高職單片機技術應用課程教學改革探討

安徽商貿(mào)職業(yè)技術學院 周正貴 王松林

高職單片機技術應用課程教學改革探討

安徽商貿(mào)職業(yè)技術學院 周正貴 王松林

論文探討了基于項目驅動式教學法在單片機應用技術課程教學中的應用，提高了學生學習的興趣，更加符合企業(yè)對單片機技術開發(fā)崗位的能力要求。

單片機；項目式；課程改革

單片機應用技術是高職院校電子信息類、自動控制類等專業(yè)的核心課程，這門課程學習的好壞直接影響了學生對專業(yè)研究的進一步深入的能力及電子信息類人才培養(yǎng)的基本要求。據(jù)調研高職院校單片機技術應用課程教學方式，部分院校按照知識體系講授，講授內容順序為單片機技術概論、單片機體系結構、匯編語言程序設計等[1]。按照知識體系講解，教師和學生普遍感覺內容枯燥無味，學生對知識點難以理解，更不用說具備利用單片機設計應用系統(tǒng)的能力。部分院校目前利用項目驅動式教學，經(jīng)過實踐教學測試，教學效果良好。

一、教學模式的改革

教學模式由知識體系講授轉變?yōu)轫椖框寗臃绞?。這兩種方式各有優(yōu)缺點，知識體系講授對于高職階段的同學說來說，能夠系統(tǒng)的了解單片機的內部體系結構，對指令執(zhí)行的內部過程更加清晰，知識點介紹完后再通過一個大的課程實訓項目完成課程的實踐教學。項目驅動式教學方法是通過多個項目的學習完成單片機課程的教學，即介紹某個項目時，先介紹理論知識，緊跟著完成實踐教學，即設計項目硬件電路、軟件程序，然后調試系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。每個項目能完成具體的某種功能，學生學習興趣會增加，對課程的理解更加深入。兩種講授方式存在的弊端有：知識講授體系缺乏興趣性、理論較難理解、缺乏實踐能力的鍛煉；項目驅動式對單片機的內部原理分析不夠深入，但提高了單片機應用項目的實際開發(fā)能力。

實際教學過程中可采用模擬仿真及實物焊接兩個環(huán)節(jié)。硬件仿真電路使用Proteus硬件仿真軟件，該軟件內部集成了多種常用的單片機芯片、電阻、電容、晶體管、LED、LCD液晶屏等，電路搭建方便，仿真效果良好，目前廣泛的應用在單片機課程的教學中。軟件采用KEIL軟件，該軟件使用方便，通過建立工程文件到生產(chǎn)HEX文件整個流程清晰易懂，代碼編譯質量高。Proteus和KEIL兩個集成開發(fā)環(huán)境具有聯(lián)調功能，提高了學習效率，使得系統(tǒng)開發(fā)流程更加直觀，容易被學生接受。

二、教學內容的選擇

教學內容的選擇需符合人才培養(yǎng)方案的定位。學生通過本門課程的學習，能夠掌握單片機實際項目的開發(fā)流程；能夠獨立設計常用的單片機控制系統(tǒng)；具備檢修單片機應用系統(tǒng)故障的能力；能夠熟練使用仿真軟件進行系統(tǒng)仿真測試；提高學生手工焊接技能等要求。

通過多個項目的設計，使得單片機技術中的知識點全部介紹，能夠達到上述要求。教學項目需從簡到難，然后綜合設計多個項目，最終達到理論和實踐教學效果。教學內容詳細介紹如下：（1）單片機最小系統(tǒng)的介紹。可選用項目點亮一個發(fā)光二極管。分析單片機與PC機的區(qū)別，介紹單片機的基本知識等，理論分析后，在Proteus中搭建硬件電路，在KEIL中設計軟件程序，然后調試程序，觀察系統(tǒng)是否正常工作，需重點介紹集成開發(fā)環(huán)境Proteus、KEIL軟件的使用。（2）單片機IO端口的學習。如可選用流水燈系統(tǒng)展開介紹，詳細分析單片機內部IO端口的特點，分析其應用場合，通過軟硬件設計提高學生實踐能力。（3）單片機定時/計數(shù)器的學習?？蛇x用秒表設計項目展開教學，通過對秒表延時時間的準確設計，采用定時器查詢方式完成延時，能夠較好的掌握定時/計數(shù)器的工作原理及實際應用程序設計。（4）單片機中斷系統(tǒng)的學習。在秒表設計中延時程序可用中斷方式完成，通過與查詢方式的比較，能夠讓學生更容易理解單片機定時與中斷之間的關系。（5）單片機鍵盤電路的學習。需掌握獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種方式的應用，可采用萬年歷系統(tǒng)的設計，在此項目中介紹數(shù)碼管動態(tài)驅動方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此項目進一步綜合運用了定時、中斷資源，提升了學生綜合運用單片機內部資源的能力。（6）最后通過多個綜合項目的設計，達到教學目的。如單片機溫度控制系統(tǒng)設計、單片機測距系統(tǒng)設計、單片機密碼鎖系統(tǒng)設計、單片機語言報警系統(tǒng)設計等。[2-3]

圖1 電子鐘軟件流程圖

在項目設計過程中，為了達到更好的教學效果，可以網(wǎng)購單片機學習套件，學生動手從單片機最小系統(tǒng)焊起，然后焊接外圍接口電路及串口下載電路等。通過實物的焊接能夠加深學生對單片機應用系統(tǒng)的理解，且每個項目HEX文件能夠在此套件上驗證，包含了仿真與實物測試。也可以讓學生在萬能板上焊接每個項目電路，進而提高焊接能力及實物查錯能力等。

三、考核方式的改革

單片機課程的考核采用平時成績和期末成績按比例相加得到課程成績。平時成績應占主要部分。平時成績的重要性提高，學生的積極性會增加，能讓學生認真的完成項目的設計。

高職院校的學生主要是培養(yǎng)實踐能力的提升，在理論夠用的基礎上，強化其動手能力的鍛煉。如何對每個項目進行考核呢？可考核硬件電路設計的正確性、軟件程序設計的合理性、功能的完整性等。為了進一步提高學生的實際動手能力，可讓學生在萬能板上焊接單片機應用系統(tǒng)，考核學生的手工焊接能力、實際電路板查錯能力、團隊配合能力等?？己藘热菘砂衅渌麅热?，如學習態(tài)度、出勤情況等方面。

四、項目舉例

以電子鐘設計為例。項目目的是掌握單片機定時器、中斷系統(tǒng)、鍵盤電路、液晶屏的綜合應用。硬件電路設計方面，需搭建單片機最小系統(tǒng)、時鐘控制按鍵、顯示電路，通過硬件電路的模擬仿真及實際電路板的焊接，進一步強化了最小系統(tǒng)及外圍擴展電路的設計要點，掌握了液晶LCD1602的內部電路結構原理及外圍引腳的接線方法[4]。

軟件設計方面，軟件流程圖如圖1所示。主函數(shù)需先初始化液晶屏1602、定時器、中斷系統(tǒng)。初始化結束后進入無限循環(huán)，無限循環(huán)包括有時、分、秒的顯示程序、按鍵掃描程序。當定時1S到后進入中斷服務程序，秒加1，當秒到60時，分加1，當分加到60時，時加1，當時為24自動返回到0。按鍵掃描程序需設計時鐘啟動、暫停、復位按鍵檢測程序，使得時鐘為可控時鐘，該程序需在循環(huán)程序中不停的被執(zhí)行，即為按鍵掃描達到控制效果，為了達到更好的控制效果，可采用按鍵中斷方式去完成軟硬件的設計。

五、總結

單片機技術是一門實踐性很強的課程，教學內容、教學方式、考核方式等需在實踐教學中不斷改進。論文簡要的介紹了項目驅動式教學法在單片機技術課程教學中的應用，通過實際教學效果的考核，達到了預期的教學目的，教學效果良好。

[1]汪萬維.單片機課程教學改革探討[J].武漢大學學報(理學版),2012(10):95-97.

[2]張濤,韓春賢,等.單片機課程教學改革之我見[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學報,2012(8):101-102.

[3]王靜霞.單片機應用技術(C語言版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[4]楊利亞,潘海燕,等.《單片機原理與應用》教學改革與探索[J].電子世界,2012(11):167-168.

本文系2011年安徽商貿(mào)職業(yè)技術學院院級質量工程項目“特色專業(yè)--應用電子技術專業(yè)”階段性研究成果。

周正貴（1984—），男，安徽壽縣人，安徽商貿(mào)職業(yè)技術學院助教，研究方向：電子學，物聯(lián)網(wǎng)技術應用。

王松林（1980—），男，安徽無為人，安徽商貿(mào)職業(yè)技術學院講師，研究方向：電子學，物聯(lián)網(wǎng)技術應用。