單片機課程設計總結范文
時間：2023-03-22 15:20:33
導語：如何才能寫好一篇單片機課程設計總結，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
在開發單片機嵌入式系統時，使用最多的軟件就是Keilc51軟件，此軟件是由Keil公司研發出來的，軟件以uVision2為開發平臺，具有的功能包括項目管理、編碼、程序生成器等。Keilc51的優點在于：其界面的友好性較高、操作便捷，支持對匯編語言、C語言及混合語言的編程、編譯和調試工作，可以在很大程度上縮短設計周期，在對程序進行修改時也是很方便的。與此同時，Keilc51還能夠加載Proteus軟件的VSM仿真器，加載之后就可以和Proteus軟件進行聯機調試。
一、課程設計流程
1.編寫相關指導文件
在對課程設計著手之前，需要對課程設計的流程進行文檔編寫，為扎實掌握單片機技術打下基礎。相關指導文件包括：單片機項目開發的相關教程和例程材料，Keilc51和Proteus軟件的教程和例程材料，單片機課程設計完成程度的標準，課程設計大綱等。
2.選擇題目
在制作課程計劃時，需要根據每個章節內容的不同和課程進展程度對學生的實際學習情況進行考量，通過對學生掌握情況的判斷再對課程設計進行擬題。課程設計的題目包括針對各章內容的，也包括針對綜合應用的：關于MSC-51與A/D轉換方面的課程設計題目，關于MCS-51串口方面的課程設計題目，關于定時器與中斷方面的課程設計題目，關于I/O接口方面的課程設計題目，關于MCS-51的綜合使用方面的題目等。除此之外，還要列出詳細的元件表，供學生選擇和參考，并對課程設計題目的實現提出相應的具體要求。
3.使用仿真軟件和實現電路功能
在課程設計實現中，教師可指導學生分組進行，根據學生所選題目對學生如何在軟件和硬件等方面進行設計給予指導，以完成設計的初步內容。在對學生進行指導時，可按照以下步驟進行：
（1）繪制程序流程圖，可以使用Visio或Word進行繪制。學生在繪制程序流程圖時，不但要依據所選題目的設計要求，還要結合教師的指導內容進行繪制，為接下來的程序設計做鋪墊。
（2）設計硬件電路，可以使用Proteus軟件進行設計。在這一步驟中，首先要對Proteus軟件進行學習，在掌握基本應用原理和方法的基礎上，再依據設計要求設計電路。在學習Proteus軟件的基礎上，由教師組織學生先進行軟件的實際操作學習，需要學生掌握的內容有：建立工程文件、選取和使用元件、連接電路和進行調試運行等。
（3）編寫程序和編譯調試，根據上一步驟得到的硬件電路使用匯編語言編寫源程序，再在Keilc51軟件中進行編譯和調試。教師要指導學生，讓他們依據課程設計要求把編寫好的匯編代碼導入到Keilc51軟件中，進行編譯調試。
（4）聯合調試，對Proteus軟件和Keilc51軟件進行聯合調試。將在Proteus中畫好的原理圖在ISIS上打開，在Proteus軟件里的DEBUG菜單中選擇use remote debug monitor選項，并對聯機仿真參數進行設置。將在第三步中編譯好的Keilc51工程文件打開，并設置相關參數：在Keilc51的project菜單中點擊進入option for target“工程名”，在DEBUG選項的右上方下拉菜單中選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver，并設置聯機仿真參數。
4.面包機設計和電路功能的實現
在這一階段，教師要先組織學生對集成芯片的用途和管腳功能進行學習，之后再在面包板上建電路，電路連接無誤后，使用編程器將程序燒寫到單片機的CPU上，最終使電路功能得以實現。
5.實行課程設計考核答辯制
教師采用答辯制的形式對學生的課程設計進行考核，在答辯中真正判斷出學生對課程設計的體悟到底有多深。
二、成果總結
本課程設計將軟件和硬件的使用集合了起來，完成了對單片機的開發設計，在實踐過程中取得了良好的結果，讓學生對軟件電路、硬件電路以及軟硬件聯調設計和面包板設計都有了更加深入的了解。
1.理論與實踐結合
在教學中，不僅要將學生的實際情況與學習內容結合起來，還要單片機學習中各個章節的內容和實際動手操作結合起來。在本課程設計中，擬定了MSC-51與A/D轉換、MCS-51串口、定時器與中斷、I/O接口、MCS-51的綜合使用等方面的數十個設計題目，并對課程設計提出了具體要求。
2.讓學生告別“眼高手低”
仿真聯調的結果雖然不能完全代表在實際情況中的結果，但是在很大程度上已經實現了電路設計的功能在虛擬情景中的實現，為判斷抉擇提供依據。根據仿真聯調的結果，我們可以在硬件操作中實際運行，通過這種方式，可以對仿真結果的正確性和準確程度進行校正。在學生進行實踐之前，要讓學生對集成芯片的芯片用途和管腳功能有所了解，之后在面包板上建電路，然后將程序通過編程器燒寫到單片機的CPU上，這樣就可以完成對電路功能的實現了。在課程設計的一系列環節中，學生既可以學習到各環節所需工具的相關知識，又可以提高學生的動手能力，增強學生的學習積極性。
3.對能力的培養
在實踐課程設計的過程中，通過繪制流程圖、畫電路圖和編程等，可以鍛煉學生有步驟地實現目標的能力；通過要求學生對程序進行標注，可以有效鍛煉和提高學生的編程能力，增強他們獨立思考的能力。
先進和完善的軟件能夠使硬件的運行達到更好的效果。在單片機課程設計中引入軟件，可以使學生在了解和掌握單片機的設計流程的基礎上，熟悉聯調的技巧與方法。與一般的單片機仿真軟件不同，在課程設計中所使用的仿真軟件除了能仿真單片機CPU的實際情形，還能仿真單片機周邊電力和未參加工作的電路情況。此仿真實驗能夠很好地將實驗和工程銜接起來，仿真結果的無誤將為電路的實際實現提供重要依據。同時這樣的課程實訓也是工程師的最基本實踐內容，這也為學生今后的學習和工作奠定了基礎。
參考文獻：
[1]喬建華.李臨生.Proteus在單片機教學中的應用分析[J].電氣電子教學學報，2009，2（6）：24-25.
[2]陳淑芳.基于51單片機的教學實驗系統的設計與開發[D]青島：中國海洋大學，2011.
[3]吳慧芳，陸茵.“單片機原理及應用”課程設計引入Proteus軟件的實踐[J].中國電力教育，2010，5（9）：123-124.
篇2
關鍵詞：單片機；教學；Proteus；仿真
作者簡介：張蘭紅（1968-），女，江蘇鹽城人，鹽城工學院電氣工程學院，教授；陸廣平（1974-），女，江蘇鹽城人，鹽城工學院電氣工程學院，副教授。（江蘇 鹽城 224051）
基金項目：本文系鹽城工學院2013年度教改研究項目“基于實踐能力和創新能力培養的《單片機原理與接口技術》課程改革”的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0076-02
單片機廣泛應用于工業控制、汽車電子、機器人、通信、能源與軍事等眾多領域，成為電子技術智能化最普遍的手段，因而單片機課程已成為高校電氣信息類專業重要的專業基礎課程。[1，2]但在多年的教學實踐中筆者發現學生的學習效果并不理想，有些同學在經過一個學期的學習后甚至連基本概念都建立不起來，根本談不上進行單片機應用系統設計了。究其原因，最重要的一點是：單片機是一門涉及計算機硬件與軟件的多學科綜合性課程，實踐性極強，[3]但在教學過程中枯燥繁雜的理論知識缺乏一種有效的方式進行及時演示與驗證，使得學生理解與記憶困難。盡管該課程都有實驗，但傳統的實驗教學只有十幾學時，而且受實驗時間與場地等條件限制，一般不能及時進行，因此該課程教學的理論和實踐常常是脫節的，這導致學生學習困難、興趣低、效率低。如何讓學生通過單片機課程的學習盡快熟練掌握單片機原理及應用系統設計，英國Labcenter Electronics公司開發的用于電子電路和單片機系統仿真的軟件Proteus解決了這一問題。為提高本門課程的教學效果和質量，筆者將Proteus仿真技術用于單片機教學的全過程，做到理論與實踐隨時相結合。具體做法介紹如下：
一、Proteus仿真在理論教學中的應用
1.建設基于Proteus仿真實例的教材
為了有一本起良好引導作用、實現理論與實踐相結合的教材，筆者編寫了機械工業出版社普通高等教育電氣工程與自動化（應用型）“十二五”規劃教材《單片機原理及應用》，[4]該教材特點為：以51系列單片機為主講對象，加強Proteus仿真實例教學，每學完一個功能結構單元，均給出便于學生實踐的Proteus仿真實例，大部分實例都是獨立完整的單片機控制系統。通過對多個應用實例的仿真操作，使學生及時有效地掌握相關知識點，同時可模仿性地做出自己的系統，使學習過程是一個充滿趣味的過程。當知識點全部學完，學生就具備了初步的開發單片機產品的能力。
2.設計基于知識點的仿真模型
針對51單片機的所有知識點，筆者都精心設計了Proteus仿真模型。[4]模型設計的原則一是幫助學生明確概念，解決重點與難點問題；二是盡量多與日常生活中的應用實例結合，加強趣味性與實用性；三是盡量多使用Proteus的調試功能，讓學生明白單片機工作的詳細過程。下面列舉兩個典型的例子。
（1）中斷及其嵌套一直是較難理解的概念，設計了圖1所示的仿真電路。圖中要求單片機在主程序中控制P1口流水燈循環點亮，當外部中斷INT0引腳出現負跳變時，P1口全部發光二極管亮5秒，當外部中斷INT1引腳出現負跳變時，P2口所接的共陰極數碼管顯示數字“1”，保持時間為5秒。其中INT1為高優先級，INT0為低優先級。通過對中斷寄存器的不同設置，該模型既可讓學生觀察在主程序執行過程中INT0與INT1分別出現負跳變，即發生單級中斷時的效果，也可讓學生觀察INT0先出現負跳變、INT1后出現負跳變時的中斷嵌套效果。通過對此仿真實例的編程、調試與運行，學生就很容易掌握中斷與中斷優先級嵌套等抽象概念的含義了。
（2）定時器/計數器T0、T1的工作原理較復雜，其原理涉及工作模式控制（選擇定時器模式還是計數器模式）、運行控制（選擇運行還是停止）、工作方式選擇（選擇不同計數范圍的四種工作方式中的一種）和中斷控制（計數溢出后如何處理）四部分。為了講解定時器/計數器的工作原理，設計了圖2所示的電子秒表仿真電路，使它從0～59s不停地計數。
但在晶振為12MHz的情況下，定時器四種工作方式中定時時間最長的一種也只有65.536ms，達不到1s，要達到1s的延時，只能采用多次中斷的方式。因此實現秒表功能，筆者選擇了定時器/計數器T0，讓它工作在定時器模式；選擇工作方式1，定時時間為50ms；每隔50ms中斷1次，在中斷程序中修改計數初值，并使中斷計數器加1；中斷20次時達到1s，此時在中斷服務程序中除修改計數初值，使中斷計數器清零外，還使輸出到數碼管的數值加1。
該仿真實例編程時需要對定時器T0的計數寄存器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進行設置，用到了定時器的所有相關寄存器及全部控制，可使學生全面掌握定時器的原理與使用方法。
圖2中秒表處于仿真運行狀態，管腳上的紅、藍、灰塊分別表示管腳電平為高、低和不定狀態，色塊可以幫助學生分析與調試電路。
3.進行基于Proteus仿真的現場教學
教師事先根據教學內容準備好Proteus仿真模型，課堂上講解完相關知識點后，就運行Proteus仿真模型，使學生看到實實在在的運行現象或結果，增強教學的直觀性、生動性和趣味性。
因目前絕大部分學生均有筆記本電腦，所以要求學生將電腦帶進課堂。對于驗證性實例要求學生用電腦與教師同步觀察程序運行時寄存器、存儲器和變量內容的變化，觀察電路的工作狀況及控制效果。在課堂上教師還現場指導學生對實例進行編程，設置單片機的特殊功能寄存器，調試并下載運行程序，觀察運行結果。現場教學方式使學生及時理解相關知識點，掌握單片機內部功能部件與器件工作原理，領會抽象與復雜概念的含義。
4.開發用Proteus仿真的小實驗型課后作業
對C51語言、單片機內部的定時/計數器、中斷系統、并口、串口及可編程外設的課后練習，筆者都開發了大量的小實驗型作業，[4]學生須利用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試。鼓勵學生寫出不一樣的答案，以調試結果通過為準。通過大量的課后練習，既促使學生掌握了知識點，也為真正進行設計性與綜合性實驗做好準備。
二、Proteus仿真在實驗教學中的應用
1.進行全設計型虛擬實驗
目前單片機實驗教學中大部分實驗器件以及電路都是預先固定在實驗箱上的，學生缺乏自主搭建電路的機會；同時實驗箱系統大，集成度高，驗證性實驗多，這些均導致實驗過程不清晰。因此筆者要求學生用Proteus軟件進行全設計型虛擬實驗。方法為：每一次實驗前將實驗原理、所需元器件及實驗要求提供給學生，學生首先要在理解原理的基礎上，用Proteus軟件搭接電路、編寫控制程序、編譯并下載到單片機、仿真運行，出現問題后再對電路和程序進行反復修改與調試，直到出現所需結果。如此完成一次完整的虛擬實驗的過程接近于實際系統的開發過程，有利于學生理解和掌握單片機系統設計的原理和方法。
2.利用虛擬實驗來指導實際實驗
進行完Proteus全設計型虛擬實驗后，大部分學生已經理解了電路的工作原理，并使用了充足的時間來進行程序的調試，這樣可以有效地指導實際實驗，保證實際實驗的成功。
進行實際實驗時，學生根據proteus虛擬實驗結果，連接實際電路，下載程序并調試運行，在此過程中讓學生初步體會仿真電路與實際電路的區別，將更多的精力用來解決實驗中出現的各種實際問題上。有了Proteus虛擬實驗的指導，實際實驗一般會很快完成，剩余時間讓學生進行各種設計性、綜合性實驗，或將課本中的實例拿到實驗儀器上進行驗證等。
三、Proteus仿真在課程設計中的應用
1.選擇Proteus仿真與實際制作均可的題目
因課程設計時間較短，學生的獨立工作能力較弱，為使學生充分體驗單片機系統設計過程，首先由教師在選題上做精心準備，選取一些軟件與硬件兼顧結合，工作量不是太大，用Proteus仿真模擬和實際制作均可行的題目，如：八路搶答器、滾動顯示的點陣顯示屏、電梯數字顯示器、電子密碼鎖控制系統、電子琴、交通燈控制系統、波形發生器、數字電壓表、溫度顯示器、電子鐘等，以達到先仿真再用仿真指導實物制作的目的。
2.利用Proteus仿真指導實物制作
課程設計要求所有同學都完成印刷電路板作品。為了保證成功率，減少反復修改電路，重新制板等工作量，課程設計組織如下：第一步首先完成相關課題的proteus仿真設計，完成電路原理驗證與控制程序的調試；第二步根據Proteus仿真結果，準備元器件，在多孔電路板上焊接電路，下載程序，調試實物作品；第三步根據多孔板實物調試結果完成硬件的PCB設計，加工PCB電路板，完成程序的下載與調試。
3.總結Proteus仿真與實際電路的差別
通過課程設計，大部分同學均深刻體會到單片機應用設計中Proteus仿真所起的非常有效的輔助作用，但也認識到仿真與實際電路之間還存在差別，部分同學反映課題用Proteus仿真能夠實現，在實際電路中實現不了，還必須解決實際電路中出現的各種新問題。在課程設計結束后，筆者會組織學生討論并總結Proteus仿真與實際電路的差別，促使學生用好Proteus仿真這個輔助工具。
四、結束語
筆者將Proteus仿真應用于單片機課程的理論教學，使學生及時有效地掌握了知識點；將Proteus仿真應用于實驗與課程設計，使學生深刻體會了單片機應用系統設計的全過程，同時也認識到仿真不能完全代替實物，在實際應用中會遇到很多新的問題，只有將Proteus仿真和實際單片機應用系統的設計有效結合起來，才能真正鍛煉自己的單片機軟硬件綜合開發能力。通過近兩年將Proteus仿真引進單片機教學全過程的實踐，學生普遍反映，該課程教學趣味性高，理解容易，有利于自己實踐和創新能力的培養。有許多同學通過單片機課程的學習，學習熱情被大大激發，自行購買了元器件或學習板，借助于proteus仿真的前期開發，很快做出了新產品，在各種電子大賽、創新課題與畢業設計中取得了優異的成績。
參考文獻：
[1]樓然苗，王世來.單片機實踐教學改革與應用型人才培養[J].中國大學教學，2009，（3）：80-81.
[2]徐武雄.proteus軟件在單片機課程教學中的應用[J].中國電力教育，2010，（10）：54-56.
篇3
分類號：G642 文獻標識碼：A
1.單片機課程特點及現狀分析
單片機原理是一門理論性和實踐性都較強的課程，在工業控制，人工智能，儀器儀表等
方面都得到了廣泛應用[1]。為滿足市場需求和生產需要，高等院校工科專業都開設了單片機技術課程。
傳統的單片機教學有很多不足，比如理論與實踐教學脫節，理論課講授比例過大，理論教學老師占主體，學生被動學習，課后配合一定學時的實驗，這樣的教學方式使教師與學生互動較差，難以激發學生學習興趣。另外，單片機是一門實踐性較強的課程，學生只有通過硬件電路設計、程序編寫、系統調試等過程，才能較好掌握單片機相關理論知識和實踐能力。然而目前大多數高校單片機實驗設備都是采用現成實驗箱，其硬件電路都是模塊化的，學生不需要進行任何設計，只需簡單連線、輸入程序、檢查運行結果，而對于實驗過程中涉及的相關原理不是很清楚，這與會利用單片機進行實際系統設計的要求相差很遠[2]。
基于以上情況，結合筆者這些年實際教學經驗與體會，針對課堂教學、實驗教學和考核方式等方面改革做一些相關探討。
2.課堂教學的改革
2.1變革課程教學方式
傳統的教學方式多數為填鴨式教學，這種方式很難充分調動學生學習積極性，也不能有
效引導學生創新性思維。而現代教學強調“研究型”教學，在教學中增加更多的互動環節，積極引導學生對所學知識進行深入挖掘，強調學生自主學習能力培養[3]。傳統型教學方式重視基礎知識講授，教師在單片機教學中應將研究型與傳統型教學方式合理結合，既側重基礎知識講授，同時也要引導學生積極思考、勤于實踐，為以后工程實踐活動打下堅實理論基礎。
2.2充分利用多媒體
目前，單片機教學中已普遍采用多媒體技術。計算機圖文聲像并茂的特點對激發學生學
習興趣有一定積極作用，多媒體使課堂教學不再枯燥，但學生從多媒體演示圖片中也只知其然而不知其所以然。因此，在使用多媒體教學中，還需要結合單片機開發調試軟件，比如Keil等，實時演示程序設計過程中每一條指令執行后單片機數據存儲器、程序存儲器、寄存器的變化，以及PC如何引導指令的執行順序等。
2.3在單片機課程教學中引入Proteus軟件
單片機課程內容復雜抽象，為在最短時間內，將單片機基本知識和應用實例立體化呈
現給學生，筆者在課堂教學中引入Proteus。Proteus軟件是一款包含大量系統資源、豐富硬件接口電路，具有強大調試功能和軟硬件相結合的仿真系統[4]，它在單片機系統開發中占有極重要地位。
在課上，老師可以使用Proteus軟件，先將實例電路原理圖畫好，然后再將程序源代碼裝入單片機仿真元件中，在仿真系統運行過程中，學生能看到跟實際電路板一樣的運行效果，這樣將使抽象的單片機軟硬件設計過程具體化、形象化。學生在課堂上不僅能看到單片機應用電路搭建畫面，還看到了調試過程，再加上老師的詳細講解，這非常有利于提高學生的學習興趣。教學實踐表明，Proteus的應用，不僅能有效解決單片機教學中理論知識講解和實際應用脫節的問題，還能增強教學的生動性，提高教學效率。
3.實驗教學內容的改革
單片機課程實踐性和應用性很強，因此教學上不僅要培養學生具備扎實的理論基礎，還要注重實踐教學，培養學生動手能力和應用能力。
3.1合理安排實驗內容
實驗是將課堂理論知識轉化為實踐能力的重要環節。在保證實驗教學課時的基礎上，適當提高綜合設計實驗在實驗環節中的比重，以培養學生綜合解決實際問題的能力。另外，教師在實驗前將指導書及實驗任務提前布置給學生，讓學生利用Proteus仿真軟件在計算機上搭建硬件電路，然后根據實驗指導書中實驗內容編程調試，調試成功后再到實驗室進行硬件驗證。這樣做可以節省實驗時間，同時也能讓學生掌握仿真軟件的使用。
3.2加強課程設計環節，提高系統設計能力
課程設計是培養學生單片機相關應用系統設計與開發能力的重要環節。單片機課程設計應以學生為主體，設計題目要多樣化。學生選好題后，先查找資料，確定設計方案，然后利用Proteus設計硬件電路，并通過Keil進行編程調試。仿真調試成功后，再購買電子元器件，進入實際系統軟硬件開發流程，最終做出實物。通過扎實的訓練，學生基本可以掌握單片機產品開發流程，為畢業后走上相關工作崗位打下基礎。
3.3引導學生參加科技競賽
單片機作為一種通用的微控制器，非常適合應用到各類科技競賽中去。組織一些學習興
趣濃厚、基礎扎實、創新能力較強的學生參加省級、國家級各類科技競賽。實踐證明，該方法能調動學生學習積極性，激勵學生更深入的鉆研單片機系統開發相關知識。目前，我校成立了創新實驗室，在平時讓實驗室成員自己選購元器件，進行相關系統開發訓練，積累經驗，指導老師給與必要技術支持。近年來，實驗室學生參加了多個電子設計大賽、機械創新設計大賽等，均獲得了不錯的成績，這些對教學工作產生了積極的影響。
4.考核方式上的改革
目前，單片機課程考核是由平時成績、實驗成績和期終成績三部分組成，期終測試重點考核理論知識，而且通常采用閉卷考試。這種考試形式會使學生誤以為學習單片機只需死記硬背知識原理即可。改革后的課程考核結合開卷考試、實驗考試和開放性自選作業考核三種方式。改閉卷考試為開卷考試是由于單片機課程是一門偏應用性課程，它側重于學生對單片機的掌握并將其應用到實踐中的能力，而不強調學生對知識點的記憶，開卷考試更能考察學生對知識靈活運用能力。同時，借助實驗環節考核，來加強學生動手實踐能力培養。最后在平時布置些開放性作業，讓學生自由選擇。開放式作業大多是讓學生借助Proteus軟件完成一些小的作品設計。仿真軟件的使用讓學生不再受限于有限實驗課時和實驗設備，使其能夠更加靈活深入地學習單片機知識。
篇4
一.引言……………………………………………………2
二.總體設計方案………………………………………….2
1. 設計思路………………………………………………….2
2. 總體設計框架……………………………………..……..2
三.設計原理分析…………………………………………4
1. 校時模式…………………………………………………………..4
2. 定時模式…………………………………………………………..4
3. 工作模式…………………………………………………………..4
4. 存儲器93C46的相關介紹…………………………………….….4
四.程序部分…………………………………….………….5
1.程序分為五部隊分…………………………………………...…..5
2.部分程序及按鍵說明……………………………………………..5
3.程序流程圖………………………………………………………..6
4.程序清單…………………………………………………………..8
五.運行結果…………………………………………….....21
六.總結…………………………………………………….21
七.參考資料……………………………………………….21
摘要
文章介紹了一種以8031單片機為核心片外擴展 at93c46電檫除可編程只讀存儲器并帶有數碼LED顯示時.分,秒和以指示燈做標志的按鍵校時自動打鈴器.
一.引言
用單片機控制的自動打鈴器,充分發揮單片機體積小,價格便宜,功耗低.可靠性好等特點,可用于學校作息,方便了廣大師生.
部分參考文獻
[4]張毅剛．單片機原理及接口技術．哈爾濱工業大學出版社，1990
[5]譚浩強．單片機課程設計．北京：清華大學出版社，1989
篇5
【摘 要】文章介紹了應用單片機一體化教學設備進行技師畢業設計的案例實施，詳細分解了完成“循跡避障智能小車”各項功能的學習情境，真正實現了教、學、做一體化，為學生走上工作崗位從事單片機產品的開發和應用奠定了堅實的基礎。
【關鍵詞】循跡避障智能小車 單片機一體化教學設備 學習情境
為了改變傳統單片機教學中按照理論教材照本宣科，教師教得費力，學生學得辛苦的現象，我們研發了單片機一體化教學設備，將其應用于教學實踐中，采用“基礎教學―課程設計―畢業設計”三步驟進行分階段實施。在基礎教學中使用基本教學模塊，學習單片機I/O接口應用、數據采集、數據顯示、按鍵控制、在線仿真器和Proteus仿真軟件的使用，設計制作流水燈、模擬交通燈等項目。在課程設計中，學生仿照應用模塊，完成“0～99分倒計時定時器”單片機控制系統的設計、仿真、制作、調試，學習撰寫課程設計報告。在技師畢業設計中，以真實的產品8路搶答器、單片機萬年歷、超聲波測距、單片機溫度控制系統和循跡避障智能小車等作為載體，以產品功能開發的流程為主線，將單片機技術的學習融合到小型產品的開發與制作的工作中，實現與小型單片機產品的近距x接觸。
下面以“循跡避障智能小車”為平臺，介紹通過學習單片機一體化教學設備上的有關模塊，在技師班進行畢業設計的案例實施。
一、智能小車簡介
智能小車是一個集中運用單片機、傳感器、自動控制、機電一體化、數據通信、人工智能及機器人學等高新技術的綜合體，主要由系統的核心控制――單片機，運動方式――機械傳動結構，檢測方式――傳感器，控制方式――電機、舵機，通訊方式――串口、無線通信等部件組成，能夠實現自動識別路線（尋跡），判斷并躲避障礙（避障）等功能。
二、學習情境
我們選擇了上海益芯科技有限公司開發的產品套件“循跡避障智能小車”作為技師畢業設計的載體，將單片機一體化教學設備上有關中斷、定時、傳感器監測、數碼管顯示、1602顯示、12864液晶顯示、PWM控制、紅外發射/接收、直流電機驅動等內容進行綜合運用，采用兩輪差分驅動直流電機的驅動電路與PWM調速，利用紅外線傳感器反射接收，檢測智能小車車輪的偏轉情況，然后輸出高低電平傳送給單片機，控制小車能夠尋找具有一定黑白對比度的黑線，進行沿直線或沿弧線快速行駛；當小車探測到前方有障礙物時，能自動調整，躲避障礙物，從無障礙區通過；為了使智能小車具有良好的人機界面，采用數碼管或液晶屏作為顯示器，顯示小車行駛中的有關參數。我們將以上功能的實現分成4個學習情境，每個學習情境又由2～4個子情境組成。
（一）學習情境1：循跡避障智能小車的焊接與裝配
子情境1：組裝前的準備。包括了解循跡避障智能小車的功能和組裝智能小車電子元器件的選取檢測。
子情境2：電路板焊接及裝配。包括智能小車控制電路板的焊接和組裝。
（二）學習情境2：循跡避障智能小車各功能部件的檢測
子情境1：STC89C52單片機芯片程序寫入。包括STC89C52最小系統的搭建、單片機ISP編程工具的使用和程序寫入芯片。
子情境2：顯示系統檢測。包括兩位數碼管顯示、1602液晶顯示和12864液晶顯示。
子情境3：輸入系統查詢。包括獨立按鍵查詢和矩陣按鍵鍵盤查詢。
子情境4：傳感系統檢測。包括紅外發射管的檢測處理和紅外接收管的監測處理。
（三）學習情境3：循跡避障智能小車的運動控制
子情境（1）：仿真、編程軟件的使用。包括Proteus仿真軟件的使用和KEIL2/3/4編譯軟件的使用。
子情境（2）：路徑運行的定義。包括直線型路徑的前進與后退和S型路徑的前進與后退。
子情境（3）：定時運行。包括延時啟停控制和超時警報控制。
子情境（4）：避障與尋跡功能的實現。包括避障功能的實現和尋跡功能的實現。
（四）學習情境4：循跡避障智能小車其他功能的拓展
子情境（1）：語音識別功能。包括特定頻率的聲音控制和特定音色的聲音控制。
子情境（2）：遙控功能。包括智能小車運動紅外監控功能的實現和運動中數據傳輸功能的實現。
三、案例實施成果
技師畢業設計結束時，每個學生對自己設計制作的“循跡避障智能小車”進行總結，撰寫相應的技師畢業設計論文，內容包括方案設計、系統功能分析、硬件設計、匯編語言或C語言源程序設計、調試步驟、測試報告、實物圖片和視頻等。學生制作的“循跡避障智能小車”實物如圖1所示。
四、結束語
將單片機一體化教學設備應用于教學實踐，通過具體案例――“循跡避障智能小車”的開發與制作，訓練和培養了學生在單片機小型作品元器件的選用、產品的焊接與組裝、軟硬件的設計、仿真、調試與檢修等方面的能力，為學生走上工作崗位從事單片機相關工作奠定了堅實的基礎。
【參考文獻】
[1]姜志玲.簡易智能電動車的設計[J].華東交通大學學報，2005（04）：129-133.
篇6
1課程改革的目標
《單片機原理及應用》課程是我院計算機類專業、應用電子專業、電子信息技術專業、微電子專業、電氣自動化專業及機電一體化專業的一門專業核心課程，課程開設的范圍廣課時量大。所以對《單片機原理及應用》課程進行全面改革是非常必要的，依據高等職業教育的培養高級技能型人才的特點和要求，按照企業行業的工程標準（《單片機設計師職業認證資格》）對原有的對單片機原理、匯編語言設計、單片機C語言程序設計應用及PCB電路設計的內容進行重新規劃，讓學生的知識水平和職業技能與職業崗位實現無縫對接，培養出符合企業要求的高級單片機技術人才，具體目標如下：
1.1知識目標
使學生熟練掌握單片機的基本原理；匯編語言、單片機C語言程序設計的步驟和方法；使學生能夠讀懂和看懂單片機工程應用中稍微復雜的電路圖。
1.2能力目標
培養學生硬件電路設計能力、程序設計能力、軟硬結合綜合設計與調測能力；掌握單片機的開發過程和開發工具，掌握軟件模擬和硬件實時仿真；掌握單片機的仿真技術（PROTEUS、KEIL），能設計、制作和調試單片機基礎級產品。
1.3職業目標
了解本課程的作用和市場需求；培養學生分析問題、解決問題的能力；能有效地設計開發和完成開發任務；了解單片機市場和新技術新產品的最新發展趨勢。最后，通過本課程的學習能夠獲得《單片機設計師職業認證資格》（中國信息產業部頒發）證書，為學生順利進入優秀組織，建立崇高的職業信譽，獲得優越的職業發展機會具有極大的幫助。這也正是職業教育的目的所在“：學有所長，學有所用”，以技能帶動職業，用技能獲取崗位。
2課程改革解決的主要問題
2.1教學團隊的更新
本門課的代課教師大都是從學校到學校，沒有在企業開發項目的工作經驗，為了實現學生知識和技能與企業職業崗位的無縫對接，課程改革實施過程中聘請企業行業專家擔任部分理論教學、學術講座等，讓學生了解單片機市場和新技術的最新動態。
2.2教學內容的更新
提煉單片機原理、匯編語言、C51程序設計及電路原理的知識點，以“夠用”為原則，以職業崗位為導向，以單片機設計師職業資格為標準，合理設計教學內容。
2.3教學安排和組織的更新
改變原來板書加實驗的教學組織，使用一體化教室進行理論講授、工程項目原型模擬仿真、開發實際的工程項目、項目考核四個階段重新進行教學安排和組織。
2.4教學方式的更新
擯棄以往每周一次理論一次上機，后期一周實習的教學方式，通過一體化教學、引導式教學、項目化教學、“做中教、做中學”工學結合的模式，更新了教學方式，使教師和學生共同參與教與學的整個環節。
2.5考核方式的更新
不再進行期末的筆試考試，課程教學設計將注重學生職業能力培養，體現過程性評價，把學生自評、同學互評和教師點評相結合。
2.6教材的更新
以往使用的教材大都偏重理論知識和原理的講解，實訓內容與職業崗位的要求有一定距離，所以在課程改革的實踐中，收集并分析單片機設計師職業資格標準，聘請行業企業專家與校內教師共同開發工學結合特色教材。
3課程改革研究的重點
《單片機原理及應用》課程是電子信息大類專業的核心能力課程，是一門理論性、實踐性和實用性都很強的課程，是基于職業崗位能力的學習領域課程。通過該課程的立項課程組組員致力于如下幾個方面的研究：
3.1精簡課程內容
按照中國電子產業部《單片機設計師職業資格》的標準重新規劃課程內容，以“夠用”為原則，以職業為導向，以任務驅動為主，項目設計開發和主線進行[1]。
3.2教師團隊融合
本課課程實施過程中，除了本校教師授課指導外，不間斷的聘請企業行業的專家進行授課，學術講座等。同時讓教師了解企業的文化、單片機產品的市場及最新的技術動態，提高業務能力。教師、學生和企業專家進行面對面的交流，互相了解，互相提高。
3.3探索工學結合模式
根據單片機課程的特點，以“學生為主體，能力培養為本位”的主導思想，實施融“教、學、做”為一體的教學模式，以實際工作任務為中心實現“做中教”、“做中學”[2]。
3.4制定課程考核體系
在實施教學方案的過程中要注重學生職業能力的培養，體現過程性評價，即項目準備、項目實施、項目驗收、項目總結四個階段全程跟蹤式的考核評價，并把學生自評、同學互評和教師點評相結合。
3.5學生技能和職業崗位的無縫對接
學生學習理論知識的技能的鍛煉基本上都是在學校進行，盡管有企業行業人員的參與，但是與真正的工作環境和工作任務相比還有一定的距離。所以有必要以行業的標準對學生進行嚴格要求和訓練，讓學生在工作上崗前就已經熟悉行業標準，具備相關的職業素質和能力，實現學生技能和職業崗位的無縫對接。
4課程改革研究的創新點
單片機課程的改革已經進行過三次，第一次是純理論向理論+實驗（實驗儀上進行）的改革，第二次是理論+實驗（實驗儀上進行）+課程設計周的改革，第三次是理論+實驗（實驗儀和軟件模擬仿真同時進行）+實訓周(完成簡單單片機系統的實物)，每一次的改革有它的特點和亮點，也對教學效果有所提高。根據高職教育人才培養模式的要求，以“學生為主體，能力培養為本位”的原則進行的第四次課程改革有如下創新點：
4.1團隊開發課程
不僅有我院教師參與，還有行業企業專家進行指導和現場講授。
4.2校企合作開發課程
課程團隊深入企業廣泛開展調研，收集并分析有關行業企業職業資格標準，引入行業標準即《單片機設計師職業資格》標準，課程內容進行重新規劃[3]。
4.3工學結合的教學模式
在課程改革過程中實施“教、學、做”為一體的教學模式，以實際工作任務為中心實現“做中教”、“做中學”。
4.4開發工學結合的教材
課程組成員在改革的過程中要不斷的總結，不斷的積累，通過扎實的企業調研和市場調查，根據學生的水平和職業崗位的需要編寫出一本工學結合的特色教材。
4.5制作單片機系統實物
凡是教學過程的項目最后均經過仿真調試和面包板調試制作成實驗板實物，最后進行封裝整理，可以做為后續班級的教學模具展示。
篇7
關鍵詞：硬件教學；應用型人才；改革
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）18-4259-02
隨著計算機應用領域的擴展，尤其是各種智能化電子電器產品的誕生與使用，近年來IT企業對計算機硬件系統設計與開發人員的需求急劇增加。而目前大多數地方院校，計算機硬件課程教學相對薄弱，培養的計算機硬件人才無論從數量上還是質量上均無法滿足市場需求[1]。計算機硬件課程不僅難教難學，且對于硬件設備和實驗條件有較高要求，教學成本遠遠高于計算機軟件課程教學，因此形成了計算機專業建設“重軟輕硬”和師生教學“喜軟怕硬”的畸形發展現象。然而計算機是由硬件和軟件組成的，缺了任何一樣都無法運行。不重視計算機硬件教學與科研的結果之一，就是近年來計算機軟件人才相對過剩，硬件人才相對不足。另一方面，目前我國使用的計算機核心芯片幾乎都是從國外進口。核心器件嚴重依賴國外芯片制造商，這給國家信息安全造成了嚴重隱患[2]。加強計算機硬件教學勢在必行。
1 傳統教學中存在的問題
我校積極開展以應用型人才培養為導向的學科建設，多次制定和修改人才培養方案，有了一定的經驗積累，其中計算機硬件類課程的教學改革仍處于起步階段，具體教學中仍存在一些問題。一、很多教學內容陳舊，與實際應用脫節，對學生缺少吸引力。如仍以8086和DOS操作系統為平臺來講解微機原理。二、有些內容在多門課中重復出現，降低了學生的注意力，并使學生對課程設置產生疑問。如中斷、接口等知識在組成原理、匯編、單片機、微機原理中均有涉及。三、作為應用型人才，大多數學生就業后沒有機會構造計算機系統，許多教學內容會讓他們感到沒有學習的必要，從而喪失學習的興趣。如加法器的具體電路實現等。四、與軟件技術知識聯系不夠，如與C語言、操作系統等軟件課程的關聯性強調的不夠，使學生沒有形成完整的知識體系，即軟硬件知識的融會貫通。例如如何通過操作系統提供的接口設置硬件的工作方式等。五、實驗教學急需改革。受實驗硬件條件所限，實驗教學模式較為傳統，綜合應用型項目較少。傳統實驗教學多為驗證性實驗，很難引起學生的學習興趣，限制了學生創造力的發揮。少數幾個綜合應用型項目無論是數量還是質量均無法取得更好的教學效果。
2 培養模式的改革與探索
如何培養出應用型人才，這對很多高校來說，仍是一個正在探索中的重大命題。社會需求在不斷變化，計算機知識也在不斷更新，相關專業的學生具體應該具備什么樣的能力，掌握什么樣的知識，也在不斷變化。我校計算機專業采取了“3+1”的人才培養模式，即將四年的在校學習壓縮到三年，第四年改在校外實訓基地參加集訓的培養方式。這種培養模式優點顯著，即加強了學生實踐能力的培養，有助于學生更好地融入社會。但“3+1”的人才培養模式在實施之初也暴露一些問題，比如伴隨課程整合，學生的周學時數達到或超過30學時，這影響了學生課外文娛活動的開展。有些學生為了參加課外活動而請假，反過來又影響了學習。同時課時的縮減，特別是理論學時的減少，使得在教學過程中知識的系統性較難體現，個別課程出現用什么就只教什么，造成學生會操作，但對操作原理模糊不清。這對希望考研深造的學生不利。
經過七年的實踐，我校計算機專業逐步完善“3+1”的人才培養模式，課程設置更加合理。對于硬件類課程進行了整合，形成了電路基礎，微機原理，組成原理，單片機四大基礎課程，不再單獨開設匯編語言，縮減了組成原理，微機原理的課時，增加了單片機的課時，對硬件類課程相應增加實驗課時的比例，增加課程設計環節，組織學生參加學科競賽。對于部分知識點的重合，各門課選擇不同角度學習或進行相應刪減，比如譯碼器，在電路中側重介紹其電路構成，在微機原理中介紹其在計算機中的應用；對于一些過于專業的知識點，適當降低學習難度，或改為選修知識點，供感興趣的學生進行研究；對于硬件設計中使用的軟件編程，逐步采用C，C++等高級語言來實現，通過課程設計來加強學生對知識的理解。在學生學習的最后一年里，計算機科學與技術專業正在嘗試對學生的分流教育，即允許學生選擇在校外實習基地集訓，由合作單位及指導教師負責學生學習的評價，不選擇集訓的學生在校組織參加考研，參加相關理論課程的學習，由授課教師進行評價。
3 實驗教學的改革與創新
計算機硬件教學中，實驗是一個重要環節。由于實驗課時的相應增加，如何充分利用課時，加強學生對知識的理解與運用成了教學改革中的重要問題。在這方面，單片機的教學改革值得借鑒。以往的單片機教學中，以課本知識為主線，通過試驗箱完成實驗，學生的學習興趣不是很濃厚。改革后的單片機教學，首先學習單片機方面的一些基礎知識，然后介紹一款具體的單片機——5-1單片機的基本組成、使用方法、編程案例，再將學生三五人分為一組，選擇不同的單片機課程設計題目，實驗課上學生自行討論設計方案并逐步實現，理論課上教師講解學生實驗過程中的問題及知識點并組織學生交流設計思路與經驗。改革后的課程更受學生喜愛，充分調動了學生的學習興趣，而實驗環節也形成了一個連續的有機環節，學生目標更明確。
4 學生學習評價機制的探索
以往教學中，學生的成績主要是由考試成績與平時成績構成，對于計算機硬件類課程的實踐性沒有很好體現。上個學期，微機原理與接口技術這門課嘗試采取了課程設計加設計答辯的成績評定方式。學生分組完成課程設計，提交設計報告，組織學生參加課程設計答辯，由教師根據課程設計的完成度及學生在答辯環節的表現來打分。新的評價機制更加靈活，能夠直觀地考察學生對知識的掌握情況，也可以當做一次畢業設計答辯的預演，但這種方式也存在一些問題，比如學生現場答辯時可能較緊張，沒有完全體現自身水平，同時對教師的主觀判斷能力也有較高要求。未來可能將這種評價方式與傳統評價方式進行適當結合，提高評價的公正性與全面性，從而調動學生的學習興趣。
5 結論
加強計算機硬件教學，培養應用型人才，仍是我校計算機專業建設的重要方向。通過前一階段的努力與實踐，我校計算機專業學生的硬件知識水平有了一定提高，實踐能力得到加強，在專業學科競賽中屢創佳績，獲得過安徽省電子設計大賽高職高專類一等獎，安徽省單片機應用競賽二等獎，安徽省機器人大賽二、三等獎等。同時改革也拓寬了學生的就業面，增加了就業機會。但在改革過程中，仍有環節需要加強，如新的培養方式中對教師要求更高，師資隊伍建設刻不容緩，教學管理激勵機制也應相應改革等。
參考文獻：
篇8
關鍵詞：單片機；課程；教學改革
《單片機原理與接口技術》課程涉及的知識點多，對技能要求全面，使得學習者備感困難。同時，由于高職學生的知識接受能力弱，傳統教學方式必然造成學生聽不懂，跟不上，進而厭學。面對以上問題，本文試圖就高職特色的《單片機原理與接口技術》課程教學改革作一探索。
《單片機原理與接口技術》課程的特點
單片微型計算機因其具有集成度高、運算速度快、體積小、運行可靠、價格低等特點而在過程控制、數據采集、機電一體化產品、家用電器、智能化儀表和網絡技術中得到大量使用。國內高校、中專、高級技工學校都相繼在計算機工程、軟件工程、工業自動控制、機械電子工程、精密儀器、電工電力電子、電子工程等專業開設了《單片機原理與接口技術》課程。越來越多的企業也把掌握單片機技術作為招聘技術人員的標準之一。
高職院校中，由于學制限制，學時少，不少院校和專業將《單片機原理與接口技術》課程也作為對非計算機專業學生進行現代計算機技術的第二次認識和啟蒙教育，因此該課程顯得更為重要。學生一般都要進行計算機應用基礎的學習，完成對計算機的初步認識和基本操作的學習。如果學生缺乏相關的硬件訓練，將對計算機應用的理解和學習造成障礙。《單片機原理與接口技術》課程集成了計算機組成原理、微機原理、匯編語言等課程的相關內容，并且包含單片機技術本身的知識體系。單片機“麻雀雖小，五臟俱全”。為了弄清單片機的一個概念，往往要牽扯到更多的新概念。因此在學習單片機原理與接口技術的過程中，很多學生感到困惑和吃力。
根據學生特點和課程特點，教學中應注意的幾個問題
《單片機原理與接口技術》教學中必須強化基礎、注重應用，進行模塊化教學。同時要把握好教學與培訓、理論與實踐兩個方面的關系。教學與培訓是有區分的：教學是強調系統的基礎知識，培養學生進一步學習的能力；培訓則是對有一定基礎的學生進行短期強化訓練，盡快上手，進入角色。教學必須由易到難，符合認知規律。教學內容既要有一定的先進性又必須相對穩定。單片機基礎知識相對穩定，而接口芯片的發展則可以用日新月異來形容。單片機作為一門技術，《單片機原理與接口技術》課程必然是以實驗為主的課程。
教學中應先給學生一個總體的知識框架和學習脈絡，讓學生在任何時候對基本知識的把握都是清晰和完整的。學習單片機是一個漸進的過程，往往學習一遍難以完全掌握，而且這門技術也在不斷發展，因此要培養學生的自學能力。教學中要講清、講透單片機硬件結構。根據教學要求和學生實際，對接口技術及接口芯片的講解和使用可簡可繁、可多可少。有條件的情況下，相關專業應開設專門的《單片機原理與接口技術》實踐技能培訓課程。一般專業也要充實實驗教學，開足基礎實驗，作為理論教學的有力補充，以加深學生對基礎知識的理解和基本技能的訓練。
探索有高職特色的《單片機原理與接口技術》課程教學方法
“教、學、做合一”教學法在單片機課教學中，要充分發揮教與學的積極性，努力走“實踐―理論―再實踐”之路。強調在做中教，在做中學。通過理論教學以及實驗和實訓的有機配合完成教學目標。
3P教學法3P的概念是指原理（Principle）、實踐（Practice）和產品（Product）的三者合一，是“教、學、做合一”的具體應用，將理論學習、實踐應用、產品制作有機地結合為一體，以理論教學為基礎，以實踐訓練為重點，以掌握知識和技能、制作產品為教學目標，較好地體現“學用一致，知能并舉”的教育思想。在單片機教學中，這種教學法是非常值得提倡，并取得顯著成效的一種方法。
案例教學法教師可在上課前讓學生預習教師準備的實例材料，形成一定的看法，做好實例討論的課前準備；在課堂中，針對實例出現的問題，教師組織全班討論，由學生找出解決的方法，做出辨析；最后教師作簡短的點評或補充性、提高性的總結。
上好每一堂課，注重教學設計
要提倡學生參與教學。這就要求教師在備課時不僅準備專業技術內容，更要研究教法，即如何利用“項目”、“實例”、“問題”等手段來激發學生的興趣，提高學生參與程度，這也是課程設計的重要內容。教學設計有以下幾種方法：（1）根據課程教學內容劃分教學單元，按照一體化原則進行設計。（2）確定每個單元課程目標，包括知識目標和能力目標。（3）選定每個單元課程單項實訓項目，以實例貫徹單元教學之中。（4）確定演示、實驗、實訓、實習等內容。（5）引入案例，問題驅動，操作演示，展開知識，討論問題，總結提高。（6）板書演示，示范操作。（7）自查課程目標、層次、進度、信息量等。
參考文獻：
[1]張華.課程與教學論[M].上海：上海教育出版社，2001．
[2]門振華.職業技術教育概論[M].重慶：重慶大學出版社，1988．
篇9
關鍵詞：自動化生產線；教學方法；電機與電氣控制；PLC；課程設計
中圖分類號：G712文獻標識碼：B文章編號：1006-5962（2013）02-0027-02
高職機電一體化專業課程設置的培養目標是：面向工業企業生產現場，電氣控制系統制造公司、機電設備制造公司、機電設備、電氣設備、工控設備制造公司或公司、科技開發公司，培養適應社會需要，全面發展，適應本專業相對應職業崗位的高等技術應用性專門人才，主要崗位群定位是自動化設備安裝員、自動化設備調試員、中高級維修電工等，本專業有五個主干學科：電氣工程、電子工程、機械工程、計算機科學與技術、控制科學與工程，都是為了崗位需要設置的專業知識。其中《自動化生產線安裝與調試》作為一門核心專業課在第四學期進行了貫穿和綜合。
1自動化生產線的課程設置
機電一體化專業人才培養能力有：識圖繪圖能力、機電安裝調試維修能力、電控系統調試檢修能力、自動線調試維護能力、機電設備管理能力及機電產品營銷能力等。《自動化生產線安裝與調試》前序課程有PLC技術、傳感器技術、電機與控制，后序課程有機床維修等。在我們所要實現的教學目標中知識目標涉及到：機械手工作原理、握機械手控制原理、機械手氣動原理、熟悉安全操作規程；能力目標有：對已安裝的機械手機械部件進行測量；對機械手的氣路進行基本調試；根據故障現象判斷故障部位；檢查分析、找到故障點并分析解決故障；遵守安全操作規程；素質目標有嚴謹的職業態度、規范的操作習慣、創新精神、團結協作精神、自主學習精神及溝通能力。
此核心課程以項目驅動教學開展課程教學，提升學生的職業能力，以具體自動化生產線為載體，融合認知、安裝、調試和檢測等內容，實現教、學、做、評一體化教學，突出課程的職業性、實踐性和開放性。以學生為主體，采取多樣化教學方法。以自動化設備改造為工作過程，涉及電路圖分析、電氣圖設計、程序設計、設備組裝、設備運行調試、設備檢測、設備維護等行動領域，設置六個學習情境：零配件拆裝、傳感器檢測、氣路檢測、異步電機檢測、步進電機檢測、整體檢測調試，分成20個任務。
項目一：供料站的安裝，有機械拆裝、氣路拆裝、電器拆裝三個任務；項目二：加工站的安裝，設計任務有加工站組裝、光電傳感器檢測、限位傳感器檢測三個任務；項目三：裝配站的安裝，設計任務有裝配站組裝、電磁閥檢測、氣缸檢測三個任務；項目四 ：分揀站的安裝，設計任務有分揀站組裝、傳送帶的檢測、異步電機的檢測、變頻器的檢測四個任務；項目五：輸送站的安裝，設計任務有輸送站組裝、光纖傳感器檢測、機械手檢測、步進電機的檢測、溜板檢測四個任務；項目六：整體運行調試，有PLC控制網絡構建、程序編寫、綜合調試三個任務。
2自動化生產線的教學方法與評價設計
2.1教學方法。
（1）講授法：講解項目任務，傳授項目任務相關的知識點，針對學生實施過程中出現的不足進行知識點的說明。
（2）現場教學法：在符合生產要求的工作環境中進行操作技能和維修應用能力實踐，提高職業氛圍，在工作過程中提升學生的職業道德、職業素養和崗位適應能力。
（3）任務驅動法：將教學過程融入項目任務中，讓學生自主討論分析實施，學生在工作過程中得到知識。
（4）小組討論法：學生每六～八人為一個小組，小組討論分析，討論解決，分工協作完成項目任務。
六步教學實施：明確任務、討論分析、制定方案、檢測故障、檢驗效果、總結分析。老師交代目標，注意觀察和記錄小組對現象分析情況，解答學生提出的問題，對跟主題分析偏離太遠的小組予以引導，讓學生自行摸索，在后期對學生可能會引起事故或損壞設備和工具的異常操作給予糾正，最后老師組織小組進行故障排除工作匯報，互評，并對每組進行考核評價，再引導學生自行總結。
2.2評價設計。
課程采用過程考核與期終考核相結合、企業考核與校內項目考核相結合、教師考核與學生考核相結合的多元化考核方式，利于理論聯系實際，有利于學生的學習創新和思考，更督促他們到實際中去發現和改進，去尋找合適自己的項目和課題。
課程考核為：校內項目，企業，綜合實訓三大類。當堂課的考核有：教師考核、小組互評、小組自評；教師考核內容為五項：任務分析情況，實施方案制定，任務完成質量、分工協作精神、故障檢測手段、安全操作規范、小組總結。
和很多專業課一樣，多種教學方法和全面的評價方案，有效保證了教學效果。
3相關課教學
3.1電機與電氣控制的教學。
本課程以發電機為主題，以工作任務為導向，以工廠實用型電氣控制系統設計、安裝、調試與維護情景教學為主線貫穿全課程，用實物進行直觀性教學，使學生感性認識強，理性認識夠。
典型的教學任務有三相異步電動機全壓啟動、三相異步電動機長動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機延時啟動控制（或三相異步電動機Y-降壓啟動）、機械手控制等。
課程特色是學生充分利用所學知識、網絡資源、閑瑕時間作為期三個月的“繼電控制課程設計”。任務書要求能夠根據功能要求選擇個元器件的類型及其型號；了解個元器件的工作原理和使用方法；把各元器件連接起來實現本課程設計的要求。設計內容和要求：兩臺電動機都存在重載啟動的可能，任何一級傳送帶停止工作時，其他傳送帶都必須停止工作，控制線路有必要的保護環節，有故障報警裝置。課程設計書要有課題介紹、題目、摘要、總體方案設計、設計目的、控制要求、設計要求、 硬件選型、主電路原理圖的設計、 控制電路原理圖的設計、重載保護電路設計、欠壓保護電路設計、總結。
3.2PLC教學。
PLC是可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，早期是一種開關邏輯控制裝置，隨著計算機技術和通信技術的發展，其控制核心采用微處理器，功能有了極大擴展，除了最廣泛的取代傳統的繼電器-接觸器控制的開關量邏輯控制外，還有過程控制，數據處理，通信聯網與顯示打印，PLC接口采用光電隔離，實現了PLC的內部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。
PLC有5種編程語言：
（1）順序功能圖（SFC）。
順序功能圖常用來編制順序控制類程序，包含步、動作、轉換三個要素。順序功能編程法是將一個復雜的控制過程分解為小的工作狀態，這些狀態按順序連接組合成整體的控制程序。
（2）梯形圖（LD）。
梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，是在常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的，形象、直觀、實用，電氣技術人員容易接受，要求用帶CRT屏幕顯示的圖形編程器才能輸入圖形符號，是目前用得最多的一種PLC編程語言。
（3）功能塊圖（FBD）。
功能圖編程語言是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言，與數字電路中的邏輯圖一樣，極易表現條件與結果之間的邏輯功能。
（4）指令表（IL）。
采用經濟便攜的編程器將程序輸入到可編程控制器就用指令表，使用的指令語句類似微機中的匯編語言。指令表程序較難閱讀，其中的邏輯關系很難一眼看出，所以在設計時一般使用梯形圖語言。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉換成指令表后再寫入PLC，在用戶程序存儲器中，指令按步序號順序排列。
（5）結構文本（ST）是文字語言。
編程語言的學習是PLC教學的一項重要內容，中間加以不同的應用實例：順序控制電路、常閉觸點輸入信號的處理，使用多個定時器接力定時的時序控制電路、三相異步電動機正反轉控制電路、鉆床刀架運動控制系統的設計，LED數碼管顯示設計，還經常根據繼電器電路圖設計梯形圖。
增加的學習情境還常有如下任務：洗手間的沖水清洗控制、進庫物品的統計、競賽搶答器裝置設計、彩燈或噴泉PLC控制；尋找數組最大值并求和運算、電熱水爐溫度控制等。
3.3單片機。
單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。用于示波器、報警系統、移動電話、彩電等日常方面，在智能儀器儀表、工業控制、家用電器、計算機網絡和通信領域、醫用設備領域、工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域也都有廣泛應用。
數據大都在單片機內部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高，微型單片化集成了如看門狗、AD/DA等更多的其它資源。教學內容以80C51為核心講授單片機的的引腳、存儲器組織結構、典型語句，以實例應用為線索：單燈受控閃爍、P1口外接8只LED發光二極管模擬彩燈、單片機做加、減、乘、除運算等項目。各子任務都作硬件電路及工作原理分析、主程序流程圖設計、源程序的編輯、編譯、下載、單片機的I/O接口分配及連接。
教學采用ISP-4單片機實驗開發板，可以完成大量的單片機學習、開發實驗，對學習單片機有極大的幫助。該板采用在線可編程的AT89S51單片機，有程序下載功能，可將編輯、編譯、調試好的單片機代碼下載到AT89S51單片機中。
3.4變頻器技術及應用。
變頻技術讓學生熟練掌握各種電力電子器件的工作原理、主要參數、驅動電路與保護技術；掌握交-直-交變頻器、交-交變頻器、諧振型變頻的工作原理和應用范圍；掌握脈寬調制控制、矢量控制和直接轉矩控制等先進技術；了解變頻器與感應電動機組成變頻調速系統、變頻器與雙饋電機組成調速系統、變頻器與同步電動機組成變頻調速系統，掌握電力電子電機系統的組成、工作原理、控制方法、運行特性等，是強電應用和現代技術推廣的有力體現。
3.5傳感器與自動檢測技術。
傳感器技術代替人的感觀，在各種環境下應用，檢測技術是一套有效的反應體系，包括信息的獲得、測量方法、信號的變換、處理和顯示、誤差的分析以及干擾的抑制、可靠性問題等。因此掌握常用傳感器的工作原理、結構、性能，并能正確選用，了解傳感器的基本概念和自動檢測系統的組成，對常用檢測系統有相應的分析與維護能力。對工業生產過程中主要工藝參數的測量能提出合理的檢測方案，能正確選用傳感器及測量轉換電路組成實用檢測系統的初步能力。
教學過程進行小論文制作，讓學生提高計算機應用水平，使學生從文字處理水平提高到辦公處理水平。對分節、目錄、文獻標識作嚴格要求。題目如數字顯示電子稱、基于霍爾傳感器的轉速表、單片機電子秤研究、光纖測溫儀、煙霧報警器、小車尋跡設計、電熨斗自動恒溫系統、電渦流探傷、電感測厚儀等。
4畢業論文指導分析
畢業論文專業聯系實際，通常小型自動化系統以單片機為主，大型自動化生產線以PLC為主，系統運行動力離不開電機，觀察離不開傳感器，調速可用變頻器，綜合所學，學生的論文涉及廣泛，有效教學可對應從如下方面側重指導。
4.1立意選題。
根據實際和研究方向做好側重和體現，如“觸摸屏控制的堿液配置系統”和“兩種液體混合裝置的PLC控制系統”的系統性和方向性，“車庫自動門的PLC自動控制”和“測速雷達信號處理系統”的檢測指標要求等。
4.2材料整合。
在任務要求明確的基礎上，首先確定相關技術指標，對應查找并列出論文結構，一份畢業論文至少含有三到五門課的內容，對應于研究方向進行相應編排和取舍。
4.3技術處理。
所搜集圖片的背景往往有水印，要去掉，圖片按要求進行不同方向的剪切。圖表里的文字應是五號或小五，注意表格標題要單獨標出等等格式要求。流程圖、梯形圖的設計與表現。
多種教學方法和理論聯系實際教出具有學習能力和創新能力的學生，系統的學習與應用創造練就出具有競爭力的學生，專業課的有效教學和畢業論文的順利設計將顯示本專業沉甸甸的含金量。
參考文獻
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篇10
關鍵詞：“虛實結合”；“教賽融合”；教學平臺
中圖分類號：G4文獻標識碼：A
doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.11.113
1“虛實結合”教學模式對教學的意義
高職電類專業與其它專業不同，很多課程的實驗、實訓及課程設計往往要求學生既能進行硬件設計，也要求學生能夠進行軟件編程及實際動手組裝。因此這些課程在要求學生具有較強的動手能力的同時，也要求學生具有較扎實的基礎知識功底。而以往的教學方式是在傳統的理論教學完成后，便直接進入實物的安裝和調試環節。這種模式往往存在電路參數計算繁瑣、設計方案不易修改、缺乏靈活性和創新性等弊端，拉長了設計周期，降低了效率。并且在實際動手過程中，由于元器件參數選擇，程序編寫能力等原因，往往難以一次就取得較好的實驗效果，打擊了學生學習的積極性，并且浪費了資源。
以單片機這門課程的課程設計為例，在理論學習階段需要學生掌握單片機基本硬件電路，數碼管、按鍵等外部電路的工作原理，并配合電路編寫相應的程序。在實踐教學階段學生需要按照要求識別器件焊接PCB，并進行相對應的編程。涉及到的教學內容多，難度較大。學生往往在規定時間內難以很好的完成課程設計任務。在單片機教學過程采用Proteus仿真軟件。在理論教學完成后，由學生自己在仿真軟件中搭建單片機電路，將編寫好的單片機程序加載到仿真中運行，觀察現象，查看編寫的程序是否正確。若不正確可以反復修改電路及程序，直到得到正確結果，再來進行實踐動手操作。虛擬仿真對理論教學上也有很大的輔助作用。老師在上課過程中可以利用仿真更換不同類型的器件并相應地修改程序，讓學生能夠更好地理解單片機及電路的工作原理，極大地擴展了教學內容。
綜上所述，“虛實結合”的教學模式優勢主要體現在（1）提高了學生學習的效率，降低了教學成本；（2）打消了學生害怕的心理，增強了學生的積極性；（3）拓寬了老師及學生的思路和教學內容，增強了教學的靈活性和創新性。
2“教賽融合”教學方式對教學的意義
“教賽融合”是指學校依據本專業人才教學計劃要求及培養方案，合理設置教學體系，將學生所必需掌握的專業理論知識與實踐動手能力設置為競賽項目，并針對競賽項目開展理論知識與實踐技能的訓練。在這種模式下，競賽已成為教學模式的一種延伸。這是一種有目的，有計劃的教學行為，競賽成為一種教學成果的檢查方式。
這種教學方式與常規教學模式有極大地不同。以往的教學與競賽脫節，往往是為了學習而學習，沒有明確的目的性。而采用“教賽融合”教學模式，選取一些能夠體現教學內容要求并且學生比較感興趣的課題作為競賽項目，并針對這些項目進行專業化的專業指示教育與專業技能訓練，使競賽與教學形成一個整體。并且這一教學方式還反過來促進了教學自身的改革。
這些改革主要體現在：（1）以往的教學過程中，理論部分是在課堂完成的，實踐部分在實驗室完成。而“教賽融合”要求實驗室與教室一體化，實現“教、學、做”一體化。（2）“教賽融合”教學過程中將教學內容與競賽要求結合起來，依據競賽的內容選取必備的理論知識點，再由知識點對理論教學內容進行整合，不再按照傳統學習順序進行教學。（3）在教學過程中不再采用“老師在上面講，學生在下面聽”的傳統講授式教學，而是在教學過程中集實踐、理論、自學、討論、習題為一體，充分體現以學生為主體的教學模式。（4）“教賽融合”改革了學生的考核制度，學生作業已不單單只是習題，而是可以具有多種形式，例如收集資料，項目方案討論，儀器使用方式的學習等等。
3“教賽融合”教學模式對“虛實結合”教學平臺建設的意義
教學平臺是指為開展教學實踐使用的一系列軟硬件設施的統稱。其中主要包括提供開展教學實踐的場所，使用的教學方法，設立的課程，教材資源，教學設備，以及教師水平等。以下分別就“教賽融合”教學模式對教學平臺各個部分的影響進行分析。
3.1“教賽融合”教學方式對教學場地及教學設備建設的影響
一般院校的教學場地分為各類教室、實驗室（實訓室）兩大類。教室主要作為講授理論知識的教學場所。而實驗室（實訓室）主要作為學生驗證理論知識，培養動手能力的教學場所。而在“教賽融合”的教學模式中，教學與競賽合為一體，都已經成為教學的一個環節。形成以掌握實踐操作技能為目的，“教、學、訓、做”合為一體的教學場所。
為此，學校必須加大實驗室（實訓室）的投入，構建更加良好的軟件與硬件條件。以培養學生基本技能、專業技能以及實驗綜合技能的真實項目和仿真項目相結合，建設“教、學、做”一體化實訓中心。
3.2“教賽融合”教學方式對教學方法的影響
傳統教學方式的教學目的不是非常明確，往往是“為了學而學”，所以采用的是“填鴨式”教學方法，很難起到很好的教學效果。而“教賽融合”的教學方式目的性明確，學生知道自己是為了完成一個任務進行學習。學生有了明確的目標，老師可采用“引導法”進行教學，讓學生自己思考，從中得到答案，學會自我思考的方法。真正的做到以學生為主體進行教學。
3.3“教賽融合”教學方式對課程、教材建設的影響
大學里傳統的教學課程設置一般分為基礎課、專業基礎課、專業課三大類。這樣排課的優點是學生能夠循序漸進，能夠較系統的掌握所學的知識。但是這樣的教學方式與實際生產過程嚴重脫節。而“教賽融合”的教學方式為學校人才培養設定了目標。在教學過程中，可將企業實際生產中所需要的技能設置為競賽項目，針對競賽項目所需知識點進行教學。
在“教賽融合”的教學模式下，課程的分類已經不是那么的明確，一個項目可能包含多個學科所需的知識。而傳統的教材只注重本學科知識點的講述，因此，傳統的教材已不能滿足“教賽融合”教學方式的需求，需要重新編寫教材。但傳統教材可以作為很好的輔助教材。
3.4“教賽融合”教學方式對教師提出的新要求
“教賽融合”的教學方式對老師的基礎知識的深度和廣度都有較高的要求，并且老師還需要具有很強的實踐動手能力。即教師能夠全面的掌握企業對高素質人才的需求，并且能夠積極關注本行業的發展動態，隨時進行知識的更新。不斷深入行業，與生產實際相結合。才能更好地培養學生的動手能力。
4教學改革效果總結
武漢外語外事職業技術學院在“機電一體化”專業開展了教學改革，取得了一定的教學效果。首先學校安排教師下到企業或培訓機構進行為期一個月的培訓，針對培訓內容從新編制了部分教材和指導書。學校新建了計算機仿真實驗室，將單片機、PLC等課程主要安排在計算機仿真實驗室進行授課，學生一邊學習理論知識，一邊進行仿真驗證。理論學習完成后，會安排相應的實訓課程或者課程設計，利用實驗室資源，讓學生自己進行電路的組裝與程序的編寫。課程設計采用比賽的方式，在完成后由老師對作品進行打分，極大地提高了學生學習的積極性。近年來，該專業學生在“挑戰杯”等各類大賽中獲獎，教學改革已取得初步的成效。但教學改革是一個長期探索的過程，我們希望通過這種改革，真正能夠培養學生的崗位技能，真正達到“教賽融合”的目的。
參考文獻
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