基于“课赛创”融合的电子综合实践教学改革

夏敦柱

(东南大学 仪器科学与工程学院， 江苏 南京 210096)

基于“课赛创”融合的电子综合实践教学改革

夏敦柱

(东南大学 仪器科学与工程学院， 江苏 南京 210096)

本文针对“单片机原理”与“电子线路综合实践”课程开展研究，提出了基于“课赛创”理念的面向学生创新创业能力培养的教学改革思路。将基于“课赛创”的实践教学和理论教学相结合，充分利用传统实验室及口袋式实验室的硬件条件，借助多媒体互动平台，采用电赛式小组团队合作模式，模拟特定电赛和创业项目，以工程应用为导向，训练学生的综合设计与动手实践的能力，培养学生创新精神，为创新创业打下基础。实践证明，该套教改方法使教学效果得到明显改善。

电子综合实践；“课赛创”融合；创新创业

0 引言

“单片机原理”与“电子线路综合实践”课程是测控技术与仪器专业的两门重要课程，并且都是综合性很强的课程，既涉及到了“模拟电路”、“数字电路”，又涵盖了“微机原理”和“嵌入式系统”等课程的知识，还包括了一些应用软件的使用。这两门课程对于提升学生的综合素质和创新能力起着较大的作用。

传统的“单片机原理”课程教学内容是以经典的MCS-51为讲解重点，学生接受的知识点与经历的实验环节都是围绕教材进行的。但是，当前单片机相比教材编写时已经有了很大的发展，拘泥于8位单片机而对已经得到广泛应用的16位和32位单片机视而不见，无异于闭门造车，不利于培养符合社会需要的人才。此外，鉴于学生的研究兴趣存在差异，过于死板的教学内容和方法一方面容易使学生感到枯燥乏味，另一方面也局限了学生的创新发展。

此外，传统的基础实验教学还容易使学生滋生不重视实践课程，消极应付实验过程等倾向。针对上述问题，如何打破传统的固化教育观念，更新教育理念，如何巩固已有的教育成果，进一步加强理论和实践教学的融合，是我们面临的一场考验。为此，笔者认为对于上述两门课程需要尝试一种新的教学方法：拓展课程授课内容，新增MSP430和STM32单片机的相关内容，增加实验平台以及丰富实验内容，针对部分学有余力的学生，鼓励他们针对电子设计大赛和创新创业比赛选择综合实践课题，有目标地围绕特定的项目进行分组训练和考核，提高学生综合应用所学知识的能力和团队协作精神，以达到“课赛创”融合，以赛促学促创的效果，借助课程、比赛及科创综合训练学生实践能力，为学生将来创新创业打下基础。

1 教学条件建设

1.1 特色教学团队

在教学团队建设上，除以教师为教学主体之外，我们还邀请有相关设计经验的高年级本科生和硕士生参与教学，对相关的软件设计和硬件调试方法进行辅导，让学生在互相交流、探讨以及实践中得到切实提高。

在教学过程中，还邀请企业的技术领导及资深工程师介绍当前相关的应用热点，结合市场需求导向和企业项目背景，协助学生完成市场定位，方向选择等问题。

1.2 多样化教学实验平台

“单片机原理”与“电子线路综合实践”课程的实验平台主要包括硬件设备和软件环境。

硬件设备包括相应配置的计算机、整套的实验箱设备、口袋式实验室型嵌入式开发系统、原子STM32开发板、MSP430 LaunchPad开发套件和实验室其他的教学设备等；

软件环境包括常用的Visual C++、Keil、Quartus II、Altium Designer、Multisim和Matlab等。随着学习的不断深入，学生需要熟练应用Visual C++或Keil作为通用的开发平台，结合所学的电路等相关知识，在平台上完成单片机的综合性应用实验。

2 教学方法探索

针对当前“单片机原理”与“电子线路综合实践”课程教学上的不足，笔者提出了一系列改革方案，具体改革路线如图1所示。

图1 课程改革路线图

首先从基础上开展基于“课赛创”的理论课程和实验教学改革，提高大学生的DIY能力，加深对课程的深入理解和体验。理论教学方面主要进行教材改革和网络教学；实验教学方面主要强化实验课程和推广口袋式实验室，充分利用各种资源，实现最大效率的能力提升。

其次，号召“课赛创”融合，以赛促学，以学促创。围绕电子设计比赛、创新创业项目等实践载体，将课程、竞赛和创业结合起来，鼓励学生充分利用课余时间，开展各项实践活动，挖掘自身潜能，提高创新创业的能力。

2.1 基于“课赛创”的理论课教学

对于理论教学，教材的选择非常重要，笔者仔细研究了“单片机原理”课程的主要内容，并结合近些年的教学经验选择了参考文献[2]作为教材。在授课内容上，并不拘泥于该教材，而是进行了适当的拓展，新增MSP430、STM32单片机的相关内容。为此，笔者将参考文献[3]、[4]作为学生课外选学内容，引导学生自主学习嵌入式系统等较为新颖的内容，掌握一些较为前沿的技能，使教学内容与竞技比赛和创新创业紧密结合。

除了选择好的教材，制作生动、感染力强的多媒体课件也是一种激发学生创新思维的教学手段。摈弃照搬照抄教材上的文字、图片和公式等课件制作模式，精心制作高质量动感课件库，提升课堂气氛活跃度。在制作多媒体课件时，同时介绍推广各种电赛赛制、剖析赛题、宣讲名企创新文化、鼓励参与创客空间等，理论教学始终贯穿“课赛创”这根主线，丰富课程含金量。

2.2 基于“课赛创”的实验教学

实验教学对于锻炼学生动手能力，提高团队合作精神，培养创新精神都是至关重要的。但是，传统“单片机原理”课程安排的12个实验大多为基础性实验，没有涉及自主设计和综合性设计。在以往的实验教学过程中往往出现相当一部分的学生对实验的理解非常肤浅，形成不了竞赛态势，缺乏自主创新能力，无法用所学的单片机原理和相关的电子综合知识来设计一个完整的测控系统。

此外，由于实验内容更新较慢，很难与当前火爆的物联网、大数据及与云计算发生挂连。停留在比较低的层级，实验方法只是按图索骥，无法突破和创新。实验课无法完成学生竞技能力的培养，这对于培养现代社会所需的创新型人才非常不利[5]。

为了改善这种状况，笔者在原有实验内容的基础上，新增了拓展实验，使实验教学的内容更有层次。原有的实验内容作为基础，使学生熟悉电子器件和基础电路；拓展的内容分别增加了实验的深度和广度，前者可以提升学生对本部分实验所涉及的内容的理解和应用，后者则强调实验内容的前后联系，使学生可以将前后所学内容贯通起来，为后续综合实验夯实基础。通过实验内容的拓展，增加了实验的难度和趣味，可以充分调动每一个学生的学习积极性和主动性，让他们在实践中加深对所学理论知识的理解和掌握。

“电子线路综合实践”课程可以同“单片机原理”的实验部分相互结合，弥补实验课时间不足，无法设置综合性较高的课题这一缺陷。在综合实践环节，需要引导学生在实验课所学知识的基础上，大胆创新，结合个人兴趣，选择具备挑战性且未来有一定创业价值的竞赛课题。

2.3 口袋实验室

美国德州仪器公司为支持高校教育事业，推出了非常便利的小型化口袋式嵌入式系统学习板(即：口袋实验室)。我们充分利用这一免费资源，将其分配给参与各类电赛的课程设计小组，让学生在课内课外都可以进行自主设计，进一步提升学生的动手能力和培养创新创业精神，并在理论联系实际的过程中加深对“课赛创”的领悟。

口袋实验室的出现还可让我们改变传统的出题方式，学生既可从经典的题目里去选题，还可以自己进行创新性思考，按照自己的兴趣，想出各自的设计目标和方案，在学生考虑好综合设计的方案后，将会由教师与小组成员一起来讨论此方案的可行性，并给出相应的修改意见。在之后的方案实现过程中，小组成员需要通力合作完成项目。由于实验时间有限，一些难度较大的项目很难按时完成。对此，学生可以充分利用口袋实验室，在宿舍、教室和图书馆等随时随地搭建自己的电子综合实验平台，验证自己的设计思路，避免特定实验课时间及实验地点的限制。

2.4 新媒体教学方法

大数据信息化时代给教学手段革新带来契机。在课堂授课之外，笔者还充分利用了如今便捷的新媒体来讲授相关的知识：笔者通过建立教学QQ群来与学生进行互动，并将一些筛选后的，适合学生参考学习的优秀资源以及微信公众号中的相关的科技资讯与学生分享。学习资源除常规的大纲、PPT、试题库等内容外，还包括了笔者精心搜集的具有参考价值的国内外优秀教材以及相关的教学视频。介绍相关高校“课赛创”的鲜活实例，激发学生参与课程学习、竞技比赛和创新创业活动的热情。

此外，笔者还通过网络进行定期答疑，不仅可以了解学生对于课程知识的掌握程度，还能及时对学生竞赛和创业进行远程指导，与学生交流学习和创新心得，加强学生对课程知识的贯通和创新意识的提高。

2.5 课赛结合与创新创业

当前，许多学生热衷于参加全国大学生电子设计竞赛、大学生创新创业等比赛，这些比赛涉及的知识面非常广泛，竞争非常激烈，要想在这类竞赛中脱颖而出，仅靠在传统的课堂所学的内容是很难实现的[6]。

因此，针对在课程学习中表现出色，学有余力且有心参加各类电子竞赛和创新创业的学生，应当深度挖掘其潜力，鼓励其在平时的课程中就以全国电赛、“挑战杯”、“互联网+”和“大学生创新创业大赛”等比赛为目标而努力，例如，在实验和综合设计选题时就要加以引导，结合学生的个人兴趣以及往年比赛的题目，挑战综合性高、难度大、有创新性的内容，为比赛做准备；如果参加的学生比较多，可以让他们在平时就开展内部的模拟赛，按照比赛的时间和难度进行训练；对有志于创新创业的学生，可以鼓励他们申报学校的创新创业项目，在校企导师共同指导和品牌学科经费支持下开展研究活动，这样做出成果的可能性会更大。

采用这种“课赛结合，课创融合”的方式，往往可以极大地激发学生的主观能动性，学生往往会主动钻研相关的问题，个人能力提高效果显著。而且这类比赛往往时间紧、任务重，可以促使小组进行更加合理的分工以加快进度，对于学生的团队协作能力和合作共赢的精神也起到了加强的作用。以上各项内容对于将来学生走向工作岗位，甚至进行个人创业，都会产生一系列积极的影响。

在这种模式的指导下，我校部分能力较强的学生积极地参加了全国电赛、大学创客设计大赛、大学生3D打印创意大赛等诸多比赛，并取得了良好的成绩。赛后通过总结和反馈，可以发现参加比赛且作品完成度较高的小组，其组内的学生电子综合能力会显著提升，对于相关知识的领悟也更加深入，因此，“课赛创”这一模式值得延续和推广。

3 课程考评机制改革

“课赛创”融合的教学模式要求课程考评机制也要进行改革，不再以单一的理论课考试成绩作为唯一的考核标准，而是灵活采用平时考核与最终课程设计答辩相结合的方式，对学生进行全方位的考核。考评内容包括：课堂平时表现，实验任务完成度考核，理论课成绩以及最终的课程综合设计成绩等。特别加分项包含:参加电赛、申报科创项目等，至于是否获奖并不重要，关键要看是否体验“课赛创”的过程，以及将“课赛创”真正融合应用到实践工程中。

其中，对课程综合设计的考核，针对以往存在的团队成员成绩区分不明显带来的部分成员消极怠工等问题，在此次考评机制改革中，新引入了实验课表现状况考察与队内分工两类参考标准。在每次实验课和综合实践的过程中，助教将对各组内成员的表现情况进行记录与评分。小组答辩汇报和现场演示讲解结束后，先得出小组分数，再根据组内各成员的贡献及答辩表现，对每个成员得分在小组分数的基础上再进行修正，从而得出每个组员的实验与综合设计成绩。

对考评机制进行改革后，与以往相比，学生在实践环节的参与度有所提高，取得了一定的效果。

4 结语

本文介绍的基于“课赛创”融合的电子综合实践教学改革，增加了MSP430和STM32单片机的介绍，增强了实验平台以及实验内容的多样性。在实验教学过程中，增加了拓展实验，并为学生提供了口袋式实验室，增加了网络型多媒体途径，同时改革了考核机制，加强了学生参与实践的积极性。对于部分学生，鼓励他们围绕比赛与创新创业进行分组、选题与训练，取得了一定的成绩，达到了提高学生实践能力与培养学生团结协作精神和创新精神并重的教学目标。

[1] 言一. 教育部:全面深化高校创新创业教育改革[J]. 北京： 教育视界, 2016(3):4-5.

[2] 孙育才. MCS-51系列单片机及其应用(第五版)[M]. 南京：东南大学出版社, 2012年3月

[3] 黄智伟. STM32F 32位ARM微控制器应用设计与实践(第二版)[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社, 2014年2月.

[4] 田良. 综合电子设计与实践(第2版)[M]. 南京： 东南大学出版社, 2010年7月.

[5] 章勇高, 高彦丽. 以电子设计大赛为契机,促进电子信息类专业教改[J]. 南昌. 华东交通大学学报, 2006, 23(s1):67-69.

[6] 李国峰, 董海坤. 关于理工科本科生的技能培养--大学生电子设计竞赛有感[J]. 南京. 电气电子教学学报, 2007(s1):33-34+45.

Teaching Reform of Comprehensive Practice of Electronic Circuits by Fusion of Course, Contest and Innovation

XIA Dun-zhu

(SchoolofInstrumentScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing211189,China)

Focusing on Single Chip Microcomputer Principle and Electronic Circuit Comprehensive Practice courses, the teaching reform strategy based on the fusion of course, contest and innovation is proposed to cultivate the ability of students′ innovative entrepreneurial ability. In the actual teaching process, the lessons combine the practice teaching and theories teaching to make full use of traditional laboratory and pocket type laboratory hardware conditions, usc advanced multi-media interactive platform, and adopt electric group team cooperation mode and simulate a specific and entrepreneurial projects. The students′ comprehensive design and practice ability will be trained and the creative spirit will be cultivated, which lays the foundation for innovation entrepreneurship. Practice has proved that the set of the educational reform method has dramatically improved the teaching effect.

electronic comprehensive practice; fusion of course, contest and innovation; innovation and entrepreneurship

2017-06-08;

2017-06-14

东南大学教学改革研究项目(1122000115)，江苏高校品牌专业建设工程(测控技术与仪器专业)(PPZY2015B125)

夏敦柱(1978-)，男，博士，副教授，主要从事电子技术教学与研究工作，Email:xiadz_1999@163.com

TM153

A

1008-0686(2017)00-0122-04