以電子設計大賽促進多層次MCU為核心的系列課程教學改革

劉夢亭 趙麗紅

【摘要】本文章以大學生各類學科競賽活動為契機，論述了以多層次MCU為核心的系列課程教學改革的探索與實踐，著重從課程體系、教育內容、實踐能力等方面進行了改革和探索，從而進行具有創新意識、適應性強、綜合素質高的應用型專業人才的培養。

【關鍵詞】學科競賽;MCU;教學改革

Abstract：The article to the students of various subject contest as an opportunity，discusses the exploration and practice of teaching reform of series courses in multi-level MCU as the core.It focuses on curriculum system and teaching content and practice and exploration was reformed and，seek to develop innovative，high quality，adaptable application-oriented professionals.

Keywords：subject contest;MCU;teaching reform

引言

一直以來我院電子信息系提倡培養應用型人才，以學生為主體，以教師為主導，把促進學生健康成長作為學校一切工作的出發點和落腳點，為每個學生提供適合的教育，提高學生用于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力，提高學生服務國家，服務社會的責任感。因此在重視學科建設的基礎上，不斷改革實踐教學內容，改進實踐教學方法，通過吸引更多的高水平教師從事實踐教學工作，但又不能僅僅按照傳統意義上的實驗教學來開展，而是通過鼓勵和引導學生通過開展產品的制作、參加各類學科競賽等新型形式走出校園與全國重點院校同臺競技的同時，獲得交流與學習的機會，并能快速捕捉社會的實際需求，提高就業競爭能力，真正做到以賽促教，以賽促建。

1.以競賽活動為契機，深化課程體系改革，培養學生創新意識

當前，面向大學生的科技競賽種類繁多，規模越來越大，內容越來越豐富多彩，受到了各大高校師生的廣泛關注。近年來，我院高度重視大學生競賽活動，通過構建大學生競賽平臺，舉辦和參加多層次，多形式的大學生科技競賽活動，不斷推動學校進一步加強專業建設，推動校內外實習實訓基地建設，深化教學內容和課程體系改革，以競賽促教學，以教學帶競賽，不斷探索有益于學生發揮潛能和成長的創新人才培養模式。

我院電子信息系從2007年以來已經成功地組織學生參加了多次全國大學生電子設計競賽，廣東省大學生電子設計競賽，“博創杯”全國大學生嵌入式物聯網設計大賽，“畢昇杯”全國電子創新設計競賽以及“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等等，并在比賽中取得了優異的成績——獲得全國大賽總決賽特等獎三項，一等獎兩項，廣東省一等獎七項，二等獎三等獎若干項，有近百名學生參與到各類大學生電子競賽活動中去。回顧近幾年的歷程，我們深有感觸：是競賽大大提高了學生的實踐動手能力，培養了學生的創新意識，增強了學生的團隊合作意識，提高了實踐教學質量。

2.建立以多層次MCU為核心的系列課程平臺，加強實踐教學內容的改革

根據我院參加以上不同的學科競賽活動的特點，建立以多層次MCU為核心的系列課程平臺，有針對性地進行實驗實踐教學。以多層次MCU為核心的系列課程分為四個方向：電路設計類課程、仿真設計類課程、軟件設計類課程及應用設計類課程，各個方向又細化為基礎課、專業基礎課和專業課。如圖所示。以單片機技術、EDA技術和嵌入式技術的應用開發為核心的課程平臺建設，有機融合了電子電路系列課程，仿真分析系列課程以及軟件設計系列課程，強化了學生的電路設計、軟硬件相結合、綜合運用先進技術的能力，進一步通過各類MCU設計項目提高學生系統分析、設計、開發的能力，為激發學生的實踐創新意識、實踐創新思維、實踐創新能力提供了知識平臺。

圖一 MCU系列課程體系

加大各門課程之間的相互聯系和承前啟后性，加大各課程知識點的相互促進作用，進一步優化課程體系，將更多應用型，設計型課程引入到培養方案中。在51單片機、電路CAD、ARM處理器原理課程的教學中，更多將MCU的應用和實際結相合，結合企業應用的最新技術和發展方向把握教學的內容，在學生完成一門課程后則具備使用該專業知識進行相關電子制作的能力。

聯合電子信息系實驗室動態合理配置系內實驗資源，以實驗樓328嵌入式實驗室為學生科技活動中心，全日制面向電子信息系學生開放，電子信息系教師與實驗中心實驗員共同對參與科技實踐活動的學生進行指導與培訓，支持和鼓勵學生進行各類電子設計、電子制作、軟件設計、各種創新科技實踐活動。成立各類興趣小組，引導學生在電子信息技術應用的各種領域進行創新型產品的研發和制作，通過參加全國大學生電子設計競賽、博創杯嵌入式競賽、畢昇杯創新電子競賽，挑戰杯課外科技競賽等全國性競賽活動，重點培養學生的實踐動手能力和創新能力，提高學生自信心。

圖二 單片機課程實驗內容創新與完善

打破傳統的驗證性實驗教學模式，根據實驗教學的內容不同，將實驗課程劃分為驗證性、應用型、設計型、創新型實驗，注重理論與實際緊密聯系，題目由簡單到復雜、難度從小到大，以單片機課程為例，如下圖所示，將實驗教學內容進行創新和完善，將51單片機在各類電子產品的應用引入實驗課程，學生圍繞單片機進行各種電子制作，例如：交通燈的設計，電子時鐘的設計，立體停車庫控制器的設計，自動行走小車，太陽能發電照明控制系統，基于單片機的智能家居系統等一系列設計型創新型實驗（見圖二）。

增設電子系統綜合設計。電子系統綜合設計涉及電子，通信，自動化，嵌入式等多個學科領域，是從模擬電子、數字電子到單片機，傳感器原理與應用，嵌入式linux，物聯網技術等多個相關專業課程的綜合設計課程，著力于培養學生開發創新的綜合應用的實踐操作能力，為參加各類全國大學生電子競賽取得優異成績起到促進作用。參賽獲獎作品有“基于LINUX系統和ARM11處理器的智能家居系統”，“基于WINCE系統和GRPS的遠程校園智能監控系統”，“基于ARM7的風光互補發電照明控制系統”，“基于ARM6410及Android系統的六足機器人”，“基于ARM6410的六軸航拍飛行器的控制”，“基于第六感的探險救援爬墻機器人”，“基于物聯網的智能安防兼排爆機器人”等。

3.總結

大學生電子設計競賽檢驗了電路設計類的教學內容與教學質量;博創杯嵌入式大賽反映了我們本科生很好的將嵌入式、物聯網應用系統與現實需求緊密結合，學生將所學的技術知識得以轉化，并充分利用大賽平臺相互學習、交流，為未來快速適應工作環境打好基礎;畢昇杯創新設計大賽通過我們的學生在達盛科技的開發板上進行不拘泥于各種技術形勢的創新設計，培養學生的動手能力以及學習能力，弘揚了民族創新精神。由此可見，以多層次MCU為核心的系列課程改革的全面實施取得了豐碩的成果，改革是成功的。今后，我們將進一步擴大競賽的參與面，促進校際交流，為優秀的創新人才的脫穎而出提供舞臺。

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作者簡介：

劉夢亭（1981—），女，江西景德鎮人，工學碩士，講師，主要研究方向：系統工程，嵌入式開發，信號處理。

通訊作者：趙麗紅（1978—），女，湖北鄂州人，工學碩士，工程師，主要研究方向：系統工程，計算機軟件技術。