單片機實訓課中實施教學合一的探索

劉娜

（遼寧機電職業(yè)技術學院，遼寧 丹東 118009）

單片機實訓課中實施教學合一的探索

劉娜

（遼寧機電職業(yè)技術學院，遼寧 丹東 118009）

單片機技術應用廣泛，該類課程是工科院校的核心課。其中單片機實訓是綜合訓練課程，將單片機程序設計和接口技術有機融合。多數學校的單片機實訓課是使用計算機+實驗板,存在很多弊端，電路固定，教學內容單一，學生很難參與電路設計，教學內容與實際工程脫節(jié)。為解決問題，對實訓課進行了探索和改革。在課程開發(fā)過程中,結合單片機崗位和典型工作任務，通過仿真與產品項目相結合，任務驅動、教學做合一完成該實訓課程。

教學做合一；單片機實訓；Proteus仿真；實物制作

0 引言

傳統(tǒng)的單片機教學模式受制于技術手段，形式單一、抽象，對學生來說，學習和掌握單片機是比較枯燥和困難的。固定的單片機實驗板，學生無法親手構建硬件電路，實訓教學效果一直不理想。

近年來，隨著電路仿真軟件Proteus的發(fā)展，利用它可以仿真企業(yè)的產品開發(fā)流程，學生完成從單片機產品硬件電路設計，到配套軟件開發(fā)全部流程，在課堂上完整再現企業(yè)單片機崗位的工作過程。仿真軟件可以達到形象直觀、設備零耗材。另外，為了進一步鍛煉學生的實戰(zhàn)能力，抽出單片機產品中典型仿真案例，讓學生從設計電路、焊接產品、測試硬件電路板，一直到最終在產品上完成軟件調試，形成智能電子產品。因此實訓改革不僅提高了學生學習興趣，增強了學生實踐能力，同時也改變了傳統(tǒng)的教學模式，教學做合一完成多個仿真產品案例，最終再完成一個實物產品制作。這種實訓方式不僅解決了資金、場地和設備的限制，還充分發(fā)揮了學生作為學習過程主體的能動性、積極性與創(chuàng)造性。

1 單片機崗位分析

由于很多電子產品都是采用單片機技術實現產品的多功能與智能化，因此單片機相關崗位非常多。單片機崗位可分為三個層次：一是產品生產、操作、維護崗位，主要從事單片機產品的生產、設備的使用與維護等，適合中職畢業(yè)生；二是高技能型崗位，主要有高級技工、技師和高級技師，這類崗位也適合高職生定位，崗位要求熟悉單片機的一般工作原理、軟件編程、硬件的選擇與使用，具有單片機應用系統(tǒng)結構方案的擬定、試制、現場安裝與調試、故障處理等能力，并取得單片機應用高級技工職業(yè)資格證書；三是單片機知識、技術創(chuàng)新人才，主要面向本科畢業(yè)生和研究生等。

2 課程設計思路

我院嵌入式技術與應用（物聯(lián)網方面）專業(yè)培養(yǎng)面向傳感器應用、無線傳輸、監(jiān)控系統(tǒng)和安全系統(tǒng)、信息處理等物聯(lián)網技術，信息家電、工業(yè)控制、智能儀器儀表設備、網絡設備等領域相關行業(yè)，從事物聯(lián)網系統(tǒng)開發(fā)、程序設計、文檔編寫、產品測試、維護、銷售、服務、軟件開發(fā)項目技術管理等工作崗位的人才。

單片機實訓課程是本專業(yè)的核心課程，屬于崗位專業(yè)綜合能力訓練層次課程，是基于單片機電子產品生產線調試與維護崗位能力分析，以工廠的實際項目為載體，將電工技術、模擬電子技術、數字電子與單片機原理與接口技術等技術相融合的理實一體的課程。本課程主要培養(yǎng)進行單片機電子產品設計、軟件編程，熟練使用單片機電子產品仿真軟件進行軟件調試，完成項目的設計、編程、調試、運行的相關人才。該課程要求學生具備一定電子基礎、軟件知識與編程能力。

經過多年實訓教學摸索，實現了對課程培養(yǎng)目標進行準確定位。并到企業(yè)調研或邀請企業(yè)專家座談，詳細分析相關崗位需要。精確定位課程培養(yǎng)目標，修改課程內容，使實訓內容全部來自于企業(yè)產品。確定了以項目為載體，以任務為驅動，教、學、做一體化教學，真實再現企業(yè)工作過程的教學，讓學生“做中學、學中做”。

3 教學軟件選擇

實訓使用Proteus軟件仿真電路，使用keil uvision4在線設計、調試系統(tǒng)軟件。在Keil程序運行時，就能看到硬件仿真電路的變化情況。

Proteus是英國Lab Center Electronics公司出版的著名EDA軟件，單片機與外圍電路協(xié)同仿真，真正實現了從概念到產品的完整設計，是唯一支持電路仿真設計、PCB板設計和虛擬模型仿真設計三合一的軟件。支持 8051、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP系列等處理器，并陸續(xù)增加新的處理器型號。Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境，該軟件仿真電路支持IAR、Keil和MPLAB等多種軟件在線調試程序。

keil uvision4是一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision），提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案。與proteus聯(lián)合，支持在線仿真調試單片機程序，除了單片機系列，它也完全支持 Cortex-R4，ARM7，ARM9等微處理器。

4 教學內容設計

實訓分三個階段，實訓課開始的前兩個階段是進行仿真設計，在單片機實訓室開展仿真教學，配有40臺計算機，都安裝Proteus軟件和keil uvision4軟件；第三個階段先進行產品實物制作，在電子實訓室焊接產品，然后在實物產品上開發(fā)產品軟件，該階段學生要在仿真電路和實物上完成產品系統(tǒng)軟件的對比測試。

第一個階段仿真設計萬年歷。時鐘芯片可以多選一，教師將項目分解成多個小任務，學生自己開始產品仿真開發(fā)，并在自己設計的仿真電路上調試軟件。實訓室有萬年歷樣品，學生可以將程序分寫在仿真和實物上進行對照。萬年歷的仿真電路如圖1所示，實物樣品如圖2所示。

圖1 萬年歷仿真電路

圖2 萬年歷實物樣品

圖3 智能溫度器仿真電路

第二階段是智能溫控器仿真設計。這個階段的設計任務難度加大，增加控制部分。通過傳感器采集當前環(huán)境溫度，送到1602液晶屏顯示出來，并與用戶設置的溫度值進行比較，通過電機控制室內溫度，達到恒溫控制。智能溫控器仿真電路圖如3所示，實物樣品如圖4所示。

圖4 智能溫控器樣品

第三階段是智能電子產品開發(fā)。該階段需要學生進行仿真設計后，再進行實物焊接和制作。項目要求設計開發(fā)包含多個獨立模塊的智能電子產品，分別包括電源部分、USB轉串口、蜂鳴器、直流電機驅動、步進電機驅動、LCD1602顯示接口、ISP下載座、復位電路、4*4矩陣鍵盤、1*4獨立按鍵、紅外發(fā)射、紅外接收、DS18B20接口、流水燈、4位數碼管等。仿真電路圖如圖5所示，實物如圖6所示。

圖5 智能電子產品仿真電路

圖6 智能電子產品實物

5 教學方法及考核

教學中為了提高教的效果，實訓課中應運用“教學做合一”的教學方法。教學做是一件事，強調單片機產品做中教理論，做中學實踐技能，盡一切努力發(fā)揮“做中教和學”的作用，使學生增強感性認識。在實訓過程中充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，教師掌控組織實訓進度，引導學生設計制作。實訓課中“教學做合一”的核心是學生“做”，通過企業(yè)項目做載體，任務驅動做線索，完成全部實訓課程。

實訓教學內容層次從入門到精通，從仿真到硬件實物，模仿與創(chuàng)新相結合，教學內容相輔相成。最終過程考核與期末考試相結合，各占40%和60%。強調實踐操作能力的過程考核。制作實踐考核題庫，考試前先到實訓室進行實踐練習，考核時抽題測試實踐操作能力。

6 結語

通過對企業(yè)相關崗位進行調研，在參考兄弟院校單片機實訓教學的基礎上，對單片機實訓的教學提出了一些教學改革。在該實訓中，將企業(yè)開發(fā)的項目拿來作為學生的實訓教學內容，每個實訓項目都有參考方案。學生也可以在此基礎上，自己設計發(fā)揮，形成新的技術方案。在實訓過程中，結合仿真軟件和企業(yè)產品，學生通過每個項目的做中學，教師在每個項目中的做中教，實現教學做合一。教師主導課堂，充分發(fā)揮學生的主體作用，提高了學生的工程實踐能力，為學生今后在企業(yè)工作打下良好的基礎。

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［3］楊博，羅俊.單片機實訓教學改革［J］.科技展望，2016，（12）:321-322.

［4］謝輝，陳強，陳立萬，等.單片機實訓課程改革與工程應用型人才培養(yǎng)［J］.職業(yè)教育研究，2015，（2）:60-63.

［5］浦靈敏.基于自制實訓平臺開發(fā)的高職單片機課程教學改革實踐［J］.九江職業(yè)技術學院學報，2015，（3）:29-30.

Exploration of the Implementation of Teaching-Learning-Doing in SCM Training Course

LIU Na
(Liaoning Mechatronics College，Dandong 118009，China)

SCM technology is widely used and these courses are the core courses in Engineering Colleges.Among them SCMtraining is the comprehensive training，it combines microcontroller program design and interface technology organically.The majorityofthe schools’SCMtraining course is the use ofcomputer and experimental box.There are many disadvantages，the circuit is fixed and the teaching content is single，students are difficult to take part in circuit design and the teaching content is out of line with the actual project.In order to solve these problems，the training course has been explored and improved.In the course development process，the training course is completed by relating the course to SCMjobs and typical tasks，combiningsimulation and product projects，adoptingtask-driven ideas and integratingteaching-learning-doing.

integration ofteaching-learning-doing；SCMtraining；Proteus simulation；physical production

TP273

A

1674-3229（2017）03-0122-04

2017-05-12

遼寧機電職業(yè)技術學院2017度院級教研課題（JYLX2017029）

劉娜（1967-），女，碩士，遼寧機電職業(yè)技術學院信息工程系教授，研究方向：計算機、單片機、嵌入式技術研究及教學。