单片机实训课中实施教学合一的探索

刘娜

（辽宁机电职业技术学院，辽宁 丹东 118009）

单片机实训课中实施教学合一的探索

刘娜

（辽宁机电职业技术学院，辽宁 丹东 118009）

单片机技术应用广泛，该类课程是工科院校的核心课。其中单片机实训是综合训练课程，将单片机程序设计和接口技术有机融合。多数学校的单片机实训课是使用计算机+实验板,存在很多弊端，电路固定，教学内容单一，学生很难参与电路设计，教学内容与实际工程脱节。为解决问题，对实训课进行了探索和改革。在课程开发过程中,结合单片机岗位和典型工作任务，通过仿真与产品项目相结合，任务驱动、教学做合一完成该实训课程。

教学做合一；单片机实训；Proteus仿真；实物制作

0 引言

传统的单片机教学模式受制于技术手段，形式单一、抽象，对学生来说，学习和掌握单片机是比较枯燥和困难的。固定的单片机实验板，学生无法亲手构建硬件电路，实训教学效果一直不理想。

近年来，随着电路仿真软件Proteus的发展，利用它可以仿真企业的产品开发流程，学生完成从单片机产品硬件电路设计，到配套软件开发全部流程，在课堂上完整再现企业单片机岗位的工作过程。仿真软件可以达到形象直观、设备零耗材。另外，为了进一步锻炼学生的实战能力，抽出单片机产品中典型仿真案例，让学生从设计电路、焊接产品、测试硬件电路板，一直到最终在产品上完成软件调试，形成智能电子产品。因此实训改革不仅提高了学生学习兴趣，增强了学生实践能力，同时也改变了传统的教学模式，教学做合一完成多个仿真产品案例，最终再完成一个实物产品制作。这种实训方式不仅解决了资金、场地和设备的限制，还充分发挥了学生作为学习过程主体的能动性、积极性与创造性。

1 单片机岗位分析

由于很多电子产品都是采用单片机技术实现产品的多功能与智能化，因此单片机相关岗位非常多。单片机岗位可分为三个层次：一是产品生产、操作、维护岗位，主要从事单片机产品的生产、设备的使用与维护等，适合中职毕业生；二是高技能型岗位，主要有高级技工、技师和高级技师，这类岗位也适合高职生定位，岗位要求熟悉单片机的一般工作原理、软件编程、硬件的选择与使用，具有单片机应用系统结构方案的拟定、试制、现场安装与调试、故障处理等能力，并取得单片机应用高级技工职业资格证书；三是单片机知识、技术创新人才，主要面向本科毕业生和研究生等。

2 课程设计思路

我院嵌入式技术与应用（物联网方面）专业培养面向传感器应用、无线传输、监控系统和安全系统、信息处理等物联网技术，信息家电、工业控制、智能仪器仪表设备、网络设备等领域相关行业，从事物联网系统开发、程序设计、文档编写、产品测试、维护、销售、服务、软件开发项目技术管理等工作岗位的人才。

单片机实训课程是本专业的核心课程，属于岗位专业综合能力训练层次课程，是基于单片机电子产品生产线调试与维护岗位能力分析，以工厂的实际项目为载体，将电工技术、模拟电子技术、数字电子与单片机原理与接口技术等技术相融合的理实一体的课程。本课程主要培养进行单片机电子产品设计、软件编程，熟练使用单片机电子产品仿真软件进行软件调试，完成项目的设计、编程、调试、运行的相关人才。该课程要求学生具备一定电子基础、软件知识与编程能力。

经过多年实训教学摸索，实现了对课程培养目标进行准确定位。并到企业调研或邀请企业专家座谈，详细分析相关岗位需要。精确定位课程培养目标，修改课程内容，使实训内容全部来自于企业产品。确定了以项目为载体，以任务为驱动，教、学、做一体化教学，真实再现企业工作过程的教学，让学生“做中学、学中做”。

3 教学软件选择

实训使用Proteus软件仿真电路，使用keil uvision4在线设计、调试系统软件。在Keil程序运行时，就能看到硬件仿真电路的变化情况。

Proteus是英国Lab Center Electronics公司出版的著名EDA软件，单片机与外围电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计，是唯一支持电路仿真设计、PCB板设计和虚拟模型仿真设计三合一的软件。支持 8051、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP系列等处理器，并陆续增加新的处理器型号。Proteus建立了完备的电子设计开发环境，该软件仿真电路支持IAR、Keil和MPLAB等多种软件在线调试程序。

keil uvision4是一个集成开发环境（uVision），提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案。与proteus联合，支持在线仿真调试单片机程序，除了单片机系列，它也完全支持 Cortex-R4，ARM7，ARM9等微处理器。

4 教学内容设计

实训分三个阶段，实训课开始的前两个阶段是进行仿真设计，在单片机实训室开展仿真教学，配有40台计算机，都安装Proteus软件和keil uvision4软件；第三个阶段先进行产品实物制作，在电子实训室焊接产品，然后在实物产品上开发产品软件，该阶段学生要在仿真电路和实物上完成产品系统软件的对比测试。

第一个阶段仿真设计万年历。时钟芯片可以多选一，教师将项目分解成多个小任务，学生自己开始产品仿真开发，并在自己设计的仿真电路上调试软件。实训室有万年历样品，学生可以将程序分写在仿真和实物上进行对照。万年历的仿真电路如图1所示，实物样品如图2所示。

图1 万年历仿真电路

图2 万年历实物样品

图3 智能温度器仿真电路

第二阶段是智能温控器仿真设计。这个阶段的设计任务难度加大，增加控制部分。通过传感器采集当前环境温度，送到1602液晶屏显示出来，并与用户设置的温度值进行比较，通过电机控制室内温度，达到恒温控制。智能温控器仿真电路图如3所示，实物样品如图4所示。

图4 智能温控器样品

第三阶段是智能电子产品开发。该阶段需要学生进行仿真设计后，再进行实物焊接和制作。项目要求设计开发包含多个独立模块的智能电子产品，分别包括电源部分、USB转串口、蜂鸣器、直流电机驱动、步进电机驱动、LCD1602显示接口、ISP下载座、复位电路、4*4矩阵键盘、1*4独立按键、红外发射、红外接收、DS18B20接口、流水灯、4位数码管等。仿真电路图如图5所示，实物如图6所示。

图5 智能电子产品仿真电路

图6 智能电子产品实物

5 教学方法及考核

教学中为了提高教的效果，实训课中应运用“教学做合一”的教学方法。教学做是一件事，强调单片机产品做中教理论，做中学实践技能，尽一切努力发挥“做中教和学”的作用，使学生增强感性认识。在实训过程中充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，教师掌控组织实训进度，引导学生设计制作。实训课中“教学做合一”的核心是学生“做”，通过企业项目做载体，任务驱动做线索，完成全部实训课程。

实训教学内容层次从入门到精通，从仿真到硬件实物，模仿与创新相结合，教学内容相辅相成。最终过程考核与期末考试相结合，各占40%和60%。强调实践操作能力的过程考核。制作实践考核题库，考试前先到实训室进行实践练习，考核时抽题测试实践操作能力。

6 结语

通过对企业相关岗位进行调研，在参考兄弟院校单片机实训教学的基础上，对单片机实训的教学提出了一些教学改革。在该实训中，将企业开发的项目拿来作为学生的实训教学内容，每个实训项目都有参考方案。学生也可以在此基础上，自己设计发挥，形成新的技术方案。在实训过程中，结合仿真软件和企业产品，学生通过每个项目的做中学，教师在每个项目中的做中教，实现教学做合一。教师主导课堂，充分发挥学生的主体作用，提高了学生的工程实践能力，为学生今后在企业工作打下良好的基础。

［1］高皑琼.基于工作过程项目化的单片机实训教学设计与研究［J］.中国包装，2016，36（5）:82-84.

［2］刘敏.基于Proteus的ARM虚拟实验室建设［J］.中国教育信息化，2009，（3）:28-30.

［3］杨博，罗俊.单片机实训教学改革［J］.科技展望，2016，（12）:321-322.

［4］谢辉，陈强，陈立万，等.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，2015，（2）:60-63.

［5］浦灵敏.基于自制实训平台开发的高职单片机课程教学改革实践［J］.九江职业技术学院学报，2015，（3）:29-30.

Exploration of the Implementation of Teaching-Learning-Doing in SCM Training Course

LIU Na
(Liaoning Mechatronics College，Dandong 118009，China)

SCM technology is widely used and these courses are the core courses in Engineering Colleges.Among them SCMtraining is the comprehensive training，it combines microcontroller program design and interface technology organically.The majorityofthe schools’SCMtraining course is the use ofcomputer and experimental box.There are many disadvantages，the circuit is fixed and the teaching content is single，students are difficult to take part in circuit design and the teaching content is out of line with the actual project.In order to solve these problems，the training course has been explored and improved.In the course development process，the training course is completed by relating the course to SCMjobs and typical tasks，combiningsimulation and product projects，adoptingtask-driven ideas and integratingteaching-learning-doing.

integration ofteaching-learning-doing；SCMtraining；Proteus simulation；physical production

TP273

A

1674-3229（2017）03-0122-04

2017-05-12

辽宁机电职业技术学院2017度院级教研课题（JYLX2017029）

刘娜（1967-），女，硕士，辽宁机电职业技术学院信息工程系教授，研究方向：计算机、单片机、嵌入式技术研究及教学。