牟淑杰，鄧書平，張大偉，車 煥

（營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115014）

“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程是自動(dòng)化類、控制類工科專業(yè)的專業(yè)必修課，是一門工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)習(xí)了“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程之后必修的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)調(diào)試的一般步驟，掌握軟硬件的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)調(diào)試方法，具備初步的開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。使學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求及工程需要選擇合理的技術(shù)路線進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，選擇合理的電子元器件并進(jìn)行工程估算，能準(zhǔn)確、規(guī)范地運(yùn)用工程語(yǔ)言描述設(shè)計(jì)思路和方法，從而實(shí)現(xiàn)鍛煉學(xué)生的工程意識(shí)，開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐能力的目標(biāo)。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)方法已無(wú)法達(dá)成該教學(xué)目標(biāo)。因此，將工程教育理念引入到單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中，按照工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的研發(fā)周期，通過(guò)設(shè)計(jì)、仿真、制作、調(diào)試等環(huán)節(jié)使學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式開(kāi)展單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是十分必要的。

1 改革目標(biāo)

將工程教育理念融入單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中，按照工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的研發(fā)周期完成課程設(shè)計(jì)，以鍛煉學(xué)生的工程意識(shí)，開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用和實(shí)踐能力為目標(biāo)，制訂課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)課程設(shè)計(jì)改革，規(guī)范課程設(shè)計(jì)管理過(guò)程，包括選題、查閱資料和確定設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告等，為從事單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作奠定基礎(chǔ)，創(chuàng)新和完善課程設(shè)計(jì)考評(píng)體系。

2 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)主要教學(xué)環(huán)節(jié)

工程教育背景下單片機(jī)課程設(shè)計(jì)主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課設(shè)前期準(zhǔn)備的教學(xué)大綱、教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分依據(jù)，包括用于過(guò)程監(jiān)督的教師指導(dǎo)記錄和設(shè)計(jì)過(guò)程原始資料，還包括用于成果驗(yàn)收的答辯記錄、設(shè)計(jì)報(bào)告、課設(shè)總結(jié)等。課程設(shè)計(jì)主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)分解表如表1所示。

表1 課程設(shè)計(jì)主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)分解表

3 課程設(shè)計(jì)實(shí)施

合教學(xué)大綱要求，同時(shí)要確保在課程設(shè)計(jì)的時(shí)間內(nèi)可以完成，所以選題不宜過(guò)大、過(guò)難；②要考慮學(xué)生的能力差異，題目要有難度區(qū)分；③在擬定課程設(shè)計(jì)題目時(shí)，既可以是教

3.1 選題

課程設(shè)計(jì)選題時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：①要考慮選題是否符師依據(jù)教學(xué)教學(xué)大綱要求和實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要擬題，也可以是學(xué)生根據(jù)自己興趣愛(ài)好和掌握知識(shí)的情況擬題，無(wú)論采用哪種擬題方式，都要經(jīng)過(guò)師生雙方研究討論，通過(guò)指導(dǎo)教師審核后才能使用。

3.2 分組

由于課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目具有一定的綜合性，學(xué)生可以兩三人自由組隊(duì)，同一班級(jí)不得有相同選題。每隊(duì)中選舉一名組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組員間分工協(xié)作，各組學(xué)生根據(jù)各自的能力分別承擔(dān)系統(tǒng)分析、方案確定、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、撰寫報(bào)告等工作，通過(guò)分工協(xié)作的方式來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生自信心，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.3 課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程

課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程采用以學(xué)生為主體、教師輔助的指導(dǎo)形式。通過(guò)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生全程參與單片機(jī)控制系統(tǒng)的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，使學(xué)生借助各種信息資源查詢所需資料，獲取收集問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題所需的知識(shí)和方法，從而提高解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)主要包括以下五個(gè)方面。

基本理論和設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)。指導(dǎo)教師集中講解單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)相關(guān)理論、項(xiàng)目設(shè)計(jì)步驟和模塊化設(shè)計(jì)方法，并做好分類指導(dǎo)準(zhǔn)備。學(xué)生應(yīng)根據(jù)所選項(xiàng)目需求，深入研究項(xiàng)目功能，學(xué)習(xí)相關(guān)器件的使用和設(shè)計(jì)方法。

查閱資料和確定設(shè)計(jì)方案。指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)校圖書館書籍資料、電子圖書資料、論文期刊資料和互聯(lián)網(wǎng)等查閱與項(xiàng)目相關(guān)的資料，并能根據(jù)項(xiàng)目需求整理資料，提出設(shè)計(jì)方案。確定方案時(shí)指導(dǎo)教師要給予指導(dǎo)，進(jìn)行修訂后，最后確定方案。

系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。學(xué)生采用Proteus仿真軟件對(duì)項(xiàng)目電路進(jìn)行仿設(shè)計(jì)真。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)學(xué)生可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并能方便地對(duì)項(xiàng)目功能模塊和電路設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和優(yōu)化，最終確定最優(yōu)的項(xiàng)目方案，為實(shí)際硬件設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目方案及仿真效果選擇元器件，繪制原理圖，生成PCB圖，在試驗(yàn)板上進(jìn)行功能測(cè)試，實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生可以制作電路板、完成元器件焊接，最后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行。

撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案、相關(guān)理論知識(shí)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（軟件流程圖）、硬件設(shè)計(jì)（硬件原理圖）、系統(tǒng)仿真調(diào)試（記錄和數(shù)據(jù)分析）以及課程設(shè)計(jì)總結(jié)。要求學(xué)生按照統(tǒng)一格式撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，并準(zhǔn)備答辯。

4 建立單片機(jī)課程設(shè)計(jì)考評(píng)體系

4.1 考評(píng)體系的構(gòu)建思路

構(gòu)建課程設(shè)計(jì)考評(píng)體系應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：①考核評(píng)價(jià)要與課程目標(biāo)一致。對(duì)目標(biāo)中的知識(shí)、能力和素質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)。②考核評(píng)價(jià)要貫穿課程設(shè)計(jì)教學(xué)全過(guò)程。每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)有相應(yīng)的考核環(huán)節(jié)，合理采用終結(jié)性考核評(píng)價(jià)和過(guò)程性考核評(píng)價(jià)。③考核評(píng)價(jià)內(nèi)容和方式多元化。多元化考核內(nèi)容應(yīng)包括基本理論和知識(shí)、綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、科技論文寫作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力等，多元化考核評(píng)價(jià)方式應(yīng)包括教師評(píng)價(jià)、講評(píng)，學(xué)生自評(píng)、互評(píng)等?？己酥凶⒅貙W(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、綜合素質(zhì)等，這樣更能客觀地反映學(xué)生的真實(shí)能力和水平。

4.2 考核評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)、考核內(nèi)容的設(shè)立

在設(shè)立核評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)和考核內(nèi)容時(shí)，應(yīng)將每個(gè)小組的整體表現(xiàn)及個(gè)人表現(xiàn)納入學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定中，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)考評(píng)體系設(shè)立了平時(shí)表現(xiàn)、課程設(shè)計(jì)報(bào)告、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和答辯四個(gè)考核環(huán)節(jié)，各考核環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容、考核方式、權(quán)值如表2所示。

表2 各考核環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容、考核方式、權(quán)值

4.3 成績(jī)?cè)u(píng)定方法

課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)=平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)×10%+課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)×20%+課程設(shè)計(jì)內(nèi)容成績(jī)×40%+答辯成績(jī)×30%。

按上述考核評(píng)價(jià)方法計(jì)算出的課程設(shè)計(jì)成績(jī)，按百分制計(jì)量，而最終成績(jī)則采用五級(jí)分制：優(yōu)秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）、及格（60～69分）、不及格（59分及以下）。

5 結(jié)論

工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)改革對(duì)于自動(dòng)化類專業(yè)的建設(shè)具有重要意義。設(shè)計(jì)合理的課程主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，建立科學(xué)的課程設(shè)計(jì)考評(píng)體系，注重過(guò)程指導(dǎo)及考核，堅(jiān)持持續(xù)改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)工程教育專業(yè)認(rèn)證“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”3個(gè)基本理念的有效方法。通過(guò)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)全面改革，以點(diǎn)帶面優(yōu)化課程體系，全面達(dá)成“畢業(yè)要求”。