| 标题 | 从电子设计竞赛探讨单片机教学改革 |
| 范文 | 莫秀英 摘要：全国大学生电子设计竞赛，提高了学生学习单片机理论的积极性，培养了学生科技能力與创新精神，有助于学生工程实践素质的培养，推动了高职院校电子类课程以及促进了信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革。从全国大学生电子设计竞赛中可以看出学生薄弱的环节，本文反思单片机教学过程中的不足，探讨电子设计竞赛促进下的单片机课程教学改革，提出了适合高职院校单片机课程教学改革的方法。 关键词：电子设计竞赛单片机教学改革 中图分类号：TP368.1-4;G642.4 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2018）15-0199-02 一、电子设计竞赛的意义 全国大学生电子设计竞赛是教育部和工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风;有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力;有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。除了全国大学生电子设计大赛，每年还有很多类似这样的比赛，如由中国计算机学会嵌入式系统专业委员会主办，广州周立功单片机发展有限公司和台湾嵌入式暨单晶片系统发展协会协办，广州周立功单片机发展有限公司承办，竞赛内容为“电脑鼠走迷宫”;由广东省教育厅主办，广东工业大学承办，竞赛内容为“惯性避障小车的设计与制作”;每个院校每年举办的校级的电子类设计大赛。不管是哪种类型的电子设计大赛，都是为了提高学生对学习单片机理论的积极性，有助于学生工程实践素质的培养，有助于提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力，为今后社会实践提供扎实的基础。可以说，大学生电子设计大赛正是为学生这种理论联系实际能力的培养提供了很好的平台。 电子设计大赛目的在于推动高等院校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革。竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。 二、电子设计竞赛具备的单片机知识 每年的全国大学生电子设计竞赛内容丰富多变，但是离不开基础课程的掌握，比如《电工电路基础》、《数字电子技术》、《单片机技术》、《模拟电子技术》、《C语言程序设计》等等。所要学习的科目当然不能不止这些，知识面越广越好，它是对各个科目综合运用的产物，而且要具有非常强的动手和创新能力，对一个人的动手能力有很大的促进作用，特别是《单片机技术》这门课。《单片机技术》作为高职院校电气、自动化、电子类专业是一门核心课程，综合了多门电类基础课程，如《模拟电子技术》、《C语言程序设计》、《数字电子技术》，对学生的动手实践能力要求较高。把《单片机技术》这门课学习好，才能更好地综合其他科目，电子设计大赛中很多系统可以使用单片机来控制，功能强大，性能稳定，也是很多同学采用的设计方案。因此，在全国电子设计大赛中单片机技术显得尤为重要，现在很多院校也是加大了这方面的投资，比如多功能的实验室建设等。 三、单片机教学存在的问题 每次参加电子设计大赛的学生拿到题目后心里都感到发慌，无从下手。这跟我们教学中存在的以下两大问题息息相关。 （一）过多依赖Protues仿真软件 Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具，受到从事单片机教学的教师的青睐。这个毕竟是仿真软件，跟实际设计电路还是存在很大的差异，在从事单片机的技术人员中，很少会使用该软件，他们更多的是使用仿真器这个工具，这个工具才是真正帮到他们找到程序所存在的问题，更能反映真实的程序运行情况。简单的系统可使用Proteus软件验证一下，但是Proteus软件也有很多限制，现在很多新的芯片无法更新到Proteus软件的芯片库下，无法仿真。学生不能太依赖这个软件，模拟跟真实存在一定的差距，我们可以使用万用板搭建电路，调试测试存在的问题，这样才能深刻弄懂电路的原理。 （二）单片机实验平台功能固化 因为目前学校的单片机实验室使用的综合实验仿真系统平台，综合了流水灯、数码管、A/D转换、定时器、中断系统控制、蜂鸣器等十多个实验题目，有详细的使用手册说明，学生往往在实验时通过键盘输入程序，下载程序，从试验箱观察实验的结果。实验的目的主要是验证书本上的原理，学生通过实验巩固、深化课堂所学理论。但这类实验最大的问题是同学们一知半解，为了完成老师布置的任务机械式操作，没有高质量的动手背景环境，让学生动脑和动手的机会太少了。并且这些实验设备考虑到学校的成本，更新的非常慢，很多都是基于汇编语言写的，参考性不强，已经跟不上单片机技术的发展。 单片机实验系统除了单片机这个主控芯片外，还需要其他的外围芯片，这些外围芯片一旦固化在单片机平台上就很少更换，扩展性不强，学生只能在固定的实验题目范围内修改程序和变更接线，动手能力还是得不到提高，缺乏思考的过程。同时系统为了兼顾整个系统的开发，必然存在实验装置与单片机实际应用产品之间的差别，学生无法体会单片机应用系统的独立性。 由于实验系统硬件电路固定配置，一些设计性实验无法开展，特别是随着单片机新技术的发展，各类新型的接口芯片不断出现，教学内容随之更新，这类系统已不能适应新形式的实践要求。在实验上要让学生自己动手设计产品，才能真正提高学生的动手能力。在教学理论上要从单纯的知识传授转向对学生能力的培养，必须对传统的单片机技术课程教学模式进行必要的改革，抛弃落后于工业界要求的教学体系，进一步突出专业特色，以强化学生的工程项目开发能力和创新能力。 四、单片机教学改革的方法 從电子设计竞赛中，可以看出同学们的综合能力：创新能力、协作精神、理论联系实际。从电子设计竞赛中也看出同学们的一些不足，同学们看到比赛的题目后，想法单一，设计出来的作品功能不完善，当有更好的想法时，重新设计时间不够了，比赛的结果也不如人意。学生的不足引起我们教师在教学上的一些反思，平时我们所做的实验内容单一，功能固化，所以导致学生的思维也单一，不能整体地思考问题。在教学上可以从以下的方向进行改革，通过一个学期的实践，同学们思维更加活跃，在竞赛中也能获得更好的成绩。 （一）项目教学 传统的单片机教学一般均以学科体系为出发点，重课程本身的体系结构和前后的逻辑联系，重理论轻实践，使得学生学得困难，教学效果也不理想。为了让《单片机技术》课程能与应用项目式教学融通，可以在教学过程中安排项目式的课题来引导学生进行实践教学，在安排课程教学计划和大纲时，注重以项目式的模式。教学过程中安排一些有浅入深的项目，安排一些课外实践能力课题。通过项目化引导学生如何学习，如何进行课程的发展。通过课外课题能力的安排，更能提高学生对课程的接受能力和技能提升，这样就达到了课程学习的效果。研究项目化教学与技能提升的融通，研究单片机技术课程与项目化教学的关系，项目化教学如何融入到课程中，如何促进课程的改革，如何促进教学的改革，如何提升学生的技能水平。 （二）DIY电子产品 《单片机技术》是一门实践性非常强的课程，有效的实践教学利于培养学生创新能力和工程能力，是培养应用型人才的必备环节。目前，在高职院校，理论与实践课时不平衡，理论占主要，缺乏实践的锻炼，学生对课堂上枯燥的理论知识提不了兴趣，只有通过实践教学，让学生DIY电子产品，从中得到更多的成功感，才能更好地掌握这门课。比如我们讲授定时器这章节内容，我们可以让学生自己思考，买材料自己设计一个小闹钟;讲授点阵显示，可以让学生做一个小广告牌，这些小设计都是接近生活，会激发学生动手的兴趣。通过一个学期的DIY产品设计，得到学生的认可。通过项目化教学将理论教学与实践结合，最终回到实际的技能实践中，这样极大地提高了学生对技能的学习，学生就能从技能提升的过程中回到教材，反馈到教学中，从而提升了学生学习课程的能力。 （三）考试核定方法 传统的考核学生的方法单一，一般采用闭卷的形式，学生通过记忆也能取到不错的成绩，但是动手能力没有得到提升，《单片机技术》是一门实操性强的课程，关键是在于提高实操能力。在教学上，我们应该采用多种形式考察学生，比如设计产品占用50%，闭卷考试占50%，这样可以提高学生动手能力的积极性，对学生进行全面的考核。 五、结语 通过全国学生电子设计竞赛，在这个过程中，学生获益良多。作为老师的我们也受益不少，以全国学生电子设计竞赛为引导，对《单片机技术》课程深入分析，提出了单片机技术课程的改革方法，在教学实践中取得了很好的效果。 |
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