單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討

馬寶山，劉劍橋，金國(guó)華，翟朝霞

(大連海事大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，大連 116026)

單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討

馬寶山，劉劍橋，金國(guó)華，翟朝霞

(大連海事大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，大連 116026)

單片機(jī)原理與應(yīng)用是信息類本科專業(yè)重要課程之一，該課程相對(duì)抽象，學(xué)習(xí)難度大，需要足夠的實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)理論知識(shí)的理解，單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)原理課程的重要延伸。文中針對(duì)近幾年大連海事大學(xué)信息類本科專業(yè)單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題展開討論，進(jìn)行了適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)改革，為提高單片機(jī)課程的教學(xué)質(zhì)量做出嘗試。

單片機(jī)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；探索

單片機(jī)廣泛應(yīng)用于智能儀器儀表、通信設(shè)備、家用電器和機(jī)電一體化等各個(gè)領(lǐng)域，因此，單片機(jī)課程一直是信息類本科專業(yè)所開設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。單片機(jī)的教學(xué)既涉及抽象的理論,又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。如何做到理論與實(shí)踐相結(jié)合, 讓學(xué)生能夠把抽象難懂的理論知識(shí)靈活運(yùn)用、融會(huì)貫通是單片機(jī)教學(xué)的重點(diǎn)[1-3]。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié), 它能夠很好地綜合單片機(jī)課程和前期先修課程的理論知識(shí), 使學(xué)生能深入了解模擬電路、數(shù)字電路、傳感器、單片機(jī)原理及其相關(guān)接口技術(shù)，通過(guò)該實(shí)踐環(huán)節(jié)達(dá)到提高理論水平和動(dòng)手能力[4-6]。

1 單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院信息類專業(yè)：通信工程、電子信息工程和電子信息科學(xué)與技術(shù)開設(shè)單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)已有十多年時(shí)間，積累了不少經(jīng)驗(yàn)，也遇到一些問(wèn)題。單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容變化較小，題目主要沿用了前些年積累下來(lái)的題目，主要包括一些模擬傳感器，例如溫度傳感器、氣體傳感器，還有一些集成芯片，例如AD0809、DA0832等。存在的主要問(wèn)題有：

(1) 部分題目過(guò)于陳舊，不能緊跟電子信息科學(xué)日新月異的發(fā)展，沒(méi)能將一些新型的傳感器和集成電路芯片用到課程設(shè)計(jì)當(dāng)中；

(2) 過(guò)多的沿用已有的題目會(huì)讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)和探索的興趣，甚至部分的學(xué)生會(huì)直接把上屆學(xué)生的報(bào)告拿來(lái)完成自己的課程設(shè)計(jì)，失去了課程設(shè)計(jì)的意義。

2 教學(xué)改革的主要內(nèi)容和目的

為了充分利用我院電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心齊備的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，針對(duì)目前單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題，本課程的教學(xué)改革鼓勵(lì)學(xué)生自主擬題并提出具體實(shí)施方案，教師進(jìn)行輔助指導(dǎo)，不斷豐富和更新課程設(shè)計(jì)的題目。

具體內(nèi)容是：鼓勵(lì)在前期基礎(chǔ)課(如微機(jī)原理與應(yīng)用、電子線路、數(shù)字電路和傳感器等)獲得較好成績(jī)又對(duì)單片機(jī)開發(fā)感興趣的學(xué)生，通過(guò)自愿報(bào)名的方式確定自主選題的學(xué)生名單。按照學(xué)生的需要和自擬題目的難易程度，由主講教師和實(shí)驗(yàn)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，介紹單片機(jī)開發(fā)的基本流程和注意事項(xiàng)。通過(guò)開放實(shí)驗(yàn)室，在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生選擇不同型號(hào)的單片機(jī)和各類新型傳感器、集成芯片等電子器件設(shè)計(jì)、開發(fā)出一件完整電子作品，達(dá)到課程設(shè)計(jì)的要求。

本項(xiàng)目的主要目的是在現(xiàn)有條件下將前后所開的課程密切銜接，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生對(duì)單片機(jī)原理與應(yīng)用等課程的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新精神，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，鼓勵(lì)學(xué)生使用各類新型模擬和數(shù)字芯片，使其熟悉硬件開發(fā)的基本流程，并鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力。

3 教學(xué)改革的實(shí)施步驟

一方面，通過(guò)前期單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)，把單片機(jī)原理與接口技術(shù)方面的理論知識(shí)教授給學(xué)生，再加上前期先修的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電路等課程，使學(xué)生具備足夠的理論基礎(chǔ)；另一方面，教學(xué)改革的實(shí)施依托我院電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，具備先進(jìn)的電子線路和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)條件，擁有計(jì)算機(jī)、各種測(cè)試儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為教學(xué)改革的順利開展提供硬件保障。本教學(xué)改革具體實(shí)施步驟如下所述。

(1)組織動(dòng)員階段(3～4月)，對(duì)參加單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的學(xué)生進(jìn)行動(dòng)員，鼓勵(lì)對(duì)單片機(jī)和硬件開發(fā)感興趣的學(xué)生積極參加，確定參加學(xué)生的名單。

(2)培訓(xùn)階段(5月)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查找資料，在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立提出課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行方案論證，并設(shè)計(jì)各部分硬件電路原理圖，進(jìn)行計(jì)算機(jī)電路仿真。對(duì)于一些特殊的芯片，例如TI公司的模擬、數(shù)字芯片以及其他各類型的CPU、傳感器和模組等需要提前申請(qǐng)或購(gòu)買，準(zhǔn)備好各種實(shí)驗(yàn)需要的元器件。

(3)實(shí)踐階段(6～7月)，讓學(xué)生動(dòng)手焊接硬件電路、傳感器模組等，編寫單片機(jī)程序或軟件，調(diào)試系統(tǒng)的各部分軟、硬件功能，并進(jìn)行系統(tǒng)集成調(diào)試。具體的實(shí)施可以讓學(xué)生2～3名一組，互相討論、交流，合作完成一件完整的作品。

(4)提高階段(在校階段)，在隨后的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、專業(yè)課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上不斷完善功能、提高性能指標(biāo)，使學(xué)生在硬件和軟件開發(fā)、撰寫報(bào)告等各個(gè)環(huán)節(jié)得到全面的鍛煉。

4 教學(xué)改革效果和意義

教學(xué)改革在我院2010級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生中進(jìn)行了初步嘗試，該專業(yè)共3個(gè)班，經(jīng)過(guò)前期自愿申報(bào)和選拔，每個(gè)班有6名學(xué)生參加單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)自主選題，每2名分成一組完成一個(gè)題目。共申報(bào)9項(xiàng)題目，包括目前比較新穎的串行AD7709、DA芯片MCP4821、E2PROM芯片24C02、紅外反射式開關(guān)傳感器TCRT5000、數(shù)字溫度傳感器、DDS集成芯片和程控濾波器芯片等。自主選題的學(xué)生都能積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，查找資料并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后圓滿完成了題目預(yù)先設(shè)定的全部要求，電路和傳感器模組也都達(dá)到精度要求。

本次嘗試表明單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革有利于學(xué)生深入認(rèn)識(shí)單片機(jī)的基本概念和開發(fā)流程，為以后學(xué)習(xí)相關(guān)CPU課程(例如DSP，ARM等)打下良好基礎(chǔ)；有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力；有利于學(xué)生提前進(jìn)入工程師角色，為隨后開設(shè)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)、各類電子大賽、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉了學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為其以后的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，也為學(xué)校參加各類電子大賽儲(chǔ)備優(yōu)秀人才。當(dāng)然，這次改革只是一次教學(xué)嘗試，也遇到一些問(wèn)題，比如如何讓學(xué)生堅(jiān)持做完整個(gè)設(shè)計(jì)，不能由于遇到一些難題就半途放棄，如何推廣到更多的同學(xué)當(dāng)中等，還需要在今后的教學(xué)過(guò)程中不斷改進(jìn)。

[1] 馬金祥,陳倫瓊.“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)”教學(xué)改革探討[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào), 2011, 24(1)：77-79.

[2] 嚴(yán)敏.單片機(jī)課程教學(xué)改革的實(shí)踐探索[J]. 中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊, 2012(1):196-198.

[3] 潘紹明,羅功坤,蔡啟仲. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索[J]. 科技教育創(chuàng)新, 2008(20): 258-259.

[4] 胡瑞強(qiáng),張毅剛,李成偉. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2010, 8(3):46-48.

[5] 葛浩,林其斌. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2011,28(10):138-140.

[6] 董玉華,肖瑛,劉巖川. 電子類專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 中國(guó)現(xiàn)代教育裝備, 2010(19)：157-159.

Discussion of Teaching Reform on Course Project of MCU

MA Baoshan, LIU Jianqiao, JIN Guohua, ZHAI Zhaoxia

(College of Information Science and Technology, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

Principles and applications of MCU is one of the most important courses for the undergraduates majoring in information engineering. Undergraduates need adequate practical training to improve the understanding of principles of MCU because of its abstract and difficulty. Therefore, the course project of MCU is becoming the important extension of Principles of MCU. To address the issues raised in the process of teaching course project of MCU for the undergraduates majoring in information engineering in Dalian Maritime University, some reforms in education were preformed in order to promote teaching quality of MCU course.

MCU; course project; teaching reform; discussion

2014-04-10

大連海事大學(xué)教學(xué)改革基金資助項(xiàng)目。

馬寶山(1977-)，男，博士，講師，主要從事單片機(jī)方面的教學(xué)工作。

G642.0;TP368.2

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.033