潘金福

摘要：為了滿足新工科人才培養(yǎng)要求，在學(xué)校工科做實(shí)思想的指導(dǎo)下，本文以電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)作品訓(xùn)練過(guò)程為例，討論和分析了教學(xué)安排、作品設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)電路分析、作品調(diào)試以及作品的測(cè)試等過(guò)程，突出了學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)特色，踐行了理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的教學(xué)理念，取得非常好的教學(xué)效果，啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程思維，促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì);教學(xué)案例;實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)

為了滿足新工科人才培養(yǎng)要求，各大高校都在進(jìn)行著教學(xué)改革，圍繞以學(xué)生為中心，以學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo)，從人才培養(yǎng)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建、課程教學(xué)和課堂教學(xué)設(shè)計(jì)等方面都制定了相關(guān)措施，為新工科人才培養(yǎng)提供保障[1-3]。

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)作為凱里學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門(mén)集中實(shí)踐類課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分析能力、知識(shí)融合能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力具有極其重要的作用。課程教學(xué)的主要目的是訓(xùn)練學(xué)生將所學(xué)電子類課程知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用設(shè)計(jì)能力，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的職業(yè)能力和就業(yè)水平。

1電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)安排

1.1先修課程

電路分析、模擬電路與數(shù)字電路、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理及應(yīng)用。

1.2實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與進(jìn)度安排

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)集中實(shí)訓(xùn)時(shí)間為期1周，共5天，第1天，學(xué)生完成選題和項(xiàng)目的初步方案設(shè)計(jì);第2-4天，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目作品的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試;第5天，完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告的撰寫(xiě)和實(shí)訓(xùn)作品的展示與答辯。實(shí)訓(xùn)小組分組采取2-3人為一組，小組成員之間相互配合完成一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作訓(xùn)練。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的選題可以由指導(dǎo)教師出題，也可以由學(xué)生自主選題。

2電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)訓(xùn)練案例與分析

以2019級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生實(shí)訓(xùn)作品“手機(jī)APP遙控小車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”為例。

2.1設(shè)計(jì)要求

（1）實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止的運(yùn)動(dòng)功能;

（2）實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)功能。

2.2方案設(shè)計(jì)

本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目方案主要由藍(lán)芽模塊、單片機(jī)控制芯片和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成，藍(lán)芽模塊采用HC-05;單片機(jī)芯片采用AT89S51;電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用L298N雙橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。方案設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。

主控芯片AT89S51通過(guò)接收到藍(lán)牙模塊的信號(hào)，由軟件編程設(shè)計(jì)，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊工作而驅(qū)動(dòng)小車(chē)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)功能。其軟件設(shè)計(jì)程序流程圖如圖2-2所示。

2.3設(shè)計(jì)電路分析

整體電路原理圖如圖2-3所示，主要由L298N、AT89S51和藍(lán)牙模塊電路等組成。L298N為小車(chē)左右輪直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，VS端接+12V電源，VCC端接+5V電源，L298N的IN1～I(xiàn)N4引腳為小車(chē)左右輪直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制端，分別連接到主控芯片AT89S51的P0.0～P0.3引腳。當(dāng)IN2、IN4為高電平，IN1、IN3為低電平時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)小車(chē)向前運(yùn)動(dòng);當(dāng)IN2、IN4為高電平，IN1、IN3為低電平時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)小車(chē)向前運(yùn)動(dòng);當(dāng)IN2、IN4為低電平，IN1、IN3為高電平時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)小車(chē)向后運(yùn)動(dòng);當(dāng)IN1、IN4為高電平，IN2、IN3為低電平時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)小車(chē)向左轉(zhuǎn);當(dāng)IN1、IN4為低電平，IN2、IN3為高電平時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)小車(chē)向右轉(zhuǎn);當(dāng)IN1、IN2、 IN3、IN4為低電平時(shí)，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)[4]。

藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)輸出端TXD與單片機(jī)AT89S51的P3.0（串口中斷數(shù)據(jù)接收端RXD）相連接，藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)接收端RXD與單片機(jī)AT89S51的P3.1（串口數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD）相連接。當(dāng)按下手機(jī)APP藍(lán)牙調(diào)試器上不同控制按鍵時(shí)，藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)輸出端TXD將輸出不同的數(shù)據(jù)信號(hào)，主控芯片AT89S51通過(guò)接收到不同的數(shù)據(jù)信號(hào)，再通過(guò)軟件編程，控制小車(chē)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)功能。

2.4設(shè)計(jì)作品調(diào)試

實(shí)訓(xùn)作品的實(shí)物設(shè)計(jì)制作完成后，作品的調(diào)試過(guò)程采用先分后總的方法進(jìn)行：先調(diào)試單個(gè)組成模塊電路，當(dāng)單個(gè)模塊電路都調(diào)試正常后，再將所有正常工作的單個(gè)電路模塊組裝起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。

（1）藍(lán)牙模塊的調(diào)試

將藍(lán)牙模塊數(shù)據(jù)輸出端接入電腦，電腦上安裝串口助手軟件，接通藍(lán)牙模塊電源，打開(kāi)手機(jī)端藍(lán)牙功能，搜尋到藍(lán)牙模塊的型號(hào)并聯(lián)接上。打開(kāi)手機(jī)端的藍(lán)牙調(diào)試器，當(dāng)按下藍(lán)牙調(diào)試器中的按鍵時(shí)，觀察電腦上串口助手中是否接收到按鍵的數(shù)據(jù)。如果能正常收到按鍵數(shù)據(jù)，則藍(lán)牙模塊能正常工作。且當(dāng)按下藍(lán)牙調(diào)試器中的不同按鍵時(shí)，則電腦上串口助手中能接收到相應(yīng)按鍵的數(shù)據(jù)。

（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)試

將電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接上電源，在L298N的IN1～I(xiàn)N4引腳端輸入相應(yīng)的高低電平，使小車(chē)能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止的運(yùn)動(dòng)功能，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊工作正常。

（3）單片機(jī)的調(diào)試

接通AT89S51單片機(jī)主控系統(tǒng)電源，將相應(yīng)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)程序下載到單片機(jī)中，測(cè)試P0.0～P0.3引腳電平的變化情況，如果P0.0～P0.3引腳電平的變化情況正常，則單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作。

（4）統(tǒng)調(diào)

將調(diào)試正常的單片機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路和藍(lán)牙模塊電路按電路原理圖連線接好，接通各模塊電路的電源，將事先編譯好的軟件程序下載到單片機(jī)中，打開(kāi)手機(jī)端的藍(lán)牙調(diào)試器，按下相應(yīng)的功能按鍵，觀察小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。如果小車(chē)所有的運(yùn)動(dòng)功能都能正常操作，達(dá)到預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，則作品統(tǒng)調(diào)成功。

2.5設(shè)計(jì)作品測(cè)試

當(dāng)作品統(tǒng)調(diào)成功后，將電路連接線固定好，再將作品外觀美化一下，就可以進(jìn)行作品測(cè)試了。作品測(cè)試過(guò)程如圖2-4所示。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，作品實(shí)現(xiàn)了手機(jī)端APP控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止等功能，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

3實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果分析

針對(duì)本選題，學(xué)生經(jīng)過(guò)實(shí)訓(xùn)后，達(dá)到了如下教學(xué)效果：

（1）理解了理論知識(shí)學(xué)習(xí)對(duì)實(shí)踐指導(dǎo)的重要性，進(jìn)一步鞏固了相關(guān)基礎(chǔ)課程理論知識(shí)。

（2）培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐創(chuàng)新能力，啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程思維，同時(shí)也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（3）學(xué)生深刻理解了電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)系統(tǒng)和藍(lán)牙模塊的工作原理及調(diào)試方法。

（4）學(xué)生對(duì)軟件與硬件的有效結(jié)合有了非常好的理解。

（5）在答辯過(guò)程中，通過(guò)指導(dǎo)教師的點(diǎn)評(píng)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了自己的不足，以及作品的改進(jìn)方向，為提升實(shí)訓(xùn)作品的質(zhì)量與水平指明了方向。

（6）進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能和專業(yè)能力的提升，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（7）通過(guò)本組成員之間的相互配合，讓學(xué)生深刻體會(huì)和理解團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

4.結(jié)語(yǔ)

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)作為一門(mén)集中實(shí)踐類課程，課程的教學(xué)效果，對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)有極大的促進(jìn)作用。這門(mén)課程通常在大二下學(xué)期開(kāi)課，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也進(jìn)行了一些專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，可以在一定程度上保證了本門(mén)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。在選題與設(shè)計(jì)要求上，指導(dǎo)教師需要加強(qiáng)指導(dǎo)，選題設(shè)計(jì)難度不能過(guò)大或過(guò)小，如果設(shè)計(jì)難度過(guò)大，學(xué)生不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成作品，會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;如果難度太小，會(huì)影響學(xué)生對(duì)自己能力的錯(cuò)誤判斷，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時(shí)，本門(mén)課程還要緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，不斷將新技術(shù)和新技術(shù)模塊電路引入到學(xué)生實(shí)訓(xùn)作品設(shè)計(jì)中，使學(xué)生在完成實(shí)訓(xùn)作品的同時(shí)，也學(xué)習(xí)和應(yīng)用到了新技術(shù)和新知識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生專業(yè)能力的全面發(fā)展。

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