从电子竞赛看三本院校单片机课程改革

【摘要】文章结合电子类竞赛和应用型本科的发展要求，从当前社会发展对应用型人才的需求出发，以提高学生运用理论知识指导实践并解决问题的能力为目的，对单片机这门课程的教学进行了改革和探讨。

【关键词】电子竞赛;单片机;应用型本科

引言

近年来，全国大学生电子设计竞赛受到越来越多高校的关注和重视，同类电子竞赛也越来越多，这些竞赛对引导高校在实验教学中注重、培养大学生创新能力、协作精神和理论联系实际的能力起了巨大的作用，尤其对应用型本科而言。单片机技术在这类竞赛中扮演着不可或缺的角色，因此如何将单片机理论知识和实际应用结合起来，如何通过这些竞赛将单片机这门课程从传统的理论教学逐步向对学生创新性实践能力的培养目标推进，成为各高校一直关心和研究的问题[1]。重庆大学城市科技学院为应用型本科，注重学生应用能力的培养，针对实际情况，我校对单片机教学模式进行了改革和探索。

1.单片机教学的现状

1.1 教学过于理论化、形式化

1.1.1 理论化教学缺陷

“单片机应用技术”课程对电子类专业来说是非常重要的课程，同时它也是一门理论性和实践性都很强的课程。传统的单片机教学一律是以单片机的结构为主线，按照教科书的章节排列顺序，针对单片机的硬件结构、指令系统、软件编程等理论知识进行着重而详细的讲解。对单片机系统的扩展和各种器件的应用部分则简单略过，而最重要的以单片机为核心的电路、软件综合应用系统的设计等章节的讲解却几乎没有。按照此种教学结构，学生普遍感觉空洞和无趣，对三本院校和职业学院的学生尤其明显[2]。

1.1.2 形式化教学不足

首先，部分学生对计算机结构理解不清楚，数字电路理论不扎实，但是按照传统的单片机教学要去，需要学生去理解单片机内部构架、工作原理实在太难;其次，学生因形式化教学导致知识比较零散、没有一个成型的知识体系，甚至整个学期下来很多学生还是不知道单片机为何物，更谈不上培养应用能力了;再有，随着集成芯片的不断更新和单片机技术的飞速发展，各类仿真软件大量涌现，显然，单纯的多媒体教学已不能完全满足实际教学中的需要了。

1.2 实践环节过于死板，忽视了应用能力培养

传统的实践环节教学是以验证性实验为基础，学生只需要按照实验指导书步骤就能完成，这使得学生独立思考的机会变少，无法掌握单片机的设计思路和设计方法，一学期下来，学生的实践操作能力几乎为零。而且目前的单片机课程在实验教学时，往往是让学生按照实验指导书给出的简单连线操作（这个过程实际只需要接上电源、地和单片机仿真板上引出的相应引脚插针到实验箱上对应单元就可以了），然后烧录程序。因此学生在实践环节遇到的问题，全部变成了软件编程的问题，使做实验变成生搬硬套的完成任务[4]。因此，导致学生学完这门课程后对实际问题的处理能力任然很差、不能独立完成设计，更不能在竞赛中灵活应用。

1.3 我校教学现状

我校单片机教学并没按合理的课程设置，倚重C语言的单片机语言很早就开课，与单片机教学存在巨大的脱节。导致学生不能把二者更有效的结合起来;某些专业把单片机课程和数电、微机原理等基础课程一起教授，甚至提前，这会导致学生没有一个较好的理论基础，一下上升到一个高度，使学生学习非常吃力，十分空洞;同时实验课程过于死板，根据实验指导书依葫芦画瓢，收获甚微;课程设计过于模板话，缺少自我创新，学生马虎对待，导致结课后学生几乎一无所获。

2.课程改革

2.1 教学内容的改革

针对我校单片机教学存在的各种问题，首先进行了培养方案的调整。制定教学大纲时对教材进行相应删减，对于老化、无关和过于理论的内容进行删除，增加一些在实际生活中应用比较广泛的实际案例和最新的单片机理论知识。在教学过程中，加强C语言的学习，让学生既能看懂汇编语言，同时也能够运用C语言进行编程。在理论教学模式的改革中建立以具体任务为教学主线，通过有趣的实例引出问题，带着问题学习理论内容。

出于学生对验证性实验的抵触心理考虑，我们把所有验证性实验全部改为设计性实验。在具体实施时，提前把下一次实验课所涉及的原理及相关内容告诉学生，要求学生提前预习。在实验课上，首先要求学生利用Proteus仿真软件进行硬件仿真，然后编写程序。考虑到时间问题，我们的实验课在进行排课时采用四节连排，并且实验和理论各占一半学时。为了更好的解决学生理论和在实践中反映的问题，使理论和实验联系起来，每个理论老师必须带所教授班级至少两个班的实验课。在实验过程中，实验老师随机提问，通过回答问题和操作情况给每个学生评分。统一制定教学计划，每堂课有必须完成的基本任务，基本任务完成后由实验老师针对所在班级情况布置扩展要求，并记录实际完成情况。

实验教学虽然跟传统相比加强了设计环节，但是仿真软件跟实际设计还是有所区别。为了更好的解决这个问题，在为期两周的单片机课程设计环节，首先由指导老师给出多个题目方向、基本要求和原则，学生根据兴趣选择相关题目进行仿真电路设计并列出元器件清单，然后根据老师发的元器件自己焊接。在这个环节里，学生不再能依赖实验指导书或者课本，而要独立思考，完成硬件设计和源程序的编写。在调试和焊接过程中，学生还必须自己动手分析解决出现的问题。通过课程设计这个实践环节，学生可以更好的了解单片机系统开发的整个过程，既锻炼了他们的动手能力及创新精神，又激发了学生的主观能动性和创造性，对培养学生的动手能力和创新精神是非常有利的。

2.2 教学方法的改革

兴趣是最好的老师。理论教学时老师可以先带学生们一起做一些有趣的仿真实验或则给学生演示生活中的实际的例子，带动学生的好奇心和积极性，然后针对里面的知识点进行讲解。实验时可以让学生分成小组，形成团队和竞争对手的关系，给每一个小组安排较有新意或实用性的课题，让学生发挥主观能动性，通过小组讨论形成各自设计思路，然后论证方案、编写程序、连接硬件，最后实现整个系统的功能。实现了学中做的目的。同时通过相互竞争与学习的过程，培养学生发现问题、分析问题、解决问题及团队协作能力。

在教学中，要以老师为主导，学生为主体。为了更好的达到培养应用型人才的目的，特别是在实践过程中老师应当最大限度地调动和发挥学生的主观能动性，引导学生积极对待教学各个环节中出现的问题，并自己动手解决这类问题。老师只需给学生指明方向，避免多走弯路，并解答已经出现的一些疑难问题，使同学们加深对理论知识理解的同时，学到了实际知识，培养了分析问题、解决问题的能力，减少了对教师的依赖心。

3.结束语

在各类电子竞赛的推动作用下，单片机课程中运用各种教改方法，有效地提高了教学效果，为学生进行科技创新实践打好了基础.经教改初步实践，我院学生单片机应用能力有了很大的提高，并在单片机类竞赛中取得了较好的成绩。

参考文献

[1]刘辉，王新辉，张文希.从电子设计竞赛看单片机实验教学的改革与创新[J].长沙大学学报，2006，20（5）：98-100.

[2]瞿红云，凌艺春.电子设计竞赛促进下的单片机教学改革初步探索与研究[J].广西大学学报（自然科学报），2008（33）：365-367.

[3]杨明欣，郑郁正，赵建，郑小彪.结合电子设计竞赛进行单片机课程改革[J].实验科学与技术，2007，5（4）：94-97.

[4]高明亮.基于全国大学生电子设计竞赛探究单片机教学模式的改革[J].信息系统工程，2012（4）：151-152.