化實踐教學的導向性；更新教學手段，構建自己的網絡學習平臺，能夠支撐隨時學習；創設生產實習的模擬現場設置，特別是通過模擬流程、虛擬現實、數字仿真等方式生動直觀地展示知識性、技術性和生產服務崗位的可行性。
創新教材的應用能力，開發延伸性、補充性的教輔資料；依托企業研發適應新興產業、新職業和崗位的校本教材；實現多種教材的立體化融合，使學生用發散的思維去思考問題。
改革隊伍建設，聘用企業工程技術人員、有實踐經驗的行業專家和社會中的能工巧匠等擔任兼職教師；落實教師在職進修和企業實踐制度的可行性和有效性，加強專業帶頭人和骨干教師的培養方向和多元化。
改革管理制度，建立多方參與的決策機制和教育教學質量監測機構；創新人事分配制度；完善招生、教學、資助、免費、就業、財務和資產等學校業務管理辦法。
虛擬仿真實驗系統是單片機教學的優秀實驗平臺，很好地彌補了傳統單片機教學的不足，激發了學生的學習積極性與主動性，提高了教學效果，降低了實驗成本，是現代計算機技術與先進的教學理論在單片機教學中的應用，有著廣泛的應用前景。
論文摘要：介紹了單片機實驗教學改革的必要性和實驗教學改革的多個措施，探討了如何通過強化單片機實驗教學，培養學生面向工程的應用能力和創新實踐能力。
單片機技術是現代電子工程領域一門迅速發展的技術，應用于各種嵌入式系統中。單片機技術的發展極大地推動了電子工業的發展，無論在教育界還是在產業界，單片機技術的推廣仍然是一個熱點。目前，各個高校都建立了單片機實驗室，但是很多學校的實驗教學現狀卻不容樂觀。就我院而言，主要存在以下問題：（1）實驗場地和時間不足。學生除了上實驗課外，平時難得有機會實踐。（2）以驗證性實驗為主。實驗室所配備的實驗箱只能滿足驗證性實驗的要求。由于實驗箱是成品，學生很難參與到其中的細節設計中去，學生的實踐能力很難得到鍛煉和提高，學生也很難建立起單片機系統開發的整體概念。并且，這種實驗設備的配置方式局限了實驗項目數量，還存在設備維護工作量大的現實問題。（3）由于實驗設備僅適用于某一系列的單片機，若開設新的單片機課程，則需要重新配置實驗設備，增加了學校的投入。
為此，筆者進行了長時間的探索，提出了一些解決辦法。
建立開放式的實驗室管理模式單片機實驗室應實行開放式管理，在不影響正常實驗教學任務的前提下，面向全校學生，在課余時間向學生提供實驗所需要的場所、儀器設備等。開放范圍除了實驗開放項目、課程設計外，也包括學生興趣愛好、第二課堂活動、創新活動等。開放性實驗管理模式是在注重知識、能力和素質協調發展的同時，貫徹因材施教、注重個性培養的教學原則，目的是激發學生的學習興趣和熱情。在實施過程中，要注意實驗內容不應與教學計劃及教學大綱所規定的實驗教學內容相重復，應屬于課程教學內容的拓展性實驗；還要注意綜合性和針對性，強化基礎，拓寬知識覆蓋面，注重培養知識的綜合運用能力。此外，還要根據科技的發展及其實際應用，結合實際工作，加強對學生科學研究思維和建立工程概念的訓練，培養學生的創新能力和動手能力。開放性實驗的組織中要突出學生的自主性，要全方位體現以學生為主體的自主式學習方式。在實驗方案設計、操作、實驗結果的分析處理等方面最大限度地發揮學生的主體作用，教師布置任務、講解及指導等要點到為止，留有余地，給學生獨立思考、獨立操作、獨立分析、獨立解決問題的空間，充分調動學生的積極性和主動性。
利用proteus與keil整合構建單片機虛擬實驗室proteus是labcenter公司推出的一款基于標準仿真引擎spice3f5的電路分析、實驗仿真系統。該軟件有交互式動畫仿真、基于圖形的仿真和基于微控制器的仿真等三種模式，其最大的特點就在于它能夠仿真單片機及其外圍芯片。proteus軟件支持mcs-51及其派生系列、motorola68hc11系列，以及avr系列和pic12、pic16、pic18系列的單片機。proteus軟件支持的外圍器件有74ls373、8255、矩陣式鍵盤、lcd及多種a/d、d/a轉換器等。另外，用戶還可以建立新的元器件模型。對于mcs-51系列單片機而言，proteus還能夠與keilc51集成環境實現聯機同步調試。而keil是德國開發的一個51單片機開發軟件平臺，是目前應用最廣泛的、最重要的單片機開發平臺。它的界面簡單，操作容易。keil的uvision2可以進行純粹的軟件仿真，也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機硬件電路，在仿真器中載入項目程序后進行實時仿真。此外，還可以使用keil monitor-51在不需要額外硬件仿真器的條件下，搭接單片機硬件系統對項目程序進行實時仿真。uvision調試器的調試功能也很豐富，具有常規源極調試、符號特性調試、歷史跟蹤，代碼覆蓋，復雜斷點等功能。構建虛擬實驗室主要是利用proteus進行硬件電路的設計，用keil進行軟件設計。硬件電路的設計主要有兩個方面：系統擴展（包括rom、ram、i/o口、定時器等功能單元的擴展）和系統的配置（即根據系統的要求進行外圍設備的配置，如鍵盤、顯示器、a/d轉換器、d/a轉換器、打印機等的接口電路的設計），通過該軟件的使用，可以使學生掌握硬件電路的設計方法。軟件設計主要是應用程序的編制、調試，使學生掌握軟件開發的步驟、方法和技巧。而軟硬件的設計完成之后，還需要進行系統的總調，將這兩大執行環境組合起來構成聯合的仿真系統，其中，keil作為軟件的調試界面，而proteus作為硬件的仿真和調試界面。這樣，就可以像仿真器一樣調試程序了。
開設大型綜合設計實驗，培養學生的創新能力大型綜合的設計實驗需要在學生完成基礎實驗之后視學生掌握程度而開設，這個環節在整個單片機教學中非常重要，只有經過完整的項目訓練，學生才會建立起完整的系統的概念。學生需要根據設計任務書上的要求（包括軟硬件的資源配置、實驗要求達到的效果）進行設計實驗。這樣的訓練可以將科技方法的訓練、機電綜合設計、創新設計及畢業設計等實踐內容融合到大型綜合設計實驗項目中，使原來分散的小規模設計和訓練集成為一個大型的系統設計項目，從而培養學生的創新能力。此外，在單片機實驗開發的基礎上，在學生參與下開發一些應用板，組成機電一體化的實驗平臺，如我院已經開發出的步進電機的單片機控制實驗平臺。這些訓練可以使學生更加熟悉單片機的組成、工作原理、程序開發、系統的擴展。更重要的是，學生可以積累自己實踐的經驗，增強工程意識，為將來順利進入實際的工程環境打下堅實的基礎。
建立單片機網絡互動實驗系統，作為傳統實驗教學的補充傳統的實驗教學是近距離的，由于實驗設備緊缺，設備普遍比較昂貴，加之時間和空間上的限制，已成為制約教學質量的一個重要因素。為滿足培養具有高素質創新人才的要求，實驗教學要不斷地進行改革，實驗要向綜合型、設計型轉變，但這種新型教學模式的實現必須有高技術化的手段和條件支持，因而網絡虛擬實驗教學成為現代教育技術應用的大趨勢。單片機網絡互動實驗室系統是針對單片機實驗而開發的內容全面、結構完整的單片機網絡實驗室系統。單片機網絡互動實驗室的構建基于internet遠程智能化虛擬系統，充分發揮了網絡教學的特有優勢，使學生的學習與交流不受時間、地點和實驗儀器設備的限制，甚至可以聯機協作完成實驗。實驗內容以圖形、文字、動畫等方式呈現在客戶端的瀏覽器上，具有較強的交互性和真實性。同時，也提高了實驗教學的伸縮性和適應性，有助于提高分散教學資源的利用率，形成科學的實驗管理體系。單片機網絡互動實驗室可作為傳統理論與實驗教學的補充模式。我院在設計中采用服務器和客戶端模式，可以實現客戶端與服務器的交互通訊。我院自主開發了網絡系統，學生只需到我院的網站注冊一個用戶名并下載客戶端，便可以在自己的計算機上進行單片機實驗。
以電子技術競賽為契機，深化單片機實驗教學改革課程與教學改革一直是高職院校所關注的熱門話題，實驗教學改革的效果直接影響著應用型人才培養的質量。目前，以單片機控制技術為核心的電子信息技術的飛速發展和應用領域之廣是其他技術無法比擬的。但是學校教學內容卻滯后于科技的高速發展。在高職院校開展電子技術競賽正是解決這一問題的有效途徑。競賽有力地促進了專業課程內容的整合和實驗教學內容的更新。一方面，所有參加競賽的學生都要經過嚴格的賽前培訓和賽中訓練，學生普遍反映受益匪淺。實踐證明，這樣的學生在就業時也普遍受到企業青睞。此外，為了能夠使沒有參賽的學生也得到同樣的訓練，我院還開設了電子專業課程的設計訓練課程，作為傳統單片機實驗教學的補充。課程完全按照電子競賽的要求進行。這樣的訓練有效地提高了學生的工程設計能力和綜合素質。另一方面，以競賽為契機，改革單片機實驗課程內容和實驗方法。由于競賽中涉及的單片機內容能夠跟隨科技發展的步伐，競賽的題目具有實際意義，所以對目前的單片機理論教學改革和實驗教學改革起了一定的引導作用。
參考文獻：
[1]劉映群. proteus與keil整合構建單片機虛擬實驗室[j].中國現代教育裝備，2005，（8）:26-28.
關鍵詞 教學改革 課程體系 實踐教學
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.03.048
On Independent Institute Electrical Engineering and
Automation Course Construction
XU Jiangling， YUAN Jinjuan
（Department of Electrical Automation， Faculty of Mechanical and Electrical Engineering，
Wuhan University of Science and Technology City College， Wuhan， Hubei 430083）
Abstract According to independent College of electrical engineering and automation majors teaching reform and practice of the construction of situations， the paper analyses the independent college majoring in electrical engineering and its automation problems in the teaching and curricula， and proposes appropriate solutions.
Key words reform in education; curricular system; practice teaching
0 引言
上世紀90年代末期，教育部對我國高校各大專業進行了大范圍的重新調整。控制類本科專業調整為“自動化”和“電氣工程及其自動化”兩個方向。針對就業方向的不同，把自動化專業確定為弱電專業，而電氣工程及其自動化專業確定為強電專業。在高校布局結束之后，首先要解決的問題就是設置教學內容，通俗一點講就是設置課程，課程的設置往往是教學的核心內容。
獨立學院，是國家借鑒國外的先進經驗，利用國家機構以外的社會組織或者個人的資本，以實施本科學歷為主的高等學校。通常，在國外，重點大學大多是私立大學，他們的資金來源的主要是校友的捐款，少部分來自于政府撥款;而我們國恰恰相反，我國的重點大學都是公立大學，它們的資金來源通常是財政撥款，幾乎沒有任何社會資金的投入。由于我們國家財力有限，很難滿足大部分高中畢業生生讀大學的需求，所以獨立學院就孕育而生了。獨立學院的開設則是完全采用社會資本辦學，政府沒有一分錢投入，大大緩解了我國教育經費嚴重短缺的問題，并且使很多之前根本無法上大學的高中畢業生提供了受教育的機會。而在獨立學院創辦初期，學科課程建設基本照搬申辦母體的做法，這是因為在獨立學院創辦初期，學校是沒有任何經驗可循的，只能依靠母體。但也必須清醒認識到，這只是權益之計。因為獨立學院的生態和母體學校有很大的區別，這就要及時地對母體學校的教學資源進行創造性的改造，根據自身情況進行響應調整。
目前，獨立學院在我國的定位是應用型本科，所以它要面向平民化、大眾化，學生的就業渠道主要面向基層。要使學生能夠減少適應的工作的時間，這就需要從兩個方面入手。一是減少課程的內容和降低課程的難度。因為，我們之前的大學教學主要是精英教學，教學的內容既多又難，而獨立學院學生的生源質量偏低，如果按照傳統的教育方法無異于緣木求魚、刻舟求劍。二是必須增加學生實踐動手能力的培養和訓練。因為，獨立學院的學生通常理論水平不高，但是很多同學實踐動手能力較強。另外，他們最后的就業面向基層，而基層的工作通常不需要很多理論知識，而特別重視實踐能力的培養。本文針對這兩個問題以所教學的電氣工程及其自動化專業，進行一些相關的探討。
1 減少理論課程數量
傳統的電氣工程及其自動化專業的理論課程主要包括電工技術、自動控制原理、電機與拖動基礎、控制電機、運動控制系統、過程控制系統、可編程控制器、電力電子技術、傳感器與檢測技術、現場總線技術、電工電子技術、電氣工程、專業英語等四十余門課程。在傳統的理論教學中，存在著課程數目多，面比較廣，不深入、難度大等缺陷。學生進入大二之后，常常要在一周面臨著上28課時至32課時的情況，這對一本學生無可厚非。而獨立院校的學生由于普遍基礎較差，接受能力有限，從而造成了學生的負擔過重，教學效果不好，造成了老師與學生互相埋怨。仔細一想，很多理論課程都是有調整的空間的。在信息爆炸的今天，一些課程的設置就沒有太大的必要，甚至完全可以取消。以傳感器與檢測技術這門課程為例，這門課程多是介紹性的內容，沒有任何公式推導以及分析計算，學生在工作遇到相應的傳感器通過網上查閱資料即可。但是在理論教學過程中，不能一味地減少課程，要有保有壓。在教學過程中必須突出核心課程，進行大量的訓練。例如，單片機這門課程，就需要大大增強，很多高新企業招聘學生的過程中，常常要考查單片機的相關知識，但是在很多獨立院校中，單片機的課時得到不斷的壓縮，得不到相應的重視。
2 改善實踐教學
2.1 減少驗證性實驗內容，增加設計性實驗內容
傳統的實驗教學大多數是驗證性的，主要讓學生通過實驗驗證某一物理定律和物理現象。這種教學方式學生沒有任何的主觀能動性，只是按照老師所給的圖紙進行接線、通電，最后得出實驗結果。這種實驗教學的缺陷在于結論已知，沒有任何神秘感。很多學生在沒有做出實驗結果的情況下，編造或者抄襲數據，造成老師無法判斷學生成績的混亂境地。在教學過程應該逐步用一些設計性、綜合性的實驗項目取代簡單驗證性實驗。這些設計性、綜合性的實驗由于實驗結果未知，會增加學生的興趣，提高了學生自身分析問題、解決問題的能力，使學生的創新能力得到充分的發揮。
2.2 用仿真實驗來代替現實實驗
使用教學仿真軟件有很多好處。一方面可以在一臺電腦中做多個仿真實驗，減少由于實際實驗過程中造成的元件損耗，大幅度降低教學成本。另外一方面可以利用仿真軟件對實驗結果進行處理很分析，并根據實際需要自動繪制出系統的特性曲線，大大減輕了學生的工作量，例如在電氣工程及其自動化專業，組態王仿真軟件就得到了師生的好評，很多學校都開展了工控組態的實驗教學。
2.3 嚴抓實訓教學考核
實訓和實驗不同，實驗通常是驗證某一存在的物理定律和物理現象，而實訓通常是完成某一任務，來達到訓練的目的。實訓成績的考核是擺在我們面前比較重要的問題之一。針對學生普通反映出的實訓教學的打分隨意，彈性大的缺點，通過在實訓教學過程中采用過程考核的方法，把一個實訓教學課程分成若個的子項目，每個子項目又分成若干個子子項目，每個子子項目都有相應的權重。每完成某個子項目就打相應的分數，最大程度上保證實訓教學考核科學化、規范化、標準化。
2.4 取消課程設計環節，以相應的實訓環節來代替
以筆者個人的求學經歷和教學經歷來說，絕大部分的學科的課程設計環節是失敗的，至少是不成功的。傳統的課程設計，是在該門課程結束后，根據課程要求，與實際應用相結合，出一些設計題目，讓學生自己完成。例如在學習完單片機課程后，通過安排學生兩周的時間內，按照要求，設計出一種用單片機控制的實際電路，并把它制作出來，通電調試、運行，寫出規范的設計報告交老師。然而在實際的操作過程中常常變味了，具體的做法是把學生圈禁在一個帶有電腦的大教室里面，給學生布置一個題目，學生在這個教師里面完成課程設計報告即可，其中沒有任何學生實際動手的內容，這樣的課程設計對學生的鍛煉是極其有限的。學生通常互相抄襲課程設計報告是常事，老師也沒有一些比較好的方法來制止這種行為。
針對這種情況，筆者認為應該取消課程設計，取而代之的是一些與課程對應的實訓環節。作為獨立學院的學生，課程設計對他們來說不現實，在以后的工作中，企業也很難有機會讓獨立學院的學生做設計，給他們安排的工作往往是實際操作。與其效果不好，還不如讓學生多做實訓練練手。比如在完成了電子電路設計理論課程之后，安排學生做相應課程的實訓環節，在規定的時間按照圖紙安裝、調試出一個萬能充電器，寫出實訓報告即可。
2.5 取消畢業論文環節，以頂崗實習報告來代替
我國本科生的畢業論文環節一直被教育專家所詬病，關于畢業論文的存廢一直存在較大的爭議，一定程度上這不是一個學術問題，而是一個利益問題。通常來說，一個本科生的畢業設計按照工作量計算10個學時，一般的教師帶10～15個學生，這就是100～150學時，而老師一學期的基本教學任務就在200學時左右。如果取消了畢業論文，老師的利益會受到影響，高校老師肯定會反對。而且，畢業設計不僅僅對老師有利益瓜葛，而且對學校中的打印社有巨大的經濟利益。按照一個學生打印的費用為100元計算（包括初稿和終稿），按學校有3000學生來計算，這就有30萬元的經濟利益，由學校的幾家打印社瓜分。所以，作為利益共同體，學校的打印社也不希望取消畢業論文。
畢業設計到底對學生多大好處呢？畢業設計的全過程一般是這樣的：通常在大四上學期期末給學生布置畢業論文題目之后，學生就去企業頂崗實習了，根本沒有時間寫所謂的畢業論文。到了來年的4月底5月初的時候，學校會通知學生返校交論文，并且安排五月中旬答辯。大部分學生寫畢業論文的時間在五月初，寫畢業論文的時間都在1～2周。這樣的畢業論文到底有什么意義？大家心知肚明。除了浪費紙張擴大內需以外，一點用處也沒有。所以筆者建議在一本以下的學校都取消畢業設計，取而代之的是頂崗實習報告。頂崗實習報告主要讓學生寫一下在企業中實習內容以及感想，同樣也可以安排答辯。筆者經過調查，大部分學生均可以接受頂崗實習報告，它具有可操作性。
2.6 加強第二課堂的教學
加強第二課堂的教學工作，以申請實驗室的契機，在校內開展一些諸如電工實訓技能大賽的活動，提高學生學習專業的興趣。另外，挑選那些對專業有興趣的學生，組隊參加電子設計大賽、數學建模大賽和挑戰杯等等。總之，通過這些比賽，引導學生對專業學習的熱情和興趣，幫助和指導學生開展科研活動，探討通過所學職業知識解決實際問題的思路和方法。通過這些活動，提高學生的實際動手能力，造成一種崇尚科學、追求真理、勇于探索的學習氛圍，激勵學生創新思想火花的碰撞，培養學生的創新思想、創新意識和創新觀念。
4 結語
獨立學院的產生，不可否認帶來很多積極的作用，它讓很多人獲得了受教育的機會，提高了我們國家國民的整體素質。但是由于成立時間較短，在教學過程中存在很多問題，需要進行一定的改革。這樣的改革單靠高校教師個人呼吁作用不大，需要教育部門根據獨立學院的實際情況做頂層設計，突破部門利益的藩籬，使獨立學院的專業建設和課程設置更加貼近于市場的需要。
參考文獻
