“C语言”和“单片机”融合式教学探讨

童友波

（合肥职业技术学院，安徽 巢湖 238000）

“C语言”和“单片机”融合式教学探讨

童友波

（合肥职业技术学院，安徽 巢湖 238000）

依据职业院校人才培养目标，针对目前电子信息、自动化、计算机等相关专业“C语言”和“单片机”课程的教学现状，文章提出“C语言”和“单片机”融合的课程设置、教学内容、教学方法等方面教改方案。教学和竞赛实践证明，该教改过程能激发学生学习兴趣，提高动手能力，并取得丰硕的比赛成果。文章提出的教学改革对于职业院校的“C语言”和“单片机”教学具有一定的借鉴作用。

高职教学；C语言；单片机；融合

自国家提出大力发展职业教育以来，高职院校蓬勃发展，生源几乎占整个高等教育的半壁江山。但毋庸讳言的是，高职生源都是从三本线以下录取的，他们不仅理论基础薄弱，而且理论学习兴趣不够浓厚。同时，高职院校的课程设置绝大多数照搬本科体系模式，导致教学内容、教学方法、教学评价以及配套实验等一系列内容和形式不能满足高职教学需求，不能因材施教而造成人才培养质量不够理想。本文现通过分析高职院校“C语言”和“单片机”两课程教学中存在的问题，以探求两课程融合的教学改革。

1　“C语言”与“单片机”课程教学现状

1.1C语言课程特点和教学现状

目前单片机的编程语言普遍采用C语言，因为其简洁高效、灵活方便、功能丰富、表达方式灵活、目标代码质量高及较高的移植性、接近于人类语言的高级语言等特点，使得学习C语言需要具备一定英语基础和严谨的思维习惯等条件。但在教学中发现，学生普遍感觉到“C语言”课程灵活，难以掌握，调查研究表明：一是很多学校在学生一进校门就开设“C语言”课程，延续高中时代讲授式教学模式。由于学生不仅英语基础不扎实，而且缺少耐性等特点，学生在学习“C语言”理论过程中逐渐失去兴趣。二是在后续单片机编程教学中，很多同学对学过的C语言很陌生，导致很多学生对单片机这门功课也逐渐失去兴趣，甚至厌学。因为多数学校两门课分学期开设，甚至相隔一个学期以上。三是在相关专业课程中，很多教材直接讲解C语言的高级知识，如固件库和协议栈等，很多同学更是一头雾水，导致其对整个专业课程学习失去信心。

1.2单片机课程特点和教学现状

“单片机原理和应用”是电子信息类相关专业的一门必修课程，由于其高集成度、高可靠性、体积小、低功耗、便携式、控制功能强等特点，单片机已广泛应用于航天航空、工业智能控制、家庭消费电子等各个领域，它是高度集成的数字电路产品。本课程传统的教学模式主要采用汇编语言作为编程语言，重点放在对单片机的内部结构、指令系统和I/O接口技术的介绍与应用。随着C语言成为软件开发的主流，以及C语言可以尽量少的对硬件的操作，使得C语言成为单片机开发的主流语言。目前很多单片机原理与应用教材大都采用C语言编程，尽管单片机编程语言由低级语言到高级语言转换，可以减少编程人员对单片机内部结构的全面了解，但通过教学发现：首先，学生仍然普遍感觉“单片机原理和应用”课程难以理解，例如单片机的最小系统、中断、外设、通道、脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）模块等，很多学生突然接触这些硬件，感到茫然。其次，很多教材在讲述单片机原理与应用时，还是按照传统的授课章节：接口、定时、中断、通讯等，每个章节都有相关C语言的验证代码，但在多个功能模块集成编程的时候，很多学生更无从下手，不能达到预期的教学目标。单片机是专业性很强的硬件平台，需要优秀的编程语言实现它的强大功能，两者需要及时、紧密融合，才能达到预期效果。现实情况是，电子、计算机等相关专业中“单片机”和“C语言”课程是按照学科体系设置课程并分开教学，对于高职学生，很难达到教学目标，尤其是前期开设的“C语言”课程在教学中挫伤了学生的学习热情，会影响后期需要C语言知识的“单片机”等一系列课程的教学效果。

依据职业院校人才培养目标，以及职业院校学生特点，在电子、计算机等相关专业教学中，“C语言”和“单片机”课程需要合二为一，融合教学，牢牢抓住激发学生兴趣为导向，循序渐进开展教学。

2　“C语言”和“单片机”课程融合的教学改革

兴趣是学习的动力之源，高职绝大多数学生对理论学习逐渐失去兴趣，对动手直观操作是非常积极的，现以合肥职业技术学院物联网技术应用专业为例对“C语言”和“单片机”尝试融合式教学改革，分别从课程设置、教学大纲、教学内容、教学方法、教学实践等几个方面进行了探索。

2.1对课程设置进行部分调整和整合

在高职院校“C语言”课程教学中，老师绝大部分是按照知识的全面性和严密性进行纯理论授课，虽有上机操作也都是在微机上进行验证式教学，由于职业院校的学生英语基础薄弱，加之C语言太过灵活，学生不能直观了解C语言在实际载体中的应用，逐渐失去学习兴趣。因此，在电子技术、计算机等相关专业课程设置中需把前期的“C语言”课程同后期的“单片机”课程融合起来，通过C语言的载体—单片机和微机一起开展C语言教学，给学生以感性认识，触发他们的视觉，激发他们的兴趣。同时在前期的“电子技术”这门课程，也要结合“电子工艺”这门课程，让学生通过做中学，学中做掌握课程知识，为后期的“C语言”和“单片机”融合教学做好硬件知识铺垫，使知识的链条环环紧扣。

2.2修订“C语言”和“单片机”教学大纲

根据电子、计算机行业对从事单片机开发需掌握的编程知识的要求，不断更新修订“C语言”和“单片机”课程教学大纲。以课程的实用性，够用性为原则，以培养学生兴趣作为首要目标；以课程知识的应用性、贯通性，以培养学生独立性和动手能力作为最终目标。注重对学生的兴趣激发，由浅入深，循序渐进地引导。首先以C语言对单片机的接口控制作为学生的兴趣导引，逐步提高学生兴趣，使学生感性了解C语言在单片机中的控制验证，再依次开展C语言知识的讲解，完成C语言的基本教学任务，同时初步了解单片机的部分基础内容。其次在学生兴趣被一步步激发的基础上增添C语言的高级理论知识同单片机的各个模块集成实现，以知识的应用性、贯通性培养学生的编程、调试能力，逐步适应后期的单片机固件库和协议栈编程，达到相关专业对高职人才培养目标要求。

2.3“C语言”和“单片机”融合的教学内容

“C语言”和“单片机”融合的教学内容是这次教学改革的关键，融合的内容分为两部分，首先以激发学生兴趣为主要目标，教学内容选取学生看得见和听得见的内容，力求通俗易懂，如发光二极管闪烁、跑马灯、数码管静态和动态显示、数码管文字移动效果、蜂鸣器响、蜂鸣器模仿七音调效果等教学章节，触发学生感官。再逐步通俗讲解单片机的接口和相关控制寄存器，同时重点讲解C语言基本数据类型和一些简单赋值语句（课后布置同学书写和背诵C语言的关键字等内容），逐步展开C语言基础内容讲解。在跑马灯试验中逐步引入C语言的循环控制语句，了解单片机接口等基础内容，由浅入深逐步讲解C语言基础内容和了解单片机部分内容。始终做到：兴趣为导向、由感性过渡到理性认识、结合比喻、启发、案例等教学手段，完成C语言的基本教学内容，进一步使学生对单片机和C语言产生浓厚的兴趣。其次，以培养学生的独立性和动手能力为目标，适当调整教学内容安排，依据课程知识的应用性、贯通性，逐步过渡到C语言的复合数据类型、指针、文件管理等高级理论知识以及单片机的温度采集、液晶显示、串口通信、电机控制等外围设备采集控制相关知识内容。始终做到：理论结合实际，把C语言的模块化编程思想深入单片机试验中；结合项目、小组讨论等教学法培养学生独立完成每个项目，为后续单片机的固件库和协议栈应用作好铺垫。

2.4“C语言”和“单片机”融合的教学方法

“C语言”和“单片机”融合式教学，需要教育者对两门功课有较高的理解和掌控，对一无所知的受教者要设身处地考虑，把晦涩难懂的知识通俗易懂化。现分别以比喻法和启发教学法进行分述，供大家参考。

2.4.1比喻法

在讲解单片机最小系统工作条件时可以比喻人每天生活规律：单片机首先供电才能工作，人每天饮食补充能量才能维持生存。其次，单片机工作需要时钟信号，人有正常的心律才能协调各部分器官工作。最后，单片机工作需要复位，人每天睡眠和工作周而复始。此外单片机基本架构有两种：冯诺依曼结构和哈佛结构，同时C语言编写的各种操作系统是管理程序，如同存在于每个人大脑中的思维，对同样的事情处理方式不同。人是最高级的智能物种，单片机之所以在智能领域得以广泛使用，根本是模仿人类。通过比喻教学法使“C语言”和“单片机”讲解通俗易懂，力求让门外汉理解本专业的东西。

2.4.2启发式教学法

如在“C语言”和“单片机”融合的发光二极管闪烁试验教学中，使用启发教学法。让学生思考平时常见的白炽灯，为什么白炽灯通入的是交流电而不闪烁？通过启发引导，引入“频率”的概念，再引导学生思考此试验能否实现这个现象，如果能够实现，修改程序中哪些部分。最后让学生反复修改程序中延时函数，实现最终现象。力求做中学，学中做，深刻体会C语言语句和语法知识。课后布置问题：导致这个现象的根本原因，发散思维，提高兴趣。以上教学方法实现需要教育者有大量备课准备以及与受教者有恰当的互动环节。总之，融合后的教学方法是此教学改革得以实现的根本保障。

2.5“C语言”和“单片机”融合的教学实践环节

“C语言”和“单片机”融合需要大量的时间去实践，尤其是“单片机”和“C语言”课程融合的第二阶段教学内容（C语言的复合数据类型、指针、文件管理等高级理论知识以及单片机的温度采集、液晶显示、串口通信、电机控制等外围设备采集控制等），依靠课堂时间是远远不够的，要为学生创造更多实践平台亲身感受，逐步独立完成单片机原理与应用课程设计，可从以下几个方面完成实践教学：

2.5.1组织成立兴趣小组

课堂教学利于学生理解各个独立知识点，要想学生将所学知识系统化，实践化，就要给予学生更多的实践平台，同时为了和技能竞赛结合，可以成立电子设计小组、智能车小组、物联网技术应用等小组，通过兴趣小组可以提升学生运用知识的能力，利用“单片机”和“C语言”知识独立完成开发设计任务，增强学生的创新意识。同时，通过职业技能比赛考验学生综合利用单片机知识的能力，培养学生团体协作意识，增强学生学习动力。笔者发起成立学生兴趣小组，负责各个小组的单片机和C语言指导，带队参加各种与单片机相关的竞赛，取得了不错的成绩，提高了学生的学习热情，以赛促学效果显著。

2.5.2带领学生参与社会实践

现代多媒体设备内部绝大多数都有单片机，如投影机、中控等，笔者作为学院多媒体管理者，鼓励学生参与多媒体管理和维护，让学生真正切身体会和感受到单片机在生活中的应用，鼓励和指导学生参与设备的维护、掌握和理解单片机的工作原理。每学期至少一次带领学生参与社区家用电器产品维修，通过以上活动，学生普遍感觉所学内容有限，有紧迫感，学习更有动力。

对于“C语言”和“单片机”融合教学改革，如何进行教学效果评价？笔者注重加强过程化考核，逐步改变传统的教学评价结构，旨在提高学生对此融合课程改革的积极性和参与性，加强学生实践能力。其中，过程化评价成绩70%（平时考勤10%，学习态度10%，各实践项目成绩50%），理论化评价成绩30%。教学实践表明，合理的过程评价能激发学生的积极性和兴趣性。

“C语言”和“单片机”融合教学，一开始要避开课程知识的全面性和严密性，针对高职院校学生特点因材施教。教学实践证明，改革后学生的学习兴趣和参与积极性有了极大的提升，学生的独立动手实践能力不断增强，课程的教学效果稳步提升，教师本身的能力逐步提高。笔者指导的学生获奖情况：获得全国职业技能竞赛物联网技术应用二等奖、三等奖各一次，全国大学生智能汽车竞赛安徽赛区高职（电磁组）一等奖一次。但教学是一个持续改进的过程，需要不断总结教学经验，学习和借鉴他人成功的教学改革，使“C语言”和“单片机”融合教学改革向新的台阶迈进。

［1］郭天祥.51单片机C语言教程［M］.北京：电子工业出版社，2009.

［2］莫建平，潘晓明.基于C语言的单片机课程教学改革探论［J］.柳州师专学报，2014（4）：134-136.

［3］葛素娟.高职院校C语言课程教学改革探析［J］.大众科技，2013（10）：102-105.

［4］王岳圆.浅谈高职类院校单片机课程的教学改革［J］.中国科教创新导刊，2007（11）：45-46.

［5］史亚维.高职单片机课程教学改革浅析［J］.科技教育，2015（12）：58.

［6］黄保和，江戈.C语言程序设计［M］.北京：清华大学出版社，2006.

Discussion on "C Language" and "Single Chip Microcomputer" integrated teaching

Tong Youbo
（Hefei Technology College， Chaohu 238000， China）

According to the personnel training objectives of vocational college and aiming at the current situation of "C Language" and "Single Chip Microcomputer" course teaching in electronic information， automation， computer and other related professional， this paper puts forward the integrated teaching reform scheme of "C Language" and "Single Chip Microcomputer" in the aspects forcourse setting，teaching content， teaching methods. The practice of teaching and competition haveproved that reformed course can be able to stimulate students’ interest in learning and improve their practical ability， and achieved fruitful results in the competition. The teaching reform proposed has certain reference function for vocational colleges "C Language" and "SCM" teaching.

education of high vocational college； C Language； Single Chip Microcomputer； integrated

童友波（1975— ），男，安徽合肥。