結合電子設計競賽的單片機實踐教學改革研究

摘要：單片機是電子類專業(yè)的必修課程，是一個應用性很強的學科。當今社會，企業(yè)已經(jīng)越來越重視員工的實踐能力。分析了高校單片機實踐教學中存在的問題，結合全國大學生電子設計競賽，研究單片機實踐教學改革，闡述了具體實施方案與初步的成果。

關鍵詞：單片機；實踐教學；全國大學生電子設計大賽；項目教學

作者簡介：高明亮（1981-），男，遼寧沈陽人，沈陽工程學院自動控制工程系，講師。（遼寧?沈陽?110136）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0103-01

全國大學生電子設計競賽是由原國家教委和電子工業(yè)部組織的面向全國高等學校相關專業(yè)在校學生的競賽項目，是我國高校中舉辦時間長、實施范圍廣、參與學生最多的競賽之一，已成為考核大學生創(chuàng)新實踐能力的一個重要標尺，得到了高等教育界和社會的廣泛認可。大學生電子設計競賽對高校電子專業(yè)的教學內(nèi)容、課程體系、教學實踐、教學手段、實驗室建設等方面的改革起到了積極的促進作用，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力搭建了良好的平臺。[1]在沈陽工程學院，經(jīng)過多年實踐，在電子設計競賽平臺上對單片機實踐教學進行改革，并取得了一定的效果。

一、單片機實踐教學中存在的主要問題

目前各高校由于觀念、資金、師資和環(huán)境等方面的原因，單片機實踐教學存在以下幾方面問題：[2]

第一，實踐教學觀念仍存在偏差。由于受傳統(tǒng)文化教育觀念的影響，部分師生重理論、輕實踐的觀念仍客觀存在，實踐教學缺乏整體性、關聯(lián)性和系統(tǒng)性，仍處于理論課程的從屬部分，甚至部分實踐教學環(huán)節(jié)流于形式。

第二，實驗教學的弊端仍然存在。實踐教學課程的設置較為零散，順序和內(nèi)容仍需優(yōu)化；在開設的實驗中驗證型的內(nèi)容多，開放性、設計性、創(chuàng)新型的實驗內(nèi)容少，同時實驗內(nèi)容存在單一性，而多知識點相結合的實驗少，并且在所開設的實驗課程中缺少與工程實際相結合的綜合性、研究性的實驗內(nèi)容，不利于學生個性的發(fā)展和綜合能力的提高。

第三，實踐教學師資力量有待提高。教師中能夠滿足實踐實訓技能要求的人數(shù)比例不高，一部分年輕教師從高校畢業(yè)后進入學校從事教學工作，缺乏實踐教學環(huán)節(jié)的專門訓練，自身尚不能成為行家，難以勝任相關的實踐指導工作。

第四，實驗室建設投資有限，校內(nèi)外實踐基地的建設不盡完善，不能滿足教學實踐的需要。

第五，實踐教學缺乏科學的評價與考核方法?，F(xiàn)行的教學評價機制不能起到強化實踐教學環(huán)節(jié)和鼓勵實踐教學環(huán)節(jié)改革創(chuàng)新的積極性，相反存在著制約傾向。

二、電子設計競賽促進實踐教學改革

大學生電子設計競賽的目的在于推動電子信息類課程建設，引導高等學校在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和理論聯(lián)系實際的學風，培養(yǎng)學生的工程實踐素質、提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力；吸引、鼓勵廣大青年學生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。本文從師資隊伍建設、實踐教學內(nèi)容、單片機實踐教學模式等方面探討實踐教學改革。[3，4]

1.師資隊伍建設

隨著電子技術的高速發(fā)展，教學內(nèi)容往往落后實際幾年甚至更多，這就要求教師能適應和趕上這種發(fā)展、變化，要有更寬更新的知識面和更豐富的實踐經(jīng)驗，不斷地將新內(nèi)容、新技術、新方法充實到教學中去。我們研究制定了教學隊伍知識、技術不斷更新的科學有效的培養(yǎng)培訓制度。鼓勵教師到國內(nèi)知名高校和高新技術企業(yè)學習深造，同時積極邀請高水平的技術人才給教師作報告。

2.依托電子設計競賽豐富單片機實踐教學內(nèi)容

（1）優(yōu)化實踐教學內(nèi)容。制訂實踐教學大綱時應該適當調整學時，以順應單片機技術的快速發(fā)展，對現(xiàn)有的教材進行適當?shù)脑鰷p，刪除一些課本中的老化的、無關緊要的、過于理論化或抽象化的內(nèi)容，增加一些在生產(chǎn)生活中可能運用到的真實案例和最新的單片機理論知識，通過實際案例將抽象的理論具體化。在教學中，適當加強C語言的學習，讓學生既能看懂匯編語言也能夠運用C語言將復雜的程序簡單化。

（2）推廣應用proteus仿真軟件及keil編譯軟件。Proteus仿真軟件上有國際通用的虛擬儀器及電子元器件庫，學生可以更加方便地進行電路原理圖的設計和仿真測試，觀察電路的工作狀態(tài)及軟件運行后的變化情況。同時通過網(wǎng)絡課件等形式引導學生練習使用keil軟件。在單片機中，所有硬件電路設計、對應軟件都可以在proteus和keil平臺上進行。Keil完成單片機軟件設計調試，proteus完成硬件設計及系統(tǒng)運行結果查看。這些軟件極大地開拓了單片機的學習空間，降低了單片機的學習成本，提高了學習效果。

3.結合電子設計競賽，改進單片機實踐教學模式

（1）項目教學法的應用。建立以任務或項目為教學主線、教師為主導、學生為主體的實踐教學模式。在學生最初接觸單片機課程時，將單片機在實踐生產(chǎn)的應用介紹給學生，并將科研項目或往屆電子設計競賽的作品（如多功能函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字存儲示波器等）帶進課堂，激發(fā)學生對單片機課程的學習興趣。通過實踐的操作，帶領學生在動手實踐中深化理論知識的學習，并在動手實驗教學中培養(yǎng)學生完成創(chuàng)新實驗和課程設計的能力。課程設計和創(chuàng)新實驗不僅要求學生具有獨立分析問題和解決問題的能力，更加對學生的創(chuàng)新能力提出一定要求。在教師的引導和指導下，學生根據(jù)電子競賽方向設計具有實際意義的電路，這不僅是對學生綜合能力的提升，更是為學生將來走向社會成為應用型人才打下良好基礎。

（2）以競賽為契機，推進單片機課外教學。作為一門知識更新速度較快的課程，單片機教學的實戰(zhàn)性得到重視。在全國大學生電子設計競賽的推進下，學生逐漸走出課堂，不僅僅滿足于平時課堂上學習的內(nèi)容，而是自動自發(fā)地走進實驗室，將單片機的學習當做課余生活的重要組成部分。我校為學生成立了開放性實驗室，并為學生購置了AT89S51單片機最小系統(tǒng)開發(fā)板、51系列單片機試驗箱等最新實驗器材和實驗操作中使用到的各類元器件。同時教研室機房的每臺計算機均配備了keil編譯軟件和proteus仿真軟件，使學生在自主學習過程中可先通過仿真軟件驗證實驗思路、電路和程序的正確性，并在仿真成功后利用開發(fā)板或實驗箱完成實驗操作。以大賽為契機，讓學生在以“取得名次為目標，提高能力為目的”思想指導下，主動思考，勤于鉆研，通過大量電路板的繪制、編程仿真、調試等練習將動手操作能力不斷地提到新的高度。

在整個競賽的準備過程中，學生表現(xiàn)出單片機學習的極大熱情，每次項目完成后教會學生做好總結和鞏固工作并鼓勵他們探索新的任務，通過親身實踐獲得實際經(jīng)驗，養(yǎng)成科學精神和科學態(tài)度，掌握基本的科學方法，綜合運用所學知識解決實際問題。

（3）加深校企交流，為學生就業(yè)創(chuàng)造良好平臺。填鴨式的教學模式使得許多大學畢業(yè)生在就業(yè)后只會“紙上談兵”。為填補工程技術人才的空缺，真正讓學生帶著技術走向工作崗位，我校不斷通過與企業(yè)的交流進行課程改革。近年來，我校與東軟集團、中科院微電子所、中科院自動化所、中科院計算所等多個企業(yè)均有合作，安排學生到生產(chǎn)線及公司研發(fā)部門參觀學習，到相應崗位短期實習，許多在電子競賽中涌現(xiàn)的優(yōu)秀人才更是被各企業(yè)錄用。

我校還建立了完整的網(wǎng)絡平臺。在平臺上，學生不僅可以獲取最新的單片機技術知識和科技資訊，還可以與往屆畢業(yè)生進行在線交流，對目前的就業(yè)形勢、就業(yè)方向有更好的把握。促使學生提高自身水平，為順利就業(yè)打下良好基礎。

4.單片機實踐教學考核方式的改革

單片機實踐教學考核重點考核和評價學生技術應用能力的掌握程度。改革過去主要以平時成績?yōu)橹骺己四Ｊ?，采取更加系統(tǒng)、合理并與實踐教學內(nèi)容和教學方法相適應的多樣化考核方式，促進學生實踐創(chuàng)新能力的發(fā)展與提高。具體做法如下：平時出勤成績占20%，平時各章課題實驗成績占40%，期終實踐技能考核成績占40%（其中，考核內(nèi)容完成情況占20%，課題報告答辯成績占20%）。

期終實踐技能考核內(nèi)容為完成一個單片機應用系統(tǒng)開發(fā)任務。為了有效、合理地組織考核，安排2～3人一組，每組內(nèi)容不同、難度相當，完成時間為3～4天。評分（包括系統(tǒng)測試、審閱課題報告和答辯）時間為1～2天。

三、成果初探

經(jīng)過多年來單片機課程教學模式的改革，我校學生具有扎實的單片機理論基礎和較強的實踐能力，在歷屆大賽中多次取得全國二等獎，省級一、二、三等獎等優(yōu)異成績。歷年來，我校走出去的畢業(yè)生能夠滿足當今社會對應用型人才的需求，能夠將實踐操作能力應用到工作中的生產(chǎn)中去，以最快的時間適應崗位需求，并在工作中體現(xiàn)出創(chuàng)新設計能力，受到了社會的一致好評。

參考文獻：

[1]曹洪其,陳兵飛,陳衛(wèi)兵.依托大學生電子設計競賽培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].南通職業(yè)大學學報,2007,3(21):39-41.

[2]張利紅,梁英波.應用型本科電子信息工程專業(yè)時間教學改革的探索與實踐[J].周口師范學院學報,2011,5(28):44-46.

[3]劉英杰,石初軍,王勇.大學生電子設計競賽對高校改革及人才培養(yǎng)的作用[J].華東交通大學學報,2005,12(22):273-278.

[4]朱慶歡.開展大學生電子設計競賽,促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].韶關學院學報,2006,9(27):163-166.

（責任編輯：王祝萍）