以電子設計大賽為導向、探索單片機實踐課程建設

樓俊君+康姝藝+黃云峰+趙永熹

摘要：本文以大學生電子設計大賽為導向，探討了如何將其與單片機實踐課程結合，達到為大賽選拔人才、鍛煉學生實踐動手能力的目的。本文從教學理念、教學內容組織、教學方法手段、課程考核方式等多方面作了深入的探討，期望通過該門課程的建設為學生后續(xù)專業(yè)課程學習打下扎實的基礎。

關鍵詞：電子設計大賽；單片機實踐；課程建設

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）31-0223-01

1 前言

全國大學生電子設計大賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一，是面向大學生的群眾性科技活動，自1997年第一屆開始至今已舉行了13屆。由教育部和工信部共同發(fā)起的這項活動極大地促進了普通高等院校信息與電子類學科體系的改革，推動了高校課程建設和實驗室建設工作，參與的學生在實踐方面獲得了很大鍛煉，在未來工作中的競爭力也得到了提高。

我院自去年參與大賽以來，克服了時間緊、經驗缺乏的不足，發(fā)揚了勤奮刻苦、團結協(xié)作的精神，獲得了四次上海賽區(qū)三等獎的好成績。電子設計大賽涉及的內容廣，有模數(shù)混合電路、單片機、可編程器件、PC機的開發(fā)應用等方面。為更好地為電子大賽服務，選拔競賽人才，也為了更好地鍛練學生的實踐動手能力，我院于今年面向自動化專業(yè)卓越班學生新開設了單片機實踐課程，并希望以此為試點，推廣到其他非卓越班的自動化專業(yè)課程中。如何設計好單片機實踐課程的教學內容，建設好這門實踐課程，成為該門課程指導教師工作的重中之重。

2 實踐課程內容建設

由于本實踐課程是第一屆開課，之前并無相關的教學內容資料可參考，所以需要緊密結合前期《單片機原理》理論課程教學內容并在此基礎上有一定的拓展和延伸。目前該門課程的前續(xù)理論課程《單片機原理》在教學上存在著實踐比重小而理論比重大的情況，學生的學習著重基礎理論知識的學習，而動手實踐的機會少，造成學生認為單片機的學習就是背理論知識的錯誤認識。針對上述理論教學的不足，考慮在開設的本實踐課程中加以補充和改進，通過將設計實踐課程和理論課程結合，達到單片機教學的循序漸進的良好效果。具體做法如下。

在教學理念方面，俗話說興趣是最好的老師。我們改革以往實踐課程僅僅簡單地布置任務的做法，而是在講解時把思路擴展開來講，不僅講在設計實踐中所用的單片機技術，還要把單片機目前發(fā)展狀況介紹給學生，介紹單片機領域的風云人物如周立功，介紹他們的成功創(chuàng)業(yè)過程及他們的創(chuàng)業(yè)網(wǎng)站，讓學生知道技術也是資本，也是可以創(chuàng)業(yè)的。再讓學生上網(wǎng)搜索單片機類產品，讓學生感知單片機產品開發(fā)離自己不是很遠。然后鼓勵學生上網(wǎng)搜索單片機網(wǎng)站，加入單片機論壇，在和網(wǎng)友的交流中激發(fā)學生的學習興趣。

在實踐內容組織方面，以項目化設計為基礎，實踐項目的設置參考電子大賽題目的命題要求，包括基本要求和自主發(fā)揮兩大塊，使大部分同學能完成基本設計要求，又便于優(yōu)秀學生有發(fā)揮和創(chuàng)新的余地。項目組織形式亦參考大賽的形式，3人一組共同完成一個項目，各有其側重點，每位同學分別負責軟件設計、硬件設計和最后報告的撰寫，這樣各有分工，以鍛煉學生的團結協(xié)作能力。

在教學方法和手段方面，我們摒棄了之前陳舊落后的啟東微機實驗箱，要求學生在我院2015年新購進的西安唐都公司生產的全新的SST51單片機應用實驗及開發(fā)板上完成硬件電路的部分或全部調試。即應用“PROTEUS仿真軟件+西安唐都的SST51單片機應用實驗開發(fā)板”這樣雙平臺的模式，以項目化的方式進行設計實踐。

PROTEUS是英國LABCENTER公司開發(fā)的電路分析和實物仿真軟件，在實踐中應用PROTEUS仿真技術能起到活學活用的目的，其仿真結果不僅具有準確性、可靠性和可讀性，并且直觀形象，能提供一個感性的認識平臺。當然仿真軟件不能解決電路構建、系統(tǒng)調試、故障排除過程中的所有問題，所以仿真只是一個初步要求，在仿真成功后要求學生在SST51單片機應用實驗開發(fā)板上完成實際程序的下載和調試運行工作。即實踐課的內容流程遵循如圖1所示的過程。

當然在實踐課程的開展過程中也碰到了一些實際的問題，比如SST51電路板由于硬件資源固定，缺少設計方案中的元器件，導致沒法完成硬件調試，這就需要在今后的課程中改進，允許學生自行設計選用接口芯片和所需的元器件，設計接口電路板并在面包板上自行焊接完成。還有本課程由于課內教學時間緊任務重未來還需考慮學習并制作微視頻，彌補課內時間的不足，為學生學習提供重要保障。

3 課程考核方式設計

考核方式是教學過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。實踐課程如何合理考核一直是一個難題。因為實踐教學質量監(jiān)控沒有較好的量化標準，而設計合理的考核方式可以激發(fā)學生的學習動力夯實教學效果。借鑒電子設計大賽最終的成績評定方式，我們確定單片機實踐課的考核主要依據(jù)作品的完整度（占30%）、最終的設計報告（占30%）和面試答辯（占40%）三方面組成。先是作品展示，由教師根據(jù)作品的工作量和完整性給出一個分數(shù)，其次是面試答辯環(huán)節(jié)，由學生對作品的功能、原理設計過程、設計的創(chuàng)新點等進行介紹，并由老師對重要知識點提問，根據(jù)學生的表述和對問題的回答情況給出一個分數(shù)，最后老師根據(jù)提交的設計報告再給出一個分數(shù)。這種考核方式增加了指導老師的工作強度，因為每個小組需要10分鐘的答辯時間，按3人以小組算，考核過程也需要3到4次課，但經過這樣的課程答辯，鍛煉了學生的表達能力，為學科競賽打下了扎實的基礎。

4 結論

以全國大學生電子設計大賽為導向，我們進行了單片機實踐課程建設的初步探索。我們的目的不僅教給學生單片機應用項目的設計方法，更是鍛煉學生各有分工、團體協(xié)作的合作能力，為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習和工作打下堅實的基礎。

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