单片机技术课程教学改革与实践

［收稿日期］2015-7-6

［作者简介］彭志刚（1974-），男，湖南石门人，湖南工业职业技术学院电气工程系讲师，研究方向：微电子技术应用与教学。

Teaching Reform and Practice of SCM Technology

PENG Zhigang

(Hunan Industry Polytechic College,Changsha410208,Hunan)

［Abstract］　This paper analyzes the characteristics of the single chip microcomputer technology course, the importance of the electric specialty course and the present situation of higher vocational colleges. The method of curriculum reform of SCM Technology is put forward, which is to be explored in the aspects of curriculum integration, teaching content reform, teaching and learning, teaching and assessment. Teaching practice shows that the curriculum reform of SCM Technology can greatly stimulate students’learning interest, improve students' subjective initiative, and achieve good teaching effect on skill competition and employment situation.

［Key words］SCM technology; teaching reform; hierarchical teaching; formative assessment

一、引言

随着微电子技术的发展，单片机技术课程在电类各专业课中的地位显得越来越重要，尤其在电子信息工程、电气自动化、机电一体化等工科专业，该课程是一门专业必修课，也是专业核心课程之一，主要培养学生的单片机应用产品的开发能力。　掌握单片机应用技术是电类专业高素质人才所必备的专业技能之一。单片机技术课程是一门实用性和实践性都很强的课程，涉及到电子技术、传感器技术、电子线路的安装与调试、编程语言等方面的知识，综合性强，对教师的课程教学和学生的课程学习带来了不小的挑战。目前该课程的教学普遍采用“理论+实践”或“一体化”和“项目化”模式教学。学生学习过程中感到抽象、难懂，学得吃力，导致失去了学习兴趣，教师教得辛苦。绝大部分学生学完该课程后，并不能真正掌握单片机应用技术，致使该课程的教学成了一大难题。笔者从事了十几年的高职院校单片机技术课程的教学，不断总结经验，摸索教学改革的方法与思路，形成了一套使学生具备单片机应用技术开发能力的教学方案，经过近几年的教学实践表明，改革效果非常好。

二、课程改革与实践

根据职业院校的人才培养目标定位，提出的理论知识以够用为度，以培养学生的实践动手能力为本位总体要求，对单片机技术课程在课程整合、教学内容改革、教学做合一、层次化教学和课外拓展等方面进行了改革与实践。

（一）课程整合

将C语言课程和单片机技术课程合并为一门课程。单片机技术分为硬件与软件两大块，因为前导课程有电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等，学生对硬件电路的分析与设计比较容易上手，最大的难题是软件，软件就是编写程序。目前，在实际工作中，单片机应用产品的开发普遍采用C语言编程，因此，C语言的学习效果对单片机课程的学习有非常重要的影响。根据以前的教学经验，将C语言放在单片机技术课程的前一个学期学习。学生虽然知道C语言的重要性，但由于只能在电脑上编程、看结果，程序无控制对象，时间久了，缺乏学习热情，再经过一个假期，学单片机编程时，C语言知识已忘记了许多，讲授编程时，教师还得补充C语言知识。若将两门课程整合成一门课程，学生就会明白，C语言就是为单片机技术课程服务的，并且学了以后，马上可以用上，看到程序有控制对象，这样能提高学习兴趣与热情，并且学习单片机编程时反过来又可以促进C语言的学习，两者互为补充，相得益彰。

（二）教学内容改革

单片机技术在不断发展的过程中，会出现许多新的元器件与新技术，为使教学能跟上当前技术的需要，教学内容不能一成不变，及时了解本课程技术的前沿动态，调整教学内容显得尤为必要。单片机原理部分是学习单片机技术的必备知识，包括单片机的内部结构、时钟复位电路、并行I/O口、中断与定时/计数器及串口，因此这部分内容是必学知识。，由于目前在单片机程序设计中普遍采用C语言编程，因此汇编语言这一内容删除，因为汇编指令多，需要对单片机的内部结构彻底理解与掌握，并且学习时间长，抽象难懂，学生学得吃力，实用性不大。接口技术中显示与键盘、A/D与D/A转换以及电机控制接口必不可少，将当前应用较广的I2C总线、液晶显示器、LED电子显示屏、数字传感器等技术加到教学内容中去。将课程设置成8个项目，涵盖了单片机技术的所有知识。学生通过对这8个项目的学习，就能掌握单片机技术的精华。

（三）教学做合一

以项目为学习对象，在教学做合一的教室组织教学活动，教室既是多媒体教室，又是电子制作室，课程无理论课与实践课之分。教师首先介绍项目中所涉及的知识，然后用proteus仿真软件演示该项目。通过形象逼真的仿真演示，学生对项目的硬件电路组成、控制程序及运行现象有了整体认识,清楚项目完成后的效果。采用仿真软件能将抽象、难懂的内容具体化、形象化、直观化，使学习过程不再枯燥，增加了课堂的趣味性，能提高学生的学习兴趣与热情。然后学生开始自己搭建硬件电路，编写控制程序，再进行软硬件联合调试，并将运行现象和仿真相比较。最后教师对项目中的重点、难点及操作过程中出现的问题进行点评总结，并要求学生以项目的电路和程序为基础，进行适当修改，以实现不同的功能，这样培养了学生的硬件和软件设计能力，对项目本身有彻底理解，学习上真正做到了融会贯通，达到灵活运用知识的目的。

（四）层次化教学

现在的课堂教学很难做到因材施教、因人施教，学生像生产线上的产品，个体差异体现不出来，人是有鲜明个性的，能力也是有差异的。单片机技术课程在进行项目设计时，充分考虑到个体差异，将一个项目设计成基础模块、提高模块、发挥模块三部分，其中基础模块是必做部分，要求所有学生都要完成与掌握，学会了基础模块部分，也就掌握了单片机技术的基础知识与技能。提高模块是为部分学习兴趣高的学生准备的，属于选做内容，通过该模块的学习，能够将学生的知识技能水平提高一个层次。发挥模块是将项目设计成一个产品，具有实用性和挑战性，该模块留给勤奋好学、有钻研精神的学生，学习该模块后，能极大的提高学生的产品开发能力。如完成数字钟项目时，能显示小时、分钟和秒为基础模块，设置按键控制数字钟的启动、停止与清零功能为提高模块，能实现时间设置与调整以及整点报时功能为发挥模块。层次化教学，根据学生的个体差异，既能让所有学生掌握单片机技术的基础知识，又能提高部分学生的专业技能。

（五）课外拓展

学院每年举行电子技能大赛，其中单片机技术应用是必不可少的参赛模块，鼓励电类学生参赛，学校出台政策，只要学生带作品参赛，就可报销作品的材料费，优秀作品予以奖励。该项措施极大地吸引了学生的参赛热情，将单片机技术课程的学习从课堂内转到课堂外，从在课堂内被动学习变为课堂外主动学习，竞赛文化为单片机技术课程的学习创造了一个良好的学习氛围。单片机技术是学院的精品课程，校园网上有课程的详细资料和单片机知识学习的网站链接，方便学生自主学习。另外学院每年组织2次单片机快速开发师的技能考证，按照单片机产品开发流程进行培训，在课程学习的基础上进一步提高了学生的单片机技术水平，为今后从事相关工作打下了坚实的基础。

（六）考核方式

以形成性考核评价学生的成绩，不再是一张试卷决定学生的分数，而是根据学习过程进行全面的考核，考核内容包括作业完成情况占5%、课堂表现占5%、到课率占10%、综合知识测试占20%和项目考核占60%。其中项目考核是重点，考查学生的单片机应用系统的设计能力。平时项目学习时就对项目进行考核，每个项目都有成绩，因此，学生平时学习时就得认真，改掉了以前临近期末考试时，学生突击应付考试的模式。这种注重学习过程的考核方式能让学生养成好的学习习惯，端正学习态度，充分调动学生学习的主观能动性，又能取得好的课程学习效果，同时教师对每个学生的学习情况也了如指掌，便于因人施教，进行成绩评定时也是有据可循。

三、结语

实践证明单片机技术课程的教学

改革，增强了学生学习该课程的兴趣，调动了学习的主观能动性，也取得了良好的教学效果，在近五年的省级电子技能大赛和全国大学生电子竞赛中，我校选手均取得了优异成绩。学生毕业时，找到单片机产品开发工作的人数也逐年增多。