汽車專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)的思考與改革

[摘 要] 目前國(guó)內(nèi)許多的高校汽車專業(yè)對(duì)學(xué)生的單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)照搬電類專業(yè)，忽略了專業(yè)的自身特性，且理論課程與實(shí)驗(yàn)課程相互獨(dú)立，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性降低以及學(xué)而不知所用的情況發(fā)生。以專業(yè)結(jié)合性、“理—實(shí)”一體教學(xué)、應(yīng)用性三個(gè)方面對(duì)汽車專業(yè)的單片機(jī)教學(xué)方法進(jìn)行改革，提高了教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān) 鍵 詞] 汽車；單片機(jī)；改革

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）08-0116-02

單片機(jī)自從問(wèn)世后，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域從工業(yè)、農(nóng)業(yè)再到日常生活，幾乎覆蓋了每一個(gè)方面。在汽車領(lǐng)域中，汽車的電子系統(tǒng)是由幾個(gè)到幾十個(gè)單片組成的控制網(wǎng)絡(luò)，可以說(shuō)，一旦離開(kāi)了單片機(jī)，絕大部分的汽車就無(wú)法正常行駛。因此，掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)對(duì)汽車類高校學(xué)生顯得相當(dāng)重要。目前，國(guó)內(nèi)許多高校的汽車相關(guān)專業(yè)都開(kāi)設(shè)單片機(jī)課程，但就汽車專業(yè)的單片機(jī)教學(xué)改革研究還不多。

一、汽車專業(yè)單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）內(nèi)容上照搬電類專業(yè)

學(xué)生更喜歡學(xué)習(xí)自身專業(yè)知識(shí)或者跟自身專業(yè)關(guān)聯(lián)性大的知識(shí)。然而，目前各高校各專業(yè)的單片機(jī)課程中，屢現(xiàn)照搬電類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容及經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象，跟汽車專業(yè)結(jié)合性差，致使學(xué)生失去對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)內(nèi)容抽象枯燥，且很難在短時(shí)間內(nèi)掌握，導(dǎo)致很多學(xué)生在內(nèi)心形成了對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的恐懼感。此外，由于高校大學(xué)生課程作業(yè)繁重，除了專業(yè)課程外，仍需擔(dān)負(fù)外語(yǔ)、思想政治等課程學(xué)習(xí)任務(wù)，讓許多學(xué)生感到不堪重負(fù)或顧此失彼。

（二）理論與實(shí)踐的分割

教學(xué)上，理論課就是理論課，實(shí)驗(yàn)課就是實(shí)驗(yàn)課，兩者既不結(jié)合，也無(wú)法做到相互促進(jìn)。導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課的時(shí)候一臉茫然，而在進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，按照固定的流程，把已經(jīng)給出的程序代碼錄入電腦，然后編譯后下載至單片機(jī)試驗(yàn)箱，看到既定的實(shí)驗(yàn)效果，渾然不知實(shí)驗(yàn)用到了理論課程的哪些內(nèi)容。

二、汽車專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)的改革

（一）內(nèi)容上結(jié)合汽車專業(yè)需求

事實(shí)證明，只有與專業(yè)成長(zhǎng)或與就業(yè)切實(shí)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容才更能夠激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，因此單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容上要強(qiáng)調(diào)單片機(jī)在汽車上得到的廣泛應(yīng)用。從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）到電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP），都是在單片機(jī)的綜合控制下運(yùn)行。當(dāng)代汽車上的新技術(shù)主要集中在電器裝置與信息系統(tǒng)上，電器裝置如電動(dòng)座椅，倒車?yán)走_(dá)，自動(dòng)車窗，GPS導(dǎo)航。信息系統(tǒng)如CAN總線，藍(lán)牙通訊系統(tǒng)，甚至光學(xué)通訊系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中又往往采用單片機(jī)作為核心控制器以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的需求。

在單片機(jī)的理論教學(xué)中，只有基于這些技術(shù)，對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行描述，并在實(shí)踐教學(xué)中，適當(dāng)添加關(guān)于汽車單片機(jī)的內(nèi)容，才能讓學(xué)生體會(huì)到單片機(jī)教學(xué)的重要性，從而扭轉(zhuǎn)被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，激發(fā)他們的自主學(xué)習(xí)熱情。

（二）增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)

“理—實(shí)”一體化的教學(xué)模式，將理論課搬到實(shí)訓(xùn)室來(lái)上，每進(jìn)行一段理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，就開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，解決了理論與實(shí)驗(yàn)相互獨(dú)立，內(nèi)容關(guān)聯(lián)性差，以及由此帶來(lái)的學(xué)生學(xué)習(xí)效率低、課堂氣氛難活躍的問(wèn)題。

此外，鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)制作PCB電路，要求學(xué)生親自動(dòng)手焊接制作單片機(jī)電路板，以加深對(duì)單片機(jī)開(kāi)發(fā)的全過(guò)程的理解。還可組織有能力和有興趣的學(xué)生參加與單片機(jī)相關(guān)的學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽，如大學(xué)生飛思卡爾智能車設(shè)計(jì)大賽，電子設(shè)計(jì)大賽，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作大賽等，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新意識(shí)。

（三）強(qiáng)調(diào)單片機(jī)的應(yīng)用

強(qiáng)調(diào)應(yīng)用則是在明確專業(yè)需求特點(diǎn)的前提下進(jìn)行。如我們用電腦來(lái)辦公，用電腦瀏覽網(wǎng)頁(yè)，但我們并不關(guān)心電腦機(jī)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理。因此，汽車專業(yè)應(yīng)更側(cè)重于對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用，通俗而言，就是讓學(xué)生通過(guò)對(duì)單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)來(lái)解決汽車上涉及的自動(dòng)化控制問(wèn)題，而不是完全掌握單片機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的組成。

三、改革的具體實(shí)施及思考

（一）具體實(shí)施及效果

目前，通過(guò)對(duì)某院2011級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)班級(jí)的單片機(jī)教學(xué)改革的調(diào)研分析，得出以下結(jié)論，內(nèi)容如下：

1.“理論—實(shí)踐”一體化的改革。將上課地點(diǎn)由原來(lái)的普通多媒體教室搬到了汽車實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，課程結(jié)合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，項(xiàng)目以每2～3人分成的學(xué)生小組進(jìn)行，每組分配一臺(tái)電腦及一套單片機(jī)電子元件，以提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及學(xué)生之間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。第一次課程，就讓學(xué)生直觀地對(duì)單片機(jī)及單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)識(shí)，掌握單片機(jī)的LED燈控制電路制作，單片機(jī)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(xué)生從一開(kāi)始就能夠形成對(duì)單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)的整體概念，并獲取學(xué)習(xí)的成就感。

2.課程實(shí)驗(yàn)由淺入深，并緊扣汽車技術(shù)，在學(xué)習(xí)單片機(jī)的I/O控制時(shí)候，引入汽車轉(zhuǎn)向燈控制；在學(xué)習(xí)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，引入基于單片機(jī)的汽車測(cè)速儀、倒車?yán)走_(dá)報(bào)警裝置等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；在學(xué)習(xí)單片機(jī)的A/D應(yīng)用時(shí)，引入發(fā)動(dòng)機(jī)溫度測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；在學(xué)習(xí)單片機(jī)的通訊內(nèi)容時(shí)，結(jié)合汽車CAN通訊系統(tǒng)。

3.針對(duì)汽車技術(shù)存在的問(wèn)題，讓學(xué)生大膽提出自身想法，實(shí)施驗(yàn)證，激發(fā)并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。如，針對(duì)電動(dòng)車窗存在的由于誤操作而夾傷人甚至致死的問(wèn)題，激勵(lì)學(xué)生提出解決方案并展開(kāi)討論，并讓學(xué)生制作實(shí)物模型，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

4.巧妙結(jié)合學(xué)校或其他各級(jí)單位發(fā)起的活動(dòng)或競(jìng)賽，將活動(dòng)或競(jìng)賽引入課堂中，如針對(duì)該班級(jí)展開(kāi)的單片機(jī)作品制作競(jìng)賽，綜合制作工藝、創(chuàng)新性、難度、完成時(shí)間等指標(biāo)對(duì)課堂中制作的競(jìng)賽作品進(jìn)行評(píng)審與獎(jiǎng)勵(lì)，活躍了課堂氛圍，也刺激了學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

對(duì)單片機(jī)課程的改革獲得的成效可觀，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性得以提高，上課遲到率降低到1%，學(xué)生無(wú)故曠課早退的現(xiàn)象降低到0%；大部分學(xué)生樂(lè)于利用課余時(shí)間來(lái)收集單片機(jī)的學(xué)習(xí)資料；部分學(xué)生真正對(duì)單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)生了興趣，并有志于畢業(yè)后從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)的相關(guān)工作。

（二）存在的問(wèn)題及反思

1.成本較高。進(jìn)行單片機(jī)的項(xiàng)目制作，需要電烙鐵等工具，且每一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都讓學(xué)生親自動(dòng)手焊接電路板，制作模型，相對(duì)傳統(tǒng)的方法在固定的試驗(yàn)箱上重復(fù)性地開(kāi)發(fā)各種實(shí)驗(yàn)，消耗更多的原料、電子元件?？赏ㄟ^(guò)元件回收，不同專業(yè)資源共享等方法降低學(xué)生人均培養(yǎng)費(fèi)用。

2.對(duì)教師的課前準(zhǔn)備要求高。任課教師需要同時(shí)具備汽車專業(yè)知識(shí)和單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力。此外，理論課程與實(shí)踐課程融會(huì)結(jié)合，課程實(shí)驗(yàn)與汽車專業(yè)課程的有機(jī)結(jié)合，都需要教師利用較多的課外時(shí)間來(lái)準(zhǔn)備。因此，任課教師只有不斷學(xué)習(xí)，并且常常對(duì)已經(jīng)完成的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行反思總結(jié)，才能夠提高汽車專業(yè)單片機(jī)課程的教學(xué)能力。

針對(duì)汽車專業(yè)單片機(jī)教學(xué)的改革是個(gè)長(zhǎng)期且不斷探索完善的過(guò)程。為了能獲得更好的教學(xué)效果，需要在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)不斷調(diào)整，充分結(jié)合專業(yè)需求，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和主動(dòng)性，并適當(dāng)增加部分專業(yè)熱門的、前沿的知識(shí)點(diǎn)，以培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的人才。

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