基于赛课结合的单片机课程改革探索与研究

李晶 陈为真 卢亚玲

摘 要：单片机课程是电气、电子、机械等专业中一门实践性很强的课程，旨在培养学生单片机程序设计和接口应用的能力。在教学过程中引入竞赛机制，增强教学的实践性环节在人才培养过程中的比重。实践证明，对培养学生实践动手能力，创新能力效果显著。

关键词：单片机课程；赛课结合；实践教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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

《單片机原理与应用》是一门面向应用、具有很强的实践性与综合性的课程，以培养学生工程实践能力以及创新实践能力为主要目标，是电气、电子、机械等专业的一门重要的专业基础课。

在《单片机原理与应用》课程的教学中，实践教学是理论课堂的延伸、实践教学有利于学生对基本理论更深入理解，有助于锻炼学生综合能力，占有非常重要的地位。如何将考试型学生转化成动手实践型学生值得思考。在传统教学模式中，由于教学内容固定，难以发掘学生创新能力，激发学生学习热情。以“教”为主，难以达到锻炼学生实践能力的目的。因此，改革原有教学模式势在必行。

竞赛是培养学生创新精神，提高学生动手能力的有效形式。“赛课结合”这种教学模式已被很多的教学单位所采用[1，2]。将竞赛模式引入课堂、成为理论教学非常有效的辅助教学模式非常有必要，可以为全体学生提供一个锻炼能力和展示自我的平台。为了加强教学效果，深化教学手段，甚至可以将比赛成绩与考试成绩挂钩[3，4]，大赛成绩特别优异的同学除了获得电子元器件奖励之外，可以申请免考资格，以期更好的对学生达到激励作用。

结合在武汉轻工大学的实践与尝试，浅谈赛课结合的具体做法与评价体系。

一、课程教学理念

确立以实践为重点的理念。培养学生工程实践能力以及创新实践能力，是改革的切实目标。改变传统教学理念，评价学生不再单一地看考试成绩，更主要的是要看学会利用知识解决问题的能力。因此，课程的重点章节都是以单独项目的形式，引导学生在了解、掌握单片机硬件原理的基础的前提下，完成相应的设计项目，并在此之上引发一个现实生活、生产、科研中的实例，激发学生兴趣，拓展学生视野。为了加强实践能力的培养，学生在学期初根据自身实际情况对参赛选题调研，自由选题，教师对选题进行把关和指导。根据学生意愿，自由组合形成参赛小组，组内成员自行分工合作。教师负责指导学生实践过程中遇到的问题，并且在期末组织单片机大赛，评定最终成果。

二、教学目标

本课程的教学目标是通过理论教学与实践环节，使学生正确理解单片机的基本概念、基本原理，掌握单片机程序设计和接口应用的基本方法，并能综合运用单片机的软、硬件技术分析实际问题，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发打下良好的基础。

三、课程组织形式

针对单片机课程的特点，以学生为主体，以项目为驱动，以提高实践创新能力为目标，课程以以下几个环节开展。

理论课中从实际工程应用入手，利用单片机开发实验板以实验过程和实验现象为主导，由浅入深、循序渐进地讲述51单片机的硬件原理、编程的方法和各种功能应用。不同于传统的讲述单片机的课程，本课中的所有例程均以实际硬件实验板现象为根据，使学生知其然，又能知其所以然，从而帮助学生透过实在的现象看本质、从实际应用中彻底理解和掌握单片机。借鉴国外大学的一些适用方法，不设定统编教材，把书本当成工具，广泛阅读学习。

讨论课中教师根据教学进度提前准备若干开发项目，使同学们充分发挥自主创新意识与团队协作能力来完成各类项目，以讨论的形式逐步开发学生的实践动手能力、分析问题、解决问题的能力。

实验课中我们利用实验室现有单片机超想-3000TB综合实验仪为学生开设验证性实验、设计性实验、开放性实验等不同难度的实验。

四、竞赛组织形式

实践出真知，对于单片机原理与应用这样的课程，只有学生自己实实在在去动手开发单片机，才是真正学习了单片机，否则就完全是纸上谈兵。

同学们可以根据自己的实际动手能力充分发挥自主创新意识与团队协作能力来完成各类项目，在逐步开发学生的实践动手能力的过程中肯定会遇到各种各样的问题，进而再去深化学习相应的理论原理知识，进一步培养学生查阅资料、分析问题、解决问题的能力。

在赛课结合这种新的教学模式中，将竞赛模式引入实践教学，给学生提供一个锻炼能力和展示自我的平台，培养学生的自主学习、努力创新的意识。

自由选题，培养创新能力。学生在开设《单片机原理与应用》课程所在学期初根据自身能力对参赛选题调研，自由选题，教师对选题进行把关和指导。

团队合作，培养协作精神。根据学生意愿，自由组合形成参赛小组，组内成员自行分工合作。这种形式一方面减轻了教师的指导工作，更重要地培养了学生的自我管理能力以及协调能力。

奖励机制，培养竞争意识。竞赛采用全部同学参加初赛，取40%左右优秀作品进入决赛的形式，根据学生作品的优异程度，奖励相应的元器件。

五、竞赛具体形式

个人或团队自主研发的产品或对现有的作品，进行改造升级。主要内容如下。

硬件电路设计。根据选题，用PROTEL软件设计出电路原理图。

电路板焊接与装配。依据原理图在电路板上焊接电子元器件及功能部件，装配成实际的单片机产品。

产品硬件电路调试。按报名题目规定的产品功能及技术指标要求，对装配完的单片机产品进行调试，并按要求记录调试结果。

编写程序及软、硬统调。根据题目要求和单片机产品功能说明书编写程序，并将调试完成的完整程序在线下载到芯片上，完成软、硬联调。

完成设计报告，参加答辩。

在决赛中，根据作品实践应用功能，作品外观（其中包括焊接点视觉效果，整体外观与设计，焊接点是否虚焊），作品的科学性、实用性、节约性、创新性，以及各小组成员的配合情况，答辩表现，设计报告的规范、完整性等综合评判，打分。对评选出的获奖作品，颁发电子元器件奖励及获奖证书，并将主要作品对公众展示。

六、课程考核标准

为了避免部分同学期末突击学习，考试过后所学内容又扔还给老师的不良现象。在重实践、重能力的教学改革中，考核方式的彻底改变，才能对学生起到良好的激励作用。学生成绩评定可以由平时成绩（10%）、实验成绩（20%）、理论考试（30%）、竞赛成绩（40%）几个部分组成。根据实际情况调配各个部分比例。这样可以很好的让学生从观念上改变应试教育的习惯，强调学生的综合能力。

七、改革成果

基于本课程知识储备，我校每年6月初举行单片机大赛，通过预赛、复活赛、决赛，使每位同学都参与到制作作品、制作精品的过程中去。虽然在竞赛中有些学生选择了电子钟、交通灯、温度计这类“简单”题目，仍可以在实际操作过程对理论学习、实验学习进行查漏补缺，真正意义上的提高了实践动手能力。有些学生完成了如高精度数据采集，自行车测速、智能家居系统、广州塔、光立方等在制作水平、创新性、难度水平都相当突出的作品，并且进入决赛。

最终，结合综合能力的评判，推荐部分同学参加全国电子设计大赛、机械创新大赛、挑战杯等，这些同学在历年省赛、国赛中取得过优秀的成绩。

由于单片机原理与应用在电子信息科学中占用非常重要的地位，对该课程进行教学改革，可以起到示范带头做用，促进其他实践类课程的教育教学改革，深化素质教育，培养学生创新实践能力。

随着改革推进，扩大比赛面，推广整个比赛，吸引相关专业、院系，乃至兄弟院校的师生参赛。更好的提高学生兴趣，扩大专业知名度、院系知名度、甚至学校知名度。

八、结束语

由于单片机原理与应用在电气、电子、机械等专业中占用非常重要的地位，对该课程进行教学改革，目的是要起到示范带头做用，促进其他实践类课程的教育教学改革，深化素质教育，培养学生创新实践能力。

将竞赛作为课堂教学的有效延伸，可以为学生提供锻炼动手能力的机会，展示自我的平台，提高参加科技活动的积极性。为各类科技比赛选拔种子选手。特别是在培养学生们的实践动手能力的基础之上，又提高了他们的工程素质和创新意识。

参考文献

[1]兰建军.微机课程“赛课结合”教学模式探索与实施[J].课程教育研究，2015，10.

[2]刘辉，王新辉，张文希.从电子设计竞赛看单片机实验教学的改革与创新[J].長沙大学学报（自然科学版），2006，20（5）.

[3]严权峰，王岳斌.依托程序设计竞赛，提升学生综合素质[J].电子技术，2014，2.

[4]陈新兵，龙晓莉，陈虹，等.课赛结合的机器人创客平台建设探索[J].实验室研究与探索，2016（9）.