从大学生电子设计竞赛谈单片机课程教学改革

吴必瑞

宁德师范学院 福建宁德 352100

从大学生电子设计竞赛谈单片机课程教学改革

吴必瑞

宁德师范学院 福建宁德 352100

针对大学生电子设计竞赛的命题趋势和特点，提出了单片机课程理论教学内容、模式和考核方法的改革措施。它有利于激发学生专业课学习兴趣，培养学生创新能力，促进课程教学改革，对高等学校如何培养创新型人才方面做出了积极的探索。

电子设计竞赛；单片机；教学改革

单片机原理及应用是电子信息、自动化及计算机应用等专业的一门实用技术骨干课程，它对培养学生的工程思维能力和解决问题的能力具有重要作用。通过本课程的学习，可以使学生较系统地掌握汇编语言的编程方法，掌握单片机的基本原理、接口和应用技术。熟悉单片机技术在工业控制中的应用, 可以培养和锻炼学生动手操作和技术创新的能力，使得学生能紧跟计算机技术的发展脚步，为将来从事工业领域相关工作，尤其是自动控制以及应用电子产品的检测和维修奠定坚实的基础，为将来进行各种智能化产品的设计开发提供技术准备。大学生电子设计竞赛有利于推动电子、信息类专业课程内容更新和教学方法的改革；有利于激发学生的创新思维；培养学生的实际动手能力和团结协作精神；有利于造就高素质创新人才。对历届竞赛题目进行分析和研究，可以看出，能够用单片机作为控制器来完成设计任务的竞赛题目占到50%以上。文中就电子设计竞赛对单片机课程教学改革与创新的启发，对这门课程的教学内容和考核方法的改革思路作一些探讨。

1 理论课教学改革

以往的教学通常是预先由教师按教学大纲设计好相应的教学内容，然后通过讲解，让学生在一定程度熟悉和掌握基本理论知识。在电子设计竞赛过程中，发现这种教学方法不利于培养学生动手能力、创新能力和综合运用知识能力，不能激发学生的学习兴趣和主观能动性，同时学生也难以将理论知识学以致辞用。

通过以下几点理论教学方式的改革，使学生摆脱“填鸭式”的理论学习，提高学习兴趣。

(1)加强理论与实践的结合，一边学一边做。采用比较通俗易懂的方法讲解比较抽象的理论，在讲述部分重点内容时通过现场实验演示，让学生更加直观的了解重点和难点。

(2)充分发挥现代教育技术的辅助教学作用。高质量CAI课件有容量大、图文并茂的优点。通过丰富的动画演示，生动地描述课本中的抽象概念，将枯燥的理论具体化，使学生的听觉、视觉等方面同时接收信息刺激，感官和想象力互相配合，增强他们的学习兴趣与记忆能力。使用软硬件模拟仿真技术，变抽象为具体，将单片机的内部结构和程序运行过程，直观地展示在学生面前。

(3)教学方法上采用拟人法、分类法、归类法、对比法以及项目教学法。课外加强答疑辅导，解决难点，开展课外科研活动等措施提高学生的学习兴趣。

(4)理论教学中采用计算机仿真技术(如Proteus软件)进行教学，将单片机原理、工作过程等，看不见，摸不着的抽象概念和过程形象化、具体化。

(5)共享网络资源。介绍一些著名的电子网站，如All datasheet网、21IC网、电子工程师网等。通过这些网络资源，学生不仅能够学会查阅芯片资料，还可与电子工程师进行学术交流，了解到电子行业的发展现状。拓展学生的视野，同时也培养学生查阅相应理论知识和相关资料的能力。

(6)提高学生学习单片机的兴趣。为了提高学生对单片机原理及应用这门课程的学习兴趣，充分调动学生的主观能动性，可以邀请一些著名的单片机开发公司技术人员来校做“单片机与就业”“单片机的应用”等方面的专题讲座，使学生们充分了解单片微机在工业控制、智能仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的广泛应用前景及作为一个电子工程师学好单片机的重要性和必要性。

2 实验课教学改革

孤立地学习理论，不把它们与要应用的领域结合在一起，就失去了学习它的意义。实践教学是培养创新人才的重要环节，应以培养学生的综合素质和创新能力为目标，真正建立起“理论、实践、应用”三位一体的新的教学模式。在学习理论课程时，学生要么只注意到了局部的硬件知识或者简单的汇编指令等内容，要么只注意到单片机系统具有很强大的功能，而不知自己如何应用单片机资源开发设计自己的产品。原有单片机实验课程体系存在弊端如：验证性实验过多，综合性、设计实验不够；基本没有进行过综合性的小课题动手能力训练。设计一个系统要用到键盘、显示、AD/DA等，各部分的试验在基础实验中都已做过，但在电子设计竞赛中看到的现象是，学生没有对一个产品设计的整体意识，所以要开设综合试验和设计性试验(如湿度控制、恒流源、小车控制、时钟显示等)进行弥补。除了完成正常的实验课外，还需要做到以下3点。

(1)增加C51应用编程方面的训练

现在社会上的单片机系统已经普遍采用基于C51高级语言的软件系统。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条C语句相当于几条汇编指令，完成同样功能程序的指令语言行数也大大缩小，更便于复杂算法的实现和调试。

(2)应用Keil C编译和ISP下载编程软件

现在社会上的单片机系统已经普遍采用基于C51高级语言。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点。为了提高学生的软件开发能力和实验效率，在实验中给学生增加了相应C51的编程训练。在单片机教学过程中，引导学生学习使用单片机应用开发的交叉开发平台Keil，加强学生对C语言的应用。

(3)应用仿真软件

目前，电子电路的仿真软件有很多，如Proteus、Multisim、Matlab等。这些仿真软件带有国际通用的虚拟仪器及电子元器件库。引入了Proteus仿真软件，使学生建立直观的仿真思想。Proteus上学生可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试，观察电路的工作状态及软件运行后的变化情况，这对于学生的深入学习有巨大的帮助。Keil完成单片机软件设计调试，Proteus完成硬件设计及系统运行结果查看。极大地开拓了单片机学习的空间，降低了单片机的学习成本，提高了学习效果。通过Multisim、Matlab可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试，观察电路的工作状态及变化情况。鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发。在课余时间开放实验室，创造一个宽松的学习环境，为学生提供课余时间进行单片机综合性、设计性实验的条件，充分发挥实验室现有实验设备的效能。

3 课程考核方式的改革

单片机课程主要是培养学生实践能力和应用能力，在传统的考核中，主要是依据一份卷纸达到考核的目的。考题侧重于基础知识，例如考几条指令应用、编一段简单的程序等，有的学生单片机考试成绩很高，却不会实际运用。考试作为课程教学的最后环节，直接检验教和学的效果，主导着大部分学生的学习。但对于实践性很强的单片机这样的课程来说很容易出现高分低能现象。因此，考核采用了实践与笔试相结合的方式，教师选择几个综合性或有代表性的设计题目，让学生分组限时完成。每组3～4名学生，每名学生承担不同的设计任务，实现1个小项目，如温度检测、时钟显示、电机驱动的控制、恒流源等。在项目进行的过程中鼓励学生运用不同的方法来实现目标，培养学生的创新意识，提高学生的技术能力。设计完成后，由学生演示设计结果，随后该组学生轮流进行答辩。闭卷笔试成绩占总成绩的60%左右，实践考核部分占40%左右。

4 结束语

全国大学生电子设计竞赛已对我国高校大学教育改革产生了良好的影响,特别是在学生创新能力培养方面起到了积极引导和推进的作用。经教改实践,我系2007级电力专业和2008级物理专业学生在“单片机原理及应用”课程学习过程中,学习的兴趣明显提高,基础理论和实践等方面都取得了较大的进步。

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Discussion on teaching reform of microcontroller from college student electronic design competition

Wu Birui
Ningde normal university,Ningde,352100,China

According to the feature and test’s trend of electronic design competition, this paper puts forward to reform teaching content,teaching method,teaching form and examination mode of single chip microcomputer course. So thus it can facilitate stimulate students'interest of specialized course, cultivate students’creative ability,promote the reform of teaching contents, and teaching methods.It is positive for university to train out the innovative students.

electronic design competition; microcontroller; teaching reform

2010-11-26 稿件编号：1011136

吴必瑞,硕士,讲师。

宁德师院引进人才资助项目(编号:2009Y007)。