《微控制器應(yīng)用綜合實驗》教學改革

王嬈芬+張莉萍+吳健珍+徐冬梅+童東兵+劉燁+段倩倩

【摘 要】為了提高微控制器應(yīng)用綜合實驗課程的教學質(zhì)量和教學效果，本文對該課程的教學方法和模式進行了探討，首先分析了現(xiàn)階段微控制器應(yīng)用綜合實驗課程教學中存在的問題，然后結(jié)合行業(yè)和學生自身發(fā)展需求，積極探索有效的教學方法，優(yōu)化教學資源，提出了教學方法改革，充分調(diào)動學生學習的積極性和自主性，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識。

【關(guān)鍵詞】微控制器；實踐教學；教學改革

[Abstract]In order to improve the teaching quality and effect comprehensive experiment course of micro controller application， teaching method and mode of the course are discussed. Firstly the problems of teaching the experiment of integrated micro controller application are analyzed. And then combined with the industry and students own development needs， effective teaching methods are explored. The reform of teaching methods can fully mobilize the enthusiasm and initiative of students. Practical ability and innovation consciousness of students will be cultivated by this course.

[Keywords]micro controller；practice teaching；teaching reform

一、引言

自動控制領(lǐng)域中微控制器誕生于20世紀70年代，經(jīng)過40多年的發(fā)展，其成本越來越低，性能越來越強大，應(yīng)用越來越廣泛，遍及各個領(lǐng)域，包括工業(yè)控制與自動化、電機控制、條碼閱讀、消費類電子、樓宇安全與門禁控制等。微控制器憑借其優(yōu)異的性能、廣泛的應(yīng)用范圍，已經(jīng)成為了理工科相關(guān)專業(yè)的學生必須熟練掌握的專業(yè)技能。

《微控制器應(yīng)用綜合實驗》是自動化專業(yè)的集中實踐類課程之一。自動化專業(yè)的學生在前期已經(jīng)學習了自動控制理論、單片機、電力電子技術(shù)等相關(guān)理論和知識，已經(jīng)基本掌握了微控制器、各類電子元器件等的原理，在本課程中，學生將學習如何應(yīng)用已學的理論知識來設(shè)計微控制電路。本課程實踐性非常強，要求學生能夠?qū)⒗碚摵蛯嵺`有機結(jié)合，真正掌握、應(yīng)用已學知識。

本文第二部分將介紹微控制器應(yīng)用綜合實驗教學現(xiàn)狀，第三部分提出對本門課程的改革方法，第四部分進行總結(jié)。

二、微控制器應(yīng)用綜合實驗教學現(xiàn)狀

隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，微控制電路變得越來越復(fù)雜，電路的設(shè)計工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設(shè)計已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設(shè)計人員使用快捷、高效的設(shè)計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計，從而能夠方便修改設(shè)計電路，進行仿真分析，以獲得最佳設(shè)計效果。

本實驗課程以Altium Designer軟件為工具，結(jié)合基礎(chǔ)理論知識，開展微控制器電路的繪制、調(diào)試、設(shè)計等實踐教學。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的融合，設(shè)計者可以輕松進行電路設(shè)計，熟練使用該軟件可以提高本科生的工程實踐能力，提升本科生的就業(yè)優(yōu)勢。

目前，本課程以微控制電路為對象進行教學，讓學生熟練掌握Altium Designer設(shè)計軟件，設(shè)計微控制電路，提高學生動手能力。但目前本課程的實驗內(nèi)容主要圍繞軟件的基本操作進行，其重點在于讓學生熟練掌握軟件設(shè)計技巧。已有的實驗項目主要是基礎(chǔ)驗證和綜合設(shè)計類實驗，沒有研究創(chuàng)新類實驗。在教學方法上，是以老師講授軟件操作，學生跟學的方式。課程結(jié)束后，學生雖然能夠獨立繪制給定的電路，并設(shè)計出PCB板，但不具備根據(jù)任務(wù)需求，自主設(shè)計電路的能力。

因此，非常有必要進行實踐教學改革，改變實驗項目及教學方法等，提高設(shè)計創(chuàng)新類實驗項目的比例，讓學生能夠自主設(shè)計小型的微控制電路，使學生真正能夠?qū)W以致用，能夠用于將來的科研設(shè)計或解決實際工程問題。本次教學改革旨在提高實踐課程教學質(zhì)量，提高本課程的綜合性和創(chuàng)新性，提升學生的實際動手能力。

三、微控制器應(yīng)用綜合實驗教學改革

1.調(diào)整實驗項目，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

微控制器是在自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)等的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，而在科技高速發(fā)展的今天，微控制器也不斷推陳出新，運行速度越來越快，功能也越來越強大。實驗內(nèi)容應(yīng)以新產(chǎn)品、新知識為基礎(chǔ)，實驗項目應(yīng)能夠激發(fā)學生自主思考、搜索資料、設(shè)計和檢驗。因此，在授課之前，應(yīng)多方面查找相關(guān)資料，在保證實驗內(nèi)容前沿性和先進性的同時，制訂合理的實驗指導(dǎo)書。實驗項目中應(yīng)包含少部分的基礎(chǔ)性實驗項目，從而使學生熟練掌握軟件的使用方法和技巧。而大部分的內(nèi)容應(yīng)為綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型的項目，從而培養(yǎng)學生獨立思考的能力和創(chuàng)新能力，為將來的工程實踐、競賽、畢業(yè)設(shè)計等做好準備。

2.改進教學方法，開展引導(dǎo)式、案例式教學

以往的教學方式，是以教師指導(dǎo)為主。教師會一步一步講解軟件的操作方式、電路中元器件的放置和設(shè)計原理、PCB板的制作等。這樣的教學方式，使得本實驗課程的重心偏移，學生主要學習到的是軟件的操作方式，而不是微控制器的應(yīng)用和設(shè)計方法，達不到本課程應(yīng)有的教學效果。因此，在實驗項目重新調(diào)整的基礎(chǔ)上，應(yīng)當改進教學方法，開展引導(dǎo)式、案例式教學。

在基礎(chǔ)型實驗部分，教師可以逐步講解，使學生能夠盡快掌握軟件的操作。而在完成綜合型、設(shè)計型和創(chuàng)新型實驗項目時，應(yīng)當以學生為主體。教師在教學過程中，可以運用多種教學方法，激發(fā)學生的興趣和潛能，引導(dǎo)學生對實驗項目進行思考、找出問題關(guān)鍵所在、自主完成實驗項目。同時，各個實驗項目的完成應(yīng)該有一套系統(tǒng)的流程，以“項目分析——硬件選型——硬件電路設(shè)計及實現(xiàn)——項目調(diào)試及驗證”組織教學。學生以3-5人為一組，設(shè)計出合理的微控制電路。而在此過程中，學生分析問題、查閱資料、搭建及調(diào)試硬件電路，通過該實驗，學生能夠?qū)⑺鶎W為所用，分析并完成實驗項目，培養(yǎng)積極、主動學習和創(chuàng)新的能力。

3.優(yōu)化考核方法

以往的考核方式是采取實驗效果、實驗報告、平時表現(xiàn)的方法，不利于考核學生的能力。因此，應(yīng)優(yōu)化考核方法，在考核學生小組實驗效果的基礎(chǔ)上，重點考核學生個人在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，從而避免個別學生組隊后什么也不做、坐享其成的現(xiàn)象。以便激勵學生多動手、多練習、多思考。

四、總結(jié)

微控制器的應(yīng)用是自動化專業(yè)學生都應(yīng)掌握的能力，本課程的學習有利于學生參加智能車競賽、電子競賽等比賽，也有利于學生后續(xù)的生產(chǎn)實踐和畢業(yè)設(shè)計，也可為學生將來從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。本文的目的在于改進微控制器應(yīng)用綜合實驗課程的教學內(nèi)容和教學方法，從而提高該課程的教學效果，達到應(yīng)有的教學目標。

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基金項目：

上海工程技術(shù)大學實踐教學建設(shè)項目：p201602001。endprint