《微控制器应用综合实验》教学改革

王娆芬 张莉萍 吴健珍 徐冬梅 童东兵 刘 烨 段倩倩/上海工程技术大学电子电气工程学院

《微控制器应用综合实验》教学改革

王娆芬 张莉萍 吴健珍 徐冬梅 童东兵 刘 烨 段倩倩/上海工程技术大学电子电气工程学院

为了提高微控制器应用综合实验课程的教学质量和教学效果，本文对该课程的教学方法和模式进行了探讨，首先分析了现阶段微控制器应用综合实验课程教学中存在的问题，然后结合行业和学生自身发展需求，积极探索有效的教学方法，优化教学资源，提出了教学方法改革，充分调动学生学习的积极性和自主性，培养学生的实践能力和创新意识。

微控制器；实践教学；教学改革

一、引言

自动控制领域中微控制器诞生于20世纪70年代，经过40多年的发展，其成本越来越低，性能越来越强大，应用越来越广泛，遍及各个领域，包括工业控制与自动化、电机控制、条码阅读、消费类电子、楼宇安全与门禁控制等。微控制器凭借其优异的性能、广泛的应用范围，已经成为了理工科相关专业的学生必须熟练掌握的专业技能。

《微控制器应用综合实验》是自动化专业的集中实践类课程之一。自动化专业的学生在前期已经学习了自动控制理论、单片机、电力电子技术等相关理论和知识，已经基本掌握了微控制器、各类电子元器件等的原理，在本课程中，学生将学习如何应用已学的理论知识来设计微控制电路。本课程实践性非常强，要求学生能够将理论和实践有机结合，真正掌握、应用已学知识。

本文第二部分将介绍微控制器应用综合实验教学现状，第三部分提出对本门课程的改革方法，第四部分进行总结。

二、微控制器应用综合实验教学现状

随着电子科技的蓬勃发展，新型元器件层出不穷，微控制电路变得越来越复杂，电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成，电子线路计算机辅助设计已经成为必然趋势，越来越多的设计人员使用快捷、高效的设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，从而能够方便修改设计电路，进行仿真分析，以获得最佳设计效果。

本实验课程以Altium Designer软件为工具，结合基础理论知识，开展微控制器电路的绘制、调试、设计等实践教学。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的融合，设计者可以轻松进行电路设计，熟练使用该软件可以提高本科生的工程实践能力，提升本科生的就业优势。

目前，本课程以微控制电路为对象进行教学，让学生熟练掌握Altium Designer设计软件，设计微控制电路，提高学生动手能力。但目前本课程的实验内容主要围绕软件的基本操作进行，其重点在于让学生熟练掌握软件设计技巧。已有的实验项目主要是基础验证和综合设计类实验，没有研究创新类实验。在教学方法上，是以老师讲授软件操作，学生跟学的方式。课程结束后，学生虽然能够独立绘制给定的电路，并设计出PCB板，但不具备根据任务需求，自主设计电路的能力。

因此，非常有必要进行实践教学改革，改变实验项目及教学方法等，提高设计创新类实验项目的比例，让学生能够自主设计小型的微控制电路，使学生真正能够学以致用，能够用于将来的科研设计或解决实际工程问题。本次教学改革旨在提高实践课程教学质量，提高本课程的综合性和创新性，提升学生的实际动手能力。

三、微控制器应用综合实验教学改革

1.调整实验项目，培养学生的创新能力

微控制器是在自动控制技术、电子技术、计算机技术等的基础上发展而来，而在科技高速发展的今天，微控制器也不断推陈出新，运行速度越来越快，功能也越来越强大。实验内容应以新产品、新知识为基础，实验项目应能够激发学生自主思考、搜索资料、设计和检验。因此，在授课之前，应多方面查找相关资料，在保证实验内容前沿性和先进性的同时，制订合理的实验指导书。实验项目中应包含少部分的基础性实验项目，从而使学生熟练掌握软件的使用方法和技巧。而大部分的内容应为综合型、设计型、创新型的项目，从而培养学生独立思考的能力和创新能力，为将来的工程实践、竞赛、毕业设计等做好准备。

2.改进教学方法，开展引导式、案例式教学

以往的教学方式，是以教师指导为主。教师会一步一步讲解软件的操作方式、电路中元器件的放置和设计原理、PCB板的制作等。这样的教学方式，使得本实验课程的重心偏移，学生主要学习到的是软件的操作方式，而不是微控制器的应用和设计方法，达不到本课程应有的教学效果。因此，在实验项目重新调整的基础上，应当改进教学方法，开展引导式、案例式教学。

在基础型实验部分，教师可以逐步讲解，使学生能够尽快掌握软件的操作。而在完成综合型、设计型和创新型实验项目时，应当以学生为主体。教师在教学过程中，可以运用多种教学方法，激发学生的兴趣和潜能，引导学生对实验项目进行思考、找出问题关键所在、自主完成实验项目。同时，各个实验项目的完成应该有一套系统的流程，以“项目分析——硬件选型——硬件电路设计及实现——项目调试及验证”组织教学。学生以3-5人为一组，设计出合理的微控制电路。而在此过程中，学生分析问题、查阅资料、搭建及调试硬件电路，通过该实验，学生能够将所学为所用，分析并完成实验项目，培养积极、主动学习和创新的能力。

3.优化考核方法

以往的考核方式是采取实验效果、实验报告、平时表现的方法，不利于考核学生的能力。因此，应优化考核方法，在考核学生小组实验效果的基础上，重点考核学生个人在实验过程中发现问题、解决问题的能力，从而避免个别学生组队后什么也不做、坐享其成的现象。以便激励学生多动手、多练习、多思考。

四、总结

微控制器的应用是自动化专业学生都应掌握的能力，本课程的学习有利于学生参加智能车竞赛、电子竞赛等比赛，也有利于学生后续的生产实践和毕业设计，也可为学生将来从事相关工作奠定基础。本文的目的在于改进微控制器应用综合实验课程的教学内容和教学方法，从而提高该课程的教学效果，达到应有的教学目标。

[1]林（契）.微控制器应用-教学改革实践反思.金华职业技术学院学报.2011,11(3): 27-30.

[2]王用鑫.微控制器技术课程教学建议.黑龙江科技信息.2015, 9: 73.

[3]陈启丽,陈雯柏.工程型智能科学与技术专业微控制器技术课程教学研究.计算机教育.2015,18: 64-66.

In order to improve the teaching quality and effect comprehensive experiment course of micro controller application,teaching method and mode of the course are discussed.Firstly the problems of teaching the experiment of integrated micro controller application are analyzed.And then combined with the industry and students own development needs, effective teaching methods are explored.The reform of teaching methods can fully mobilize the enthusiasm and initiative of students.Practical ability and innovation consciousness of students will be cultivated by this course.

micro controller;practice teaching;teaching reform

上海工程技术大学实践教学建设项目：p201602001。