赛教结合的单片机课程教学改革与探索

陈冬鹤　王　犇

（1.吉林铁道职业技术学院，吉林 132001；2.吉林化工学院石油化工学院，吉林 132022）

赛教结合的单片机课程教学改革与探索

陈冬鹤1王犇2

（1.吉林铁道职业技术学院，吉林 132001；2.吉林化工学院石油化工学院，吉林 132022）

职业技能大赛是促进职业教育发展的重要手段，通过技能竞赛可以提高教育教学质量、促进教育教学改革发展，增强学生创新能力和提高实践能力。文章结合当前的教学实际，分析职业技能竞赛对专业课程教学改革的促进作用，以单片机课程为例从课程教学过程中存在的问题、课程教学内容、教学模式等方面进行改革与探索，取得显著效果。

技能竞赛；单片机；教学改革

1　引言

职业技能大赛是我国职业教育领域的重大创新，是促进职业教育创新实践能力培养发展的重要手段，是促使职业教育改革发展的风向标，技能大赛是依据职业标准和市场前沿需求设立竞赛内容，紧贴实际应用，为人才培养提供方向，是培养学生创新能力和提高实践能力的有效形式。通过职业技能竞赛展示了各个职业院校在人才培养、专业建设、课程教学改革的最新成果，促进了课程教学改革与创新。

从2011年至2015年的5年多时间里，在组织、指导学生参加全国大学生电子设计竞赛、高职院校技能竞赛和学院级技能竞赛的实践中作为指导教师切实体会到职业技能竞赛“以赛促教、以赛促学”在培养学生的创新能力、工程实践能力和综合素质方面发挥着重要的作用。在技能竞赛的引导下不断优化课程体系与教学内容改革，本文以职业院校的“电子产品设计与制作”技能竞赛和全国大学生电子设计竞赛中取得的成绩和经验，对单片机课程进行教学改革探索与实施。

2　传统单片机课程教学中存在的问题

2.1理论教学与实践结合不紧密

传统单片机课程以汇编语言为主，在教学中重视基础理论学习，采取先课堂后、先基础后应用、软硬件分离的传统式教学方法。虽然传统单片机汇编语言具有代码简洁，执行效率高等特点。由于汇编程序指令较多、复杂程序可读性差、不易理解，相当一大部分高职学生对理论课的兴趣不够，学习自觉性差，当理论与实践时间间隔过长时，学生进行程序编写时较困难，同时不能有效的在实践中验证程序的正确性，对实践验证内容上走马观花、浅尝辄止，影响学生学习的积极性。

2.2课程实训项目单一，可拓展性差

汇编语言进行课程项目实训内容独立性较强，由于汇编语言的程序编写的可读性不强，程序移植比较困难，各个实训项目之间联系不紧密，进行实训项目功能拓展的程序编写对于新接触单片机编程的同学来说比较困难，不便于学生实践创新与创意发挥。而一个成熟的电子产品设计与制作是一个综合类的课程，局部过程的设计不能满足工作岗位与就业市场需要。应将专业课程内容和实训项目有机结合在一起，使学生有电子产品的整体概念，在单片机课程中进行系统性、实用性和针对性的实训，以此提高学生对集成电路和单片机综合应用能力和创新能力［1］。

3　单片机课程教学改革的内容与实施

3.1根据教学实际，修订教学大纲

以技能大赛为载体，促进教学观念转变，逐步建立起以技能培养为核心的教学体系，随着学院教学改革的进行优化设计教学内容，课程学时由原来的48学时调整为60学时，在不影响课程内容的系统性和连续性的前提下，缩减理论学时，增加实训学时，使理论与实训学时接近1∶1。教学内容以实训能力的培养为主，删除了传统单片机指令系统、硬件结构与汇编程序设计繁琐等实用性不强的内容，积极推广单片机C语言与仿真技术，从实际项目出发引导学生掌握基本应用知识，并逐步接触各功能接口模块的应用， 解决了学生难于理解的问题，同时完善《单片机应用技术》教材课外学习材料及多媒体教学课件，及时编写了各章重点及要求［2，4］。

3.2单片机理实一体项目化教学模式

将技能大赛内容融合到理实一体项目化教学模式，提高学生对集成电路和单片机综合应用能力和创新能力。每一个项目内容通常由几个任务组成，任务由浅入深、层层递进，最后实现项目要求，同时项目之间可以衔接扩展完成基本单片机实训项目。如项目三：“循环彩灯设计”由四个任务组成，分别是“任务一：点亮一盏灯”“任务二：点亮任意灯”“任务三：一盏灯闪烁”“ 任务四：循环彩灯效果”。这四个任务紧密联系、逐步推进，直至学生完成该次项目，单片机软硬件及编程方法等知识点在学生完成任务的过程中被引入讲解，课程项目具体内容如表1所示。

项目七为综合设计项目参照技能竞赛赛项模式来进行，综合设计项目分为4个可选内容，采用抽签决定分组，学生结合课程所学内容自主设计然后进行方案确定、制作与实施、答辩与总结三部分完成一个电子产品的整体制作设计工作。实施过程中教师指导为辅，通过设计实物可以让学生全面了解电子产品的开发和生产过程（电气部分），从而巩固和提高同学们的资料查找能力、电路设计能力、电子元件的采购及检测能力、电路安装能力和电路调试及检修能力、文件整理能力等；同时也是对学生所学知识的掌握程度和综合运用能力的检验。

表1　单片机课程项目表

3.3增强单片机实训实践综合能力培养

单片机是一门应用性很强的课程，实验实践与应用尤为重要。当前企业的研发与职业院校技能竞赛中都采用程序可读性与移植性较强的C语言作为单片机编程语言，在单片机教学过程中引导学生学习keil软件和单片机C语言的应用，更贴近工程实际应用。

在实践环节中，对于初步掌握单片机应用的同学来说，由于实践经验不足在实训室动手操作过程中能够参与的实验项目较少而且容易损坏元件等消耗较大，因此鼓励学生推广应用proteus仿真软件，而且keil编程软件与proteus平台可以相互通用减少学习负担，通过它们可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试， 观察仿真电路的工作状态及软件运行后的变化情况。这对于学生的深入学习有巨大的帮助可以keil完成单片机软件设计调试，proteus完成硬件设计及系统运行结果查看。用它来做单片机的仿真分析、设计非常方便。它极大地开拓了单片机学习的空间，降低了单片机的学习成本，提高了学习效果［2］。

通过仿真软件的训练后再进行实物编程与硬件设计无疑是效率最高的，但由于课堂实训学时有限，实训室设备过大且使用成本、维修成本过高，学生动手机会极其有限，过度依赖proteus软件仿真会对硬件设计与实际应用理解减弱，因此在实际教学过程中除了实训室实训外还采用“口袋教学”实训模式，采用基于STC89C52单片机实验开发板与实训室设备相结合的实训方案，由于该开发板体积小、价格便宜、易维护、性能稳定，具有显示（发光二极管和数码管）、键盘按钮和液晶屏幕、蜂鸣器和、I2C总线和E2PROM、AD/DA转换等功能，采用一条USB下载线就可以完成程序下载，学生方便携带，极大的满足了广大学生的课后实践需要和进一步学习扩展功能的要求。

4　课内外结合，开展校园创新实践环境

除了在课堂教学内容学习的基础上，在学院的支持下建立开放式创新实训室并提供相应仪器，成立电子兴趣小组作为学生实践创新能力和个性发展的平台， 形成了第二课堂拓展学生实训能力。同时配备指导教师培训PCB电路板制作、数电模电等专业应用技能。鼓励学生参加院级技能竞赛，通过实际制作及时了解单片机教学中存在的问题，通过第二课堂培训出来的学生可以参与课外单片机制作及挑选优秀学生参加省级电子竞赛培训，使得学生的实践创新能力得到很大提高，为学生参加技能竞赛奠定了良好的基础，同时在推进教学改革上起到了很好的效果。

5　实践成效与结论

近几年来，学院依托职业技能竞赛平台实施创新教育教学改革，也验证了单片机教学改革对于培养创新人才所做出的贡献，引导学生参与竞赛和创新活动，取得了良好的育人成效。学生参加各类职业技能竞赛成绩优异，学校各种创新活动促进了创新人才的培养。

学生在2008年～2015年所参加各类省级、国家级职业技能竞赛、全国大学生电子设计竞赛中获得奖励30余项，其中在2011年全国大学生电子设计竞赛中获得国家级一等奖1项，获奖成绩在吉林省同类高职院校名列前茅，省级以上技能竞赛获奖如表1所示。

Reform and exploration of the combination of competition and teaching in the course of single chip microcomputer

Vocational skills competition is an important means to promote the development of vocational education. Skills competition can improve the quality of education and promote the reform and development of education and teaching， enhancing students' innovation ability and improving practical ability. The paper combined with the current teaching practice， analysis of the promotion of professional skills competition in the teaching reform of professional courses， take the single chip microcomputer course as an example to reform and explore the problems in the course of teaching process， teaching content and teaching mode and the remarkable effect has been obtained.

Skills competition； singlechip； educational reform

G718.5

A

1008-1151（2016）04-0097-02

2016-03-10

吉林省教育厅2014年度职业教育与成人教育教学改革研究课题“高职院校电气自动化专业的职业技能竞赛与理实一体化教学改革相结合的研究与实践”（2014ZCY149）。

陈冬鹤（1981－），男（满），辽宁抚顺人，吉林铁道职业技术学院电气工程系讲师，从事电气自动化的教学与研究。

王犇（1985－），女，辽宁沈阳人，吉林化工学院石油化工学院讲师，从事教学与设计竞赛研究。