“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革與實踐

劉高強，李鵬

“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革與實踐

劉高強，李鵬

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 黔東南自治州 556000）

單片機課程具有理論、實踐性強的特點，傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難適應(yīng)如今的教育。為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)新時代高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，針對高職“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)進行了改革與創(chuàng)新，其主要特點是采用Proteus軟件仿真+技能大賽混合實踐的方式進行教學(xué)，靈活運用Proteus軟件降低了教學(xué)成本，利用技能大賽模擬了真實的大賽環(huán)境和單片機項目開發(fā)步驟。經(jīng)實踐教學(xué)表明，此教學(xué)方式明顯提高了單片機課程教學(xué)的質(zhì)量。

單片機；實踐教學(xué)；技能大賽，創(chuàng)新研究

單片機具有實時控制能力強、體積小、成本低等優(yōu)點，在家電、通信設(shè)備、儀器儀表、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程是電力系統(tǒng)自動化專業(yè)的專業(yè)必修課，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生在電氣及電力供應(yīng)崗位的基本運維能力，要求學(xué)生掌握單片機的基本功能，運用其理論知識指導(dǎo)實踐中所遇到的問題。然而，單片機理論性強，高職學(xué)生學(xué)習(xí)困難，很難將理論知識靈活應(yīng)用于實際工作中，為此，如何提高單片機教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合企業(yè)需求的高素質(zhì)技能人才具有重要意義。

1 “單片機應(yīng)用技術(shù)”教學(xué)改革現(xiàn)狀

“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程理論與實踐結(jié)合性強，而傳統(tǒng)的教學(xué)按部就班，教學(xué)方法單一，理論與實踐脫節(jié)嚴(yán)重[2]。新時代是科技大爆發(fā)的時代，企業(yè)對人才的要求越來越高，傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難培養(yǎng)出企業(yè)需求的技能人才，為了改變現(xiàn)狀，培養(yǎng)新時代高素質(zhì)的技術(shù)技能型人才，各高校紛紛加入了課程改革探索的大潮中，特別是國務(wù)院發(fā)布了《國家職業(yè)教育改革實施方案》，更是將教學(xué)改革推向了高潮?，F(xiàn)將單片機課程教學(xué)的主要改革成果總結(jié)歸納如下。

1.1 教學(xué)平臺改革

教學(xué)平臺主要有虛擬仿真，如Proteus仿真模擬實際工程案例[3]；實驗板/實驗箱，如模塊化的單片機口袋實驗板[4]；自制設(shè)備，如個人實驗板或面包板；競賽作品，如智能小車競賽作品等。

1.2 教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容改革主要有教學(xué)內(nèi)容模塊化和教學(xué)內(nèi)容項目化等。

1.3 教學(xué)方法改革

教學(xué)方法主要有線上線下混合式教學(xué)，分層教學(xué)、因材施教，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，項目分組教學(xué)等。

1.4 考核評價改革

考核方式主要有基于成果的考核和基于過程的考核，其中基于過程的考核最為常見。

綜上所述，單片機的教學(xué)改革在一定程度上已取得了較好的成績，具有較好的參考價值，但如何將相關(guān)知識應(yīng)用到實際工作領(lǐng)域中，解決實際工程問題才是教學(xué)改革的關(guān)鍵。

2 “單片機應(yīng)用技術(shù)”教學(xué)改革方案

2.1 教學(xué)平臺改革

教學(xué)平臺是支撐教學(xué)實踐的載體，沒有好的教學(xué)載體勢必會影響教學(xué)的效果，特別是疫情期間，各高校大多采用線上教學(xué)，實踐部分通常采用演示的方式進行，本文采用Proteus軟件仿真+技能大賽結(jié)合的方式進行實踐教學(xué)。Proteus軟件仿真可靈活設(shè)計多種實驗項目，減少了實踐成本，且不受地點的限制，疫情期間在家也能完成實踐內(nèi)容的學(xué)習(xí)。技能大賽能模擬真實的比賽環(huán)境和企業(yè)實際的項目開發(fā)過程，疫情過后學(xué)生返校可完成技能大賽內(nèi)容的實踐，成績優(yōu)異的學(xué)生可代表學(xué)校參加全國技能大賽。

2.2 教學(xué)內(nèi)容改革

模塊化設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容分為硬件模塊、軟件模塊、定時器模塊、顯示模塊、中斷模塊、通信模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。課程理論知識與實際案例相結(jié)合，精簡實例項目，根據(jù)課程教學(xué)需要，每一個模塊設(shè)計一個仿真實例，并引入技能大賽考核內(nèi)容作為綜合實踐，體驗單片機應(yīng)用系統(tǒng)實際開發(fā)過程。仿真實例如流水燈控制系統(tǒng)、倒計時控制系統(tǒng)、生日提示器系統(tǒng)、十字路口交通燈控制系統(tǒng)等。技能大賽實踐以“光伏電子工程的設(shè)計與實施”賽項的光伏逐日系統(tǒng)為載體，完成光伏逐日系統(tǒng)的設(shè)計與控制。

2.3 教學(xué)方法改革

采用線上線下混合式教學(xué)方法，以超星學(xué)習(xí)通為線上平臺，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)完成相關(guān)模塊理論知識的學(xué)習(xí)，教師進行線上答疑，實時解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。線下以項目、任務(wù)驅(qū)動的方式引導(dǎo)學(xué)生完成線下的實踐，技能大賽的實踐內(nèi)容以小組的方式進行。

2.4 考核評價改革

傳統(tǒng)的教學(xué)評價體系比較單一，而基于過程的考核更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，為避免學(xué)生刷課的現(xiàn)象，課程的考核以“過程+能力”為主，弱化理論知識的考核，注重實踐過程的考核，課程成績?yōu)榫€上學(xué)習(xí)（20%）+模塊化仿真實踐（40%）+技能大賽實踐（20%）+期末理論考核（20%），課程考核體系關(guān)系如圖1所示，實踐環(huán)節(jié)作為學(xué)習(xí)驅(qū)動器，各環(huán)節(jié)緊密相扣，能很好地促進教學(xué)，提高教學(xué)效果。

圖1 課程考核體系關(guān)系圖

3　“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)實施

3.1 Proteus仿真實踐教學(xué)實施

以十字路口交通燈控制系統(tǒng)為例介紹Proteus仿真在實踐教學(xué)中的應(yīng)用。十字路口交通燈系統(tǒng)是生活中常見的例子，其功能是顯示東西南北方向紅綠黃指示燈的狀態(tài)和等待時間，通過按鍵能設(shè)置不同狀態(tài)指示燈的顯示時間，其考查的知識點有定時器、數(shù)碼管、中斷系統(tǒng)和按鍵控制等相關(guān)知識。十字路口交通燈控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 十字路口交通燈控制系統(tǒng)

仿真實踐完整的教學(xué)實施過程為：線上相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)→任務(wù)分析→仿真原理圖設(shè)計→程序流程圖設(shè)計→程序設(shè)計→仿真驗證→程序修改→完成設(shè)計、提交設(shè)計報告。

3.2 技能大賽實踐教學(xué)實施

“光伏電子工程的設(shè)計與實施”是能源技術(shù)類全國職業(yè)院校技能大賽賽項，主要考查工程制圖與安裝、PLC控制、單片機系統(tǒng)開發(fā)、電路板焊接與檢測、組態(tài)技術(shù)和能源規(guī)劃，其中單片機系統(tǒng)開發(fā)包含風(fēng)光互補控制器和太陽能逐日系統(tǒng)。太陽能逐日系統(tǒng)的控制基本囊括了“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程所有的知識點，是本院電力系統(tǒng)自動化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)很好的實踐平臺，其實踐教學(xué)實施的過程為：學(xué)生分組→發(fā)放任務(wù)→查閱資料→設(shè)計控制流程圖→設(shè)計控制程序→下載驗證→程序修改→完成實踐、撰寫實踐報告→實踐答辯。太陽能逐日系統(tǒng)控制板如圖3所示。

圖3 太陽能逐日系統(tǒng)控制板

4　結(jié)語

本文針對電力系統(tǒng)自動化專業(yè)“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)進行了改革與實踐，通過對教學(xué)平臺、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核評價四個方面的改革，并在不同年級的多個班級中進行了教學(xué)實踐，教學(xué)實踐表明，學(xué)生知識掌握和實踐應(yīng)用能力得到了明顯提升。

［1］李威，楊忠明.高職單片機課程教學(xué)與實踐改革探討［J］.教育現(xiàn)代化，2018，5（27）：83-84.

［2］許亮.單片機教學(xué)改革的研究與探索［J］.科技資訊，2019，17（7）：147-148.

［3］譚筠梅，李玉龍，王履程.基于Proteus的單片機虛擬仿真實驗案例設(shè)計［J］.實驗技術(shù)與管理，2018，35（5）：122-125.

［4］滕召勝，唐求，溫和，等.單片機口袋實驗室在實踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實驗技術(shù)與管理，2017，34（10）：223-225，237.

G712；TP368.1-4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.22.058

2095－6835（2020）22－0134－02

劉高強（1992—），男，碩士，助教，研究方向為電氣工程、新能源發(fā)電及自動控制。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕