基于大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試論單片機(jī)教學(xué)課程改革及實(shí)踐

單超穎+李晶晶

摘要：筆者結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的特點(diǎn)，提出了符合當(dāng)代大學(xué)生創(chuàng)新能力要求的單片機(jī)課程教學(xué)改革方法和具體思路，并進(jìn)行具體闡述。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽；單片機(jī)；教學(xué)改革

一、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的內(nèi)容和特點(diǎn)

競(jìng)賽題目分為本科生組題目和高職高專學(xué)生組題目。競(jìng)賽題目包括理論設(shè)計(jì)和實(shí)際制作兩部分，以電子電路（含模擬和數(shù)字電路）設(shè)計(jì)應(yīng)用為基礎(chǔ)，涉及模-數(shù)混合電路、單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、DSP、可編程器件、EDA軟件、“互聯(lián)網(wǎng)+”等的應(yīng)用。競(jìng)賽題目著重考查參賽學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)的能力、實(shí)踐創(chuàng)新和獨(dú)立工作的能力以及實(shí)驗(yàn)綜合技能（制作與調(diào)試），并鼓勵(lì)參賽學(xué)生發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神。競(jìng)賽題目在難易程度上既要使參賽學(xué)生在規(guī)定的四天時(shí)間內(nèi)完成題目，又要使優(yōu)秀學(xué)生有充分發(fā)揮與創(chuàng)新的余地，熟練掌握電路、模電和數(shù)電等課程的知識(shí)。

二、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)單片機(jī)教學(xué)改革的引導(dǎo)

無(wú)論是省級(jí)大賽還是全國(guó)大賽，有50%以上的題目是以單片機(jī)芯片為控制器。在全部題目中，以單片機(jī)為主機(jī)的控制類題目有1～2道，電源類題目也是以單片機(jī)實(shí)現(xiàn)按鍵和顯示，所以學(xué)好單片機(jī)是參加電子大賽的重要基礎(chǔ)。目前單片機(jī)課程是自動(dòng)化、電氣和通信專業(yè)的專業(yè)核心課，電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)此提出了很高的要求，因此高校在教學(xué)改革中需要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，但傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已無(wú)法滿足這一要求。

三、單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀及教學(xué)內(nèi)容和方法改革

1.單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀。目前很多學(xué)校在單片機(jī)教學(xué)中依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，從硬件部分入手，然后講解指令集部分。很多學(xué)生在聽(tīng)完硬件部分后，就已經(jīng)失去了學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。所以傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)需要轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目化教學(xué)形式，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上都要有所不同。

2.教學(xué)內(nèi)容改革。單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)將單片機(jī)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置在各個(gè)小項(xiàng)目中，課堂上學(xué)生通過(guò)完成每個(gè)小項(xiàng)目的仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)而學(xué)習(xí)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，包括最小系統(tǒng)、外圍電路的設(shè)計(jì)，軟件編程以及單片機(jī)的指令集。學(xué)生既熟悉了單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，又學(xué)習(xí)了單片機(jī)的軟件編程方法和指令。這樣就使學(xué)生逐步建立起學(xué)習(xí)單片機(jī)的信心，同時(shí)解決了單片機(jī)課程“不好上、入手難”的問(wèn)題。有了前期的基礎(chǔ)仿真實(shí)踐作鋪墊，在實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生將仿真時(shí)的程序下載到單片機(jī)中觀察現(xiàn)象，并通過(guò)實(shí)物完善程序，這樣就將實(shí)驗(yàn)課與課堂教學(xué)緊密聯(lián)系在一起。在課程設(shè)計(jì)中，留給學(xué)生的大作業(yè)是由之前課上的小項(xiàng)目構(gòu)成的。能力較強(qiáng)的學(xué)生可以在完成大作業(yè)的基礎(chǔ)上，加以創(chuàng)新并自由發(fā)揮；也可以結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的歷年題目完成大作業(yè)，如自主飛行器的控制、循跡避障小車控制、風(fēng)力擺控制等控制類題目。

3.教學(xué)方法改革。（1）提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。我校邀請(qǐng)了有單片機(jī)課程改革經(jīng)驗(yàn)的教授來(lái)校舉辦講座，對(duì)大一學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式培養(yǎng)，通過(guò)對(duì)往年參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的單片機(jī)相關(guān)作品進(jìn)行展示和相關(guān)講解，讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)開(kāi)發(fā)有一定的初步認(rèn)識(shí)。掌握基礎(chǔ)知識(shí)后，學(xué)生可以很輕松地投入到課堂教學(xué)中，并且利用所學(xué)的知識(shí)參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽。（2）發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)往往比較死板，學(xué)生通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)很難提高單片機(jī)的實(shí)踐能力。在單片機(jī)教學(xué)改革中，要以學(xué)生為主體，課堂上給每個(gè)學(xué)生布置小任務(wù)。學(xué)生認(rèn)真準(zhǔn)備和學(xué)習(xí)后，可以將所學(xué)的內(nèi)容以報(bào)告的形式進(jìn)行講解；也可以根據(jù)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，讓其他學(xué)生也能夠收獲單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅鍛煉了自學(xué)能力，還提高了臨場(chǎng)發(fā)揮和演講表達(dá)的能力。（3）鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行單片機(jī)開(kāi)發(fā)。學(xué)校應(yīng)建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境；定期組織單片機(jī)學(xué)習(xí)交流會(huì)，對(duì)在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的難題和疑問(wèn)進(jìn)行討論，得出解決辦法。

四、結(jié)語(yǔ)

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為單片機(jī)原理的教學(xué)改革及實(shí)踐指明了新的方向。在單片機(jī)教學(xué)改革實(shí)踐中不斷摸索，總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，既能滿足單片機(jī)課堂教學(xué)的要求，又能培養(yǎng)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的能力。這樣能使單片機(jī)課程教學(xué)真正走向?qū)嵺`應(yīng)用，使學(xué)生具備開(kāi)發(fā)單片機(jī)的能力。

參考文獻(xiàn)：

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