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基于大学生电子设计竞赛驱动的新工科单片机实践教学改革探究

摘要：“单片机”是电子信息类专业一门重要的基础课程，也是一门应用型课程，其在各级电子设计竞赛中均有广泛应用。在新工科背景下，为了迎接新一轮产业变革及服务创新驱动发展战略，探索多课程知识融合及多学科交叉应用是单片机实践教学改革的重点。以电子设计竞赛驱动的新工科单片机实践教学改革具有重要的指导价值和现实意义，十分契合新工科建设的初衷。文章分析了单片机实践教学目前存在的主要问题，并以电子设计竞赛为驱动探讨单片机实践教学改革的主要措施，使单片机实践教学更加注重对大学生实践能力的培养，更加注重提高大学生利用所学知识解决实际工程问题的能力，也更加符合新工科背景下创新型人才的培养需求。

关键词：“单片机”课程；电子设计竞赛；新工科；实践教学

一、引言

“单片机”是电子信息类专业一门重要的基础课程，是理论和实践相结合、具有较强实用性、关乎科技和生活方方面面的一门技术课程。近年来，诸多高校均对“单片机”课程进行了相应改革，从大纲、教材、教案到实验课、综合设计课，再到单片机实训课程均有所涉及[1]。“单片机”课程改革的目标是突出单片机本身的应用价值，服务好科技、服务好生活，这是包括“单片机”课程在内的诸多应用型课程改革的初衷，也完全契合了新工科建设的宗旨——主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略。新工科背景下，探讨“单片机”课程改革，尤其是实践教学改革更应注重多学科、多课程的融合，注重课程的实践意义，以及课程内容和应用的创新[2]。

全国大学生电子设计竞赛是教育部、工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一，电子设计竞赛的题目紧跟工业领域热点技术，能够培养大学生的工程实践素质，提高大学生分析、解决实际问题的能力，是面向大学生的群体性科技活动，目的在于推动高校电子信息类学科课程体系和课程内容的改革及课程教学和实验室建设工作。

大学生电子设计竞赛、新工科建设和单片机实践教学改革的目标高度一致，可以简单概括为实践、应用、创新。以新工科建设为宗旨，以电子设计竞赛为驱动的单片机实践教学改革契合了时代发展的需求，具有明确的目标导向性，凸显了课程改革的时效性，强大的创新需求驱动课程改革可持续进行。

二、全国大学生电子设计竞赛的组织和特点

全国大学生电子设计竞赛遵循“政府主办、专家主导、学生主体、社会参与”的16字方针，以充分调动高校和大学生的参与积极性。全国大学生电子设计竞赛是教育部主导的大学生科技竞赛之一，是面向大学生的具有广泛性的科技活动，其宗旨是推进高校电子信息类学科课程体系及课程内容改革，有助于高校实施素质教育，培养大学生的实践创新能力、团队协作能力和解决实际工程技术问题的能力；有助于培养大学生的综合素质、提高大学生依托专业进行电子设计制作的能力；有助于吸引高校大学生积极踊跃参加课外科技创新活动，为优秀人才的培育创造条件。竞赛的特点是，其能够与理论联系实际的学风建设紧密结合，竞赛内容既有理论设计，又有实际操作，从而全面检验和强化参赛大学生的理论基础和实践创新能力。1994年，全国大学生电子设计竞赛首次举办，近年来其参赛大学生规模已达到4万人左右，已成为国内规模最大、参赛范围最广、最具影响力的本、专科大学生的电子设计竞赛之一。近年来，试题内容以电源类、信号源类、高频类、放大类、仪器仪表类和控制类为主，具体题目在比赛开始当天以官方网站的形式公布，每个参赛队伍只能选择一个题目，并在规定的时间内完成所选题目的设计、验证和制作，然后到官方指定的比赛场地开始正式测试。整个比赛期间都要在预先指定的场地内进行。参赛选手可以查阅资料。设计所需的设备和器件等由参赛学校自行解决，正式测试的设备和器件由组委会提供。

三、单片机实践教学内容与电子设计竞赛能力需求的错位

“单片机”是一门实践性很强的课程，学以致用的能力可以很快在这门课程中体现出来。以黑龙江大学为例，从大学生参加级校、省级和全国的电子设计竞赛的表现来看，部分大学生存在理论基础不够扎实、实践操作能力不强、不能科学地分析问题和独立自主地解决问题等情况，折射出实践教学中存在的问题，具体体现在以下几个方面。

（一）理论与实践脱节

“单片机”课程包括理论课、基础实验课和综合设计实验课。由于缺乏灵活多样的考核方式，当前的理论教学与实践教学仍采用传统的考试方式来检验学习效果，导致课程学习和应用脱节，无法有效衔接。基础实验课和理论课是一脉相承的，但由于单片机基础理论知识多年来更新较慢，单片机的新进展和新技术没有及时补充到理论课当中，使得多年来理论教学内容趋于固化，致使基于理论课程的基础实验课内容也没有得到及时补充，导致多年的实验内容一成不变，缺乏挑战和新意，造成大学生甚至教师对基础实验重视不够，所导致的教学效果自然不尽