基于教育机器人的单片机技术教学改革与实践

刘修泉，程院莲

（广州番禺职业技术学院，广.广.511483）

基于教育机器人的单片机技术教学改革与实践

刘修泉，程院莲

（广州番禺职业技术学院，广.广.511483）

. 要：单片机技术是电子和自动化类专业的一门核心课程。在基于工作过程的项目课程与教学改革现状分析基础上，针对实训设备封闭、课程载体模糊、创新能力不足等问题，提出以教育机器人为单片机教学平台，与企业合作，进行单片机技术课程总体设计与改革，培养学生创新能力。

单片机；教育机器人；工作过程；创新

（国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）明确提出大力发展职业教育，把提高教育教学质量作为重点。其中，课程建设与改革是高职院校质量建设的核心任务。近年来，高职院校以借鉴德国实践导向的职教课程模式为重点，以“工学结合理念”构建高职课程体系。

一、单片机技术课程与教学现状

单片机技术是电子和自动化类专业核心课程，各高职院校大力推行基于工作过程的单片机项目课程与教学改革，在这方面做了大量工作和许多有益探索，建设一批项目化课程教学资源，如教材、实训室等。但是各院校在单片机课程开发和建设过程中还存在不少问题。

一是C语言与单片机教学分割。C语言与单片机教学是分开的。两门课程单独讲授。C语言在国内外使用广泛，是单片机开发的主流语言，一般是课堂讲授和上机实验，学生学习兴趣不高，效果也不是很理想，不能很好地应用于实践项目。

二是实训设备封闭。单片机教学实验环境通常采用教学实验箱或者单片机教学板，只有单片机端口是开放的，其他部分硬件电路如传感器、发光二极管、键盘、LCD等都是封闭的，只能插线，不能理解相应的电路原理，不利于熟悉和掌握整个单片机硬件系统。

三是以学科性知识为取向还是以工作过程知识为取向不明确，课程核心载体（项目或典型工作任务）模糊。课程改革生搬硬套，借鉴德国“双元制”模式或者新加坡的“教学工厂”模式，没有进行消化和创新，推广无法深入。

四是课程开发过程封闭，没有建立校企深度合作的课程开发机制。目前课程开发的主体仍然是学校专任教师。

五是对学生创新能力培养不足。现有单片机实训室主要是验证性单一基本技能训练，而且无法改变教学环境硬件，教学内容和技能培训水平受到制约，拓展性和综合性程度不够，无法进行创新训练，约束了学生创新能力的培养。

二、单片机技术课程改革与措施

（一）课程整合

针对C语言与单片机教学分割问题，将C语言引入单片机教学中，将两门课程融为一体化课程，以项目化实践教学提高学习兴趣，强化单片机和C语言综合应用能力。

（二）选取教学机器人作为实训设备

机器人技术是集光机电信息自动化于一身的高新技术，涉及机电、控制、传感器与计算机编程等，教育机器人具有趣味性和开放性，是锻炼学生实践能力和培养创新能力的最佳平台。单片机教育机器人以C51单片机与C语言程序设计为基础，主要提供单片机控制器学习平台，包括输入输出接口特性、外围电路搭建和控制软件编写等。以单片机最小系统+面包版为基础，利用扩展板，可以搭配不同的模块，如数码管模块、LCD液晶显示模块、独立按键与4×4键盘、红外测距传感器、传感器及AD/DA等。由以上不同模块，通过搭积木的方式可以组建不同功能的机器人。通过这些项目的编程与实践可以更深入地学习C语言与单片机核心技术和技能，为以后项目开发奠定扎实的基础。

针对通常单片机设备不开放的问题，采用教育机器人作为单片机实训设备，51单片机最小系统+面包版，在面包版里可以搭建电路，更清晰准确地掌握单片机系统硬件联接。

（三）课程总体设计与改革

与深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司合作，一起探讨单片机技术课程与教学改革，将教育机器人引入单片机技术课程，基于工作过程的项目驱动进行课程与教学方式改革，在整个课程中，将单片机技术的基本知识和技能融入到不同项目任务中，从简单到复杂，从单一到综合，使学生掌握单片机编程与控制能力。以课程LF1单片机应用技术为学习领域，参考总学时为64，具体如表1所示。

（四）学生创新能力培养

单片机技术涉及电子、传感器、电机驱动、编程与系统集成，仅依靠课堂项目是不够的，还要推行基于项目的课外创新教育，以教育机器人作为平台，推行学生人才优才计划培养，主要措施如下：

1. 机器人创新项目训练。开设机器人创新项目有灭火机器人、机器人游中国、搬运机器人等，鼓励有兴趣的学生根据以上提供的机器人创新项目内容，自主选择时间、方法和手段完成，强化单片机技术与技能的深化训练。

2. 构建技能竞赛的创新能力培养平台。将技能竞赛作为教学的一部分，建立技能竞赛创新平台，作为课外的有益补充。让有兴趣、能力较强的学生加入该平台，以真实的技能竞赛项目为载体对他们进行训练，包括方案设计、元器件选取、电路设计与制作、程序编写与调试等。在这个过程中，各种技术综合应用，团队合理分工与合作，较好培养了学生面向就业的实践能力。

表1 《单片机应用技术》课程总体设计

[1] 牛军,张宏伟.单片机技术课程项目驱动法教学的改革与实践[J]. 教育教学论坛,2016(3):90-91.

[2] 谢辉,陈强,陈立,万赖,于树.单片机实训课程改革与工程应用型人才培养[J].职业教育研究,2016 (2):60-63.

[3] 赖兆磬.高职“单片机技术及应用” 课程的教学改革与实践[J].柳州职业技术学院学报,2015,15(1):97-99.

[4] 单片机教学机器人完整套件.http://www.szopen.cn/product_view_417_378.html [EB/OL].2016-4.

[5] 王坤,李新辉. 高职电气类专业C 语言课程改革与实践[J].辽宁高职学报,2016, 18(2):53-54.

（责任编辑：.旻）

Teaching Reform on SCM Technology Based on Educating Robots

LIU Xiu-quan，CHENG Yuan-lian
(Guangzhou Panyu Polytechnic, Guangzhou, 511483 China )

Single Chip Micyoco (SCM) technology is a key course in electronic and robotization specialties. The paper analyzes the status of the teaching reform based on project-oriented teaching model, points out the problems in the teaching reform and proposes some measures --- constructing SCM teaching platform of educating robots and cooperating with enterprises to make an innovation on the curriculum design to improve students’ creative ability.

educating robots.working process.innovation

G71...

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1674-8689（2016）02-0055-02

2016-04-11

刘修泉（1973-），男，湖北阳新人，广州番禺职业技术学院副教授，博士，研究方向：智能控制。

广东省智能装备制造高技术高技能人才协同育人平台、广州智能装备制造特色学院建设项目、广州市高等学校教育教学改革研究项目“基于项目驱动下的高职学生创新能力培养探索与研究”成果。