基于智能機器人設計的高職單片機技術與應用課程改革

陳思 楊偉

摘 ?要 總結“單片機技術與應用”教學過程中遇到的問題，提出改革思路，以智能機器人為載體來設計項目，項目內容和知識點緊緊相連，由易入難;在教學過程中堅持“學中做”“做中學”，讓學生帶著求知探索的欲望去學習。本教學方法可操作性強。

關鍵詞 單片機技術與應用;智能機器人;項目式教學;實訓設備;教學改革

中圖分類號：G712 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）18-0086-03

Course Reform of Single Chip Microcomputer Technology and

Application based on Intelligent Robot Design in Higher Voca-tional Education//CHEN Si， YANG Wei

Abstract This paper summarizes the problems encountered in the teaching process of Single Chip Microcomputer Technology and Application and puts forward the reform ideas. Intelligent robots are

used as carriers to design projects. The contents and knowledge points

of the projects are closely linked， from easy to difficult. In the pro-

cess of teaching， we should insist on “learning by doing” and “lear-

ning by doing”， and let students study with the desire to seek know-ledge and explore. This teaching method is operable.

Key words SCM technology and application; intelligent robot; pro-ject-based teaching; training equipment; teaching reform

1 前言

“單片機技術與應用”是高職電氣電子類專業的重要專業課程，以“C語言程序設計”“電子技術”“傳感器技術”為前續課程，具有較強的實踐性[1]。目前，大部分高職院校開設了理論與實踐一體化的“單片機技術與應用”課程，很多教師選用項目式教材。但是，很多項目式教材里的項目內容是獨立的，前后的項目內容關聯性不夠，導致很多學生仍認為知識點零散，對內容難有深刻記憶。本文總結現在教學過程中遇到的一些問題，提出改革思路。

2 教學中存在的問題

缺乏優質教材 ?目前，市場上有很多項目式的相關教材，里面的內容也比較豐富齊全，但是教材很雷同，項目幾乎都是“流水跑馬燈的設計”“心形燈的設計”“音樂盒的設計”“電子秒表的設計”“在點陣上顯示字”“在液晶屏上顯示字符”“遠程燈的控制”。這種類同的教材難以給學生帶來更多的參考學習價值，難以拓展學生的學習思維和激發學生的學習興趣。此外，這些項目的知識點確實是緊密相連的，但是在學生看來，這些內容都是獨立的，導致學生很難將前后的內容聯系起來。

教學中的實踐教學和實現教學不夠 ?在傳統的“單片機原理與應用”教學過程中，教師根據教材的章節順序，先花大量的時間來介紹大量理論知識，不僅讓學生感覺枯燥乏味，也無法理解這些理論知識該如何應用[2]。此外，教材上的一些項目與現有的實訓設備是不對應的，在設備上實現不了，只能用Proteus等仿真軟件進行仿真實現。“單片機技術與應用”是一門實踐性很強的一門課程，需要大量的實踐和實現活動，需要脫離實訓設備來制作出來。

過度依賴現成的實訓設備 ?很多高職院校都會購買相關的單片機開發板等實訓設備，打造現代實訓室，這確實有助于提高教學質量。但是，過度依賴實訓設備也是不可取的，因為經過反反復復地拆裝線和下載程序，程序下載器、單片機的I/O口都容易受到損壞，從而影響教學的進度和質量。而且，只在開發板上拆裝線，是很難了解整個電路原理的，以至于學完一門課，很多學生都不知道怎么將單片機技術用到實際應用電路中。

缺乏理性的課程考核方式 ?課程的評價過于依賴期末考試成績和課后作業，導致學生在學習過程中未能積極參與，課后也不能去鞏固知識和拓展學習，卻把重點放在考前的臨時復習、應付式考試。“一考定終身”的考核方式不利于激發學生的學習興趣，使得學習效果不盡如人意。理性的課程考核方式是現代教學改革所需。

3 教學改革的目的與內容

以智能機器人為載體來設計教學內容 ?傳統項目式教學，項目之間的內容關聯性不夠強。圍繞智能機器人的設計，設計了認識單片機、單片機最小系統的制作、程序下載器的制作、控制機器人的運動、指示燈的設計（轉向燈、緊急燈）、機器人測距的設計、機器人檢測障礙物、機器人唱歌、機器人跳舞、機器人滅火等10個項目。

將時鐘電路、重啟電路知識融入單片機最小系統的制作項目中，通過制作實物來深刻掌握最小系統的知識;將循環語句和條件語句的知識融入控制機器人的運動項目，通過控制機器人的前進、后退、轉向、運動時間，掌握C語言的應用;將定時器的知識融入機器人測距的設計項目，將超聲波傳感器與單片機小系統聯合使用，掌握定時器的基本知識及超聲波傳感器的應用;將中斷系統的知識融入機器人唱歌項目，學生通過完成單片機控制蜂鳴器的發音來掌握中斷系統的設置與應用;設計機器人跳舞項目，提高學生綜合應用單片機基本知識的能力;設計機器人滅火項目，提高學生應用傳感器進行單片機小系統設計的能力。項目安排如表1所示，有效地將課程中分散的知識點進行串聯，幫助學生建立項目之間的聯系。項目之間的內容及知識點由易到難、緊密相連，組成一個有效的知識體系。

提高學生的學習主動性 ?很多學生認為在學習“單片機技術與原理”課程的時候學到了一些理論知識，也在開發板上完成了相關的實踐任務，但是不知道怎么應用到實踐中[3]。究其原因，就是過于依賴開發板等設備來學習。本次改革以有趣的智能機器人設計為載體，將單片機的基本知識，結合紅外傳感器、超聲波傳感器、火焰傳感器等電子元件用于智能機器人的設計與制作，不斷地豐富機器人的功能，增強學生的求知欲，培養學生“我能學”“我會做”的信心，增強學生的學習興趣和學習主動性[3]。

重視實踐教學和實現教學 ?本次改革，設計的項目富有實踐性和實現性，除了機器人滅火項目外，其他項目都可以在課堂完成，通過項目實踐和實現來激發學生的學習興趣。傳統教學依賴單片機開發板，容易受到開發板陳舊壞損的影響。與傳統教學相比，本次改革的教學內容脫離開發板設備，將最小系統基礎模塊和程序下載器作為一個制作項目，讓學生將單片機最小系統和程序下載器制作出來，一來增加了實踐認識，二來加深了對硬件電路的認識。

注重培養學生的創新能力 ?應用單片機技術進行創新設計是本課程最重要的目標。在課堂上，安排相關的拓展訓練開拓學生的思維。在課后，組織年級的單片機系統設計趣味運動會，鍛煉學生的協作能力、組織能力，提高學生的職業素養。在作品展示中，互相借鑒，互相鑒賞，增加對單片機應用技術的了解。要求學生自主組成團隊，每個學生都要參與比賽，鼓勵學生勇敢地將自己的方案和想法表達出來，將自己的設計制作出來。

引入理性的課程考核方式 ?課程的考核方式對于學生學習的主動性具有重要的導向作用，而考核的結果是評價學生對知識技能掌握程度的重要指標[3]。但是，傳統的“單片機技術與應用”課程評價主要由期末的理論考試決定，導致學生在課堂實踐環節參與度不高[4]。運用理性的考核方式是現代教育的發展趨勢。運用理性的課程考核方式，期末考核與平時考核相結合，不僅要考核學生對單片機技術基本知識的掌握程度，還要重點考核學生學以致用的能力以及學生的學習態度。

期末考核分為理論考核和實踐考核兩部分。平時考核分為出勤率、職業素養、作業和課堂操作實驗考核四部分，每次評價根據學生的態度、紀律、主觀能動性、安全規范生產、執行力、團隊合作及貢獻度進行量化評分，分為優秀（9分及以上）、良好（8～8.9分）、中等（7～7.9分）、及格（6～6.9分）、不及格（6分以下）。考核方式如表2所示。

4 結語

經過本次教學改革，學生與教師溝通交流的主動性提高了，學生對“單片機技術與應用”的學習興趣提高了，對知識的應用能力也增強了，能將所學知識應用到單片機小系統的設計中。課程改革是一項任重道遠的任務，教師需要繼續不斷努力。

參考文獻

[1]魏建崇.基于理論與實踐相結合的單片機原理與接口技術課程教學改革研究[J].中國現代教育裝備，2018（19）：27-29.

[2]趙翠玉.單片機應用技術課程創新實踐教學改革[J].計算機產品與流通，2018（12）：202.

[3]王小巍，高娟，吳思，等.基于理實一體的單片機課程改革實踐[J].課程教育研究，2019（4）：33-34.

[4]于淼.“單片機原理與應用”在我校機械電子工程專業教學中的改革與探索研究[J].教育教學論壇，2018（46）：

168-170.