基于單片機的“C語言程序設計”課程教學研究

楊立　張樂　李霞

摘? ?要：文章對C語言在電子科學與技術專業和自動化專業中的應用進行調查、研究，以專業能力培養為目標，在“C語言程序設計”課程中引入單片機開發案例，主要從教學內容調整、案例設計、開發環境選取、考核方法改進4個方面對“C語言程序設計”課程的教學進行改革。通過改革，能更好地發揮學生主體作用，調動學生學習的興趣，為專業課的學習奠定好基礎。

關鍵詞：C語言;單片機;專業應用;教學改革

計算機技術不斷發展、廣泛應用，大學計算機基礎課程的教學體系也隨著時代的發展發生了重大演變，由“三個層次”到“1+X”的課程體系，再到“寬專融”的課程體系。新課程體系不僅要考慮計算機教學的基礎性，更要兼顧不同專業的人才培養目標，尤其要根據專業的特點培養學生使用計算機來解決專業問題的能力[1]。

C語言是單片機、DSP和ARM等嵌入式系統的編程基礎，在電子科學與技術、機械電子工程、機械設計制造及其自動化等專業中的應用非常廣泛，因此在“C語言程序設計”課程教學中引入單片機開發案例，能有效加深電子科學與技術、自動化等專業的學生對C語言程序算法、基礎知識的理解，對后續專業課程的學習、畢業設計乃至日后從事的工作都有著重要的作用[2]。

1? ? 教學現狀

近年來，為了提高學生的計算機應用能力和實踐能力，運城學院對計算機基礎課程的教學內容和教學方法進行了積極的研究和探索，“C語言程序設計”課程的教學中還存在以下主要問題。

1.1? 教學進度編排脫節

運城學院專業課程與通識教育課程是分開編排的。“C語言程序設計”課程作為理工類非計算機專業學生的通識教育課程，在大二第一學期開設，而“單片機”作為專業課程，要在“C語言程序設計”課程之后的第二個學期才開設，導致學生所學習的“C語言程序設計”對單片機學習基本起不到幫助。

1.2? 學生對C語言在專業中的作用缺乏認識

經調查，大部分學生學習“C語言程序設計”課程的目的是應付期末考試或通過計算機等級考試。雖然教師在教學中一再強調“C語言程序設計”課程在專業課學習中的重要性，但由于教學內容和教學案例沒有和專業應用相結合，學生的學習非常被動，無法調動其學習興趣和主動性，導致教學效果低下，對后續專業課程的學習起不到多大的幫助作用。

1.3? 教學目標和內容脫離專業

目前，運城學院所有專業的“C語言程序設計”課程教學大綱都是統一的，對C語言在專業中的應用缺乏定位，沒有考慮專業的不同而制定不同的教學目標。

市面上“C語言程序設計”課程的教材大多是以培養學生程序設計思維、編寫簡短程序解決簡單問題為目的，與專業應用嚴重脫節，不能很好地適應電子科學與技術專業、自動化專業學生對于程序設計的知識需求。

2? ? 教學改革主要內容

本文主要從調整教學內容、設計單片機開發案例、選取開發環境、改進考核方法4個方面進行改革，在“C語言程序設計”課程的教學中融入單片機應用案例，服務于專業課程的學習，有效調動學生學習的主動性，培養學生在專業領域方面的實踐能力[3-4]。

2.1? 結合專業需求，重整教學內容

根據教學大綱，結合專業需求，對“C語言程序設計”課程的教學內容有針對性地進行重新整合，將該門課程融合到電子科學與技術專業、自動化專業的單片機編程教學模塊體系中。

一方面，要帶著問題去學，學用結合，根據案例應用對課程內容的講解順序進行調整，用任務驅動教學法來設置知識點的講解順序。例如，將無參自定義函數的講解提前到順序結構部分講解，應用printf函數和無參自定義函數設計系統主菜單界面顯示程序;將字符數組的基本知識、字符串輸入輸出等函數提前到選擇結構部分講解，結合選擇結構的if語句來設計用戶身份驗證程序。

另一方面，對原有的教學內容進行刪減或增加，調整相關內容的學時。例如，在電子科學與技術專業、自動化專業的教學中，刪減單片機編程中很少涉及的知識點，如“文件”等，增加單片機的基礎知識，對單片機的基本功能、常用引腳、結構，Keil開發環境及外部軟件資源，包括寄存器庫函數reg51.h，C51的庫函數等知識點。

重組后的課程內容主要包括程序設計基礎、程序設計流程控制、函數及其應用、數組與字符串處理、指針及其應用、擴展數據類型和專業應用7個模塊。其中，前面5個模塊是C語言的編程基礎，后面2個模塊需要根據“C語言程序設計”課程的知識在電子科學與技術專業、自動化專業中應用的特點，結合專業的需求，在教學內容上進行了調整。

2.2? 設計應用案例，激發學習興趣

依據電子科學與技術專業、自動化專業需求，設計和開發與專業需求相結合的應用案例，將該課程的學習和學生的專業知識聯系起來，加強專業應用性，更好地服務于專業應用領域，切實提高學生應用計算機技術解決專業問題的能力。

引用單片機開發案例的目的是讓學生明確學習C語言的目的，激發學習興趣，提高教學效果。因此設計單片機案例時，選取一些對單片機工作原理和內部結構要求比較簡單的案例。例如，結合“動態數碼管顯示”程序，講解循環語句和switch語句的應用;結合“蜂鳴器的設計”程序，講解函數的定義和調用;結合“獨立按鍵”程序，講解循環結構程序設計的使用;結合“LED流水燈”程序，講解位運算的使用等。教師通過講解與專業貼近的應用案例，不僅可以激發學生學習“C語言程序設計”的興趣，而且可以更加明確“C語言程序設計”的功能和特點，更好地為專業應用服務。

2.3? 結合專業特點，選用開發環境

目前，運城學院“C語言程序設計”課程的教學中采用Visual C++開發環境，但是不同領域的專業都有其各自的特點，程序進行編譯時，針對的對象互不相同，編譯架構也有所不同。針對電子科學與技術專業、自動化專業的“C語言程序設計”課程，在單片機設計開發項目時，采用兼容單片機的C語言開發環境—KeilC51，針對STC系列單片機采用STC-ISP燒錄軟件下載編程[5]。

2.4? 完善考核方案，增加應用能力考核

為了全面地對“C語言程序設計”課程進行考核，考核方案中增加單片機設計開發項目，其中，單片機設計開發項目占平時考核的25%。該項目部分在進行考核時，學生可以自己根據對C語言程序的掌握情況，從兩類考核方案中做出選擇，修改已有項目的功能、設計開發新的項目，最后按照所選項目的難易程度和學生最終的完成情況，給出該部分的成績，真正將“C語言程序設計”課程的考核和學生專業應用結合起來，考核學生在專業方面的計算機應用能力[5]。

3? ? 結語

本方法在運城學院電子科學與技術專業1502和1602班、自動化專業1506班的“C語言程序設計”課程中進行了實踐。實踐結果證明：在該課程中采用與專業結合的教學案例和實踐項目，從專業應用角度出發設計理論教學和實驗案例，大大激發了學生的學習興趣，提高了課堂教學效果和學生的動手實踐能力，基本上達到了本課程的應用技術型人才培養目標。本文的經驗可以推廣到其他理工類專業“C語言程序設計”課程的教學中。

[參考文獻]

[1]李霞.基于專業應用的C語言程序設計課程教學研究[J].計算機時代，2019（2）：99-101.

[2]傘宏力.電子信息工程專業C語言程序設計課程教學改革建議[J].教育教學論壇，2019（4）：145-146.

[3]廖秋香，姚高華，鄒木春，等.C語言中融入單片機部分內容的教學改革探討[J].高教學刊，2016（8）：141-142.

[4]李杰，楊文耀，曾令剛，等.電類專業《C語言程序設計》課程教學改革探索[J].電子世界，2018（21）：57，59.

[5]楊立.電子科學與技術專業C語言課程教學改革[J].無線互聯科技，2016（14）：94-95.

Abstract：This paper investigates and studies the application of C language in electronic science and technology specialty and automation specialty. Aiming at the cultivation of professional ability， the single-chip microcomputer development case is introduced into the course of “C Language Programming”. The teaching of “C Language Programming” course is reformed from four aspects： the adjustment of teaching content， the design of case， the selection of development environment and the improvement of assessment method. The reform can give full play to the main role of students， mobilize students interest in learning， and lay a good foundation for the study of professional courses.

Key words：C language; single-chip microcomputer; professional application; teaching reform