面向“创新”能力培养的《单片机原理与接口技术》教学

尹勇　刘岚　周荣

摘 要 从《单片机原理与接口技术》具体的教学活动出发，让学生打好创新基础，形成创新性思维，激发学生的创新动力并引导学生保持创新毅力。所采用的方法和手段能积极引导学生学习《单片机原理与接口技术》课程的能动性和创造性，增加了学生学习该课程的气氛，提高了学生的创新能力。

关键词 创新 单片机原理与接口技术 教学

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A

0引言

在“大众创业、万众创新”的新形势下，大学生创新能力的提高关系到我国创新型国家的建设。如何提高大学生的创新能力是一项重要职责和历史任务。尽管众多文献探讨了提高大学生创新能力的方法、策略和手段，然而这些文献均是站在宏观的角度，给出的建议均比较抽象，没有把如何提高大学生的创新能力与课程的具体教学活动结合起来，因而收效有限。本文结合《单片机原理与接口技术》课程，以培养“创新型”的新世纪大学生为目标，通过通信工程专业学生必修的《单片机原理与接口技术》课程作为平台，对如何实现创新型的《单片机原理与接口技术》课程教学活动进行探讨。

1面向“创新”的《单片机原理与接口技术》教学

1.1引导学生形成创新性思维

要培养学生的创新思维，就需要不断激发学生的学习兴趣，并引导他们去想象和推理。在进行《单片机原理与接口技术》教学时，教师可以举一些现实生活中的实际例子以激发学生的兴趣。如导弹的导航装置、计算机的网络通讯与数据传输、电扇遥控、电子宠物等等，这些设备里面都有一颗单片机芯片。笔者在上《单片机原理与接口技术》课程时曾经举一个例子。我们在学习模拟电子时，学习了P-N结，在P-N结的基础上构成了二极管和三极管。然后我们学习了三极管的特性，并且知道当三极管处于放大状态时形成各种形式的放大电路，然后在放大电路的基础上构成各种集成电路（芯片），如运放、稳压电源、各种CPU芯片等。这些芯片都是由半导体构成，进一步说是由由半导体构成的P-N结构组成，再进一步说是由P-N结构成的三极管组成。再进一步引导学生思维，如既然现在所有的芯片都是由半导体作为基础材料，那么这种材料的特性可能会限制芯片的使用温度和工作速度，能否寻求一种更好的可以替代半导体的材料（比如纳米材料）来制造芯片，让芯片的工作温度更高、功耗更低、速度更快？这些芯片与未来的量子计算机有什么关系？这样通过引导进一步激发了学生的创新性思维。

1.2激发学生的创新动力

教师在进行《单片机原理与接口技术》教学时，应注意从学生的内在和外在两方面不断激发学生的创新动力。

为了激发学生内在的创新动力，教师应从“以教师为中心”的教学方法转变到以学生自学为中心、以指导和服务学生为中心的教学方法上来。比如在上“定时器/计数器”章节时，可以利用多媒体手段，形象的解释定时器和计数器有什么不同。同时还进一步引导学生，单片机的计数器和大一时学习的数字电路基础中的定时器有什么区别？更进一步，教师还可以将《单片机原理与接口技术》课程的“定时器/计数器”与常用的PC机和手机中的“定时器/计数器”进行比较，单片机中的计数器与PC机中的计数器是总是对着干，比如单片机中的计数器是加法计数器，而PC机中的计数器属于减法计数器。如此等等。

为了激发学生外在的创新动力，教师在教授《单片机原理与接口技术》课程时，有意识地引导学生与考研、就业等结合起来。比如现有的《单片机原理与接口技术》教材内容安排中，对并口扩展和RS232串口总线讲得多，对I2C总线、CAN总线及USB接口技术却很少涉及。然而现在企业里面对I2C总线、CAN总线及USB接口的开发和应用比较多。为此教师可在课堂上适当向学生补充当前企业和社会使用比较热门的硬件接口和软件编程技术。教师需要收集一些与《单片机原理与接口技术》相关公司企业的招聘信息，然后引导学生，告诉学生学好了《单片机原理与接口技术》课程，一定会找到相应的岗位。这样学生学习的积极性和创新动力自然就具备了。同时可通过历届电子设计大赛中的优秀作品及创作者的介绍，或者成功校友的一些经历作为动力来激励学生的学习和创新动力。

1.3培养学生创新毅力

为了培养学生创新毅力，教师在讲解《单片机原理与接口技术》课程时，可以列举一些例子。比如第一台计算机是机械计算机，是一种系列齿轮组成的装置，它需要使用种钥匙旋紧发条后才能转动，只能够做加法和减法，功能非常弱小，而且无法普及使用，怎么办？需要一颗永不放弃的恒心继续创新。于是人们又发明了电子管计算机，但是电子管计算机体积庞大，而且速度太低，还是无法普及，怎么办？于是晶体管计算机又被发明了。晶体管比电子管小很多，不需要暖机时间、消耗能量较少、处理更迅速、更可靠，但是由于晶体管计算机价格太昂贵，主要用于商业、大学教学和政府机（下转第86页）（上接第80页）关，还是无法普及使用，怎么办？大规模集成电路（芯片）计算机又被发明了，包括现在的PC机、服务器、单片机、DSP和手机等，都属于大规模集成电路计算机。可是人们还没有停止探索创新的步伐，功耗更低、速度更高的量子计算机正在研究和实验中。

另外，教师在讲解《单片机原理与接口技术》课程时，可通过加强学生在动手能力上的培养，以增强他们的创新毅力。有科研课题的老师，尽量让学生参与，编写一些简单的程序模块，焊接一些简单的芯片和分离元件，让学生不要怕幸苦、不要担心失败。哪怕只是跑腿买元器件、画原理图和PCB图等，学生也能从中得到很大的收获。通过这些具体的动手，让学生不断的尝试，不断地改进和创新，从而培养学生的创新毅力。

2结语

通过通信工程专业学生必修的《单片机原理与接口技术》课程作为平台，结合具体的教学过程，从引导学生打好基础、形成创新性思维，激发学生的创新动力和培养学生创新毅力等角度多方面出发，积极引导学生学习《单片机原理与接口技术》课程的能动性和创造性，增加了学生学习该课程的气氛，提高了学生的创新能力。所培养的学生在课外科技活动、开放实验室课题、电子设计竞赛、毕业设计中具备了创新意识，并多次在国家大学生创新计划、挑战杯、节能减排比赛中获得奖项，取得一定效果。

基金项目：2014年，湖北省教育厅，湖北省高等学校省级教学研究项目（2014126）：以“人人卓越”为目标的《单片机原理与通信接口》教学改革与实践。

参考文献

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[2] 白璐，田晓柱，牛炳韬，冯虎元.大学生创新性实验对创新型人才培养的研究[J].实验室研究与探索， 2015，34（4）：161-164.

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[4] 王选诚，孙玉梅.应用型本科高校单片机课程教学模式的探索与实践[J]，科技视界，2016（2）：121.