汽車專業單片機課程教學的思考與改革

[摘 要] 目前國內許多的高校汽車專業對學生的單片機教學內容及教學經驗照搬電類專業，忽略了專業的自身特性，且理論課程與實驗課程相互獨立，導致學生的學習主動性降低以及學而不知所用的情況發生。以專業結合性、“理—實”一體教學、應用性三個方面對汽車專業的單片機教學方法進行改革，提高了教學質量。

[關 鍵 詞] 汽車；單片機；改革

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）08-0116-02

單片機自從問世后，經過多年的發展，其應用領域從工業、農業再到日常生活，幾乎覆蓋了每一個方面。在汽車領域中，汽車的電子系統是由幾個到幾十個單片組成的控制網絡，可以說，一旦離開了單片機，絕大部分的汽車就無法正常行駛。因此，掌握單片機應用技術對汽車類高校學生顯得相當重要。目前，國內許多高校的汽車相關專業都開設單片機課程，但就汽車專業的單片機教學改革研究還不多。

一、汽車專業單片機教學現狀

（一）內容上照搬電類專業

學生更喜歡學習自身專業知識或者跟自身專業關聯性大的知識。然而，目前各高校各專業的單片機課程中，屢現照搬電類專業的教學內容及經驗的現象，跟汽車專業結合性差，致使學生失去對單片機學習的興趣。教學內容抽象枯燥，且很難在短時間內掌握，導致很多學生在內心形成了對單片機學習的恐懼感。此外，由于高校大學生課程作業繁重，除了專業課程外，仍需擔負外語、思想政治等課程學習任務，讓許多學生感到不堪重負或顧此失彼。

（二）理論與實踐的分割

教學上，理論課就是理論課，實驗課就是實驗課，兩者既不結合，也無法做到相互促進。導致很多學生在學習理論課的時候一臉茫然，而在進行單片機實驗的時候，按照固定的流程，把已經給出的程序代碼錄入電腦，然后編譯后下載至單片機試驗箱，看到既定的實驗效果，渾然不知實驗用到了理論課程的哪些內容。

二、汽車專業單片機課程教學的改革

（一）內容上結合汽車專業需求

事實證明，只有與專業成長或與就業切實相關的教學內容才更能夠激發起學生的學習動力，因此單片機的教學內容上要強調單片機在汽車上得到的廣泛應用。從汽車發動機電控系統、防抱死制動系統（ABS）到電子穩定系統（ESP），都是在單片機的綜合控制下運行。當代汽車上的新技術主要集中在電器裝置與信息系統上，電器裝置如電動座椅，倒車雷達，自動車窗，GPS導航。信息系統如CAN總線，藍牙通訊系統，甚至光學通訊系統。這些系統中又往往采用單片機作為核心控制器以實現自動化和智能化的需求。

在單片機的理論教學中，只有基于這些技術，對單片機控制系統進行描述，并在實踐教學中，適當添加關于汽車單片機的內容，才能讓學生體會到單片機教學的重要性，從而扭轉被動學習的局面，激發他們的自主學習熱情。

（二）增加學生動手實踐的機會

“理—實”一體化的教學模式，將理論課搬到實訓室來上，每進行一段理論知識的學習，就開展實驗項目，解決了理論與實驗相互獨立，內容關聯性差，以及由此帶來的學生學習效率低、課堂氣氛難活躍的問題。

此外，鼓勵學生自行設計制作PCB電路，要求學生親自動手焊接制作單片機電路板，以加深對單片機開發的全過程的理解。還可組織有能力和有興趣的學生參加與單片機相關的學生學科競賽，如大學生飛思卡爾智能車設計大賽，電子設計大賽，機械創新設計制作大賽等，培養學生的動手能力與創新意識。

（三）強調單片機的應用

強調應用則是在明確專業需求特點的前提下進行。如我們用電腦來辦公，用電腦瀏覽網頁，但我們并不關心電腦機箱的內部結構與工作原理。因此，汽車專業應更側重于對單片機的應用，通俗而言，就是讓學生通過對單片機技術的學習來解決汽車上涉及的自動化控制問題，而不是完全掌握單片機結構內部的組成。

三、改革的具體實施及思考

（一）具體實施及效果

目前，通過對某院2011級交通運輸專業班級的單片機教學改革的調研分析，得出以下結論，內容如下：

1.“理論—實踐”一體化的改革。將上課地點由原來的普通多媒體教室搬到了汽車實訓實驗室，課程結合實訓項目，項目以每2～3人分成的學生小組進行，每組分配一臺電腦及一套單片機電子元件，以提高學生的團隊協作能力以及學生之間的競爭意識。第一次課程，就讓學生直觀地對單片機及單片機系統進行認識，掌握單片機的LED燈控制電路制作，單片機的程序編寫，及程序的編譯和下載，并看到自己制作的LED燈的閃爍。由此，學生從一開始就能夠形成對單片機進行開發學習的整體概念，并獲取學習的成就感。

2.課程實驗由淺入深，并緊扣汽車技術，在學習單片機的I/O控制時候，引入汽車轉向燈控制；在學習單片機的中斷系統應用時，引入基于單片機的汽車測速儀、倒車雷達報警裝置等實驗項目；在學習單片機的A/D應用時，引入發動機溫度測試儀實驗項目；在學習單片機的通訊內容時，結合汽車CAN通訊系統。

3.針對汽車技術存在的問題，讓學生大膽提出自身想法，實施驗證，激發并培養學生的創新實踐能力。如，針對電動車窗存在的由于誤操作而夾傷人甚至致死的問題，激勵學生提出解決方案并展開討論，并讓學生制作實物模型，對設計方案進行驗證。

4.巧妙結合學校或其他各級單位發起的活動或競賽，將活動或競賽引入課堂中，如針對該班級展開的單片機作品制作競賽，綜合制作工藝、創新性、難度、完成時間等指標對課堂中制作的競賽作品進行評審與獎勵，活躍了課堂氛圍，也刺激了學生的競爭意識。

對單片機課程的改革獲得的成效可觀，學生的學習主動性得以提高，上課遲到率降低到1%，學生無故曠課早退的現象降低到0%；大部分學生樂于利用課余時間來收集單片機的學習資料；部分學生真正對單片機技術產生了興趣，并有志于畢業后從事單片機開發的相關工作。

（二）存在的問題及反思

1.成本較高。進行單片機的項目制作，需要電烙鐵等工具，且每一實驗項目都讓學生親自動手焊接電路板，制作模型，相對傳統的方法在固定的試驗箱上重復性地開發各種實驗，消耗更多的原料、電子元件。可通過元件回收，不同專業資源共享等方法降低學生人均培養費用。

2.對教師的課前準備要求高。任課教師需要同時具備汽車專業知識和單片機系統開發能力。此外，理論課程與實踐課程融會結合，課程實驗與汽車專業課程的有機結合，都需要教師利用較多的課外時間來準備。因此，任課教師只有不斷學習，并且常常對已經完成的教學計劃進行反思總結，才能夠提高汽車專業單片機課程的教學能力。

針對汽車專業單片機教學的改革是個長期且不斷探索完善的過程。為了能獲得更好的教學效果，需要在教學內容上應不斷調整，充分結合專業需求，以調動學生的興趣和主動性，并適當增加部分專業熱門的、前沿的知識點，以培養出符合社會需要的人才。

參考文獻：

[1]曹建樹，代峰燕.應用型工科院校單片機課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012（3）：129-132.

[2]羅湛，陳永川.非計算機專業單片機課程教學改革[J].中國現代教育裝備，2015（1）：53-55.

[3]馮玉昌，門洪.單片機原理及應用課程教學改革的探索與實踐[J].東北電力大學學報，2009（5）：19-21.

[4]趙巍，馮娜.機械專業單片機課程教學方法研究[J].科技資訊，2012（24）：167-170.