《微控制器應用綜合實驗》教學改革

王嬈芬 張莉萍 吳健珍 徐冬梅 童東兵 劉 燁 段倩倩/上海工程技術大學電子電氣工程學院

《微控制器應用綜合實驗》教學改革

王嬈芬 張莉萍 吳健珍 徐冬梅 童東兵 劉 燁 段倩倩/上海工程技術大學電子電氣工程學院

為了提高微控制器應用綜合實驗課程的教學質量和教學效果，本文對該課程的教學方法和模式進行了探討，首先分析了現階段微控制器應用綜合實驗課程教學中存在的問題，然后結合行業和學生自身發展需求，積極探索有效的教學方法，優化教學資源，提出了教學方法改革，充分調動學生學習的積極性和自主性，培養學生的實踐能力和創新意識。

微控制器；實踐教學；教學改革

一、引言

自動控制領域中微控制器誕生于20世紀70年代，經過40多年的發展，其成本越來越低，性能越來越強大，應用越來越廣泛，遍及各個領域，包括工業控制與自動化、電機控制、條碼閱讀、消費類電子、樓宇安全與門禁控制等。微控制器憑借其優異的性能、廣泛的應用范圍，已經成為了理工科相關專業的學生必須熟練掌握的專業技能。

《微控制器應用綜合實驗》是自動化專業的集中實踐類課程之一。自動化專業的學生在前期已經學習了自動控制理論、單片機、電力電子技術等相關理論和知識，已經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，學生將學習如何應用已學的理論知識來設計微控制電路。本課程實踐性非常強，要求學生能夠將理論和實踐有機結合，真正掌握、應用已學知識。

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

二、微控制器應用綜合實驗教學現狀

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

本實驗課程以Altium Designer軟件為工具，結合基礎理論知識，開展微控制器電路的繪制、調試、設計等實踐教學。這套軟件通過把原理圖設計、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計輸出等技術的融合，設計者可以輕松進行電路設計，熟練使用該軟件可以提高本科生的工程實踐能力，提升本科生的就業優勢。

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設計軟件，設計微控制電路，提高學生動手能力。但目前本課程的實驗內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計技巧。已有的實驗項目主要是基礎驗證和綜合設計類實驗，沒有研究創新類實驗。在教學方法上，是以老師講授軟件操作，學生跟學的方式。課程結束后，學生雖然能夠獨立繪制給定的電路，并設計出PCB板，但不具備根據任務需求，自主設計電路的能力。

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，提高設計創新類實驗項目的比例，讓學生能夠自主設計小型的微控制電路，使學生真正能夠學以致用，能夠用于將來的科研設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量，提高本課程的綜合性和創新性，提升學生的實際動手能力。

三、微控制器應用綜合實驗教學改革

1.調整實驗項目，培養學生的創新能力

微控制器是在自動控制技術、電子技術、計算機技術等的基礎上發展而來，而在科技高速發展的今天，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。實驗內容應以新產品、新知識為基礎，實驗項目應能夠激發學生自主思考、搜索資料、設計和檢驗。因此，在授課之前，應多方面查找相關資料，在保證實驗內容前沿性和先進性的同時，制訂合理的實驗指導書。實驗項目中應包含少部分的基礎性實驗項目，從而使學生熟練掌握軟件的使用方法和技巧。而大部分的內容應為綜合型、設計型、創新型的項目，從而培養學生獨立思考的能力和創新能力，為將來的工程實踐、競賽、畢業設計等做好準備。

2.改進教學方法，開展引導式、案例式教學

以往的教學方式，是以教師指導為主。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用和設計方法，達不到本課程應有的教學效果。因此，在實驗項目重新調整的基礎上，應當改進教學方法，開展引導式、案例式教學。

在基礎型實驗部分，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、設計型和創新型實驗項目時，應當以學生為主體。教師在教學過程中，可以運用多種教學方法，激發學生的興趣和潛能，引導學生對實驗項目進行思考、找出問題關鍵所在、自主完成實驗項目。同時，各個實驗項目的完成應該有一套系統的流程，以“項目分析——硬件選型——硬件電路設計及實現——項目調試及驗證”組織教學。學生以3-5人為一組，設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、搭建及調試硬件電路，通過該實驗，學生能夠將所學為所用，分析并完成實驗項目，培養積極、主動學習和創新的能力。

3.優化考核方法

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

四、總結

微控制器的應用是自動化專業學生都應掌握的能力，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，也有利于學生后續的生產實踐和畢業設計，也可為學生將來從事相關工作奠定基礎。本文的目的在于改進微控制器應用綜合實驗課程的教學內容和教學方法，從而提高該課程的教學效果，達到應有的教學目標。

[1]林（契）.微控制器應用-教學改革實踐反思.金華職業技術學院學報.2011,11(3): 27-30.

[2]王用鑫.微控制器技術課程教學建議.黑龍江科技信息.2015, 9: 73.

[3]陳啟麗,陳雯柏.工程型智能科學與技術專業微控制器技術課程教學研究.計算機教育.2015,18: 64-66.

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.

micro controller;practice teaching;teaching reform

上海工程技術大學實踐教學建設項目：p201602001。