基于賽課結合的單片機課程改革探索與研究

李晶 陳為真 盧亞玲

摘 要：單片機課程是電氣、電子、機械等專業中一門實踐性很強的課程，旨在培養學生單片機程序設計和接口應用的能力。在教學過程中引入競賽機制，增強教學的實踐性環節在人才培養過程中的比重。實踐證明，對培養學生實踐動手能力，創新能力效果顯著。

關鍵詞：單片機課程；賽課結合；實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）04-0104-02

Abstract： The single-chip microcontroller course is a very practical course in the specialty of electrical， electronic， mechanical and so on. It is designed to develop the ability of the program designing and the interface application. In the teaching process， the introduction of competition mechanism， and enhance the practical aspects of teaching in the process of personnel training. It is proved that the training of students' practical ability and innovative ability effect is remarkable.

Keywords： single-chip microcontroller course； the combination of the course and competition； practice teaching

《單片機原理與應用》是一門面向應用、具有很強的實踐性與綜合性的課程，以培養學生工程實踐能力以及創新實踐能力為主要目標，是電氣、電子、機械等專業的一門重要的專業基礎課。

在《單片機原理與應用》課程的教學中，實踐教學是理論課堂的延伸、實踐教學有利于學生對基本理論更深入理解，有助于鍛煉學生綜合能力，占有非常重要的地位。如何將考試型學生轉化成動手實踐型學生值得思考。在傳統教學模式中，由于教學內容固定，難以發掘學生創新能力，激發學生學習熱情。以“教”為主，難以達到鍛煉學生實踐能力的目的。因此，改革原有教學模式勢在必行。

競賽是培養學生創新精神，提高學生動手能力的有效形式。“賽課結合”這種教學模式已被很多的教學單位所采用[1，2]。將競賽模式引入課堂、成為理論教學非常有效的輔助教學模式非常有必要，可以為全體學生提供一個鍛煉能力和展示自我的平臺。為了加強教學效果，深化教學手段，甚至可以將比賽成績與考試成績掛鉤[3，4]，大賽成績特別優異的同學除了獲得電子元器件獎勵之外，可以申請免考資格，以期更好的對學生達到激勵作用。

結合在武漢輕工大學的實踐與嘗試，淺談賽課結合的具體做法與評價體系。

一、課程教學理念

確立以實踐為重點的理念。培養學生工程實踐能力以及創新實踐能力，是改革的切實目標。改變傳統教學理念，評價學生不再單一地看考試成績，更主要的是要看學會利用知識解決問題的能力。因此，課程的重點章節都是以單獨項目的形式，引導學生在了解、掌握單片機硬件原理的基礎的前提下，完成相應的設計項目，并在此之上引發一個現實生活、生產、科研中的實例，激發學生興趣，拓展學生視野。為了加強實踐能力的培養，學生在學期初根據自身實際情況對參賽選題調研，自由選題，教師對選題進行把關和指導。根據學生意愿，自由組合形成參賽小組，組內成員自行分工合作。教師負責指導學生實踐過程中遇到的問題，并且在期末組織單片機大賽，評定最終成果。

二、教學目標

本課程的教學目標是通過理論教學與實踐環節，使學生正確理解單片機的基本概念、基本原理，掌握單片機程序設計和接口應用的基本方法，并能綜合運用單片機的軟、硬件技術分析實際問題，為工業生產、科學研究和實驗設備等領域的單片機應用和開發打下良好的基礎。

三、課程組織形式

針對單片機課程的特點，以學生為主體，以項目為驅動，以提高實踐創新能力為目標，課程以以下幾個環節開展。

理論課中從實際工程應用入手，利用單片機開發實驗板以實驗過程和實驗現象為主導，由淺入深、循序漸進地講述51單片機的硬件原理、編程的方法和各種功能應用。不同于傳統的講述單片機的課程，本課中的所有例程均以實際硬件實驗板現象為根據，使學生知其然，又能知其所以然，從而幫助學生透過實在的現象看本質、從實際應用中徹底理解和掌握單片機。借鑒國外大學的一些適用方法，不設定統編教材，把書本當成工具，廣泛閱讀學習。

討論課中教師根據教學進度提前準備若干開發項目，使同學們充分發揮自主創新意識與團隊協作能力來完成各類項目，以討論的形式逐步開發學生的實踐動手能力、分析問題、解決問題的能力。

實驗課中我們利用實驗室現有單片機超想-3000TB綜合實驗儀為學生開設驗證性實驗、設計性實驗、開放性實驗等不同難度的實驗。

四、競賽組織形式

實踐出真知，對于單片機原理與應用這樣的課程，只有學生自己實實在在去動手開發單片機，才是真正學習了單片機，否則就完全是紙上談兵。

同學們可以根據自己的實際動手能力充分發揮自主創新意識與團隊協作能力來完成各類項目，在逐步開發學生的實踐動手能力的過程中肯定會遇到各種各樣的問題，進而再去深化學習相應的理論原理知識，進一步培養學生查閱資料、分析問題、解決問題的能力。

在賽課結合這種新的教學模式中，將競賽模式引入實踐教學，給學生提供一個鍛煉能力和展示自我的平臺，培養學生的自主學習、努力創新的意識。

自由選題，培養創新能力。學生在開設《單片機原理與應用》課程所在學期初根據自身能力對參賽選題調研，自由選題，教師對選題進行把關和指導。

團隊合作，培養協作精神。根據學生意愿，自由組合形成參賽小組，組內成員自行分工合作。這種形式一方面減輕了教師的指導工作，更重要地培養了學生的自我管理能力以及協調能力。

獎勵機制，培養競爭意識。競賽采用全部同學參加初賽，取40%左右優秀作品進入決賽的形式，根據學生作品的優異程度，獎勵相應的元器件。

五、競賽具體形式

個人或團隊自主研發的產品或對現有的作品，進行改造升級。主要內容如下。

硬件電路設計。根據選題，用PROTEL軟件設計出電路原理圖。

電路板焊接與裝配。依據原理圖在電路板上焊接電子元器件及功能部件，裝配成實際的單片機產品。

產品硬件電路調試。按報名題目規定的產品功能及技術指標要求，對裝配完的單片機產品進行調試，并按要求記錄調試結果。

編寫程序及軟、硬統調。根據題目要求和單片機產品功能說明書編寫程序，并將調試完成的完整程序在線下載到芯片上，完成軟、硬聯調。

完成設計報告，參加答辯。

在決賽中，根據作品實踐應用功能，作品外觀（其中包括焊接點視覺效果，整體外觀與設計，焊接點是否虛焊），作品的科學性、實用性、節約性、創新性，以及各小組成員的配合情況，答辯表現，設計報告的規范、完整性等綜合評判，打分。對評選出的獲獎作品，頒發電子元器件獎勵及獲獎證書，并將主要作品對公眾展示。

六、課程考核標準

為了避免部分同學期末突擊學習，考試過后所學內容又扔還給老師的不良現象。在重實踐、重能力的教學改革中，考核方式的徹底改變，才能對學生起到良好的激勵作用。學生成績評定可以由平時成績（10%）、實驗成績（20%）、理論考試（30%）、競賽成績（40%）幾個部分組成。根據實際情況調配各個部分比例。這樣可以很好的讓學生從觀念上改變應試教育的習慣，強調學生的綜合能力。

七、改革成果

基于本課程知識儲備，我校每年6月初舉行單片機大賽，通過預賽、復活賽、決賽，使每位同學都參與到制作作品、制作精品的過程中去。雖然在競賽中有些學生選擇了電子鐘、交通燈、溫度計這類“簡單”題目，仍可以在實際操作過程對理論學習、實驗學習進行查漏補缺，真正意義上的提高了實踐動手能力。有些學生完成了如高精度數據采集，自行車測速、智能家居系統、廣州塔、光立方等在制作水平、創新性、難度水平都相當突出的作品，并且進入決賽。

最終，結合綜合能力的評判，推薦部分同學參加全國電子設計大賽、機械創新大賽、挑戰杯等，這些同學在歷年省賽、國賽中取得過優秀的成績。

由于單片機原理與應用在電子信息科學中占用非常重要的地位，對該課程進行教學改革，可以起到示范帶頭做用，促進其他實踐類課程的教育教學改革，深化素質教育，培養學生創新實踐能力。

隨著改革推進，擴大比賽面，推廣整個比賽，吸引相關專業、院系，乃至兄弟院校的師生參賽。更好的提高學生興趣，擴大專業知名度、院系知名度、甚至學校知名度。

八、結束語

由于單片機原理與應用在電氣、電子、機械等專業中占用非常重要的地位，對該課程進行教學改革，目的是要起到示范帶頭做用，促進其他實踐類課程的教育教學改革，深化素質教育，培養學生創新實踐能力。

將競賽作為課堂教學的有效延伸，可以為學生提供鍛煉動手能力的機會，展示自我的平臺，提高參加科技活動的積極性。為各類科技比賽選拔種子選手。特別是在培養學生們的實踐動手能力的基礎之上，又提高了他們的工程素質和創新意識。

參考文獻

[1]蘭建軍.微機課程“賽課結合”教學模式探索與實施[J].課程教育研究，2015，10.

[2]劉輝，王新輝，張文希.從電子設計競賽看單片機實驗教學的改革與創新[J].長沙大學學報（自然科學版），2006，20（5）.

[3]嚴權峰，王岳斌.依托程序設計競賽，提升學生綜合素質[J].電子技術，2014，2.

[4]陳新兵，龍曉莉，陳虹，等.課賽結合的機器人創客平臺建設探索[J].實驗室研究與探索，2016（9）.