高职C语言和单片机课程整合教学改革探索与实践

阚永彪

[摘           要]  针对C语言程序设计（以下简称“C语言”）和单片机应用技术（以下简称“单片机”）两门课程分学期教学的弊端，探索了将两门课程进行整合教学的主要思路、实施方案及教学方法等，避免了分学期教学的不足，取得了良好的教学效果。

[关    键   词]  C语言;单片机;整合;项目化教学

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A            [文章编号]  2096-0603（2020）13-0116-02

一、引言

课程整合是指针对多种学科知识，通过改变课程内容和结构，改变课程体系，创立综合性课程。基于工作过程导向课程建设是近年来高职教育改革的热点，这种方法是通过对工作岗位分析，形成典型工作任务，再依据典型工作任务设计学习情境，将课程内容项目化、任务化，在每个任务中有机融合相关知识点，在知识点的选取上涉及多个学科知识，将多个课程内容进行整合。

二、C语言和单片机技术课程整合的必要性

单片机技术是现代工业自动化、电子电气、通信及物联网等领域应用广泛的一门主流技术。随着生活及生产方式的自动化、智能化程度越来越高，单片机技术早已融入我们生活的每个角落，几乎所有的家电内部都有单片机的身影，无数的自动化及智能公共设施都有单片机在其背后兢兢业业地工作着的身影。对高职电类专业类学生来说，掌握单片机技术是提高就业竞争力和就业水平所必须具备的专业技能之一，因此单片机技术课程成为电类专业学生最重要的一门专业技能课。在高职院校中，电类专业都开设有“C语言程序设计”和“单片机应用技术”，单片机应用开发中采用C语言来设计，在实际教学中，并没有将“C语言程序设计”和“单片机应用技术”很好地融为一体，主要表现在以下几个方面。

（一）二者的教学目标不同

“单片机技术及应用”与“C语言程序设计”两门课分学期独立开设。“C语言程序设计”在第二学期开设，教学目标以计算机等级考试为目标。而“单片机技术及应用”在第三学期开设，教学目标是掌握单片机应用技术，两门课程之间衔接不紧密，不能有机融合。

（二）使用平台不同

“C语言程序设计”课程通常以Visual C++（6.0）为软件开发平台，虽然单片机编程语言也为C语言，但软件环境是keil。学生在实际学习“C语言程序设计”时，不能很好地理解C语言的作用，学习没有兴趣，缺乏动力，教学内容和实用技术接合不精密，学生只是被动接受，缺乏主动参与的积极性，在学习“单片机技术及应用”时，学习效率低。

（三）课程改革的目标和方法不一致

目前在“单片机技术及应用”课程改革中，C语言已经成为主要开发语言，教学内容项目化、任务化，采取教学做一体化的教学模式，改革的影响局限在单片机课程内部，没有和前序课程“C语言程序设计”统一建设，因此其改革的力度和效果非常有限。

（四）学习内容和实际岗位需求脱节

教学内容与岗位需求的脱节、知识传授与职业核心能力的关联度不高、技能传授过程与实际工作过程的相关度差。

从近年来的实际教学实践和组织学生参加电子设计大赛的经验来看，深感这两门课程单独开设越来越难以适应近年来生源状况的变化，教学效果很不理想。因此，迫切需要将“单片机技术及应用”和“C语言程序设计”两门课程有机整合，开发一门专业核心课程，即“基于C语言的单片机原理与应用”课程。

三、C语言和单片机技术课程整合的思路

基本的指导思想是要把课程教学内容与职业工作任务相关联，课程知识与技能传授过程与典型工作任务的工作过程相对应，学习内容的排序应按从“初学者到专家”的能力发展规律进行构建。

课程整合的整体思路主要考虑以下几个方面。

（一）实践为主，理论与实践相结合

学习单片机技术的目的是真正学会单片机应用技术。通过每一具体项目的学习，目的不是让学生记住理论，而是让学生知道如何去实际操作编程，在了解方法之后，学生就可以真正地去进行实践操作，从而达到学习和掌握单片机技术的目的。

（二）制定科学的教学策略和学习指导方案，遵循由浅入深、循序渐进的学习规律

制定一套科学的教学策略和指导学生学习方法和思路，要求学生按制定的方法和思路去实践。项目设计上尽可能地先举例子，建立起鲜活的形象，然后带领学生去探求其中的奥秘，逐一解释项目中涉及的每个知识点的原理，降低学习难度，便于学生对相关知识点的理解。

（三）教学内容编排适合高职学生水平，讲解细致，形象比喻

在长期的职业教育过程中，发现高职学生的形象思维和动手能力强，抽象思维弱。所以在教学内容的选择和讲解中尽可能用简单、形象的语言进行描述和介绍。自然万物都是相通的，单片机技术的很多原理和道理都跟实际生活相类似。在教學内容编排过程中，尽量把难以理解的技术问题和实际生活经验相联系，用形象的比喻帮助学生透彻理解根本原理。

（四）案例选择与实际项目紧密结合，设计规范

学习技术、学习内容无限接近实际项目才是正确的选择。因此教学案例的选取尽可能选择经典的工程案例，吸收有多年的丰富的实际项目开发经验的工程师参与教学设计，所有案例都要经过学生的实际制作，评估学习难度，所有的电路设计、编程的思路和规范，都是与实际项目开发和学生学习实际相结合，既方便学生的入门学习，同时在入门后，能够很快地投入实际开发中去。

四、C语言和单片机技术课程整合的方法

（一）开发课程标准

依据课程特点，“基于C语言的单片机原理与应用”课程归属于理论实践一体化课程。依据相关的国家职业标准，以单片机实用技术工作过程为导向，与行业专家、技术能手进行交流，结合这些年专业教师的研究实践，确定典型工作任务，制定课程标准。“单片机技术及应用（C语言）”学习领域课程标准主要包括：课程定位与目标、典型工作任务、教学内容与方法、学习方法与要求、实训实践要求、学时分配、实施建议等七个方面的标准。

（二）整合教学内容

根据目前电类专业学生就业岗位的特点，在调研了毕业生就业技术应用情况和行业发展的需求后，结合学生现实的学习基础，把C语言作为学习专业课程单片机服务的一门工具课程，以学生掌握单片机应用技术为主线，C语言起辅助性、工具性作用，其教学内容则是按照“够用为度”原则，根据单片机学习的需要进行“量身定制”，并把单片机应用系统的常用技术充实到教材中，如集成开发软件Keil uVision仿真系统的使用和Proteus仿真软件的应用等，学习者通过Keil uVision和Proteus集成开发环境提供的强大设计和调试环境，一方面，彻底掌握C语言的语法以及使用技巧，另一方面，能更加透徹地理解和掌握计算机系统中抽象的术语和概念，比如数据类型和存储方法，同时能深刻理解软硬件结合的重要性，达到讲练结合、学以致用，突出职业能力的培养。

经过设计和实践，最终选取15个典型工作务为导向，以19个实训任务的实现为切入点，引入相关知识点;通过任务的实现引出单片机应用系统的设计和编程技巧，并在知识点学习中配有大量实训内容，进一步突出教学内容的实践性、实用性。

任务引入由浅入深，由基本控制到创新设计;各任务既相对独立，又具有一定的关联，层次分明;任务设计符合学生的认知规律，把知识的学习与能力的培养融为一体。每一个任务和实训均配有Keil uVision的源程序和Proteus的仿真效果图，学习者可以在学习过程中进行对比学习。学生在完成任务的过程中，学习了单片机应用技术，同时掌握单片机和C语言的各个主要知识点，从而达成整合课程的教学目标，把任务实现与知识模块融为一体，体现“做、教、学、做”的教学模式。

（三）教学实施

教学场所有专门的单片机实训室内既要有进行理论讲授的多媒体设备、进行程序设计和软件仿真的计算机，也要有可以进行焊接、组装的操作台。教学组织上，安排学生以小组为单位进行学习，每小组3～5人，让学生学习过程中互相交流、互相切磋，同时在小组间形成竞争机制，这样既有利于学生对所学知识点的巩固和掌握，提高学习热情，也利于培养学生的团队合作精神。对不同层次的学生，在任务功能的设置上，设计几种不同难度的功能要求，对学生进行分层次教学和考核。教学载体上以实训室提供的单片机核心教学板为基础，在每个模块的教学实施中让学生实际进行硬件电路的设计、软件仿真、焊接和调试。根据教学设计安排，在单片机核心板上依次组装各功能模块。在模块各任务环节的教学实施中，则建立理论讲授、计算机辅助教学、实践教学三位一体的教学模式，在学生实践操作之前先进行Proteus软件仿真，这样可减少实践中出现的问题，节约耗材，减少事故。在教学空间上，除正常的课堂教学外，增加网络教学环节，建设教学资源库，将课程的重点、难点、知识点拓展、应用案例分享等，开发制作成微课或动画，让学生在课前预习环节、课后复习环节、部分学生的拓展提高环节等通过电脑或手机在网络上进行自主学习或与教师交流。在课程考核上，采用过程考核的方式，考查学生平时对各知识点的掌握程度及灵活运用程度。在每个模块结束时，让学生以小组为单位进行模块功能演示和PPT汇报，对学生的任务完成情况、实践操作技能、学习态度、知识点掌握情况等进行考核，每个模块的考核由教师评价、小组评价和自我评价三部分组成。

五、结语

通过对“C语言程序设计”和“单片机技术及应用”两门课程的优化整合，形成一门基于工作过程的“基于C语言的单片机原理与应用”课程，该课程已经成为我校电类专业的核心课程。学生学习单片机的兴趣增强，学习有了主动性，学习效果明显提高。在全国电子设计竞赛比赛中屡创佳绩，在甘肃赛区先后获得一等奖6人次，参赛选手多数获奖的好成绩。实践证明，课程改革效果良好，达到了教学改革的初衷，提高了设计制作的动手能力，促进了职业核心能力和工程实践技能的培养。

参考文献：

[1]陈祥生.基于工作过程的单片机与C语言课程整合开发研究[J].科教文汇，2015（7）：65-67.

[2]徐明.电子设计竞赛引导下的单片机与C语言课程整合研究[J].职业技术，2015（1）.

[3]胡慧之.高职C语言和单片机课程整合教学改革探索与实践[J].智库时代，2017（12）.

[4]宋雪松.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2014.

编辑 武生智