賽教結合的單片機課程教學改革與探索

陳冬鶴　王　犇

（1.吉林鐵道職業(yè)技術學院，吉林 132001；2.吉林化工學院石油化工學院，吉林 132022）

賽教結合的單片機課程教學改革與探索

陳冬鶴1王犇2

（1.吉林鐵道職業(yè)技術學院，吉林 132001；2.吉林化工學院石油化工學院，吉林 132022）

職業(yè)技能大賽是促進職業(yè)教育發(fā)展的重要手段，通過技能競賽可以提高教育教學質量、促進教育教學改革發(fā)展，增強學生創(chuàng)新能力和提高實踐能力。文章結合當前的教學實際，分析職業(yè)技能競賽對專業(yè)課程教學改革的促進作用，以單片機課程為例從課程教學過程中存在的問題、課程教學內容、教學模式等方面進行改革與探索，取得顯著效果。

技能競賽；單片機；教學改革

1　引言

職業(yè)技能大賽是我國職業(yè)教育領域的重大創(chuàng)新，是促進職業(yè)教育創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)發(fā)展的重要手段，是促使職業(yè)教育改革發(fā)展的風向標，技能大賽是依據職業(yè)標準和市場前沿需求設立競賽內容，緊貼實際應用，為人才培養(yǎng)提供方向，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和提高實踐能力的有效形式。通過職業(yè)技能競賽展示了各個職業(yè)院校在人才培養(yǎng)、專業(yè)建設、課程教學改革的最新成果，促進了課程教學改革與創(chuàng)新。

從2011年至2015年的5年多時間里，在組織、指導學生參加全國大學生電子設計競賽、高職院校技能競賽和學院級技能競賽的實踐中作為指導教師切實體會到職業(yè)技能競賽“以賽促教、以賽促學”在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、工程實踐能力和綜合素質方面發(fā)揮著重要的作用。在技能競賽的引導下不斷優(yōu)化課程體系與教學內容改革，本文以職業(yè)院校的“電子產品設計與制作”技能競賽和全國大學生電子設計競賽中取得的成績和經驗，對單片機課程進行教學改革探索與實施。

2　傳統(tǒng)單片機課程教學中存在的問題

2.1理論教學與實踐結合不緊密

傳統(tǒng)單片機課程以匯編語言為主，在教學中重視基礎理論學習，采取先課堂后、先基礎后應用、軟硬件分離的傳統(tǒng)式教學方法。雖然傳統(tǒng)單片機匯編語言具有代碼簡潔，執(zhí)行效率高等特點。由于匯編程序指令較多、復雜程序可讀性差、不易理解，相當一大部分高職學生對理論課的興趣不夠，學習自覺性差，當理論與實踐時間間隔過長時，學生進行程序編寫時較困難，同時不能有效的在實踐中驗證程序的正確性，對實踐驗證內容上走馬觀花、淺嘗輒止，影響學生學習的積極性。

2.2課程實訓項目單一，可拓展性差

匯編語言進行課程項目實訓內容獨立性較強，由于匯編語言的程序編寫的可讀性不強，程序移植比較困難，各個實訓項目之間聯(lián)系不緊密，進行實訓項目功能拓展的程序編寫對于新接觸單片機編程的同學來說比較困難，不便于學生實踐創(chuàng)新與創(chuàng)意發(fā)揮。而一個成熟的電子產品設計與制作是一個綜合類的課程，局部過程的設計不能滿足工作崗位與就業(yè)市場需要。應將專業(yè)課程內容和實訓項目有機結合在一起，使學生有電子產品的整體概念，在單片機課程中進行系統(tǒng)性、實用性和針對性的實訓，以此提高學生對集成電路和單片機綜合應用能力和創(chuàng)新能力［1］。

3　單片機課程教學改革的內容與實施

3.1根據教學實際，修訂教學大綱

以技能大賽為載體，促進教學觀念轉變，逐步建立起以技能培養(yǎng)為核心的教學體系，隨著學院教學改革的進行優(yōu)化設計教學內容，課程學時由原來的48學時調整為60學時，在不影響課程內容的系統(tǒng)性和連續(xù)性的前提下，縮減理論學時，增加實訓學時，使理論與實訓學時接近1∶1。教學內容以實訓能力的培養(yǎng)為主，刪除了傳統(tǒng)單片機指令系統(tǒng)、硬件結構與匯編程序設計繁瑣等實用性不強的內容，積極推廣單片機C語言與仿真技術，從實際項目出發(fā)引導學生掌握基本應用知識，并逐步接觸各功能接口模塊的應用， 解決了學生難于理解的問題，同時完善《單片機應用技術》教材課外學習材料及多媒體教學課件，及時編寫了各章重點及要求［2，4］。

3.2單片機理實一體項目化教學模式

將技能大賽內容融合到理實一體項目化教學模式，提高學生對集成電路和單片機綜合應用能力和創(chuàng)新能力。每一個項目內容通常由幾個任務組成，任務由淺入深、層層遞進，最后實現項目要求，同時項目之間可以銜接擴展完成基本單片機實訓項目。如項目三：“循環(huán)彩燈設計”由四個任務組成，分別是“任務一：點亮一盞燈”“任務二：點亮任意燈”“任務三：一盞燈閃爍”“ 任務四：循環(huán)彩燈效果”。這四個任務緊密聯(lián)系、逐步推進，直至學生完成該次項目，單片機軟硬件及編程方法等知識點在學生完成任務的過程中被引入講解，課程項目具體內容如表1所示。

項目七為綜合設計項目參照技能競賽賽項模式來進行，綜合設計項目分為4個可選內容，采用抽簽決定分組，學生結合課程所學內容自主設計然后進行方案確定、制作與實施、答辯與總結三部分完成一個電子產品的整體制作設計工作。實施過程中教師指導為輔，通過設計實物可以讓學生全面了解電子產品的開發(fā)和生產過程（電氣部分），從而鞏固和提高同學們的資料查找能力、電路設計能力、電子元件的采購及檢測能力、電路安裝能力和電路調試及檢修能力、文件整理能力等；同時也是對學生所學知識的掌握程度和綜合運用能力的檢驗。

表1　單片機課程項目表

3.3增強單片機實訓實踐綜合能力培養(yǎng)

單片機是一門應用性很強的課程，實驗實踐與應用尤為重要。當前企業(yè)的研發(fā)與職業(yè)院校技能競賽中都采用程序可讀性與移植性較強的C語言作為單片機編程語言，在單片機教學過程中引導學生學習keil軟件和單片機C語言的應用，更貼近工程實際應用。

在實踐環(huán)節(jié)中，對于初步掌握單片機應用的同學來說，由于實踐經驗不足在實訓室動手操作過程中能夠參與的實驗項目較少而且容易損壞元件等消耗較大，因此鼓勵學生推廣應用proteus仿真軟件，而且keil編程軟件與proteus平臺可以相互通用減少學習負擔，通過它們可以方便地進行電路原理圖的設計和仿真測試， 觀察仿真電路的工作狀態(tài)及軟件運行后的變化情況。這對于學生的深入學習有巨大的幫助可以keil完成單片機軟件設計調試，proteus完成硬件設計及系統(tǒng)運行結果查看。用它來做單片機的仿真分析、設計非常方便。它極大地開拓了單片機學習的空間，降低了單片機的學習成本，提高了學習效果［2］。

通過仿真軟件的訓練后再進行實物編程與硬件設計無疑是效率最高的，但由于課堂實訓學時有限，實訓室設備過大且使用成本、維修成本過高，學生動手機會極其有限，過度依賴proteus軟件仿真會對硬件設計與實際應用理解減弱，因此在實際教學過程中除了實訓室實訓外還采用“口袋教學”實訓模式，采用基于STC89C52單片機實驗開發(fā)板與實訓室設備相結合的實訓方案，由于該開發(fā)板體積小、價格便宜、易維護、性能穩(wěn)定，具有顯示（發(fā)光二極管和數碼管）、鍵盤按鈕和液晶屏幕、蜂鳴器和、I2C總線和E2PROM、AD/DA轉換等功能，采用一條USB下載線就可以完成程序下載，學生方便攜帶，極大的滿足了廣大學生的課后實踐需要和進一步學習擴展功能的要求。

4　課內外結合，開展校園創(chuàng)新實踐環(huán)境

除了在課堂教學內容學習的基礎上，在學院的支持下建立開放式創(chuàng)新實訓室并提供相應儀器，成立電子興趣小組作為學生實踐創(chuàng)新能力和個性發(fā)展的平臺， 形成了第二課堂拓展學生實訓能力。同時配備指導教師培訓PCB電路板制作、數電模電等專業(yè)應用技能。鼓勵學生參加院級技能競賽，通過實際制作及時了解單片機教學中存在的問題，通過第二課堂培訓出來的學生可以參與課外單片機制作及挑選優(yōu)秀學生參加省級電子競賽培訓，使得學生的實踐創(chuàng)新能力得到很大提高，為學生參加技能競賽奠定了良好的基礎，同時在推進教學改革上起到了很好的效果。

5　實踐成效與結論

近幾年來，學院依托職業(yè)技能競賽平臺實施創(chuàng)新教育教學改革，也驗證了單片機教學改革對于培養(yǎng)創(chuàng)新人才所做出的貢獻，引導學生參與競賽和創(chuàng)新活動，取得了良好的育人成效。學生參加各類職業(yè)技能競賽成績優(yōu)異，學校各種創(chuàng)新活動促進了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

學生在2008年～2015年所參加各類省級、國家級職業(yè)技能競賽、全國大學生電子設計競賽中獲得獎勵30余項，其中在2011年全國大學生電子設計競賽中獲得國家級一等獎1項，獲獎成績在吉林省同類高職院校名列前茅，省級以上技能競賽獲獎如表1所示。

Reform and exploration of the combination of competition and teaching in the course of single chip microcomputer

Vocational skills competition is an important means to promote the development of vocational education. Skills competition can improve the quality of education and promote the reform and development of education and teaching， enhancing students' innovation ability and improving practical ability. The paper combined with the current teaching practice， analysis of the promotion of professional skills competition in the teaching reform of professional courses， take the single chip microcomputer course as an example to reform and explore the problems in the course of teaching process， teaching content and teaching mode and the remarkable effect has been obtained.

Skills competition； singlechip； educational reform

G718.5

A

1008-1151（2016）04-0097-02

2016-03-10

吉林省教育廳2014年度職業(yè)教育與成人教育教學改革研究課題“高職院校電氣自動化專業(yè)的職業(yè)技能競賽與理實一體化教學改革相結合的研究與實踐”（2014ZCY149）。

陳冬鶴（1981－），男（滿），遼寧撫順人，吉林鐵道職業(yè)技術學院電氣工程系講師，從事電氣自動化的教學與研究。

王犇（1985－），女，遼寧沈陽人，吉林化工學院石油化工學院講師，從事教學與設計競賽研究。