淺談電子設(shè)計(jì)競賽的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)

王莉 羅靜

摘 要：單片機(jī)是電子類專業(yè)的必修課程，是一個(gè)應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。當(dāng)今社會(huì)，企業(yè)已經(jīng)越來越重視員工的實(shí)踐能力。分析了高校單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，結(jié)合全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，研究單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革，闡述了具體實(shí)施方案與初步的成果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);實(shí)踐教學(xué);全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽;項(xiàng)目教學(xué)

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)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(xué)校相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生的競賽項(xiàng)目，是我國高校中舉辦時(shí)間長、實(shí)施范圍廣、參與學(xué)生最多的競賽之一，已成為考核大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的一個(gè)重要標(biāo)尺，得到了高等教育界和社會(huì)的廣泛認(rèn)可。大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽對(duì)高校電子專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面的改革起到了積極的促進(jìn)作用，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力搭建了良好的平臺(tái)。在沈陽工程學(xué)院，經(jīng)過多年實(shí)踐，在電子設(shè)計(jì)競賽平臺(tái)上對(duì)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，并取得了一定的效果。

一、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)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(jī)實(shí)踐教學(xué)存在以下幾方面問題：

第一，實(shí)踐教學(xué)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(shí)踐的觀念仍客觀存在，實(shí)踐教學(xué)缺乏整體性、關(guān)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)流于形式。

第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端仍然存在。實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)置較為零散，順序和內(nèi)容仍需優(yōu)化;在開設(shè)的實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證型的內(nèi)容多，開放性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少，同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在單一性，而多知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)少，并且在所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程中缺少與工程實(shí)際相結(jié)合的綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展和綜合能力的提高。

二、電子設(shè)計(jì)競賽促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的目的在于推動(dòng)電子信息類課程建設(shè)，引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力;吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。本文從師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式等方面探討實(shí)踐教學(xué)改革。

1.師資隊(duì)伍建設(shè)

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容往往落后實(shí)際幾年甚至更多，這就要求教師能適應(yīng)和趕上這種發(fā)展、變化，要有更寬更新的知識(shí)面和更豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷地將新內(nèi)容、新技術(shù)、新方法充實(shí)到教學(xué)中去。我們研究制定了教學(xué)隊(duì)伍知識(shí)、技術(shù)不斷更新的科學(xué)有效的培養(yǎng)培訓(xùn)制度。鼓勵(lì)教師到國內(nèi)知名高校和高新技術(shù)企業(yè)學(xué)習(xí)深造，同時(shí)積極邀請(qǐng)高水平的技術(shù)人才給教師作報(bào)告。

2.依托電子設(shè)計(jì)競賽豐富單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

（1）優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。制訂實(shí)踐教學(xué)大綱時(shí)應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整學(xué)時(shí)，以順應(yīng)單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，刪除一些課本中的老化的、無關(guān)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(yùn)用到的真實(shí)案例和最新的單片機(jī)理論知識(shí)，通過實(shí)際案例將抽象的理論具體化。在教學(xué)中，適當(dāng)加強(qiáng)C語言的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生既能看懂匯編語言也能夠運(yùn)用C語言將復(fù)雜的程序簡單化。

（2）推廣應(yīng)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(xué)生可以更加方便地進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)和仿真測試，觀察電路的工作狀態(tài)及軟件運(yùn)行后的變化情況。同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)課件等形式引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)使用keil軟件。在單片機(jī)中，所有硬件電路設(shè)計(jì)、對(duì)應(yīng)軟件都可以在proteus和keil平臺(tái)上進(jìn)行。Keil完成單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試，proteus完成硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果查看。這些軟件極大地開拓了單片機(jī)的學(xué)習(xí)空間，降低了單片機(jī)的學(xué)習(xí)成本，提高了學(xué)習(xí)效果。

3.結(jié)合電子設(shè)計(jì)競賽，改進(jìn)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式

（1）項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用。建立以任務(wù)或項(xiàng)目為教學(xué)主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)模式。在學(xué)生最初接觸單片機(jī)課程時(shí)，將單片機(jī)在實(shí)踐生產(chǎn)的應(yīng)用介紹給學(xué)生，并將科研項(xiàng)目或往屆電子設(shè)計(jì)競賽的作品（如多功能函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等）帶進(jìn)課堂，激發(fā)學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣。通過實(shí)踐的操作，帶領(lǐng)學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中深化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的能力。課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不僅要求學(xué)生具有獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，更加對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力提出一定要求。在教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)電子競賽方向設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義的電路，這不僅是對(duì)學(xué)生綜合能力的提升，更是為學(xué)生將來走向社會(huì)成為應(yīng)用型人才打下良好基礎(chǔ)。

（2）以競賽為契機(jī)，推進(jìn)單片機(jī)課外教學(xué)。作為一門知識(shí)更新速度較快的課程，單片機(jī)教學(xué)的實(shí)戰(zhàn)性得到重視。在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的推進(jìn)下，學(xué)生逐漸走出課堂，不僅僅滿足于平時(shí)課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而是自動(dòng)自發(fā)地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，將單片機(jī)的學(xué)習(xí)當(dāng)做課余生活的重要組成部分。我校為學(xué)生成立了開放性實(shí)驗(yàn)室，并為學(xué)生購置了AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板、51系列單片機(jī)試驗(yàn)箱等最新實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作中使用到的各類元器件。同時(shí)教研室機(jī)房的每臺(tái)計(jì)算機(jī)均配備了keil編譯軟件和proteus仿真軟件，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中可先通過仿真軟件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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?qū)嶒?yàn)箱完成實(shí)驗(yàn)操作。以大賽為契機(jī)，讓學(xué)生在以“取得名次為目標(biāo)，提高能力為目的”思想指導(dǎo)下，主動(dòng)思考，勤于鉆研，通過大量電路板的繪制、編程仿真、調(diào)試等練習(xí)將動(dòng)手操作能力不斷地提到新的高度。

在整個(gè)競賽的準(zhǔn)備過程中，學(xué)生表現(xiàn)出單片機(jī)學(xué)習(xí)的極大熱情，每次項(xiàng)目完成后教會(huì)學(xué)生做好總結(jié)和鞏固工作并鼓勵(lì)他們探索新的任務(wù)，通過親身實(shí)踐獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)成科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，掌握基本的科學(xué)方法，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

三、成果初探

經(jīng)過多年來單片機(jī)課程教學(xué)模式的改革，我校學(xué)生具有扎實(shí)的單片機(jī)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力，在歷屆大賽中多次取得全國二等獎(jiǎng)，省級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)等優(yōu)異成績。歷年來，我校走出去的畢業(yè)生能夠滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，能夠?qū)?shí)踐操作能力應(yīng)用到工作中的生產(chǎn)中去，以最快的時(shí)間適應(yīng)崗位需求，并在工作中體現(xiàn)出創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，受到了社會(huì)的一致好評(píng)。