技工院校“C 語言單片機原理及應用”課程一體化教改實踐

廣東省電子信息技工學校 顏重波

“C 語言單片機原理及應用”課程是目前技工院校高級技工層次電子信息、應用電子技術、微電子技術應用專業一門重要職業核心課程，理論和實踐結合較強。該課程目標不僅使學生掌握單片機控制基本理論，更重要的是培養學生單片機技術應用能力，實現電子技能人才創新發展，這對旨在培養現代應用型高技能、技術人才的電類技工院校來說早已達成共識。

一、單片機技術課程教學現狀

目前，部分技工院校電子專業技術人才培養定位發展模糊，核心師資力量配備不足，教學觀念與思維陳舊而安于現狀，學校生源質量良莠不齊等諸多因素，導致單片機技術課程在規劃教學內容和教學實施方面，仍然沿用傳統學科型的“學習理論、實驗驗證、卷面測驗”教學，從單片機硬件結構、最簡系統構成、匯編指令入手，發展到端口擴展、接口技術、基本應用教學，且理論學時遠遠大于實踐學時。實踐教學一般都在“學習匯編語言”之后進行，此種教學實施導致以下五大不足：

1.大量課時花費在引導學生入門、學習系統理論上，學生難以理解，抽象、枯燥、乏味，徒增學習難度，使學生失去學習興趣，進而導致其放棄課程。

2.教學過程以原理講授為中心，具體實踐應用比較少，學生技術應用能力培養不足，無法有效解決實際出現的各類問題與現象。

3.軟、硬件教學人為切割，對單片機“軟、硬結合應用”體現不足，使學生設計實際應用系統時，缺少模塊化、系統化指導思想。

4.“先理論、后實踐”學科式教學思維，課程實踐多以驗證實驗為主，不能培養學生運用實踐思維去解決現實問題。

5.學生僅限掌握并運用ASM 語言進行編程，實現單片機電路基本功能，其知識面、技術綜合運用能力與社會實際需求相差甚遠。社會上真正需要的單片機技術人才，要進行產品電路設計與C 程序編寫，完成功能調試與檢測工作整套流程，要求掌握更多的高級語言知識及熟練運用多種單片機開發軟件工具。

二、課程一體化教學改革實踐過程

1.確立“理論、實踐一體化”課程教學設計指導思想

人社部明確指出，一體化課程是以國家職業標準為參考依據，以綜合職業能力培養為目標，以典型工作任務為載體，以學生為中心，根據典型工作任務和工作過程設計課程體系和內容，按照工作過程的順序和學生自主學習的要求進行教學設計并安排教學活動，實現理論教學與實踐教學融通合一、能力培養與工作崗位對接合一、實習實訓與頂崗工作學做合一。

專業課程建設優劣是決定技工院校教學質量高低的根本，也是學校教改重點、難點所在。依據專業人才培養規劃，設計課程教學標準，改革教學方法和優化教學手段，強化學生職業能力的培養。在課程設計中，實施“以學生為主體，以項目為載體，以培養與發展學生職業能力作為課程主線”，開展一體化項目任務式教學，課程融“教、學、做”為一體，配套應用案例，大力激發學生學習興趣，縮短理論與實踐差距，致力培養學生解決問題能力；同時教學中一部分案例、項目直接選取企業、公司一線典型產品，使得課程教學更加具備實用價值，早日實現單片機技術專業人才市場需求的良好對接。

單片機一體化教改以培養學生單片機技術應用能力為根本目標，拋棄學科式教學模式，以項目為載體開展教學，引導自主探究式學習，培養學生職業能力為指導主線；以“教、學、做”合一實施教學，以項目需求選擇教學要點，項目過程執行職業能力考核，倡導教學“師生一體、共同完成”教學思維，化知識學科為職業能力本位，打破“了解”“知會”“明白”傳統課程思維，轉向“運用”“應用”“改進”能力型課程；以“典型項目實施”作為教學活動主線，充分調動學生實踐、求知、求解能力培養，同時也更好地發揮教師作為學生“學習助手、技術導師”引領作用，在項目教學過程中，創設工作情境、任務引導、師生共同參與、合作探究、解決問題并總結提高，實現師生共同進步與能力發展。

2.優化設計“理實一體化教學”課程內容

課程教學內容設計按照“由淺入深、由易到難、優選典型、通俗實用”的原則，將課程教學內容整合為動態彩燈、60S 計時器、密碼鎖、簡易小車、LCD 顯示、無線報警器、實時溫控模塊，共設計七個基本教學項目；將漢字點陣屏、循跡小車、表演機器人三項目作為課程應用拓展教學。每一項目對應一個核心知識與技能點，并可按照教學實際需要可拆分為2 至3 個任務進行教學。其中，動態彩燈涵蓋單片機最小系統、指令系統和C 語言程序設計入門，60S 計時器涵蓋LED 數碼顯示與驅動技術，密碼鎖涵蓋定時器及中斷系統應用，簡易小車涵蓋串口RS232 通信、I2C 總線技術，LCD 顯示涵蓋1602 通用液晶、12864 中文顯示，無線報警器涵蓋模擬/數字轉換應用技術，實時溫控模塊涵蓋DS18B20 一線總線技術與應用；其拓展項目：漢字點陣屏、循跡小車、表演機器人則是單片機應用綜合體，是對單片機技術學習的進一步深化與實踐應用。課程教學項目具備知識、技能逐層遞進，相互依存，鞏固提高學生能力，學生通過七個基本項目學習，實現單片機技術應用能力培養；其三個拓展項目則能有效檢驗學生知識與技能結合能力，從而使所培養的學生具備技術改進、探索求知、可持續發展能力。

3.構建“理實一體化教學”課程項目化教學標準

在設計、選用課程一體化教學項目時，遵從體現一個完整的單片機應用產品開發流程：功能要求、材料準備（硬/軟件）、系統構建、程序設計、調試運行、技術檢測、功能實現這一工作過程來指引一體化教學開展，以“提出項目、明確任務、搜集資料、硬件構建、軟件編譯、功能調試、項目評測、技術總結”作為教學步驟，在一體化課堂（單片機軟、硬件，PC 機、儀表儀器、Internet 咨詢、教參）中實施課程項目教學活動。

《C語言單片機原理與應用》一體化課程教學標準（部分摘取）

4.豐富、運用“理實一體化”教學方法與手段

“項目引領、任務驅動、教學做合一”是本課程“理實一體化”教學模式的主要特征。教學中，教師應結合單片機應用的不同層次，采取多種不同、靈活多樣的教學方法。項目引領下任務教學法核心是理論與實踐一體化，即理論教學與實踐過程教學緊密結合，融于項目教學過程中，其課程項目下任務教學設計與方法，如圖5、6 所示：

整個項目教學實施過程中，教師針對不同項目所需要的知識與技能應采用不同教學方法與手段，引導學生自主思考，結合多種途徑獲取信息資源（教材書本、技術論壇等）；難以描述的抽象概念，則用多媒體演示、虛擬仿真等形象、生動地表現，使表述簡單、直觀、明晰，在課程教學中運用目前主流單片機仿真軟件—Proteus 良好的人機交互功能，進行現場動態直觀演示與功能調試，使指令編譯和程序運行具體、直觀、實時化；教學過程中，學生需要明確任務、構建硬件、編寫程序，調試編譯、生成目標，運用Keil uv4 編譯、Proteus 仿真進行模擬與修正，最終將正確代碼燒寫入單片機ROM，實現功能，提升工作時效，從而節省教學耗材與時間支出。

5.執行“理實一體化教學”課程考核評定

課程考核采用多元化、過程式、項目考核評定方式，將考核貫穿于整個教學過程，在課程所設立典型項目中突出職業能力與工作素養考核。

《C語言單片機原理及應用》課程考核評定分配表平時成績15%評定100%作業、出勤職業規范項目考核50%課程設計15%期末測試20%典型項目實踐專業能力、職業素養電子產品小制作綜合運用、能力拓展閉卷考核理論知識、基本應用課程總評

三、課程一體化教學實踐成效

項目引導，融產品制作于“教、學、做”一體化為教學實踐主線，《C 語言單片機原理及應用》課程教學以Atmel89C 系列單片機為載體，設立項目、實施任務、組織教學，實現理論與實踐緊密結合；依據單片機應用產品開發過程設計教學環節，采取靈活多樣的教學方法，開展基于工作過程教學；教學形式上，采用仿真軟件進行互動教學，運用網絡平臺進行信息搜集，進行實時修改與檢測，運用多媒體教學手段，提供直觀能動教學；同時網絡資源信息參考，培養學生自主學習與分析，采用多元化過程考核，更加關注學生學習過程及切身體會，引導學生職業素養規范養成。

課程實施項目引導，融產品制作于“教、學、做”作為一體化教學之后，學生單片機水平得到增強，學習積極性上升顯著，電子小制作數量明顯增多，少數學生已經可以嘗試進行小型單片機智能化電子作品制作。如：無線遙控密碼鎖、謎宮快走、數字電壓表、智能交通燈、16*16 漢字點陣屏、24H 數字時鐘、太陽光能追蹤、可控調光智能臺燈、表演機器人等作品。課程教改大大推動了學校電子專業學生的學習熱忱，學生經常主動咨詢單片機技術如何學習與制作，極大地提高、鼓舞了學生學習電子專業的干勁與信心。

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