基于开源硬件的电子实习教改初探

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1、基于开源硬件的电子实习教改初探　　摘要：本文针对大学工程训练中心电子实习教学中学生创新思维培养的问题进行探讨，根据已有教学经验和实践教学，提出基于Arduino开源硬件平台的电子实习教学新方案。经过教学试讲，本教学方案的课堂反应效果明显，对于提高非电类专业学生对电子实习的学习兴趣具有明显提升作用。　　关键词：电子实习；实验教学；Arduino　　中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）22-0039-049　　电子实习是高等学校电类专业教学计划中的一个重要环节，是高等学校电子与电工技术课程教学的重要

2、组成部分。它为学生的理论联系实际提供重要的实践活动，使学生能够了解并初步掌握一般电子产品的生产制作、调试与研制开发过程，并从中学到有关新技术、新工艺方面的知识和基本技能。电子实习课程的关键在于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的实际动手能力。学生在其中获得的感性认识可以为学习电子与电工技术课程、其他相关课程，以及后续电子产品制造与创新设计工作奠定基础。传统的电工和电子实习课程，已经足够重视实习中的动手能力。但高校的电子实习课程在过去的近10年中一直保持固定不变，与目前电子产品的快速更新换代脱节。目前的电子实习课程包括基础焊接训练

3、、简单的电子设备组装训练、完成晶体管收音机的元器件识别、筛选、测试、焊接、组装和调试过程，这些是多数大学电子训练课程选择的主要实践方法。这些训练已经不能反应当前电子产品技术的进步，虽然在一定程度上能够达到培训学生的动手能力的目的，但导致学生缺乏兴趣，在实习中敷衍了事，因此不能引导和促进学生创新能力的培养。教学实践内容和现代电子产品的脱节将导致两方面的问题。首先，尽管作为目前电子实习课程主体的晶体管收音机仍然是世界上存在最广泛的电子设备，但随着电子技术、计算机技术和封装工艺的飞速发展，其所涉及的技术在工科电子类教学中所占比例正在不断减少，

4、这减弱了对专业课程学习的支撑。其次，为降低实验难度，教学中使用的设备只具有单一的功能，与现有广泛使用的、功能强大的移动设备相比难于激发学生的兴趣。同时，教学内容陈旧、模式固化也限制了学生的创新能力培养。怎样使电子实习能够激发不同专业学生的学习兴趣，同时培养大学生的创造能力是现代高校电子实习课程亟待解决的问题。　　针对目前这些问题，很多高校通过引入各种新型设备、建设新的创新实验室等措施提供后续的电子实习课程。这些课程为学生提供特定的创新实验平台，使其熟悉一些单片机和PLC系统的开发基础和技巧。但是受限设备成本，难于满足大多数学生的需求，且

5、设备不易更换。近年来，随着开源运动的发展，开源思想从最初的软件领域逐步拓展到电子、机械领域。在带来各种创新的同时，也降低了相应设备的成本。本文通过引入开源硬件Arduino到现有的电子实习训练中，作为当前教学的有效补充，同时探索现代大学生电子实习教学的改进方向。　　一、Arduino简介9　　Arduino是一套能用来实现传感和控制电路的开发工具，它由一个安装微处理器核心电路板和不同外围设备构成。作为一套电子开发套件，Arduino核心通过USB接口与电脑相连，采用类似Processing的语言进行应用开发，因此具有易学易用的特点。受到

6、开源运动的影响，MassimoBanzi和David9Cuartielles等人在2005年设计了最初的Arduino硬件，并将其设计资料公布于网络上。开源促进了Arduino本身的发展，截至目前为止，Arduino已经发布了近13个不同的版本，其应用范围涵盖从无人飞机到快速成型机等各个领域。已经成为一个新兴地、并且飞速发展的硬件开发平台。使用Arduino可以方便的构建通过传感器感知外界环境（比如温度、压强、湿度、颜色等等），并且当外界环境发生变化时，可以按照预先设定的程序通过控制马达、制动器、继电器等对环境进行干预。可以使用Ardu

7、ino开发单独电子功能模块，也可以设计在运行时与电脑互动的应用。因此Arduino可以用于开发交互产品，例如支持外部开关、温度传感器、红外传感器等信号的读取，控制各式各样的LED电灯模块、触摸屏控制、蜂鸣器、电机和其他各种支持输入输出的物理设备。整个Arduino电子实验平台的成本可以控制在几百元之内，可以组装形式多样的功能模块，包括PWM调控灯亮度实验、交通灯设计实验、抢答器设计实验等十几种电子工作平台。而且随着各种Arduino社区的不断发展，可以得到低成本的技术支持。对于训练使用者的基础技能，激发其创造性具有非常好的价值。Ardu

8、ino支持多种操作系统Windows、Macintosh、Linux，开发系统配置简单编程语言易学易用，具有电路设计经验的同学能够根据自己的设计思路设计新的模块，可以对其扩展或改进，开发独具特色的计算机与A