高职院校单片机原理及应用课程教学改革的探讨与实践

王文霞

[摘要]针对当前高职院校单片机原理及应用课程中存在的教学问题，提出了单片机课程改革的具体教学措施，从选取教学内容、理实一体化教学、拓展实践能力、课程考核方式四个方面进行探讨，并结合高职学生喜欢动手操作的特点进行了实践，旨在激发学生的学习兴趣和积极性，提高学生面向企业工程所具有的应用能力和创新能力，提升单片机课程的教学质量。

[关键词]单片机;教学改革;教学措施

[中图分类号]G712

[文献标志码]A

[文章编号]2096-0603（2019）07-0148-02

单片机原理及应用课程是高等职业院校电子信息技术和计算机专业的核心课程，也是一门理论教学与动手实践相结合应用型很强的综合性学科，涉及电子技术、传感器C语言程序等课程具体的实际应用。高职院校人才培养方案就是把学生培养成能够满足当代企业人才需求的具有扎实理论功底、熟练的专业实践技能及较强创新能力的应用型人才。因此，做好单片机课程的教学实践，具有非常重要的意义。

一、当前单片机课程存在的教学问题

（一）单片机课程理论教学与实践教学脱节

长期以来，高职院校单片机课程的理论教学与实践教学是分开进行的。授课老师按照教材章节写好教学计划，按部就班地在教室里进行一个学期的理论教学，在整个教学过程中老师始终围绕单片机的基本原理和分析程序作为突破口让学生掌握单片机的基础知识。在课堂教学中学生无法主动参与整个教学活动，只能被动地接受晦涩难懂的原理和程序，尽管第二学期实训课教师带着学生进行为期四周的单片机实验实训，但课堂教学环节与实验实训环节没有在同一个学期里交替进行，课堂教学与学生操作不能容融为一体，而理论课教师和实践课教师分开教学导致理论与实践不同步，影响教学效果。单片机考试形式和内容多以理论知识及程序分析题为主，凭学期期末考试的一张试卷考核学生的能力。因此，单片机课程理论教学与实践教学的脱节，直接影响学生对单片机的认知、应用和设计能力，无法满足社会对创新型人才培养的需求。

（二）教学内容简单陈旧，缺乏前沿性

目前高职院校单片机课程教学内容，大部分都是以MCS-51系列8位8051单片机为主，MCS-51系列单片机程序写入还需要专门的编程器，没有JTAG接口，不支持在线编程，使用不方便。随着微电子技术发展，市场上流行的STC、MSP430系列单片机有的不需外部晶振、不需外部复位、大部分单片机芯片是可以直接仿真的，无需专用的仿真器。授课时用到的开发板下载线直接用手机数据线代替，直接连接充电宝当电源，可以在教室里走动，向学生演示起来很方便。虽然MSC-51系列单片机入门比较容易，但新技术介绍比较少缺乏前沿性，应将应用广泛的液晶显示、触摸屏、紅外线遥控等高新技术纳入单片机教学内容，适当引入这些单片机的新技术到课堂教学中是很有必要的。

二、教学改革的几个方面

单片机课程教学改革是以学生为主体，搭建相应的教学平台，目的是提高学生的学习兴趣，注重学生实践、动手和创新能力的培养。

（一）选取合适的教学内容

单片机课程教学内容紧跟单片机高新技术的发展潮流，学生才能更多地接触业界的最新技术。本课程在内容上主要有12个章节：单片机基础知识、单片机C语言程序设计基础、I/0口操作、定时/计数器操作、中断系统、串行通信接口、单片机系统扩展、单片机接口、电机控制液晶显示控制、I2C总线接口、单总线与SPI总线技术。教师根据教材重新整合教学内容，修订课程标准，编写教学计划，精选教学案例，例如手机控制LED、花样流水灯、动态数码管显示、单片机与PC机的串行通信、设计简易数字电压表（ADC0808）、红外遥控调速、显示万年历、测温系统（DS18B20）、12864汉显、DS1302时钟（LCD1602显示）等。教学过程中减少存储器扩展、普通I/0扩展等内容，增大Proteus、Keil软件联合调试运行案例的覆盖面，提升单片机实训室试验箱和单片机开发板的使用频率，增加面包板搭建电路的次数，增强学生对单片机的认识程度，增多学生动手实践机会。

（二）理实一体化教学

课堂教学时单片机课程都采用B类理实一体化教学模式。教师在第一次授课时就建立了班级QQ群，课前发布教学案例，学生利用课余时间扫二维码来学习相关知识点，上课时教师在课堂利用多媒体课件讲解相关单片机基础知识。学生实验实训以教学案例为对象，在单片机实训室学生用Proteus 仿真软件绘制案例的电路图，再用Keil uVision4软件生成十六进制的HEX文件，然后对仿真电路和程序进行联合调试运行，达成预期的效果。教师对学生操作过程中出现的难点问题进行单独辅导，对普遍性问题，授课教师集中解答。在仿真成功的基础上，要求学生修改电路和程序，利用proteus和Keil 软件进行与单片机相关的虚拟仿真实验开发，努力培养学生的创新能力。最后学生在理解程序的前提下完成程序修改，学生动手在单片机实训室DICE-5212K单片机试验箱上完成硬件电路的接线，结合Keil 软件，下载程序完成实训。理实一体化教学主要完成演示性、验证性、和初步综合性实验项目等基础性单片机实验实训，促进学生认识单片机，为学生进行创新设计打下基础。

（三）拓展实践能力

1.引入“互联网+”口袋实验室

“互联网+”与口袋实验室相结合的实践，使学生能随时随地学习单片机理论知识，可以进行大量实践训练，真正接触单片机的实物，深刻理解单片机的工作原理，感受单片机强大的实用性，从而促进对单片机的学习兴趣。单片机口袋实验室可以完成的实验项目非常丰富，例如学生可以宿舍里在装有STC89C52RC单片机芯片的开发板上，完成步进电机速度、转向和开停控制的硬件电路连接，首先拿6根杜邦线在开发板上一头接在单片机PO口的P0.0-P0.3和P3口P3.2、P3.3对应的排针上，另一头接对应的按钮K1 K2、K3、K4、K5、K6，用于步进电机的1档、2档、3档.4档调速和步进电机开关、转向，再拿4根杜邦线一头接单片机P1口P1.0-P1.3对应的排针上，再接驱动芯片四个输入端NIN_A、IN_B、IN_C、IN_D，最后再拿4根杜邦线一头接驱动芯片的四个输出端A+、A

一、B+.B一，另一头接步进电机对应的A+、A

一、B+、B一端，用PZ一ISP 普中自动下载软件，选择芯片类型STC89Cxx（New），串口号COM4，波特率460800，打开步进电机中HEX文件，打开开发板电源，点击程序下载，完成程序下载，调试运行程序，观察不同转速下步进电机的启动、转向时的运行情况。单片机口袋实验室让学生实现了想做就做的愿望，有利于培养学生的专业综合知识应用能力，为后续创新设计、打下坚实基础。单片机开发板有效地培养了学生学习的趣味性和动手操作能力，培养了学生创新意识与探索精神。

2.引入面包板教学

面包板是由于板子上有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的，面包板实践教学模式给了学生宽松的电路实验环境，做中学使学生创新性思维得到发散。教学初期认识单片机时，可以在价格低廉的面包板搭建单片机最小的应用系统。首先在面包板上插入一个DIP40封装的STC89C52RC单片机，其次在两个时钟引脚上接1个11.0592MHz晶振和两个30pF电容构成时钟电路，再次在复位引脚上接1个10uF电容和1个10k电阻用于复位，5V连接面包板的电源，GND连接面包板负极，这两根线可以给单片机供电，最后在P1.0上接了一个LED和电阻，用电脑下载LED闪烁的程序，可以看到红色LED正处于点亮的状态。整个硬件都是学生自己搭建起来的，学生的动手能力增强了，兴趣也提高了，所以说做好单片机的入门工作很重要。在面包板上完成单片机实物的硬件电路的搭建，结合Keil软件下载程序，也可完成实训，能增加学生课后练习的机会，大大提升教学质量，同时搭建单片机电路板，进步拓展学生的实践能力。

3.增加单片机课程设计

单片机课程执行到中期时，教师就开始部署课程设计，让学生的思维触角延伸到课本以外的电子科技世界，在淘宝网上收集单片机开发的各种单片机作品，让学生更多地了解单片机的应用。学生根据所学知识，集思广益，选择一个合适的基于单片机设计项目，在實施过程中，遇到焊接等技术难题，可以在网，上百度，寻找改进方案。例如，学生制作一款心形流水灯，整个过程要在A+雏鹰班焊接室完成任务。硬件电路的搭建：第一步是先在PCB板对应的位置插入1个12MHz的晶振和2个22pF瓷片电容构成单片机的时钟电路，接着插入1个10K电阻和1个10uF电解电容，构成复位电路。这两组电路焊接好后，第二步是插入DIP40单片机底座并焊接，第三步插入35个510欧电阻并焊接，第四步插入32个5MM白发LED灯组成一个大大的心形和32个3MM蓝色发光二极管组成“LOVE”字样并焊接，注意二极管引脚的正负极，一般长脚是正极，短脚是负极，不能接错。第五步插入DC005电源座、6脚自锁开关并焊接，接着连接1根USB转DC005电源线。源程序的建立：根据课题需求，完成相应的程序编写或修改程序，最后将烧写好程序的单片机STC89C52RC芯片插入底座上调试运行程序，运行时，64个LED灯依次点亮到全亮，产生绚丽多彩流水灯效果，激发了学生动手焊接的兴趣。最后，每组提交一份基于单片机控制焊接作品，教师进行考核，推选优秀作品，进行单片机竞赛。作品完成后，每个小组成员根据设计的课题每人撰写一份相应的课程设计文稿，在整个教学过程中注重学生职业能力的提高和团队协作能力的培养。

（四）课程考核方式改革

以前单片机课程采取比较单一考核形式，考题侧重于记忆，处于认知的最基层，而改革后课程考核突出学生的实践能力，真实有效反映学生对单片机应用能力。本课程大胆摒弃传统单独的笔试考核，进行课程实践考核与评价，考查学生对课程专业知识和专业技能的掌握情况。课程整体成绩由过程性评价、结果性评价两部分组成，其中过程性评价中上课考勤情况、学习态度进行评定的权重占20%，课程实验实训完成情况、动手实践情况等进行评定的权重占40%，结果性评价学生期末考试成绩进行评定的权重占40%。

四、结语

本课程主要采用混合教学模式，给学生搭建不同的学习平台，教师在不同的阶段采取不同的教学设计和教学方法，引导学生积极参与教学活动，促进学生动手操作，亲身体会单片机课程的魅力，以更好地适应经济发达地区企业发展的需求。

参考文献：

[1]邹云峰.应用型本科单片机教学改革探讨[J].信息记录材料，2018，19（1）：151-152.

[2]乔莉，魏海波.基于翻转课堂和虚拟仿真的单片机教学改革[J].实验技术与管理，2018，35（3）：112-114，139.