高職應用電子專業“Ｃ語言程序設計”課程改革設想

摘要：不分專業的“C語言程序設計”課程沒有針對高職應用電子的專業特點。本文分析了該課程的現狀及其與高職應用電子專業其他課程之間的關系，提出了將“C語言程序設計”置換為“單片機C語言程序設計”的改革設想，使之成為高職應用電子專業的一門專業技能課程。

關鍵詞：C語言；高職；單片機

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

“C語言程序設計”是高職高專電子專業的專業必修課。傳統教學以理論為主，以學科本位的邏輯體系來設計課程的教學內容。課程內容沒有與高職電子專業的其他課程有機銜接，不符合高職高專技能培養的特點。學生在學習C語言之后，不能用之有效地解決實際問題，學生的學習積極性難以調動，因此有必要對該課程進行改革。

1 現狀分析

目前高等學校都把“C語言程序設計”作為理工科非計算機專業的計算機基礎教育課程，屬于計算機基礎教育課程的一部分。但課程設置并沒有考慮與其他專業課程之間的關系，沒有針對高職應用電子技術的專業特點，成了非計算機專業學生的“計算機通識教育”課程。

雖然許多學校對“C語言程序設計”課程從教學內容、教學手段、教學方法等方面進行了大膽的改革，把邏輯與編程解題思路(算法)放在主體地位，講解如何分析問題和解決問題；但是受“在學校里牢固掌握基礎知識，畢業后在實踐中積累經驗”這種傳統的教學理念的影響，把培養學生閱讀程序、設計程序的能力，分析問題、、解決問題的能力和邏輯思維能力作為教學目標。課堂上學到的也只是用C語言解決一些數學問題，所學內容和實際應用相脫節，認識不到“C語言程序設計”和自己專業之間的關系，學生在學習C語言之后，不能用C語言編寫為本專業服務的應用軟件。特別對高職高專電子專業學生來說，C語言的知識成了他們專業知識結構中的一個“孤島”。

2 改革的必要性

C語言是影響深遠的、傳統的、優秀的面向過程的結構化程序設計語言。C語言功能豐富、表達能力強、使用靈活方便、應用面廣、代碼轉換質量高。C語言方便進行模塊化軟件設計，還可以實現C語言和匯編語言的混合編程。C語言既具有高級語言的優點，又具有低級語言的許多特點，能像匯編語言那樣直接利用CPU的硬件特性進行程序設計。既可以編寫應用軟件，又可以編寫系統軟件。和匯編語言相比，C高級語言程序設計快、可讀性、可移植性和可維護性好。一般情況下，完成同樣的任務，使用C高級語言比用匯編語言可提高工作效率5－10倍，在調試階段更容易體會到這一點，因此C語言特別適合單片機的開發。嵌入式系統中使用的嵌入式操作系統絕大部分也都是以C高級語言為基礎的，很多直接將源代碼提供給使用者。目前在單片機應用領域，C高級語言越來越受到人們的重視。用C語言進行單片機程序設計已經成為單片機開發的一個主流，是單片機開發與應用的必然趨勢。

單片機課程是應用電子技術及相關專業的一門重要的專業主干課，在專業基礎課和其他專業課方面起著重要的橋梁作用。它涉及到的基礎理論知識較廣，應用范圍廣，是一門實踐性、工程性很強的技術課程，在電子技術及相關專業課程中群中占有十分重要的地位。電子專業的學生普遍將單片機用于課程設計、畢業設計和電子產品設計大賽等許多實踐環節。單片機應用也是學生將來在電子類公司或電子行業工作的最基本的技能。“單片機原理與應用”課程都是基于匯編語言的，高職高專學生很難應用匯編語言去搞程序設計，學生學到的單片機知識不能得到應用。

高等職業教育的培養目標是：培養既有一定理論基礎又有較強實踐能力，在生產服務第一線工作高層次的實用型、技術型人才，它不同于一般本科院校的學術型、工程型人才的培養目標。就高職應用電子技術專業而言，它培養強電弱電相結合，以弱電為主，并能熟練應用電氣技術、計算機技術和控制技術等現代科學技術，具有較強實踐能力的技術管理人才。強調應用性、實用性是高職教育的特色，教學內容突出基礎理論知識的應用和實踐能力培養的原則，以應用為目的，以“必需、夠用”為度，加強針對性和實用性。

因此，高職應用電子專業的“C語言程序設計課程”應不同于本科相應專業，也應不同于高職其他專業。“C語言程序設計”課程的開設應緊扣本專業的特點，為本專業的培養目標服務。如果將“C語言程序設計”變成“單片機C語言程序設計”，學生通過本課程的學習掌握單片機C語言程序設計方法，達到獨立利用C語言編寫單片機應用程序的目的。將C語言“知識孤島”和單片機“知識孤島”連接起來，結合所學其他專業知識，使學生學會應用單片機開發電子系統的基本方法。如果學生以后需要用C語言或其他高級語言開發通用計算機系統的應用軟件或系統軟件，有了“單片機C語言程序設計”的基礎，可以觸類旁通，很容易掌握其他高級程序設計語言。這也符合從特殊到一般，再從一般到特殊的認知規律。

3 課程改革設想：

3.1 課程內容的改革

把“C語言程序設計”置換為“單片機C語言程序設計”，放在“單片機原理與應用”課程之后開設，將“計算機基礎教育”課程變成“單片機開發技能”課程。課程內容適用于C高級語言的初學者，包括數據類型、運算符和表達式、數組、指針和函數、程序的順序結構、選擇結構和循環結構、程序設計基本知識和單片機的C編程等內容。對C語言中較難或單片機程序不常使用的內容，比如多維數組、指向指針的指針、鏈表等進行刪減。相關例題應本著“深入淺出，突出實用”的指導思想，難度應與高職高專學生的基礎相適應，算法不要過于復雜。單片機的C語言編程部分主要應包括中斷、定時器／計數器、串行口、鍵盤和顯示等相關應用，適當包含少量可編程芯片的應用。所選內容應體現先進性、實用性和技能培養的特點，拋棄一些過時或不實用的內容，把提高學生的職業技能放在突出的重要位置。整門課程應將單片機和C語言有機結合起來，強調知識點在單片機程序設計中的應用，體現“單片機C語言”的特色，避免把課程內容分為“C語言程序設計”和“單片機C編程”兩部分。

3.2 編譯開發環境

以80C51系列為基礎，開發環境選擇德國KeilSoftware公司的Keil uVision集成開發環境(當前版本是uVision3)。這是一個基于Windows的開發平臺，集成了編輯器、項目管理器、Cx51編譯器、Ax51宏匯編器、BL51／Lx51連接定位器和調試器，用戶群極為龐大，符合教學特點的典型性。其中Cx51是專為80C51單片機設計的C語言編譯器，生成的程序代碼運行速度高，存儲空間小。KeiluVision還提供了強大的項目管理功能，可以十分方便地進行結構化多模塊程序設計，特別是Keil提供的純軟件模擬仿真功能(也支持硬件目標板在線仿真)，非常適合教學使用。Keil調試器支持斷點管理和程序代碼的多種執行方式(全速、單步、執行到指定行等)。在調試狀態下有寄存器窗口、存儲器窗口、觀察窗口和命令窗口，用于程序執調試過程中顯示單片機寄存器、存儲器、局部變量和觀察點的狀態和輸入各種調試命令。Keil uVision的外圍集成功能(Peripherals)菜單可以打開中斷系統、I／O接口、串行口、定時器計數器等狀態窗口，通過這些狀態窗口可以觀察軟件仿真結果。

Keil uVision可以與PROTEUS整合構建單片機虛擬實驗室。PROTEUS是目前世界上最先進最完善的嵌入式系統設計與仿真平臺，可以實現數字電路、模擬電路及微控制器與外設組成的混合電路系統仿真、軟件仿真、系統協同仿真和PCB設計等全部功能。由于PROTEUS軟件包逼真、真實的協同仿真功能，得到了包括劍橋在內的眾多大學用戶的認可，作為電子學或嵌入式系統的課程教學、實驗和水平考試平臺。Keil uVision與PROTEUS通過設置聯機調試單片機系統，在PROTEUS中完成單片機系統的電路原理圖繪制后，在Keil uVision集成開發環境中進行程序設計、項目的創建、編譯鏈接和調試，同時可在PROTEUS查看直觀的結果(如鍵盤輸入和LCD顯示等)。

3.3 教學方式的改革

高職教學應該是基礎和技能的教學同步進行，甚至先教技能再教理論，在不斷實踐中掌握技能，在技能學習中提高基礎理論。在高級語言程序設計教學中，不能期望高職學生對每一個算法都理解。一些太復雜的算法、單片機應用系統中常用芯片的驅動程序，可以以函數庫或軟件包的形式直接提供給學生，供學生在程序設計中調用，降低理論教學難度。

確立以學生為中心的教學理念。從學生實際出發，以學生為本，采用多樣化、層次化的教學方法，貫徹循序漸進、深入淺出的原則。學生沒有高級語言程序設計的基礎，在“單片機C語言程序設計”教學中要注意分散難點，縮小臺階。在內容體例的設計上以實用為主，拋棄過多的語法細節和非通用的或實際用途很少的語言特性，理出重點和教學主線；采用一體化教學方法，以程序樣例為主實施教學。淡化語法教學，以程序設計帶動基本語法的學習。

上機實驗是掌握單片機C語言程序設計的必要手段。不能簡單地認為上機實驗只是輔助性的教學。程序設計的能力是在實際動手實踐中練就的，通過上機操作和驗證可進一步加深各種語句的理解，提高學生的編程能力。通過Keilu Vision與PROTEUS組成的聯機調試環境，熟練使用Keilu Vision和PROTEUS軟件對學生的深入學習有巨大的幫助。

4 結束語

以上是我校根據“C語言程序設計課程”和高職電子電子專業其他課程之間的關系并結合高等職業教育的培養目標提出的一些改革設想。一門課程的改革包括教學理念、教學內容體系、實踐教學環境、教學方法和教學手段等一系列的改革，需要高質量的教材和教學一線的教師在實踐中不斷地探索。