單片機課程的“理實一體化”建設

摘 要：針對當前高職院校學生基礎差和輕視學習的現狀，提出了一些單片機教學改革思路。在教學過程中解放思想，樹立以職業能力培養為目標，根據不同的內容靈活運用項目教學法、任務驅動教學法和興趣驅動法，引入現代化教學手段，豐富教學內容，實現理實一體化教學，取得很好的效果。

關鍵詞：高職教育 理實一體化 單片機教學

中圖分類號：TP368文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0156-02

國家高等職業教育發展規劃（2011-2015年）綱要指出“遵循高職教育規律，以學生職業生涯發展為目標，突出實踐能力培養，構建基于產教一體、工學結合、訂單培養的人才培養模式”，我院也在積極探索高職教育教學模式，組建了電子信息技術專業群。《單片機原理與應用技術》作為電子信息專業群核心課程，在教學過程中抓住“突出實踐能力培養”這一核心問題，突破以往理論與實踐相脫節的現象，充分發揮教師團隊的主觀能動性，通過設定教學任務和教學目標，讓師生雙方邊教、邊學、邊做，全程構建素質和技能培養框架，豐富課堂教學和實踐教學環節，提高教學質量[1][2]。在整個教學環節中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，沒有固定的先實后理或先理后實，而理中有實，實中有理。突出學生動手能力和專業技能的培養，充分調動和激發學生學習興趣。

1 課程內容建設

為實現理論與實踐交替進行，直觀與抽象交錯出現，就要對單片機課程內容本身進行重構，精心組織每一堂課的內容，根據不同內容選擇相應的教學方法（如任務驅動教學法、項目教學法和工作過程導向教學法），同時與使用到的其它課程內容相互聯系，構成一個統一的整體[4][5][6]。

1.1 單片機課程內容的重構

課程內容構建突出理實一體化，依據能力培養需求決定教什么、學什么、訓練什么。在教學內容的構建中，將整個單片機課程按項目教學法設計為五大模塊（如圖1所示）。

每個模塊分解為若干個子項目，其中模塊一主要包含兩個子項目，知識點包括單片機內部結構和引腳、C語言程序設計和開發仿真應用軟件；模塊二包含四個子項目，知識點在模塊一的基礎上增加了單片機接口技術，如鍵盤和顯示器等；模塊三包含八個子項目，知識點增加了單片機定時器/計數器系統和中斷系統；模塊四包含四個子項目，知識點增加了數模與模數轉換技術，單片機串行通信原理與應用；模塊五是一個綜合性的項目，包含兩個子項目，知識點包括單片機應用系統設計、開發和調試的思路、方法和技巧，模塊化程序設計方法等。將知識點與技能點分別融入每個項目中，項目的設計由易至難、由簡單到復雜，項目之間具有獨立性、實用性、可擴展性、可操作性，項目之間從內涵、難度上成遞進關系。

構成能力訓練模塊時，考慮了相鄰模塊間的進階關系，通過逐一模塊的能力訓練，學生可逐步提高單片機最小應用系統的設計與調試能力，再經過綜合項目的設計、分析與調試，讓學生全面了解整個項目基本技能綜合運用的方法，進一步提高單片機應用系統的綜合應用能力。知識學習由簡單到復雜，技能訓練由單一到綜合，單片機技術應用能力逐漸貼近職業崗位要求。

1.2 單片機與專業內其他課程融合重構

單片機廣泛應用于工業控制領域，單片機控制系統一般包括傳感器、信號變換、單片機控制、隔離驅動和執行機構幾個部分，可見單片機控制系統集多門應用技術于一體，是電子信息類和控制類專業的一門核心課程，實踐性、應用性很強。要求教師在理實一體化教學中，將已修課程（如數字電路、低頻電路、傳感器技術、電子工藝、電子線路CAD等課程）與單片機原理及應用有機的融合在一起，因此在每一個單片機項目內容設計與開發過程中，不單考慮單片機的理論知識，還兼顧與本項目相關的其它專業課知識，實現單片機與專業內其它課程整合重構。例如溫度的測量控制項目，除單片機外，還包括溫度傳感器、模數轉換、顯示器和報警器等，將這些知識內容在單片機課程的設計中有機的融合在一起。

2 教學方式和方法改革

2.1 教材的選擇

為更好的實現理實一體化教學，教材選用《單片機應用技術（C語言版）》，全書以工作任務引導，從內容與方法、教與學、做與練等方面體現高職教育的教學特色。通過22個工作任務，主要介紹單片機硬件系統、單片機開發系統、單片機并行端口應用、定時與中斷系統、顯示與鍵盤接口技術、A/D與D/A轉換接口、串行接口通信技術、單片機系統擴展，以及單片機應用系統設計等內容。注重技能訓練，采用工作任務引導教與學，內容貼近電子行業的職業崗位要求，同時介紹了許多有關單片機應用的小經驗、小技巧、小資料等知識，具有很強的實用性、可讀性和趣味性。結合教材，在每一個項目或模塊的教學中，首先勾勒出本項目所涉及的理論基礎，以方便教師組織學生進行必要的理論準備，同時要給學生提出基本要求和提高要求，使得學生在完成基本的教學任務的同時擁有自主學習、自主創新的空間，方便學有余力的學生進一步提高自己。所有的項目教學秉承由簡入深的原則，通過漸進的學習逐步的領會和掌握知識。

2.2 教學方法的調整

改變傳統的教學模式。以項目教學法為主，結合興趣驅動、任務驅動、案例教學法等教學方法，根據不同內容選擇相應適合的教學方法或幾種方法的組合。首先是興趣驅動，興趣是最好的老師，在每一次課的開始階段，展示與授課內容相關的產品或仿真現象，直觀的告訴學生我們現在做的是什么，例如單片機驅動一個LED發光二極管，同學直觀的看到發光二極管在一亮一滅，這樣就創建了一個形象而且有趣的情景，從而激發學生的學習興趣。然后根據現象提出任務，分析講解實現任務的原理。以項目任務為教學單元，打破原有界限，包括硬件結構、指令、編程的先后順序，將各部分知識分解成一個個知識點，為完成一個項目任務將不同知識點加以組合，最終實現一個個項目教學任務。完成一個項目任務就能清楚單片機的開發過程，完成二、三個項目任務，就能自己模仿性的編出自己的程序，使得學習過程是一個不斷成功完成任務的過程。當所有項目任務完成，知識點就全掌握了。

2.3 實驗實訓改革

Proteus是美國Labcenter Electronics公司出品的單片機仿真軟件，Proteus除了能仿真模擬電路、數字電路、數字模擬混合電路外，其最大的亮點在于能夠對單片機進行虛擬實物仿真，從硬件原理設計、程序編寫、“目標板”調試一應俱全，支持匯編語言和C語言程序。

單片機實驗實訓項目的實施，是學生進行硬件電路設計、軟件設計及綜合調試的過程，是理實一體化教學中非常重要的教學環節。在以往的硬件電路安裝調試過程中，學生會出現各種各樣的錯誤，需要不斷的更改和焊接線路及元件，容易造成電路板和元器件的損壞。

因此在實踐中改變以往的實驗實訓方法，所有的任務都是先采用Proteus軟件仿真，仿真實現后再進行真實硬件電路安裝調試。利用仿真軟件先進行仿真，這樣絕大部分的錯誤就可以在仿真軟件上修改，減少了元器件的損失，同時提高實驗實訓效率，達到事半功倍的效果[3][7]。例如數字鐘的設計，先在Proteus軟件上進行硬件電路設計，然后進行軟件設計，最后在Proteus仿真軟件上進行綜合調試，軟硬件上的修改方便快捷。只有仿真成功后才可以進行電路板的焊接與調試，這樣使絕大部分的硬件錯誤在仿真過程中解決，即節約了時間，又減少了元件浪費[8-10]。

2.4 考核方式的改進

高職的學生普遍存在理論基礎薄弱、學習興趣不足的問題，傳統的教學注重知識和理論的學習，考核以期末理論考核為主。本單片機教學中在保證新知識傳授和理論系統性的同時特別強調職業技能的訓練，考核的內容包括平時考核、實踐考核和知識性考核三個方面（如圖2所示）。

其中平時考核解決學生的上課出勤率和上好理論課問題，實踐考核主要考核學生對單片機產品的安裝、調試和糾錯能力，知識性考核主要考核學生對單片機知識的綜合理解和運用能力，充分體現能力與知識、操作與理論并重的考核模式。

3 結語

單片機課程是一項實踐性很強的教學過程，除了單片機知識，還涵蓋了數字電路、模擬電路等知識，既有硬件設計又有軟件編程。既要設計涵蓋知識面豐富的項目，又要精心組織理論授課、實驗授課和單片機綜合實訓。需要教師不斷的加強科學研究，并把科研成果在教學中得到體現，需要教師不斷的改進教學方法，提高教學效果。

參考文獻

[1]謝維成，楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]李峽.淺談單片機項目教學[J].南昌教育學院學報，2011，26（1）：116-118.

[3]黃巧亮.Proteus在單片機實驗教學中的應用[J].科技信息，2007（30）：78-79.

[4]楊立生.單片機教學方法研究[J].中國現代教育裝備，2010（17）：84-85.

[5]胡敬朋，王聰.單片機項目教學研究及實踐[J].電氣電子教學學報，2009，31（5）：82-84.

[6]張素琴.論“產品導向、項目遞進”式單片機項目教學中的項目設置和內容設計[J].常州信息職業技術學院學報，2010，9（4）：50-53.

[7]劉燎原，孫秋波.Proteus軟件在單片機項目教學中的應用[J].徐州建筑職業技術學院學報，2009，9（2）：63-65.

[8]孫書芳，張家海，陳海霞.單片機教學中學生應用能力的培養[J].中國電力教育，2011（35）：141-142.

[9]許毅，劉國慶.以培養創新能力為主的單片機教學探討[J].裝備制造技術，2011（7）：225-227.

[10]陳曉文.單片機教學改革研究與實踐[J].信息與電腦，2011（5）：202-204.