高職C語言和單片機課程整合教學改革探索與實踐

闞永彪

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?針對C語言程序設計（以下簡稱“C語言”）和單片機應用技術（以下簡稱“單片機”）兩門課程分學期教學的弊端，探索了將兩門課程進行整合教學的主要思路、實施方案及教學方法等，避免了分學期教學的不足，取得了良好的教學效果。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?C語言;單片機;整合;項目化教學

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2020）13-0116-02

一、引言

課程整合是指針對多種學科知識，通過改變課程內容和結構，改變課程體系，創立綜合性課程。基于工作過程導向課程建設是近年來高職教育改革的熱點，這種方法是通過對工作崗位分析，形成典型工作任務，再依據典型工作任務設計學習情境，將課程內容項目化、任務化，在每個任務中有機融合相關知識點，在知識點的選取上涉及多個學科知識，將多個課程內容進行整合。

二、C語言和單片機技術課程整合的必要性

單片機技術是現代工業自動化、電子電氣、通信及物聯網等領域應用廣泛的一門主流技術。隨著生活及生產方式的自動化、智能化程度越來越高，單片機技術早已融入我們生活的每個角落，幾乎所有的家電內部都有單片機的身影，無數的自動化及智能公共設施都有單片機在其背后兢兢業業地工作著的身影。對高職電類專業類學生來說，掌握單片機技術是提高就業競爭力和就業水平所必須具備的專業技能之一，因此單片機技術課程成為電類專業學生最重要的一門專業技能課。在高職院校中，電類專業都開設有“C語言程序設計”和“單片機應用技術”，單片機應用開發中采用C語言來設計，在實際教學中，并沒有將“C語言程序設計”和“單片機應用技術”很好地融為一體，主要表現在以下幾個方面。

（一）二者的教學目標不同

“單片機技術及應用”與“C語言程序設計”兩門課分學期獨立開設。“C語言程序設計”在第二學期開設，教學目標以計算機等級考試為目標。而“單片機技術及應用”在第三學期開設，教學目標是掌握單片機應用技術，兩門課程之間銜接不緊密，不能有機融合。

（二）使用平臺不同

“C語言程序設計”課程通常以Visual C++（6.0）為軟件開發平臺，雖然單片機編程語言也為C語言，但軟件環境是keil。學生在實際學習“C語言程序設計”時，不能很好地理解C語言的作用，學習沒有興趣，缺乏動力，教學內容和實用技術接合不精密，學生只是被動接受，缺乏主動參與的積極性，在學習“單片機技術及應用”時，學習效率低。

（三）課程改革的目標和方法不一致

目前在“單片機技術及應用”課程改革中，C語言已經成為主要開發語言，教學內容項目化、任務化，采取教學做一體化的教學模式，改革的影響局限在單片機課程內部，沒有和前序課程“C語言程序設計”統一建設，因此其改革的力度和效果非常有限。

（四）學習內容和實際崗位需求脫節

教學內容與崗位需求的脫節、知識傳授與職業核心能力的關聯度不高、技能傳授過程與實際工作過程的相關度差。

從近年來的實際教學實踐和組織學生參加電子設計大賽的經驗來看，深感這兩門課程單獨開設越來越難以適應近年來生源狀況的變化，教學效果很不理想。因此，迫切需要將“單片機技術及應用”和“C語言程序設計”兩門課程有機整合，開發一門專業核心課程，即“基于C語言的單片機原理與應用”課程。

三、C語言和單片機技術課程整合的思路

基本的指導思想是要把課程教學內容與職業工作任務相關聯，課程知識與技能傳授過程與典型工作任務的工作過程相對應，學習內容的排序應按從“初學者到專家”的能力發展規律進行構建。

課程整合的整體思路主要考慮以下幾個方面。

（一）實踐為主，理論與實踐相結合

學習單片機技術的目的是真正學會單片機應用技術。通過每一具體項目的學習，目的不是讓學生記住理論，而是讓學生知道如何去實際操作編程，在了解方法之后，學生就可以真正地去進行實踐操作，從而達到學習和掌握單片機技術的目的。

（二）制定科學的教學策略和學習指導方案，遵循由淺入深、循序漸進的學習規律

制定一套科學的教學策略和指導學生學習方法和思路，要求學生按制定的方法和思路去實踐。項目設計上盡可能地先舉例子，建立起鮮活的形象，然后帶領學生去探求其中的奧秘，逐一解釋項目中涉及的每個知識點的原理，降低學習難度，便于學生對相關知識點的理解。

（三）教學內容編排適合高職學生水平，講解細致，形象比喻

在長期的職業教育過程中，發現高職學生的形象思維和動手能力強，抽象思維弱。所以在教學內容的選擇和講解中盡可能用簡單、形象的語言進行描述和介紹。自然萬物都是相通的，單片機技術的很多原理和道理都跟實際生活相類似。在教學內容編排過程中，盡量把難以理解的技術問題和實際生活經驗相聯系，用形象的比喻幫助學生透徹理解根本原理。

（四）案例選擇與實際項目緊密結合，設計規范

學習技術、學習內容無限接近實際項目才是正確的選擇。因此教學案例的選取盡可能選擇經典的工程案例，吸收有多年的豐富的實際項目開發經驗的工程師參與教學設計，所有案例都要經過學生的實際制作，評估學習難度，所有的電路設計、編程的思路和規范，都是與實際項目開發和學生學習實際相結合，既方便學生的入門學習，同時在入門后，能夠很快地投入實際開發中去。

四、C語言和單片機技術課程整合的方法

（一）開發課程標準

依據課程特點，“基于C語言的單片機原理與應用”課程歸屬于理論實踐一體化課程。依據相關的國家職業標準，以單片機實用技術工作過程為導向，與行業專家、技術能手進行交流，結合這些年專業教師的研究實踐，確定典型工作任務，制定課程標準。“單片機技術及應用（C語言）”學習領域課程標準主要包括：課程定位與目標、典型工作任務、教學內容與方法、學習方法與要求、實訓實踐要求、學時分配、實施建議等七個方面的標準。

（二）整合教學內容

根據目前電類專業學生就業崗位的特點，在調研了畢業生就業技術應用情況和行業發展的需求后，結合學生現實的學習基礎，把C語言作為學習專業課程單片機服務的一門工具課程，以學生掌握單片機應用技術為主線，C語言起輔助性、工具性作用，其教學內容則是按照“夠用為度”原則，根據單片機學習的需要進行“量身定制”，并把單片機應用系統的常用技術充實到教材中，如集成開發軟件Keil uVision仿真系統的使用和Proteus仿真軟件的應用等，學習者通過Keil uVision和Proteus集成開發環境提供的強大設計和調試環境，一方面，徹底掌握C語言的語法以及使用技巧，另一方面，能更加透徹地理解和掌握計算機系統中抽象的術語和概念，比如數據類型和存儲方法，同時能深刻理解軟硬件結合的重要性，達到講練結合、學以致用，突出職業能力的培養。

經過設計和實踐，最終選取15個典型工作務為導向，以19個實訓任務的實現為切入點，引入相關知識點;通過任務的實現引出單片機應用系統的設計和編程技巧，并在知識點學習中配有大量實訓內容，進一步突出教學內容的實踐性、實用性。

任務引入由淺入深，由基本控制到創新設計;各任務既相對獨立，又具有一定的關聯，層次分明;任務設計符合學生的認知規律，把知識的學習與能力的培養融為一體。每一個任務和實訓均配有Keil uVision的源程序和Proteus的仿真效果圖，學習者可以在學習過程中進行對比學習。學生在完成任務的過程中，學習了單片機應用技術，同時掌握單片機和C語言的各個主要知識點，從而達成整合課程的教學目標，把任務實現與知識模塊融為一體，體現“做、教、學、做”的教學模式。

（三）教學實施

教學場所有專門的單片機實訓室內既要有進行理論講授的多媒體設備、進行程序設計和軟件仿真的計算機，也要有可以進行焊接、組裝的操作臺。教學組織上，安排學生以小組為單位進行學習，每小組3～5人，讓學生學習過程中互相交流、互相切磋，同時在小組間形成競爭機制，這樣既有利于學生對所學知識點的鞏固和掌握，提高學習熱情，也利于培養學生的團隊合作精神。對不同層次的學生，在任務功能的設置上，設計幾種不同難度的功能要求，對學生進行分層次教學和考核。教學載體上以實訓室提供的單片機核心教學板為基礎，在每個模塊的教學實施中讓學生實際進行硬件電路的設計、軟件仿真、焊接和調試。根據教學設計安排，在單片機核心板上依次組裝各功能模塊。在模塊各任務環節的教學實施中，則建立理論講授、計算機輔助教學、實踐教學三位一體的教學模式，在學生實踐操作之前先進行Proteus軟件仿真，這樣可減少實踐中出現的問題，節約耗材，減少事故。在教學空間上，除正常的課堂教學外，增加網絡教學環節，建設教學資源庫，將課程的重點、難點、知識點拓展、應用案例分享等，開發制作成微課或動畫，讓學生在課前預習環節、課后復習環節、部分學生的拓展提高環節等通過電腦或手機在網絡上進行自主學習或與教師交流。在課程考核上，采用過程考核的方式，考查學生平時對各知識點的掌握程度及靈活運用程度。在每個模塊結束時，讓學生以小組為單位進行模塊功能演示和PPT匯報，對學生的任務完成情況、實踐操作技能、學習態度、知識點掌握情況等進行考核，每個模塊的考核由教師評價、小組評價和自我評價三部分組成。

五、結語

通過對“C語言程序設計”和“單片機技術及應用”兩門課程的優化整合，形成一門基于工作過程的“基于C語言的單片機原理與應用”課程，該課程已經成為我校電類專業的核心課程。學生學習單片機的興趣增強，學習有了主動性，學習效果明顯提高。在全國電子設計競賽比賽中屢創佳績，在甘肅賽區先后獲得一等獎6人次，參賽選手多數獲獎的好成績。實踐證明，課程改革效果良好，達到了教學改革的初衷，提高了設計制作的動手能力，促進了職業核心能力和工程實踐技能的培養。

參考文獻：

[1]陳祥生.基于工作過程的單片機與C語言課程整合開發研究[J].科教文匯，2015（7）：65-67.

[2]徐明.電子設計競賽引導下的單片機與C語言課程整合研究[J].職業技術，2015（1）.

[3]胡慧之.高職C語言和單片機課程整合教學改革探索與實踐[J].智庫時代，2017（12）.

[4]宋雪松.手把手教你學51單片機（C語言版）[M].北京：清華大學出版社，2014.

編輯 武生智