高職C語言和單片機(jī)課程整合教學(xué)改革探索與實(shí)踐

闞永彪

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?針對(duì)C語言程序設(shè)計(jì)（以下簡(jiǎn)稱“C語言”）和單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱“單片機(jī)”）兩門課程分學(xué)期教學(xué)的弊端，探索了將兩門課程進(jìn)行整合教學(xué)的主要思路、實(shí)施方案及教學(xué)方法等，避免了分學(xué)期教學(xué)的不足，取得了良好的教學(xué)效果。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?C語言;單片機(jī);整合;項(xiàng)目化教學(xué)

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2020）13-0116-02

一、引言

課程整合是指針對(duì)多種學(xué)科知識(shí)，通過改變課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，改變課程體系，創(chuàng)立綜合性課程?；诠ぷ鬟^程導(dǎo)向課程建設(shè)是近年來高職教育改革的熱點(diǎn)，這種方法是通過對(duì)工作崗位分析，形成典型工作任務(wù)，再依據(jù)典型工作任務(wù)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境，將課程內(nèi)容項(xiàng)目化、任務(wù)化，在每個(gè)任務(wù)中有機(jī)融合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在知識(shí)點(diǎn)的選取上涉及多個(gè)學(xué)科知識(shí)，將多個(gè)課程內(nèi)容進(jìn)行整合。

二、C語言和單片機(jī)技術(shù)課程整合的必要性

單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化、電子電氣、通信及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一門主流技術(shù)。隨著生活及生產(chǎn)方式的自動(dòng)化、智能化程度越來越高，單片機(jī)技術(shù)早已融入我們生活的每個(gè)角落，幾乎所有的家電內(nèi)部都有單片機(jī)的身影，無數(shù)的自動(dòng)化及智能公共設(shè)施都有單片機(jī)在其背后兢兢業(yè)業(yè)地工作著的身影。對(duì)高職電類專業(yè)類學(xué)生來說，掌握單片機(jī)技術(shù)是提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和就業(yè)水平所必須具備的專業(yè)技能之一，因此單片機(jī)技術(shù)課程成為電類專業(yè)學(xué)生最重要的一門專業(yè)技能課。在高職院校中，電類專業(yè)都開設(shè)有“C語言程序設(shè)計(jì)”和“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”，單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中采用C語言來設(shè)計(jì)，在實(shí)際教學(xué)中，并沒有將“C語言程序設(shè)計(jì)”和“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”很好地融為一體，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）二者的教學(xué)目標(biāo)不同

“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”與“C語言程序設(shè)計(jì)”兩門課分學(xué)期獨(dú)立開設(shè)。“C語言程序設(shè)計(jì)”在第二學(xué)期開設(shè)，教學(xué)目標(biāo)以計(jì)算機(jī)等級(jí)考試為目標(biāo)。而“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”在第三學(xué)期開設(shè)，教學(xué)目標(biāo)是掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，兩門課程之間銜接不緊密，不能有機(jī)融合。

（二）使用平臺(tái)不同

“C語言程序設(shè)計(jì)”課程通常以Visual C++（6.0）為軟件開發(fā)平臺(tái)，雖然單片機(jī)編程語言也為C語言，但軟件環(huán)境是keil。學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)“C語言程序設(shè)計(jì)”時(shí)，不能很好地理解C語言的作用，學(xué)習(xí)沒有興趣，缺乏動(dòng)力，教學(xué)內(nèi)容和實(shí)用技術(shù)接合不精密，學(xué)生只是被動(dòng)接受，缺乏主動(dòng)參與的積極性，在學(xué)習(xí)“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”時(shí)，學(xué)習(xí)效率低。

（三）課程改革的目標(biāo)和方法不一致

目前在“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”課程改革中，C語言已經(jīng)成為主要開發(fā)語言，教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化、任務(wù)化，采取教學(xué)做一體化的教學(xué)模式，改革的影響局限在單片機(jī)課程內(nèi)部，沒有和前序課程“C語言程序設(shè)計(jì)”統(tǒng)一建設(shè)，因此其改革的力度和效果非常有限。

（四）學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)際崗位需求脫節(jié)

教學(xué)內(nèi)容與崗位需求的脫節(jié)、知識(shí)傳授與職業(yè)核心能力的關(guān)聯(lián)度不高、技能傳授過程與實(shí)際工作過程的相關(guān)度差。

從近年來的實(shí)際教學(xué)實(shí)踐和組織學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽的經(jīng)驗(yàn)來看，深感這兩門課程單獨(dú)開設(shè)越來越難以適應(yīng)近年來生源狀況的變化，教學(xué)效果很不理想。因此，迫切需要將“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”和“C語言程序設(shè)計(jì)”兩門課程有機(jī)整合，開發(fā)一門專業(yè)核心課程，即“基于C語言的單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程。

三、C語言和單片機(jī)技術(shù)課程整合的思路

基本的指導(dǎo)思想是要把課程教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)工作任務(wù)相關(guān)聯(lián)，課程知識(shí)與技能傳授過程與典型工作任務(wù)的工作過程相對(duì)應(yīng)，學(xué)習(xí)內(nèi)容的排序應(yīng)按從“初學(xué)者到專家”的能力發(fā)展規(guī)律進(jìn)行構(gòu)建。

課程整合的整體思路主要考慮以下幾個(gè)方面。

（一）實(shí)踐為主，理論與實(shí)踐相結(jié)合

學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的目的是真正學(xué)會(huì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)。通過每一具體項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，目的不是讓學(xué)生記住理論，而是讓學(xué)生知道如何去實(shí)際操作編程，在了解方法之后，學(xué)生就可以真正地去進(jìn)行實(shí)踐操作，從而達(dá)到學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)技術(shù)的目的。

（二）制定科學(xué)的教學(xué)策略和學(xué)習(xí)指導(dǎo)方案，遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)規(guī)律

制定一套科學(xué)的教學(xué)策略和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法和思路，要求學(xué)生按制定的方法和思路去實(shí)踐。項(xiàng)目設(shè)計(jì)上盡可能地先舉例子，建立起鮮活的形象，然后帶領(lǐng)學(xué)生去探求其中的奧秘，逐一解釋項(xiàng)目中涉及的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的原理，降低學(xué)習(xí)難度，便于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。

（三）教學(xué)內(nèi)容編排適合高職學(xué)生水平，講解細(xì)致，形象比喻

在長(zhǎng)期的職業(yè)教育過程中，發(fā)現(xiàn)高職學(xué)生的形象思維和動(dòng)手能力強(qiáng)，抽象思維弱。所以在教學(xué)內(nèi)容的選擇和講解中盡可能用簡(jiǎn)單、形象的語言進(jìn)行描述和介紹。自然萬物都是相通的，單片機(jī)技術(shù)的很多原理和道理都跟實(shí)際生活相類似。在教學(xué)內(nèi)容編排過程中，盡量把難以理解的技術(shù)問題和實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，用形象的比喻幫助學(xué)生透徹理解根本原理。

（四）案例選擇與實(shí)際項(xiàng)目緊密結(jié)合，設(shè)計(jì)規(guī)范

學(xué)習(xí)技術(shù)、學(xué)習(xí)內(nèi)容無限接近實(shí)際項(xiàng)目才是正確的選擇。因此教學(xué)案例的選取盡可能選擇經(jīng)典的工程案例，吸收有多年的豐富的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師參與教學(xué)設(shè)計(jì)，所有案例都要經(jīng)過學(xué)生的實(shí)際制作，評(píng)估學(xué)習(xí)難度，所有的電路設(shè)計(jì)、編程的思路和規(guī)范，都是與實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)和學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際相結(jié)合，既方便學(xué)生的入門學(xué)習(xí)，同時(shí)在入門后，能夠很快地投入實(shí)際開發(fā)中去。

四、C語言和單片機(jī)技術(shù)課程整合的方法

（一）開發(fā)課程標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)課程特點(diǎn)，“基于C語言的單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程歸屬于理論實(shí)踐一體化課程。依據(jù)相關(guān)的國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以單片機(jī)實(shí)用技術(shù)工作過程為導(dǎo)向，與行業(yè)專家、技術(shù)能手進(jìn)行交流，結(jié)合這些年專業(yè)教師的研究實(shí)踐，確定典型工作任務(wù)，制定課程標(biāo)準(zhǔn)?！皢纹瑱C(jī)技術(shù)及應(yīng)用（C語言）”學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)主要包括：課程定位與目標(biāo)、典型工作任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容與方法、學(xué)習(xí)方法與要求、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐要求、學(xué)時(shí)分配、實(shí)施建議等七個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)。

（二）整合教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)目前電類專業(yè)學(xué)生就業(yè)崗位的特點(diǎn)，在調(diào)研了畢業(yè)生就業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況和行業(yè)發(fā)展的需求后，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，把C語言作為學(xué)習(xí)專業(yè)課程單片機(jī)服務(wù)的一門工具課程，以學(xué)生掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)為主線，C語言起輔助性、工具性作用，其教學(xué)內(nèi)容則是按照“夠用為度”原則，根據(jù)單片機(jī)學(xué)習(xí)的需要進(jìn)行“量身定制”，并把單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的常用技術(shù)充實(shí)到教材中，如集成開發(fā)軟件Keil uVision仿真系統(tǒng)的使用和Proteus仿真軟件的應(yīng)用等，學(xué)習(xí)者通過Keil uVision和Proteus集成開發(fā)環(huán)境提供的強(qiáng)大設(shè)計(jì)和調(diào)試環(huán)境，一方面，徹底掌握C語言的語法以及使用技巧，另一方面，能更加透徹地理解和掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中抽象的術(shù)語和概念，比如數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)方法，同時(shí)能深刻理解軟硬件結(jié)合的重要性，達(dá)到講練結(jié)合、學(xué)以致用，突出職業(yè)能力的培養(yǎng)。

經(jīng)過設(shè)計(jì)和實(shí)踐，最終選取15個(gè)典型工作務(wù)為導(dǎo)向，以19個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)為切入點(diǎn)，引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn);通過任務(wù)的實(shí)現(xiàn)引出單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編程技巧，并在知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中配有大量實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，進(jìn)一步突出教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐性、實(shí)用性。

任務(wù)引入由淺入深，由基本控制到創(chuàng)新設(shè)計(jì);各任務(wù)既相對(duì)獨(dú)立，又具有一定的關(guān)聯(lián)，層次分明;任務(wù)設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，把知識(shí)的學(xué)習(xí)與能力的培養(yǎng)融為一體。每一個(gè)任務(wù)和實(shí)訓(xùn)均配有Keil uVision的源程序和Proteus的仿真效果圖，學(xué)習(xí)者可以在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)。學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，學(xué)習(xí)了單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，同時(shí)掌握單片機(jī)和C語言的各個(gè)主要知識(shí)點(diǎn)，從而達(dá)成整合課程的教學(xué)目標(biāo)，把任務(wù)實(shí)現(xiàn)與知識(shí)模塊融為一體，體現(xiàn)“做、教、學(xué)、做”的教學(xué)模式。

（三）教學(xué)實(shí)施

教學(xué)場(chǎng)所有專門的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)既要有進(jìn)行理論講授的多媒體設(shè)備、進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和軟件仿真的計(jì)算機(jī)，也要有可以進(jìn)行焊接、組裝的操作臺(tái)。教學(xué)組織上，安排學(xué)生以小組為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)，每小組3～5人，讓學(xué)生學(xué)習(xí)過程中互相交流、互相切磋，同時(shí)在小組間形成競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，這樣既有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的鞏固和掌握，提高學(xué)習(xí)熱情，也利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。對(duì)不同層次的學(xué)生，在任務(wù)功能的設(shè)置上，設(shè)計(jì)幾種不同難度的功能要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層次教學(xué)和考核。教學(xué)載體上以實(shí)訓(xùn)室提供的單片機(jī)核心教學(xué)板為基礎(chǔ)，在每個(gè)模塊的教學(xué)實(shí)施中讓學(xué)生實(shí)際進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件仿真、焊接和調(diào)試。根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)安排，在單片機(jī)核心板上依次組裝各功能模塊。在模塊各任務(wù)環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)施中，則建立理論講授、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)三位一體的教學(xué)模式，在學(xué)生實(shí)踐操作之前先進(jìn)行Proteus軟件仿真，這樣可減少實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，節(jié)約耗材，減少事故。在教學(xué)空間上，除正常的課堂教學(xué)外，增加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)節(jié)，建設(shè)教學(xué)資源庫，將課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)拓展、應(yīng)用案例分享等，開發(fā)制作成微課或動(dòng)畫，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)、部分學(xué)生的拓展提高環(huán)節(jié)等通過電腦或手機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)或與教師交流。在課程考核上，采用過程考核的方式，考查學(xué)生平時(shí)對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握程度及靈活運(yùn)用程度。在每個(gè)模塊結(jié)束時(shí)，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行模塊功能演示和PPT匯報(bào)，對(duì)學(xué)生的任務(wù)完成情況、實(shí)踐操作技能、學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)點(diǎn)掌握情況等進(jìn)行考核，每個(gè)模塊的考核由教師評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)三部分組成。

五、結(jié)語

通過對(duì)“C語言程序設(shè)計(jì)”和“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”兩門課程的優(yōu)化整合，形成一門基于工作過程的“基于C語言的單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程，該課程已經(jīng)成為我校電類專業(yè)的核心課程。學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣增強(qiáng)，學(xué)習(xí)有了主動(dòng)性，學(xué)習(xí)效果明顯提高。在全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽比賽中屢創(chuàng)佳績(jī)，在甘肅賽區(qū)先后獲得一等獎(jiǎng)6人次，參賽選手多數(shù)獲獎(jiǎng)的好成績(jī)。實(shí)踐證明，課程改革效果良好，達(dá)到了教學(xué)改革的初衷，提高了設(shè)計(jì)制作的動(dòng)手能力，促進(jìn)了職業(yè)核心能力和工程實(shí)踐技能的培養(yǎng)。

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