汽車專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)的思考與改革

[摘 要] 目前國內(nèi)許多的高校汽車專業(yè)對學(xué)生的單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)經(jīng)驗照搬電類專業(yè)，忽略了專業(yè)的自身特性，且理論課程與實驗課程相互獨立，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性降低以及學(xué)而不知所用的情況發(fā)生。以專業(yè)結(jié)合性、“理—實”一體教學(xué)、應(yīng)用性三個方面對汽車專業(yè)的單片機(jī)教學(xué)方法進(jìn)行改革，提高了教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān) 鍵 詞] 汽車；單片機(jī)；改革

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）08-0116-02

單片機(jī)自從問世后，經(jīng)過多年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域從工業(yè)、農(nóng)業(yè)再到日常生活，幾乎覆蓋了每一個方面。在汽車領(lǐng)域中，汽車的電子系統(tǒng)是由幾個到幾十個單片組成的控制網(wǎng)絡(luò)，可以說，一旦離開了單片機(jī)，絕大部分的汽車就無法正常行駛。因此，掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)對汽車類高校學(xué)生顯得相當(dāng)重要。目前，國內(nèi)許多高校的汽車相關(guān)專業(yè)都開設(shè)單片機(jī)課程，但就汽車專業(yè)的單片機(jī)教學(xué)改革研究還不多。

一、汽車專業(yè)單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）內(nèi)容上照搬電類專業(yè)

學(xué)生更喜歡學(xué)習(xí)自身專業(yè)知識或者跟自身專業(yè)關(guān)聯(lián)性大的知識。然而，目前各高校各專業(yè)的單片機(jī)課程中，屢現(xiàn)照搬電類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容及經(jīng)驗的現(xiàn)象，跟汽車專業(yè)結(jié)合性差，致使學(xué)生失去對單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)內(nèi)容抽象枯燥，且很難在短時間內(nèi)掌握，導(dǎo)致很多學(xué)生在內(nèi)心形成了對單片機(jī)學(xué)習(xí)的恐懼感。此外，由于高校大學(xué)生課程作業(yè)繁重，除了專業(yè)課程外，仍需擔(dān)負(fù)外語、思想政治等課程學(xué)習(xí)任務(wù)，讓許多學(xué)生感到不堪重負(fù)或顧此失彼。

（二）理論與實踐的分割

教學(xué)上，理論課就是理論課，實驗課就是實驗課，兩者既不結(jié)合，也無法做到相互促進(jìn)。導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課的時候一臉茫然，而在進(jìn)行單片機(jī)實驗的時候，按照固定的流程，把已經(jīng)給出的程序代碼錄入電腦，然后編譯后下載至單片機(jī)試驗箱，看到既定的實驗效果，渾然不知實驗用到了理論課程的哪些內(nèi)容。

二、汽車專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)的改革

（一）內(nèi)容上結(jié)合汽車專業(yè)需求

事實證明，只有與專業(yè)成長或與就業(yè)切實相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容才更能夠激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，因此單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容上要強(qiáng)調(diào)單片機(jī)在汽車上得到的廣泛應(yīng)用。從汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)（ABS）到電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP），都是在單片機(jī)的綜合控制下運行。當(dāng)代汽車上的新技術(shù)主要集中在電器裝置與信息系統(tǒng)上，電器裝置如電動座椅，倒車?yán)走_(dá)，自動車窗，GPS導(dǎo)航。信息系統(tǒng)如CAN總線，藍(lán)牙通訊系統(tǒng)，甚至光學(xué)通訊系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中又往往采用單片機(jī)作為核心控制器以實現(xiàn)自動化和智能化的需求。

在單片機(jī)的理論教學(xué)中，只有基于這些技術(shù)，對單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行描述，并在實踐教學(xué)中，適當(dāng)添加關(guān)于汽車單片機(jī)的內(nèi)容，才能讓學(xué)生體會到單片機(jī)教學(xué)的重要性，從而扭轉(zhuǎn)被動學(xué)習(xí)的局面，激發(fā)他們的自主學(xué)習(xí)熱情。

（二）增加學(xué)生動手實踐的機(jī)會

“理—實”一體化的教學(xué)模式，將理論課搬到實訓(xùn)室來上，每進(jìn)行一段理論知識的學(xué)習(xí)，就開展實驗項目，解決了理論與實驗相互獨立，內(nèi)容關(guān)聯(lián)性差，以及由此帶來的學(xué)生學(xué)習(xí)效率低、課堂氣氛難活躍的問題。

此外，鼓勵學(xué)生自行設(shè)計制作PCB電路，要求學(xué)生親自動手焊接制作單片機(jī)電路板，以加深對單片機(jī)開發(fā)的全過程的理解。還可組織有能力和有興趣的學(xué)生參加與單片機(jī)相關(guān)的學(xué)生學(xué)科競賽，如大學(xué)生飛思卡爾智能車設(shè)計大賽，電子設(shè)計大賽，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計制作大賽等，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新意識。

（三）強(qiáng)調(diào)單片機(jī)的應(yīng)用

強(qiáng)調(diào)應(yīng)用則是在明確專業(yè)需求特點的前提下進(jìn)行。如我們用電腦來辦公，用電腦瀏覽網(wǎng)頁，但我們并不關(guān)心電腦機(jī)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理。因此，汽車專業(yè)應(yīng)更側(cè)重于對單片機(jī)的應(yīng)用，通俗而言，就是讓學(xué)生通過對單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)來解決汽車上涉及的自動化控制問題，而不是完全掌握單片機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的組成。

三、改革的具體實施及思考

（一）具體實施及效果

目前，通過對某院2011級交通運輸專業(yè)班級的單片機(jī)教學(xué)改革的調(diào)研分析，得出以下結(jié)論，內(nèi)容如下：

1.“理論—實踐”一體化的改革。將上課地點由原來的普通多媒體教室搬到了汽車實訓(xùn)實驗室，課程結(jié)合實訓(xùn)項目，項目以每2～3人分成的學(xué)生小組進(jìn)行，每組分配一臺電腦及一套單片機(jī)電子元件，以提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力以及學(xué)生之間的競爭意識。第一次課程，就讓學(xué)生直觀地對單片機(jī)及單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)識，掌握單片機(jī)的LED燈控制電路制作，單片機(jī)的程序編寫，及程序的編譯和下載，并看到自己制作的LED燈的閃爍。由此，學(xué)生從一開始就能夠形成對單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)學(xué)習(xí)的整體概念，并獲取學(xué)習(xí)的成就感。

2.課程實驗由淺入深，并緊扣汽車技術(shù)，在學(xué)習(xí)單片機(jī)的I/O控制時候，引入汽車轉(zhuǎn)向燈控制；在學(xué)習(xí)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)應(yīng)用時，引入基于單片機(jī)的汽車測速儀、倒車?yán)走_(dá)報警裝置等實驗項目；在學(xué)習(xí)單片機(jī)的A/D應(yīng)用時，引入發(fā)動機(jī)溫度測試儀實驗項目；在學(xué)習(xí)單片機(jī)的通訊內(nèi)容時，結(jié)合汽車CAN通訊系統(tǒng)。

3.針對汽車技術(shù)存在的問題，讓學(xué)生大膽提出自身想法，實施驗證，激發(fā)并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。如，針對電動車窗存在的由于誤操作而夾傷人甚至致死的問題，激勵學(xué)生提出解決方案并展開討論，并讓學(xué)生制作實物模型，對設(shè)計方案進(jìn)行驗證。

4.巧妙結(jié)合學(xué)?；蚱渌骷墕挝话l(fā)起的活動或競賽，將活動或競賽引入課堂中，如針對該班級展開的單片機(jī)作品制作競賽，綜合制作工藝、創(chuàng)新性、難度、完成時間等指標(biāo)對課堂中制作的競賽作品進(jìn)行評審與獎勵，活躍了課堂氛圍，也刺激了學(xué)生的競爭意識。

對單片機(jī)課程的改革獲得的成效可觀，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性得以提高，上課遲到率降低到1%，學(xué)生無故曠課早退的現(xiàn)象降低到0%；大部分學(xué)生樂于利用課余時間來收集單片機(jī)的學(xué)習(xí)資料；部分學(xué)生真正對單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)生了興趣，并有志于畢業(yè)后從事單片機(jī)開發(fā)的相關(guān)工作。

（二）存在的問題及反思

1.成本較高。進(jìn)行單片機(jī)的項目制作，需要電烙鐵等工具，且每一實驗項目都讓學(xué)生親自動手焊接電路板，制作模型，相對傳統(tǒng)的方法在固定的試驗箱上重復(fù)性地開發(fā)各種實驗，消耗更多的原料、電子元件?？赏ㄟ^元件回收，不同專業(yè)資源共享等方法降低學(xué)生人均培養(yǎng)費用。

2.對教師的課前準(zhǔn)備要求高。任課教師需要同時具備汽車專業(yè)知識和單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)能力。此外，理論課程與實踐課程融會結(jié)合，課程實驗與汽車專業(yè)課程的有機(jī)結(jié)合，都需要教師利用較多的課外時間來準(zhǔn)備。因此，任課教師只有不斷學(xué)習(xí)，并且常常對已經(jīng)完成的教學(xué)計劃進(jìn)行反思總結(jié)，才能夠提高汽車專業(yè)單片機(jī)課程的教學(xué)能力。

針對汽車專業(yè)單片機(jī)教學(xué)的改革是個長期且不斷探索完善的過程。為了能獲得更好的教學(xué)效果，需要在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)不斷調(diào)整，充分結(jié)合專業(yè)需求，以調(diào)動學(xué)生的興趣和主動性，并適當(dāng)增加部分專業(yè)熱門的、前沿的知識點，以培養(yǎng)出符合社會需要的人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹建樹，代峰燕.應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012（3）：129-132.

[2]羅湛，陳永川.非計算機(jī)專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2015（1）：53-55.

[3]馮玉昌，門洪.單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].東北電力大學(xué)學(xué)報，2009（5）：19-21.

[4]趙巍，馮娜.機(jī)械專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)方法研究[J].科技資訊，2012（24）：167-170.