面向“創(chuàng)新”能力培養(yǎng)的《單片機原理與接口技術》教學

尹勇　劉嵐　周榮

摘 要 從《單片機原理與接口技術》具體的教學活動出發(fā)，讓學生打好創(chuàng)新基礎，形成創(chuàng)新性思維，激發(fā)學生的創(chuàng)新動力并引導學生保持創(chuàng)新毅力。所采用的方法和手段能積極引導學生學習《單片機原理與接口技術》課程的能動性和創(chuàng)造性，增加了學生學習該課程的氣氛，提高了學生的創(chuàng)新能力。

關鍵詞 創(chuàng)新 單片機原理與接口技術 教學

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A

0引言

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的新形勢下，大學生創(chuàng)新能力的提高關系到我國創(chuàng)新型國家的建設。如何提高大學生的創(chuàng)新能力是一項重要職責和歷史任務。盡管眾多文獻探討了提高大學生創(chuàng)新能力的方法、策略和手段，然而這些文獻均是站在宏觀的角度，給出的建議均比較抽象，沒有把如何提高大學生的創(chuàng)新能力與課程的具體教學活動結合起來，因而收效有限。本文結合《單片機原理與接口技術》課程，以培養(yǎng)“創(chuàng)新型”的新世紀大學生為目標，通過通信工程專業(yè)學生必修的《單片機原理與接口技術》課程作為平臺，對如何實現(xiàn)創(chuàng)新型的《單片機原理與接口技術》課程教學活動進行探討。

1面向“創(chuàng)新”的《單片機原理與接口技術》教學

1.1引導學生形成創(chuàng)新性思維

要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，就需要不斷激發(fā)學生的學習興趣，并引導他們?nèi)ハ胂蠛屯评?。在進行《單片機原理與接口技術》教學時，教師可以舉一些現(xiàn)實生活中的實際例子以激發(fā)學生的興趣。如導彈的導航裝置、計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸、電扇遙控、電子寵物等等，這些設備里面都有一顆單片機芯片。筆者在上《單片機原理與接口技術》課程時曾經(jīng)舉一個例子。我們在學習模擬電子時，學習了P-N結，在P-N結的基礎上構成了二極管和三極管。然后我們學習了三極管的特性，并且知道當三極管處于放大狀態(tài)時形成各種形式的放大電路，然后在放大電路的基礎上構成各種集成電路（芯片），如運放、穩(wěn)壓電源、各種CPU芯片等。這些芯片都是由半導體構成，進一步說是由由半導體構成的P-N結構組成，再進一步說是由P-N結構成的三極管組成。再進一步引導學生思維，如既然現(xiàn)在所有的芯片都是由半導體作為基礎材料，那么這種材料的特性可能會限制芯片的使用溫度和工作速度，能否尋求一種更好的可以替代半導體的材料（比如納米材料）來制造芯片，讓芯片的工作溫度更高、功耗更低、速度更快？這些芯片與未來的量子計算機有什么關系？這樣通過引導進一步激發(fā)了學生的創(chuàng)新性思維。

1.2激發(fā)學生的創(chuàng)新動力

教師在進行《單片機原理與接口技術》教學時，應注意從學生的內(nèi)在和外在兩方面不斷激發(fā)學生的創(chuàng)新動力。

為了激發(fā)學生內(nèi)在的創(chuàng)新動力，教師應從“以教師為中心”的教學方法轉(zhuǎn)變到以學生自學為中心、以指導和服務學生為中心的教學方法上來。比如在上“定時器/計數(shù)器”章節(jié)時，可以利用多媒體手段，形象的解釋定時器和計數(shù)器有什么不同。同時還進一步引導學生，單片機的計數(shù)器和大一時學習的數(shù)字電路基礎中的定時器有什么區(qū)別？更進一步，教師還可以將《單片機原理與接口技術》課程的“定時器/計數(shù)器”與常用的PC機和手機中的“定時器/計數(shù)器”進行比較，單片機中的計數(shù)器與PC機中的計數(shù)器是總是對著干，比如單片機中的計數(shù)器是加法計數(shù)器，而PC機中的計數(shù)器屬于減法計數(shù)器。如此等等。

為了激發(fā)學生外在的創(chuàng)新動力，教師在教授《單片機原理與接口技術》課程時，有意識地引導學生與考研、就業(yè)等結合起來。比如現(xiàn)有的《單片機原理與接口技術》教材內(nèi)容安排中，對并口擴展和RS232串口總線講得多，對I2C總線、CAN總線及USB接口技術卻很少涉及。然而現(xiàn)在企業(yè)里面對I2C總線、CAN總線及USB接口的開發(fā)和應用比較多。為此教師可在課堂上適當向?qū)W生補充當前企業(yè)和社會使用比較熱門的硬件接口和軟件編程技術。教師需要收集一些與《單片機原理與接口技術》相關公司企業(yè)的招聘信息，然后引導學生，告訴學生學好了《單片機原理與接口技術》課程，一定會找到相應的崗位。這樣學生學習的積極性和創(chuàng)新動力自然就具備了。同時可通過歷屆電子設計大賽中的優(yōu)秀作品及創(chuàng)作者的介紹，或者成功校友的一些經(jīng)歷作為動力來激勵學生的學習和創(chuàng)新動力。

1.3培養(yǎng)學生創(chuàng)新毅力

為了培養(yǎng)學生創(chuàng)新毅力，教師在講解《單片機原理與接口技術》課程時，可以列舉一些例子。比如第一臺計算機是機械計算機，是一種系列齒輪組成的裝置，它需要使用種鑰匙旋緊發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動，只能夠做加法和減法，功能非常弱小，而且無法普及使用，怎么辦？需要一顆永不放棄的恒心繼續(xù)創(chuàng)新。于是人們又發(fā)明了電子管計算機，但是電子管計算機體積龐大，而且速度太低，還是無法普及，怎么辦？于是晶體管計算機又被發(fā)明了。晶體管比電子管小很多，不需要暖機時間、消耗能量較少、處理更迅速、更可靠，但是由于晶體管計算機價格太昂貴，主要用于商業(yè)、大學教學和政府機（下轉(zhuǎn)第86頁）（上接第80頁）關，還是無法普及使用，怎么辦？大規(guī)模集成電路（芯片）計算機又被發(fā)明了，包括現(xiàn)在的PC機、服務器、單片機、DSP和手機等，都屬于大規(guī)模集成電路計算機?？墒侨藗冞€沒有停止探索創(chuàng)新的步伐，功耗更低、速度更高的量子計算機正在研究和實驗中。

另外，教師在講解《單片機原理與接口技術》課程時，可通過加強學生在動手能力上的培養(yǎng)，以增強他們的創(chuàng)新毅力。有科研課題的老師，盡量讓學生參與，編寫一些簡單的程序模塊，焊接一些簡單的芯片和分離元件，讓學生不要怕幸苦、不要擔心失敗。哪怕只是跑腿買元器件、畫原理圖和PCB圖等，學生也能從中得到很大的收獲。通過這些具體的動手，讓學生不斷的嘗試，不斷地改進和創(chuàng)新，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新毅力。

2結語

通過通信工程專業(yè)學生必修的《單片機原理與接口技術》課程作為平臺，結合具體的教學過程，從引導學生打好基礎、形成創(chuàng)新性思維，激發(fā)學生的創(chuàng)新動力和培養(yǎng)學生創(chuàng)新毅力等角度多方面出發(fā)，積極引導學生學習《單片機原理與接口技術》課程的能動性和創(chuàng)造性，增加了學生學習該課程的氣氛，提高了學生的創(chuàng)新能力。所培養(yǎng)的學生在課外科技活動、開放實驗室課題、電子設計競賽、畢業(yè)設計中具備了創(chuàng)新意識，并多次在國家大學生創(chuàng)新計劃、挑戰(zhàn)杯、節(jié)能減排比賽中獲得獎項，取得一定效果。

基金項目：2014年，湖北省教育廳，湖北省高等學校省級教學研究項目（2014126）：以“人人卓越”為目標的《單片機原理與通信接口》教學改革與實踐。

參考文獻

[1] 陳永明.淺談單片機教學方式改革[J].通訊世界，2015（2）：239-240.

[2] 白璐，田曉柱，牛炳韜，馮虎元.大學生創(chuàng)新性實驗對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的研究[J].實驗室研究與探索， 2015，34（4）：161-164.

[3] 朱建光，鄭浩，劉本偉.單片機原理與接口技術教學改革與實踐[J].武漢大學學報：理學版，2012（S2）：188-190.

[4] 王選誠，孫玉梅.應用型本科高校單片機課程教學模式的探索與實踐[J]，科技視界，2016（2）：121.