機械類單片機應用實踐能力培養體系的構建

摘 要: 針對單片機應用日益廣泛，以及機械類畢業生單片機工程實踐能力相對薄弱的現狀，各高校都加強了單片機應用類人才的培養。本文闡述了基于機械類學科專業學生的單片機工程應用實踐能力培養體系模式，該體系模式能讓學生更深入、更系統地掌握單片機實際工程應用技能，提高學生整體實踐應用素質。

關鍵詞: 職業院校 單片機應用實踐能力 培養體系

隨著微電子學和計算機技術的發展，單片機作為一種具有集成度高、運算速度快、體積小、性價比高等特點的典型嵌入式系統在現代生活和生產中得到了廣泛的應用，基于單片機技術的產品越來越多，單片機已成為電子系統中最普遍的應用手段。社會上大量需求掌握單片機應用開發技術的人才，越來越多的企業也把掌握單片機技術作為招聘技術人員的標準之一，職業院校相關專業如機械專業大都開設了單片機課程。單片機是一門實踐性很強的課程，學生需要進行大量的實踐訓練才能真正掌握。剛剛走出校園的畢業生，在工程實踐能力方面多有不足，如發現問題、分析問題的能力不足，單片機應用和開發能力不足，工作上手慢不能很快進入工作情境。因此，職業院校構建完整、合理、規范的單片機應用實踐能力培養體系，提高學生的單片機應用能力就變得非常必要。

1.單片機基礎知識教學

單片機的基礎知識的教學是必須扎實的，否則學生對于諸如定時器、I/O口擴展、中斷、A/D、D/A、LCD接口等實踐訓練的目的與內容就會無從下手。因此在理論教學中教師不能孤立講解理論知識，需要把工程實踐應用滲透進入課堂，靈活運用各種教學方法，充分調動學生的學習積極性，激發他們的興趣。例如，用工業生產線上的產品計數來講授定時/計數器的應用，首先是光電傳感器、電磁傳感器、行程開關等傳感器的介紹，然后是如何計數，最后是怎么顯示出來，通過應用性基礎知識的學習激發學生的學習興趣。

2.實驗教學

實驗教學環節是培養學生單片機應用實踐能力的重要環節。該環節主要是結合課本上的關鍵知識進行實驗，驗證理論知識，提高學生對基礎知識的深入理解。這個環節的內容可劃分為:單片機外觀認識、指令驗證、匯編程序設計及驗證、I/O口輸出輸入驗證、最小單片機系統、中斷、循環彩燈控制、編程軟件環境如(Keil)、仿真軟件如(Proteus)學習等。通過實驗的訓練，學生對單片機能進一步理解，為應用能力的培養打下堅實的基礎。

3.實訓環節教學

在這個環節中，教師應研制多個系列的實驗開發板提供給學生使用，并根據學生的能力進行分組實訓，可分為興趣組、基本技術組、開發應用技能組及項目實戰組。

興趣組，提供給學生學習單片機的興趣實驗板，提高學生的學習興趣。讓學生學習Keil C編程，利用USB接口下載目標代碼到開發板，仿真調試、中斷操作等，驗證學生編程思路。讓學生練習匯編或C語言程序設計、編譯、連接、下載、調試、仿真觀察等單片機開發基本技能。有條件的還可以提供給學生制作好的PCB面包板，讓學生自己親自焊接組裝開發板，提高學生對單片機應用的興趣，為下一組實訓打下基礎。

在基本技術組，讓學生自己制作不同的接口板。如根據學習的需要，制作存儲器容量擴容板，數字數據、模擬數據采集板(如外擴ADC0832數據采集卡)，通信接口板(如USB接口、8155、SPI等并口或串口的轉換和擴展技術)多功能矩陣鍵盤的板，顯示板，等等。學生通過這組的學習，能為應用開發打下基礎。

開發應用組，設計綜合開發板，是前一組的綜合應用。這能滿足學生創新設計、學科競賽等的需要，提高學生學習工業生產中自動控制的設計方式、方法，為以后就業打下堅實的基礎。在這一組中，學生應該學會發現問題、分析問題、尋求方法解決問題，提高自身解決問題的綜合素質。因此，學生要耐心、細心地解決問題，多花時間想問題。

項目實戰組，把一個項目分成多個小塊，讓學生在現實的項目工作中鍛煉自己，提高學生在現實壓力下解決問題的能力，以及增強降低成本的單片機應用能力意識。有條件的職校還可以讓學生參加校企合作項目，結合學生所學的學科與就業特點進入企業相應崗位頂崗實習，使單片機實訓教學更加符合企業用工實際。

這四個組是有機統一體，但又有側重點，在實訓時間的分配上為1∶3∶4∶2，有利于培養學生基本實踐能力。

4.課程設計和畢業設計教學

課程設計是綜合性設計，這部分主要是使學生學習單片機應用系統的開發，軟硬件的設計與調試，鍛煉學生的單片機系統與數模電路的接口設計等綜合能力。畢業設計從設計題目的提出、內容的設計、實現方法和步驟，到過程中遇到問題進行分析與尋找解決措施，等等，都讓學生獨立進行，鍛煉學生獨立解決工程實踐問題的應用能力。

5.考核環節

考核是對學生學習情況的檢驗，同時也是對學生學習方法的引導和點撥，因此，合理的符合工程實踐應用能力的考核方式對于學習一門實踐應用性很強的課程至關重要。考核對象有兩個，一是基礎知識，二是實際解決問題的能力。這就要求學生既要踏實地掌握所學理論知識，又要有過硬的實際動手能力。改革考核環節不僅能完善單片機課程的教學環節，而且對培養學生的工程實踐能力可以起到監督的作用。

6.建立網絡互動平臺，鼓勵學生參加自動控制設計大賽

在學校的網絡教學平臺上建立單片機互動網站，將單片機教學實訓相關的課件、課程學習資料、教學文件、芯片資料、仿真軟件、編程軟件、動畫示例等放入該平臺上，并開辟一個BBS，使學生在學習過程中遇到的問題得到及時解答，實現學生與教師之間的交流，創建工程實訓應用能力的學習環境氛圍。

鼓勵學生參加各種形式的科技創新活動，如自動控制大賽、大學生科技創新、挑戰杯等活動，鼓勵學生將專業開設的單片機應用到創新作品設計和研制中去，為學生的單片機應用能力鍛煉創造條件。

7.結語

我校通過建立以基礎知識教學、實驗教學、實訓環節教學、建立網絡互動平臺、綜合設計與考核環節作監督的綜合單片機實踐能力學習教學體系，采用循序漸進的方法，對學生單片機實踐能力進行培養和鍛煉，使學生結合自己學科的專業特點，把單片機應用到工程實踐中，符合企業實際工程應用能力要求，從而提高了學生整體實踐能力。

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