主页 > 技术文章 > 关于结合电子设计竞赛的单片机实践教学改革研究 2024-10-10

关于结合电子设计竞赛的单片机实践教学改革研究

摘要：单片机是电子类专业的必修课程，是一个应用性很强的学科。当今社会，企业已经越来越重视员工的实践能力。分析了高校单片机实践教学中存在的问题，结合全国大学生电子设计竞赛，研究单片机实践教学改革，阐述了具体实施方案与初步的成果。
一、单片机实践教学中存在的主要问题：
　　目前各高校由于观念、资金、师资和环境等方面的原因，单片机实践教学存在以下几方面问题：
　　第一，实践教学观念仍存在偏差。由于受传统文化教育观念的影响，部分师生重理论、轻实践的观念仍客观存在，实践教学缺乏整体性、关联性和系统性，仍处于理论课程的从属部分，甚至部分实践教学环节流于形式。
　　第二，实验教学的弊端仍然存在。实践教学课程的设置较为零散，顺序和内容仍需优化；在开设的实验中验证型的内容多，开放性、设计性、创新型的实验内容少，同时实验内容存在单一性，而多知识点相结合的实验少，并且在所开设的实验课程中缺少与工程实际相结合的综合性、研究性的实验内容，不利于学生个性的发展和综合能力的提高。
　　第三，实践教学师资力量有待提高。教师中能够满足实践实训技能要求的人数比例不高，一部分年轻教师从高校毕业后进入学校从事教学工作，缺乏实践教学环节的专门训练，自身尚不能成为行家，难以胜任相关的实践指导工作。
　　第四，实验室建设投资有限，校内外实践基地的建设不尽完善，不能满足教学实践的需要。
　　第五，实践教学缺乏科学的评价与考核方法。现行的教学评价机制不能起到强化实践教学环节和鼓励实践教学环节改革创新的积极性，相反存在着制约倾向。
二、电子设计竞赛促进实践教学改革：
　　大学生电子设计竞赛的目的在于推动电子信息类课程建设，引导高等学校在教学中培养学生的创新能力、协作能力和理论联系实际的学风，培养学生的工程实践素质、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力；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。本文从师资队伍建设、实践教学内容、单片机实践教学模式等方面探讨实践教学改革。
　　1.师资队伍建设
　　随着电子技术的高速发展，教学内容往往落后实际几年甚至更多，这就要求教师能适应和赶上这种发展、变化，要有更宽更新的知识面和更丰富的实践经验，不断地将新内容、新技术、新方法充实到教学中去。我们研究制定了教学队伍知识、技术不断更新的科学有效的培养培训制度。鼓励教师到国内知名高校和高新技术企业学习深造，同时积极邀请高水平的技术人才给教师作报告。
　　2.依托电子设计竞赛丰富单片机实践教学内容
　　（1）优化实践教学内容。制订实践教学大纲时应该适当调整学时，以顺应单片机技术的快速发展，对现有的教材进行适当的增减，删除一些课本中的老化的、无关紧要的、过于理论化或抽象化的内容，增加一些在生产生活中可能运用到的真实案例和最新的单片机理论知识，通过实际案例将抽象的理论具体化。在教学中，适当加强C语言的学习，让学生既能看懂汇编语言也能够运用C语言将复杂的程序简单化。
（2）推广应用proteus仿真软件及keil编译软件。Proteus仿真软件上有国际通用的虚拟仪器及电子元器件库，学生可以更加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。同时通过网络课件等形式引导学生练习使用keil软件。在单片机中，所有硬件电路设计、对应软件都可以在proteus和keil平台上进行。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。这些软件极大地开拓了单片机的学习空间，降低了单片机的学习成本，提高了学习效果。
3.结合电子设计竞赛，改进单片机实践教学模式
　　（1）项目教学法的应用。建立以任务或项目为教学主线、教师为主导、学生为主体的实践教学模式。在学生最初接触单片机课程时，将单片机在实践生产的应用介绍给学生，并将科研项目或往届电子设计竞赛的作品（如多功能函数发生器、数字存储示波器等）带进课堂，激发学生对单片机课程的学习兴趣。通过实践的操作，带领学生在动手实践中深化理论知识的学习，并在动手实验教学中培养学生完成创新实验和课程设计的能力。课程设计和创新实验不仅要求学生具有独立分析问题和解决问题的能力，更加对学生的创新能力提出一定要求。在教师的引导和指导下，学生根据电子竞赛方向设计具有实际意义的电路，这不仅是对学生综合能力的提升，更是为学生将来走向社会成为应用型人才打下良好基础。
　　（2）以竞赛为契机，推进单片机课外教学。作为一门知识更新速度较快的课程，单片机教学的实战性得到重视。在全国大学生电子设计竞赛的推进下，学生逐渐走出课堂，不仅仅满足于平时课堂上学习的内容，而是自动自发地走进实验室，将单片机的学习当做课余生活的重要组成部分。我校为学生成立了开放性实验室，并为学生购置了AT89S51单片机最小系统开发板、51系列单片机试验箱等最新实验器材和实验操作中使用到的各类元器件。同时教研室机房的每台计算机均配备了keil编译软件和proteus仿真软件，使学生在自主学习过程中可先通过仿真软件验证实验思路、电路和程序的正确性，并在仿真成功后利用开发板或实验箱完成实验操作。以大赛为契机，让学生在以“取得名次为目标，提高能力为目的”思想指导下，主动思考，勤于钻研，通过大量电路板的绘制、编程仿真、调试等练习将动手操作能力不断地提到新的高度。
　　在整个竞赛的准备过程中，学生表现出单片机学习的极大热情，每次项目完成后教会学生做好总结和巩固工作并鼓励他们探索新的任务，通过亲身实践获得实际经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，综合运用所学知识解决实际问题。
　　（3）加深校企交流，为学生就业创造良好平台。填鸭式的教学模式使得许多大学毕业生在就业后只会“纸上谈兵”。为填补工程技术人才的空缺，真正让学生带着技术走向工作岗位，不断通过与企业的交流进行课程改革。还建立了完整的网络平台。在平台上，学生不仅可以获取最新的单片机技术知识和科技资讯，还可以与往届毕业生进行在线交流，对目前的就业形势、就业方向有更好的把握。促使学生提高自身水平，为顺利就业打下良好基础。

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