单片机技能竞赛指导的探索与思考

2011-11-08冯毅

池州学院学报 2011年6期

关键词：竞赛单片机实验室

冯毅

（安徽水利水电职业技术学院，安徽合肥 231603）

单片机技能竞赛指导的探索与思考

冯毅

（安徽水利水电职业技术学院，安徽合肥 231603）

文章通过对指导学生参加单片机类竞赛的实践进行总结，结合当前单片机课程教学改革、工学结合、项目导向等问题进行反思，力图以赛促改、以赛促学，以赛促练，使单片机教学适应社会发展的需要。

高职教育；单片机；技能竞赛

当代社会，单片机以其优良的性价比、嵌入性，广泛应用到工业控制、消费产品、汽车、智能仪器仪表和通信等领域，应用前景十分广泛。因此，单片机课程也成为高职院校电子、机电、自动化、测控、通信等许多工科专业的核心课程。积极鼓励学生参加大学生单片机类技能竞赛，通过项目引领、工学结合、提高兴趣，变被动学习为主动学习，不失为带动单片机课程教学改革的一个触发点。

我院的实践证明,各类大学生单片机技能竞赛，不仅使学生在平时竞赛培训和实践中拓宽视野，提高学生学习兴趣、动手能力和就业能力，而且在潜移默化中不断培养和提高学生团队合作意识、综合素质、创新能力等。大学生单片机类竞赛，为我们提供了一个深化单片机课程教学改革，培养和提高学生综合素质与能力以适应社会需要的契机。

1 参加单片机竞赛的作用

1.1 竞赛培养兴趣和团队意识，拓宽视野、激励学生

单片机课程学时短、涉及学科多、学生学习困难，通过在大学生单片机类竞赛项目实施过程中，激发学生学习兴趣，培养学生学习的主观能动性，就显得尤为重要。在竞赛项目实施前，带领学生参观单片机的发展及应用情况，拓展学生视野，同时带学生参观优秀学生的单片机成果、各类获奖证明及他们在工作岗位优秀成就，给学生树立学习的榜样和要达到的目标，以此作为动力来激励自我，增强他们的自我学习和应用意识，提高他们将计算机软硬件、数学建模、电子、机械等相关学科有机地结合起来，解决竞赛问题的能力，进而在不断实践中，提升学生的综合素质与能力，培养团队意识与合作精神，进一步拓宽今后自我发展的空间[1]。如图1所示参加温度控制器制作竞赛的电路图，该系统涉及多个学科，要求学生具备团队协作意识，分工协作、主动学习，在日常集训和竞赛中不断锻炼和提高了学生的综合素质和能力。

图1 温度控制器电路图

1.2 竞赛引导，项目载体，提高综合技能

高职院校单片机教学，一般按照学科体系的课本流程或者教师安排的实验项目流程，演示性、验证性地一个实验、一个实验地展开学习，缺乏系统性、完整性。参与大学生单片机技能竞赛,让学生至始至终、从头到尾，完整地参与一个竞赛项目的设计和开发，这对于锻炼学生自学能力和发现、分析、解决问题的能力，提高学习主动性、单片机应用能力和综合素质与能力，效果显著，从而使学生的单片机设计和应用水平达到一个崭新的高度。如图2所示参加智能机器人应用设计竞赛的控制图，该系统通过机器人应用项目为载体，涉及电子、机械、软硬件、自动控制等领域，要求学生具备全方位视野，能系统地运用所学的知识和技能，综合分析各方面的问题，权衡利弊，力争达到系统的高可靠性，高稳定性。

图2 智能机器人系统控制图

1.3 竞赛促进教学改革，展示学院风采

通过参加技能大赛，克服了传统单片机教学模式中只注重理论知识传播，而忽略实际应用的弊端，加快校企合作、工学结合人才培养模式和单片机课程改革与创新的步伐，进一步落实推动高校课程建设、实习实训基地建设、双师型师资队伍建设，探索培养企业需要的单片机技术使用、维护、维修的高素质技能型人才新途径、新方法，引导高职院校关注行业在“单片机技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用；展示高职院校在信息技术、自动控制技术、机械技术等领域的教学改革与实践成果，普及单片机应用技术；促进高职院校间相关专业教学改革成果交流，促进单片机技术综合应用高技能人才的培养[2]。

2 竞赛探索与思考

通过多次带队参加大学生单片机技能竞赛的实践与探索，笔者认为，工学结合、项目导向，引导学生主动学习单片机课程，在项目的实施过程中不断提高学生综合素质和能力，从而满足社会需求，是当前单片机课程教学改革发展方向之一。

2.1 参赛理念形成和单片机课程改革

2.1.1 单片机技能竞赛与教学改革相结合以大学生单片机类技能竞赛为平台，适应当前产业发展对高技能人才的需求，通过学生、教师、企业科技人才组成竞赛团队，共同学习，边学边做，边做边学，从而以赛促改、以赛促学、以赛促练，推进工学结合的单片机课程改革。如图3所示参加智能机器人循迹和搬运材料竞赛。学生通过光电循迹看谁跑得有稳又快；通过机械手与小车密切配合，看谁抓取物件又准又快，在做中学，学中做，在项目实践中逐步完成单片机教学。

图3 智能机器人外观图及主要的构成部件表

2.1.2 学校与企业、理论与实践相结合

通过单片机技能竞赛实践，实现引导不同基础、不同学习阶段的学生根据其能力，阶梯式参与到技能竞赛实践中；同时，由于让企业指导并实质性参与竞赛项目的设计，企业以其雄厚的技术资金支持和紧跟社会发展需要的步伐，从而能够为贴近行业需求设计竞赛实践，提供全面的技术支持和全方位的保障，突出单片机先进应用技术和管理经验，重视经济因素、团队合作意识、社会责任与服务意识，进而在竞赛实践过程中，不断磨炼学生，注重创新能力培养，加强团队合作精神，在共同进步中提高学生的综合素质和能力，深度推进工学结合、校企合作[3]。

2.2 参赛梯队建设

以往参加单片机技能大赛，高职院校在梯队建设方面存在严重问题，每年都出现技术脱节的现象，高年级同学一旦毕业，低年级的几乎又是从零开始，团队之间的学习合作也比较缺乏。为了更好的培养学生的团队合作精神和协作能力，可以组建一支具有梯队培养计划的单片机参赛队伍，采用基础培训，层次性阶段性培养，把技术和团队逐步培养出来。

因此，在单片机技能竞赛实践中，为了加强团队合作意识，引导高年级学生主动帮助低年级学生，提高学生自我学习、传帮带和管理能力；同时也为了提高经费的使用效率，克服高职教育学年短，也为了满足今后竞赛的需要，在竞赛队伍的构建中，队伍建设必须以梯度建设为出发点，要求高低年级学生搭配组队，这样构建起来的队伍，一方面，加强和提高学生自我学习和管理能力，让单片机竞赛这把火炬不断传递下去；另一方面，也在一定程度上缓解了指导教师和企业人员把过多的时间用于基础知识和基本技能的构建上，把节省下来的时间用于和学生团队进行深入了指导、合作和提高，从而提高了学习、指导的效率[4]。

根据技能竞赛要求，我们可在组织每个标配人员队伍的同时，额外的为每个队增加安排1-4名队员，从而形成竞争和传帮带效应。考虑到队员基础的参差不齐，可在每个团队里面合理安排基础好的同学来带领，在实践和竞争中不断形成核心战斗成员，从而满足组员在自我学习过程中可以及时请教的需求，不断提高自身素质和能力。

2.3 团队合作

社会的进步、企业的发展、个人综合素质和能力的提高，都离不开良好的团队合作意识和合作密切的团队。大学生单片机技能竞赛均为团体比赛，在展示团队合作结晶、个人风采的同时，注重考核参赛选手的职业道德、协作精神及赛场的拼搏合作精神；并且在单片机课程教学改革中，单片机项目的实施仅仅依靠一个人是不行的，必须依赖于团队的合作，才能使单片机项目实践教学顺利展开。

在单片机类技能竞赛实践中，为了便于展开学习与合作，应结合指导教师和企业科技骨干人才的时间，将学生集合在指定的时间和地点（如单片机开发室、单片机创新实验室等）进行交流和学习，采用教师启发、小组讨论、师生互评、头脑风暴、企业科技人员指导等多种方式，更好地促进方案设计和实施、以及技术方面的突破。

在竞赛实践过程中，队员必须要有具体分工，重点有别。根据学生兴趣爱好和基础不同，队友间相互讨论相互商量，结合指导教师指导，分为以硬件为主或以软件为主。

强化团队合作，每个组要定时开讨论会，了解进度和分析存在问题，便于发现问题，及时和老师与企业工程师协商解决问题，并做好会议讨论记录。

针对一些阶段性需求、重点、难点问题，可以请企业技术人员现场指导，进行技术上的沟通和帮助；也可上门到企业，利用其在行业先进的技术装备和深厚的技术经验底蕴，进行持续深入地指导，这方面学校要提前和企业进行良好的沟通，明确利益共同体[5]。

2.4 技能竞赛实施和单片机实验室管理

由于单片机类技能竞赛实施过程较长，涉及运用到许多公用、专用设备、设施和耗材，需要一定的场地，因此，开放特定的实验室，合理安排实验时间，都要引起指导老师的足够重视。

（1）由于参赛队伍多，队伍以老带新，人员较多，必需加强单片机实验室的管理。有条件的学校，最好把日常单片机教学实验室和单片机创新实验室分开，让参加竞赛的同学到单片机创新实验室做实验。为了明确责任，每个实验室设一个管理员（可由特定学生负责），按实验室管理条例认真负责实验室管理，对出入实验室的学生进行登记管理，管理员对违反实验室管理条例者，有权勒令其退出实验室[6]。

（2）每队对分配的仪器及工具都标上自己队名的标签整齐摆放好。各队队员可以把自己的工具带到实验室自己保管。属于实验室的工具丢失了要进行赔偿。各队之间借用工具或仪器要告知对方，用完及时归还，不得带实验仪器出实验室。如有特殊需要，需实验管理员和老师批准，方可带出实验室。

（3）一方面，在空间够的前提下，鼓励队员把自己的电脑搬进创新实验室，便于一起学习；另一方面，在许可的情况下，允许学生在寝室里做一些安全系数高、力所能及的、主要是偏向软件设计的实验。

2.5 基础教学与网络资源紧密结合

为了弥补高职学生学制短、学生学习的积极性不高的缺失，可以结合单片机技能竞赛的需要，引导学生在完成日常学习任务外，在教学资源平台上提供与单片机竞赛相关课程和专门讲座的网络教学资源。学生通过对相关课程和软硬件工具的自我学习，以竞赛项目为导向，逐步学会和掌握软件编程思想、技能和硬件的认知、组合与设计能力，从而在不断实践过程中，提高学生的综合素质和能力。