基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的電裝實習(xí)教學(xué)改革

李莉芳+魏永輝+郝賓波

摘 要：電裝實習(xí)是一門實踐性課程，是對課堂理論知識的驗證及深化，對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力具有重要意義。本文中淺談了實習(xí)過程中教學(xué)改革的原因、目標(biāo)、改革措施及改革成果。

關(guān)鍵詞：電裝實習(xí)；教學(xué)改革；單片機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.192

1 傳統(tǒng)電裝實習(xí)存在的問題

以往高校的電裝實習(xí)課程都只是停留在對元器件的了解，電路原理的理解，焊接技術(shù)的實踐，在已經(jīng)設(shè)計好的印制電路板上進(jìn)行元器件的安裝、測試操作，我校一直是通過對收音機(jī)和萬用表的焊接實驗達(dá)到以上教學(xué)目標(biāo)。近幾年隨著嵌入式單片機(jī)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電裝實驗僅僅停留在以上兩個實驗的基礎(chǔ)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高校學(xué)生對知識的渴求，社會對人才的需求，所以我實驗中心從2016年開始著手對電裝實習(xí)課程的教改研究。

2 實習(xí)改革的目標(biāo)

此次實驗教學(xué)改革的最終目標(biāo)是保留原有的理論知識考核點和原有的焊接操作考核點，改變原有的實驗?zāi)Ｊ?，在新的實驗中融入單片機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)，多學(xué)科知識點交叉運(yùn)用，軟件知識和硬件知識交叉學(xué)習(xí)，學(xué)生自己動手設(shè)計電路，設(shè)計驅(qū)動程序，最終做出一個具有實際應(yīng)用需求的電子產(chǎn)品。

3 實習(xí)改革的措施

考慮到我校的課程安排，以及各相關(guān)專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)，我們以STM32F103ZET6開發(fā)板為基礎(chǔ)，把嵌入式單片機(jī)的開發(fā)過程和電裝組裝、焊接結(jié)合在一起，設(shè)計了電子時鐘和密碼鎖兩個實驗。

電子時鐘實驗要求設(shè)計外圍功能模塊使用4個數(shù)碼管和2個LED燈顯示分鐘和秒數(shù)，實現(xiàn)模擬秒表功能、倒計時功能和置數(shù)功能。

模擬秒表功能：按下按鍵S2開始/暫停計時；能計時到59分59秒。

倒計時功能：按下按鍵S5啟動倒計時功能，數(shù)碼管默認(rèn)顯示59：59，可以通過按鍵S3和按鍵S4進(jìn)行初始值修改。再次按S5暫停倒計時。

置數(shù)功能：按下S4設(shè)置倒計時初始值。

模擬密碼鎖實驗要求設(shè)計外圍模塊以矩陣鍵盤為輸入模塊，以Nokia5110液晶屏為顯示模塊，實現(xiàn)密碼的設(shè)置、模擬開鎖、結(jié)果顯示，錯誤報警功能。

密碼設(shè)置功能：按下S1鍵開始密碼設(shè)置，利用矩陣鍵盤輸入四位密碼，每輸入一個數(shù)字，顯示屏上出現(xiàn)一個“-”號，再次按下S1鍵結(jié)束密碼設(shè)置。按“CLR”鍵，可以清除全部數(shù)字。

模擬開鎖功能：按下S2鍵開始解鎖過程，利用矩陣鍵盤輸入相應(yīng)密碼，每輸入一位，顯示屏上顯示“*”，再次按下S2鍵密碼輸入完畢，如果此密碼與先前設(shè)置的密碼一致，液晶屏上顯示“正確”字樣；如果此密碼不正確，液晶屏上顯示“錯誤”字樣。

教改后的電裝實習(xí)采取教學(xué)與實踐、軟件與硬件交叉進(jìn)行的實施模式，通過下表所列的教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

第一個階段主要是講解需要用到的電路原理知識，元器件基礎(chǔ)知識，帶領(lǐng)學(xué)生研究設(shè)計外圍模塊的電路圖，規(guī)劃電路板。第二個階段在已經(jīng)印制好的電路板上進(jìn)行元器件的焊接安裝，調(diào)試，此階段做一個階段性驗收，以檢查學(xué)生對電路知識和焊接工藝的掌握程度。第三個階段主要講解在已經(jīng)組裝好的硬件基礎(chǔ)上怎么設(shè)計程序流程，怎么進(jìn)行軟件編程調(diào)試，完成實驗要求的功能，以及如何下載程序到我們的硬件開發(fā)板上，驅(qū)動我們自己設(shè)計的外圍功能模塊實現(xiàn)相應(yīng)的功能。第四個階段主要用簡單編程實例講解軟件程序編寫的基本方法。最后做最終成果的驗收考核。

4 實習(xí)改革的成果

整個教學(xué)改革的亮點是通過電裝實習(xí)把多個學(xué)科的知識交叉學(xué)習(xí)、運(yùn)用，從原來簡單的元器件組裝工作變?yōu)閷W(xué)生根據(jù)實驗要求從設(shè)計電路，選擇需要的元器件，印制電路板，焊接實踐到設(shè)計編程思路，下載程序、實驗調(diào)試，實驗驗證的整個過程，把單片機(jī)程序的開發(fā)過程融入到電裝實習(xí)的過程中，能使學(xué)生對之前學(xué)到的課程知識融會貫通，對之后要深入學(xué)習(xí)的嵌入式單片機(jī)產(chǎn)生濃厚的興趣，該實習(xí)課程的改革起到了一個承上啟下的作用。此次教學(xué)改革符合獨立學(xué)院為社會培養(yǎng)動手能力強(qiáng)，創(chuàng)新能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)，在2017年春季學(xué)期的電裝實習(xí)課程中，學(xué)生表現(xiàn)出了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，親手制作出的電子產(chǎn)品大大加強(qiáng)了學(xué)生們的成就感。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛梅.工程教育背景下電裝實習(xí)改革探索與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2016（04）：191-193.

[2]何勇.實踐課程的教學(xué)改革研究[J].電裝實習(xí).湖南農(nóng)機(jī)：學(xué)術(shù)版，2012（06）：194-195.

作者簡介：李莉芳（1979-），河北唐山人，本科，助理實驗師，主要研究方向：單片機(jī)的應(yīng)用與教學(xué)，主要從事計算機(jī)實驗室、電裝實驗室教學(xué)任務(wù)。