“C語言”和“單片機(jī)”融合式教學(xué)探討

童友波

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

“C語言”和“單片機(jī)”融合式教學(xué)探討

童友波

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

依據(jù)職業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對目前電子信息、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)“C語言”和“單片機(jī)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，文章提出“C語言”和“單片機(jī)”融合的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面教改方案。教學(xué)和競賽實(shí)踐證明，該教改過程能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高動(dòng)手能力，并取得豐碩的比賽成果。文章提出的教學(xué)改革對于職業(yè)院校的“C語言”和“單片機(jī)”教學(xué)具有一定的借鑒作用。

高職教學(xué)；C語言；單片機(jī)；融合

自國家提出大力發(fā)展職業(yè)教育以來，高職院校蓬勃發(fā)展，生源幾乎占整個(gè)高等教育的半壁江山。但毋庸諱言的是，高職生源都是從三本線以下錄取的，他們不僅理論基礎(chǔ)薄弱，而且理論學(xué)習(xí)興趣不夠濃厚。同時(shí)，高職院校的課程設(shè)置絕大多數(shù)照搬本科體系模式，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價(jià)以及配套實(shí)驗(yàn)等一系列內(nèi)容和形式不能滿足高職教學(xué)需求，不能因材施教而造成人才培養(yǎng)質(zhì)量不夠理想。本文現(xiàn)通過分析高職院?！癈語言”和“單片機(jī)”兩課程教學(xué)中存在的問題，以探求兩課程融合的教學(xué)改革。

1　“C語言”與“單片機(jī)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1C語言課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

目前單片機(jī)的編程語言普遍采用C語言，因?yàn)槠浜啙嵏咝А㈧`活方便、功能豐富、表達(dá)方式靈活、目標(biāo)代碼質(zhì)量高及較高的移植性、接近于人類語言的高級語言等特點(diǎn)，使得學(xué)習(xí)C語言需要具備一定英語基礎(chǔ)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣等條件。但在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍感覺到“C語言”課程靈活，難以掌握，調(diào)查研究表明：一是很多學(xué)校在學(xué)生一進(jìn)校門就開設(shè)“C語言”課程，延續(xù)高中時(shí)代講授式教學(xué)模式。由于學(xué)生不僅英語基礎(chǔ)不扎實(shí)，而且缺少耐性等特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)“C語言”理論過程中逐漸失去興趣。二是在后續(xù)單片機(jī)編程教學(xué)中，很多同學(xué)對學(xué)過的C語言很陌生，導(dǎo)致很多學(xué)生對單片機(jī)這門功課也逐漸失去興趣，甚至厭學(xué)。因?yàn)槎鄶?shù)學(xué)校兩門課分學(xué)期開設(shè)，甚至相隔一個(gè)學(xué)期以上。三是在相關(guān)專業(yè)課程中，很多教材直接講解C語言的高級知識，如固件庫和協(xié)議棧等，很多同學(xué)更是一頭霧水，導(dǎo)致其對整個(gè)專業(yè)課程學(xué)習(xí)失去信心。

1.2單片機(jī)課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

“單片機(jī)原理和應(yīng)用”是電子信息類相關(guān)專業(yè)的一門必修課程，由于其高集成度、高可靠性、體積小、低功耗、便攜式、控制功能強(qiáng)等特點(diǎn)，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于航天航空、工業(yè)智能控制、家庭消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域，它是高度集成的數(shù)字電路產(chǎn)品。本課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要采用匯編語言作為編程語言，重點(diǎn)放在對單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和I/O接口技術(shù)的介紹與應(yīng)用。隨著C語言成為軟件開發(fā)的主流，以及C語言可以盡量少的對硬件的操作，使得C語言成為單片機(jī)開發(fā)的主流語言。目前很多單片機(jī)原理與應(yīng)用教材大都采用C語言編程，盡管單片機(jī)編程語言由低級語言到高級語言轉(zhuǎn)換，可以減少編程人員對單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全面了解，但通過教學(xué)發(fā)現(xiàn)：首先，學(xué)生仍然普遍感覺“單片機(jī)原理和應(yīng)用”課程難以理解，例如單片機(jī)的最小系統(tǒng)、中斷、外設(shè)、通道、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）模塊等，很多學(xué)生突然接觸這些硬件，感到茫然。其次，很多教材在講述單片機(jī)原理與應(yīng)用時(shí)，還是按照傳統(tǒng)的授課章節(jié)：接口、定時(shí)、中斷、通訊等，每個(gè)章節(jié)都有相關(guān)C語言的驗(yàn)證代碼，但在多個(gè)功能模塊集成編程的時(shí)候，很多學(xué)生更無從下手，不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。單片機(jī)是專業(yè)性很強(qiáng)的硬件平臺，需要優(yōu)秀的編程語言實(shí)現(xiàn)它的強(qiáng)大功能，兩者需要及時(shí)、緊密融合，才能達(dá)到預(yù)期效果?，F(xiàn)實(shí)情況是，電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)中“單片機(jī)”和“C語言”課程是按照學(xué)科體系設(shè)置課程并分開教學(xué)，對于高職學(xué)生，很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，尤其是前期開設(shè)的“C語言”課程在教學(xué)中挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，會(huì)影響后期需要C語言知識的“單片機(jī)”等一系列課程的教學(xué)效果。

依據(jù)職業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，以及職業(yè)院校學(xué)生特點(diǎn)，在電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)教學(xué)中，“C語言”和“單片機(jī)”課程需要合二為一，融合教學(xué)，牢牢抓住激發(fā)學(xué)生興趣為導(dǎo)向，循序漸進(jìn)開展教學(xué)。

2　“C語言”和“單片機(jī)”課程融合的教學(xué)改革

興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力之源，高職絕大多數(shù)學(xué)生對理論學(xué)習(xí)逐漸失去興趣，對動(dòng)手直觀操作是非常積極的，現(xiàn)以合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)為例對“C語言”和“單片機(jī)”嘗試融合式教學(xué)改革，分別從課程設(shè)置、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐等幾個(gè)方面進(jìn)行了探索。

2.1對課程設(shè)置進(jìn)行部分調(diào)整和整合

在高職院?！癈語言”課程教學(xué)中，老師絕大部分是按照知識的全面性和嚴(yán)密性進(jìn)行純理論授課，雖有上機(jī)操作也都是在微機(jī)上進(jìn)行驗(yàn)證式教學(xué)，由于職業(yè)院校的學(xué)生英語基礎(chǔ)薄弱，加之C語言太過靈活，學(xué)生不能直觀了解C語言在實(shí)際載體中的應(yīng)用，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。因此，在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置中需把前期的“C語言”課程同后期的“單片機(jī)”課程融合起來，通過C語言的載體—單片機(jī)和微機(jī)一起開展C語言教學(xué)，給學(xué)生以感性認(rèn)識，觸發(fā)他們的視覺，激發(fā)他們的興趣。同時(shí)在前期的“電子技術(shù)”這門課程，也要結(jié)合“電子工藝”這門課程，讓學(xué)生通過做中學(xué)，學(xué)中做掌握課程知識，為后期的“C語言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)做好硬件知識鋪墊，使知識的鏈條環(huán)環(huán)緊扣。

2.2修訂“C語言”和“單片機(jī)”教學(xué)大綱

根據(jù)電子、計(jì)算機(jī)行業(yè)對從事單片機(jī)開發(fā)需掌握的編程知識的要求，不斷更新修訂“C語言”和“單片機(jī)”課程教學(xué)大綱。以課程的實(shí)用性，夠用性為原則，以培養(yǎng)學(xué)生興趣作為首要目標(biāo)；以課程知識的應(yīng)用性、貫通性，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立性和動(dòng)手能力作為最終目標(biāo)。注重對學(xué)生的興趣激發(fā)，由淺入深，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)。首先以C語言對單片機(jī)的接口控制作為學(xué)生的興趣導(dǎo)引，逐步提高學(xué)生興趣，使學(xué)生感性了解C語言在單片機(jī)中的控制驗(yàn)證，再依次開展C語言知識的講解，完成C語言的基本教學(xué)任務(wù)，同時(shí)初步了解單片機(jī)的部分基礎(chǔ)內(nèi)容。其次在學(xué)生興趣被一步步激發(fā)的基礎(chǔ)上增添C語言的高級理論知識同單片機(jī)的各個(gè)模塊集成實(shí)現(xiàn)，以知識的應(yīng)用性、貫通性培養(yǎng)學(xué)生的編程、調(diào)試能力，逐步適應(yīng)后期的單片機(jī)固件庫和協(xié)議棧編程，達(dá)到相關(guān)專業(yè)對高職人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。

2.3“C語言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)內(nèi)容

“C語言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)內(nèi)容是這次教學(xué)改革的關(guān)鍵，融合的內(nèi)容分為兩部分，首先以激發(fā)學(xué)生興趣為主要目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容選取學(xué)生看得見和聽得見的內(nèi)容，力求通俗易懂，如發(fā)光二極管閃爍、跑馬燈、數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)碼管文字移動(dòng)效果、蜂鳴器響、蜂鳴器模仿七音調(diào)效果等教學(xué)章節(jié)，觸發(fā)學(xué)生感官。再逐步通俗講解單片機(jī)的接口和相關(guān)控制寄存器，同時(shí)重點(diǎn)講解C語言基本數(shù)據(jù)類型和一些簡單賦值語句（課后布置同學(xué)書寫和背誦C語言的關(guān)鍵字等內(nèi)容），逐步展開C語言基礎(chǔ)內(nèi)容講解。在跑馬燈試驗(yàn)中逐步引入C語言的循環(huán)控制語句，了解單片機(jī)接口等基礎(chǔ)內(nèi)容，由淺入深逐步講解C語言基礎(chǔ)內(nèi)容和了解單片機(jī)部分內(nèi)容。始終做到：興趣為導(dǎo)向、由感性過渡到理性認(rèn)識、結(jié)合比喻、啟發(fā)、案例等教學(xué)手段，完成C語言的基本教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步使學(xué)生對單片機(jī)和C語言產(chǎn)生濃厚的興趣。其次，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和動(dòng)手能力為目標(biāo)，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容安排，依據(jù)課程知識的應(yīng)用性、貫通性，逐步過渡到C語言的復(fù)合數(shù)據(jù)類型、指針、文件管理等高級理論知識以及單片機(jī)的溫度采集、液晶顯示、串口通信、電機(jī)控制等外圍設(shè)備采集控制相關(guān)知識內(nèi)容。始終做到：理論結(jié)合實(shí)際，把C語言的模塊化編程思想深入單片機(jī)試驗(yàn)中；結(jié)合項(xiàng)目、小組討論等教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成每個(gè)項(xiàng)目，為后續(xù)單片機(jī)的固件庫和協(xié)議棧應(yīng)用作好鋪墊。

2.4“C語言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)方法

“C語言”和“單片機(jī)”融合式教學(xué)，需要教育者對兩門功課有較高的理解和掌控，對一無所知的受教者要設(shè)身處地考慮，把晦澀難懂的知識通俗易懂化?，F(xiàn)分別以比喻法和啟發(fā)教學(xué)法進(jìn)行分述，供大家參考。

2.4.1比喻法

在講解單片機(jī)最小系統(tǒng)工作條件時(shí)可以比喻人每天生活規(guī)律：單片機(jī)首先供電才能工作，人每天飲食補(bǔ)充能量才能維持生存。其次，單片機(jī)工作需要時(shí)鐘信號，人有正常的心律才能協(xié)調(diào)各部分器官工作。最后，單片機(jī)工作需要復(fù)位，人每天睡眠和工作周而復(fù)始。此外單片機(jī)基本架構(gòu)有兩種：馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)，同時(shí)C語言編寫的各種操作系統(tǒng)是管理程序，如同存在于每個(gè)人大腦中的思維，對同樣的事情處理方式不同。人是最高級的智能物種，單片機(jī)之所以在智能領(lǐng)域得以廣泛使用，根本是模仿人類。通過比喻教學(xué)法使“C語言”和“單片機(jī)”講解通俗易懂，力求讓門外漢理解本專業(yè)的東西。

2.4.2啟發(fā)式教學(xué)法

如在“C語言”和“單片機(jī)”融合的發(fā)光二極管閃爍試驗(yàn)教學(xué)中，使用啟發(fā)教學(xué)法。讓學(xué)生思考平時(shí)常見的白熾燈，為什么白熾燈通入的是交流電而不閃爍？通過啟發(fā)引導(dǎo)，引入“頻率”的概念，再引導(dǎo)學(xué)生思考此試驗(yàn)?zāi)芊駥?shí)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，修改程序中哪些部分。最后讓學(xué)生反復(fù)修改程序中延時(shí)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)最終現(xiàn)象。力求做中學(xué)，學(xué)中做，深刻體會(huì)C語言語句和語法知識。課后布置問題：導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的根本原因，發(fā)散思維，提高興趣。以上教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)需要教育者有大量備課準(zhǔn)備以及與受教者有恰當(dāng)?shù)幕?dòng)環(huán)節(jié)?？傊?，融合后的教學(xué)方法是此教學(xué)改革得以實(shí)現(xiàn)的根本保障。

2.5“C語言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

“C語言”和“單片機(jī)”融合需要大量的時(shí)間去實(shí)踐，尤其是“單片機(jī)”和“C語言”課程融合的第二階段教學(xué)內(nèi)容（C語言的復(fù)合數(shù)據(jù)類型、指針、文件管理等高級理論知識以及單片機(jī)的溫度采集、液晶顯示、串口通信、電機(jī)控制等外圍設(shè)備采集控制等），依靠課堂時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要為學(xué)生創(chuàng)造更多實(shí)踐平臺親身感受，逐步獨(dú)立完成單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)，可從以下幾個(gè)方面完成實(shí)踐教學(xué)：

2.5.1組織成立興趣小組

課堂教學(xué)利于學(xué)生理解各個(gè)獨(dú)立知識點(diǎn)，要想學(xué)生將所學(xué)知識系統(tǒng)化，實(shí)踐化，就要給予學(xué)生更多的實(shí)踐平臺，同時(shí)為了和技能競賽結(jié)合，可以成立電子設(shè)計(jì)小組、智能車小組、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用等小組，通過興趣小組可以提升學(xué)生運(yùn)用知識的能力，利用“單片機(jī)”和“C語言”知識獨(dú)立完成開發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。同時(shí)，通過職業(yè)技能比賽考驗(yàn)學(xué)生綜合利用單片機(jī)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)體協(xié)作意識，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。筆者發(fā)起成立學(xué)生興趣小組，負(fù)責(zé)各個(gè)小組的單片機(jī)和C語言指導(dǎo)，帶隊(duì)參加各種與單片機(jī)相關(guān)的競賽，取得了不錯(cuò)的成績，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以賽促學(xué)效果顯著。

2.5.2帶領(lǐng)學(xué)生參與社會(huì)實(shí)踐

現(xiàn)代多媒體設(shè)備內(nèi)部絕大多數(shù)都有單片機(jī)，如投影機(jī)、中控等，筆者作為學(xué)院多媒體管理者，鼓勵(lì)學(xué)生參與多媒體管理和維護(hù)，讓學(xué)生真正切身體會(huì)和感受到單片機(jī)在生活中的應(yīng)用，鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生參與設(shè)備的維護(hù)、掌握和理解單片機(jī)的工作原理。每學(xué)期至少一次帶領(lǐng)學(xué)生參與社區(qū)家用電器產(chǎn)品維修，通過以上活動(dòng)，學(xué)生普遍感覺所學(xué)內(nèi)容有限，有緊迫感，學(xué)習(xí)更有動(dòng)力。

對于“C語言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)改革，如何進(jìn)行教學(xué)效果評價(jià)？筆者注重加強(qiáng)過程化考核，逐步改變傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)結(jié)構(gòu)，旨在提高學(xué)生對此融合課程改革的積極性和參與性，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力。其中，過程化評價(jià)成績70%（平時(shí)考勤10%，學(xué)習(xí)態(tài)度10%，各實(shí)踐項(xiàng)目成績50%），理論化評價(jià)成績30%。教學(xué)實(shí)踐表明，合理的過程評價(jià)能激發(fā)學(xué)生的積極性和興趣性。

“C語言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)，一開始要避開課程知識的全面性和嚴(yán)密性，針對高職院校學(xué)生特點(diǎn)因材施教。教學(xué)實(shí)踐證明，改革后學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與積極性有了極大的提升，學(xué)生的獨(dú)立動(dòng)手實(shí)踐能力不斷增強(qiáng)，課程的教學(xué)效果穩(wěn)步提升，教師本身的能力逐步提高。筆者指導(dǎo)的學(xué)生獲獎(jiǎng)情況：獲得全國職業(yè)技能競賽物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各一次，全國大學(xué)生智能汽車競賽安徽賽區(qū)高職（電磁組）一等獎(jiǎng)一次。但教學(xué)是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過程，需要不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)和借鑒他人成功的教學(xué)改革，使“C語言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)改革向新的臺階邁進(jìn)。

［1］郭天祥.51單片機(jī)C語言教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

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［3］葛素娟.高職院校C語言課程教學(xué)改革探析［J］.大眾科技，2013（10）：102-105.

［4］王岳圓.淺談高職類院校單片機(jī)課程的教學(xué)改革［J］.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2007（11）：45-46.

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［6］黃保和，江戈.C語言程序設(shè)計(jì)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

Discussion on "C Language" and "Single Chip Microcomputer" integrated teaching

Tong Youbo
（Hefei Technology College， Chaohu 238000， China）

According to the personnel training objectives of vocational college and aiming at the current situation of "C Language" and "Single Chip Microcomputer" course teaching in electronic information， automation， computer and other related professional， this paper puts forward the integrated teaching reform scheme of "C Language" and "Single Chip Microcomputer" in the aspects forcourse setting，teaching content， teaching methods. The practice of teaching and competition haveproved that reformed course can be able to stimulate students’ interest in learning and improve their practical ability， and achieved fruitful results in the competition. The teaching reform proposed has certain reference function for vocational colleges "C Language" and "SCM" teaching.

education of high vocational college； C Language； Single Chip Microcomputer； integrated

童友波（1975— ），男，安徽合肥。