基于工作过程的单片机课程教材建设

2012-03-30李萍

电气电子教学学报 2012年1期

关键词：C语言单片机实训

李萍

(漯河职业技术学院计算机工程系，河南漯河462000)

单片机课程的实践性很强，但一直没有很合适的高职教材，因此，我们编写了基于工作过程的以任务引领、项目导向的实践性的教材《单片机应用技术项目教程》［1]。本文对单片机课程教材的现状进行了分析，提出了上述教材的编写思路，介绍了具体的实施措施。

1.目前存在的问题

单片机技术广泛应用于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化和家用电器等各个领域，我国的高职院校电类专业几乎都开设有单片机课程。但该课程存在如下问题［2-5]。

(1)我国职业教育基本沿用学科体系，学科体系是按照知识本身的内存逻辑结构或认知规律而展开的并行体系。这种体系适合研究性本科大学，却不适合高职院校。

(2)单片机课程教材采用的编程语言都是汇编语言，其程序不易理解，可读性差，尤其对于高职学生。

(3)目前高职单片机教材大多没有Proteus仿真，有个别Proteus还采用汇编语言。学生如果不学Proteus，做实验和综合实训时只能进常规实验室。而因组建的实验室成本高，元器件和仪器损毁率高等因素，导致学生实践机会减少。

2 教材编写思路

1)基于工作过程，采用串行结构编排教材内容本教材的内容编排基于工作过程的行动体系为串行体系。教材以培养能力为主线，以工作过程为参照系，针对行动顺序的每一个工作环节，对实践技能与理论知识进行整合。这种串行体系与学生的认知心理顺序一致，可以达到事半功倍的效果，适于高职教学。

本教材以工作任务为主线，有机地组织理论知识和实践知识，摈弃原来的章节概念，代之以一个个项目和模块，将整个理论体系进行有机分解后，融入项目和模块的实现过程中。

2)编程语言改为C语言，加上Proteus仿真

C语言程序易于阅读、理解，程序风格人性化，且方便移植，目前已经成为单片机应用产品开发的主流语言，国外嵌入式系统的程序设计也是采用C语言。在开发速度、结构严谨性和程序坚固性等方面，汇编语言更是难以比拟。尤为重要的是，单片机应用产品的开发已基本上不采用汇编语言程序。因此，采用C语言是单片机教学改革的重要内容。

本教材以单片机应用为主线，把相关的C语言知识融合在工作任务中，让学生在技能训练中逐渐掌握编程方法;不刻意把C语言单独完整讲解，以免学生无法学以致用。

Proteus软件的特点是能仿真单片机CPU和外围电路的工作情况，在仿真和程序调试时，能直接查看程序运行和电路工作的过程和结果。我们将Proteus和Keit软件整合起来可以构建单片机实验平台，从根本上解决常规实验室成本高、元器件和仪器损毁率高等问题。学生可以不用进实验室而在自己的电脑上进行学习和项目开发。

本教材对每个实训项目做Proteus和Keit和联合调试，把Proteus软件的应用贯穿在全书。

3)配套建设，立体化支撑

本教材进行的“立体化”教学资源建设，课程网站为主内容有:①为课堂教学提供配套的教学资源如电子课件、电子教案、视频讲解、课后习题和试题库等;②为实训教学提供的实验实训指导和实训教案等;③为辅助教学和方便学生自学开设虚拟实验;④为学生毕业设计和创新比赛提供创新制作目录和设计报告样例等配套教学资源。

3 教材建设具体实施

1)本教材重点选择具有代表性的单片机综合应用项目(该项目基本涵盖单片机应用的能力要素)，典型的综合应用项目是密码锁和数字钟，它们是单片机定时、中断、按键和显示等应用的综合。

2)我们将综合项目分解成不同阶段、不同层次和不同能力训练要求的七个基本实训模块:①单片机应用系统入门，任务是单灯点亮;②单片机并行口的应用实践，任务是模拟交通灯;③单片机中断和定时器的应用实践，任务是音乐门铃;④人机交互处理，分为四个小任务，分别是数码显示、点阵显示、LCD字符显示和按键值显示;⑤单片机数据通信，任务是远程控制数码显示;⑥A/D与D/A转换接口的应用，任务有两个:简易数字电压表和简易波形发生器;⑦I2C的应用，任务是IC卡的读写。

3)根据这七个实训模块中的能力训练要求，确定理论教学内容，将整个单片机原理、C51语言、Keil和Proteus仿真软件，以及硬件开发系统等理论体系进行有机的和覆盖性的分解，融入到模块的实现过程中。

4)根据策划的编写思路与大纲，确定教材目录、编写人员和编写任务，进行编写、试用和修改。

5)我们为教材配套建设了。基课程网站，主要包括:教室课堂。