“C語言與單片機技術及應用”課程內容整合與資源重構

張曉培 蔣慶華 莊 遠 魯 娟

（北部灣大學機械與船舶海洋工程學院，廣西 欽州 535011）

0 引言

C 語言程序設計（簡稱C 語言）和單片機技術及應用（簡稱單片機）這兩門課程是機電類專業必須開設的專業基礎課程，主要目標是培養學生的機電控制系統設計能力。這兩門課程是相輔相成的，C 語言是單片機應用技術的主要開發語言，然而在以往的教學過程中，兩門課程是分學期開設的。學生在學習C 語言程序設計課程時，由于課程知識點繁多等特點，學習效果不太理想，同時經過一年的時間間隔，學生在學習單片機課程時，C 語言的知識遺忘的也差不多了，造成在上單片機課程中補習C 語言知識，由于學時的限制，單片機本身的內容涉及的淺且有限[1]，造成了兩門課程學習效果都不理想的現狀。本文現通過分析北部灣大學機械與船舶海洋工程學院“C 語言”和“單片機”教學中存在的問題，以探求課程內容的整合和課程資源的建設。

1 課程現狀分析

1.1 課程開設現狀

為了解決兩門課程分不同學期開設，學生學習間隔時間過長等問題，我校機械類專業課程組把C 語言程序設計和單片機技術及應用兩門課程放到一個學期開設，合為一門課程，即C 語言與單片機技術及應用。

1.2 存在的問題

1.2.1 課程內容融合度不高

兩門課程的整合在一定程度上解決了學習間隔時間長的問題，但是課程內容的融合度不高，基本是兩門課程進行了加法，沒有從根本上解決兩者內容的有效融合。首先，教材選用兩本教材，譚浩強主編的《C程序設計》和高玉芹主編的《單片機原理與應用及C51 編程技術》。其次，內容分為上篇和下篇，上篇主要講授C 程序設計中的算法、數據類型、三種基本結構、數組和函數等，程序設計案例中以數學計算的程序為主，容易使數學基礎差、邏輯思維不強的學生失去學習的興趣；下篇主要講授單片機的硬件資源和單片機的外圍擴展模塊的應用等，傳統的教學從單片機CPU 到系統、從指令到軟件、從方案到產品的整體設計思想[2]，側重點是單片機理論體系結構，其中的大量專業術語和寄存器的功能講解，使得學生懵懵懂懂。綜上所述，該課程知識點銜接性不強，兩部分內容融合度不高是該課程存在的主要問題。

1.2.2 課程資源不匹配

隨著“互聯網+”的發展，線上線下混合式教學也在高校廣泛應用，該門課程采用異步SPOC 的模式進行教學，然而現在中國大學慕課資源里面，C 語言程序設計和單片機技術及應用都是一門獨立的課程，沒有兼顧兩者的課程資源，這是該門課程線上線下教學課程改革的一個突出的問題。

基于以上原因，把C 語言和單片機教學內容有效地融合起來，開發適合我校機械類專業學時的課程資源迫在眉睫。

2 課程融合思路

2.1 課程目標及學時分配

依據人才培養方案的要求，通過兩門課程的學習不僅需要培養學生在Visual C++集成環境下，能夠編寫簡單的C 程序，并具有基本的糾錯和調試程序的能力，還要使學生具備應用單片機進行機電控制系統設計的基本技能。鑒于上述課程目標不能在講授單片機課程的同時，本著夠用的原則進行C 語言知識的講授，所以在進行課時的分配時，不能厚此薄彼，同時又要兼顧線上線下課時的分配。其中C 語言部分和單片機部分都有理論和實驗，其次線上課時主要分配到各自的理論教學過程中。C 語言與單片機技術及應用課程總計80 學時，其中理論56 學時，實踐24 學時。C語言與單片機課時的分配可以根據該門課程的課時總量進行調整，教學模式采用線上、線下相結合的方式開展。本課程的學時分配如圖1 所示。

圖1 學時分配

2.2 課程內容融合

根據C 語言課程內容，將C 程序基礎、三種基本結構、函數、數組等作為主要側重點，將指針、用戶自己建立數據類型、對文件的輸入輸出作為輔助教學內容[3]；根據單片機內容將硬件體系結構、中斷、單片機接口擴展技術（鍵盤、LED 等）作為側重點，將串行接口技術、存儲器擴展技術、匯編語言作為輔助教學內容。

由于51 系列單片機開發中使用C51 程序語言來進行開發，C51 語言基本語法與標準C 相同，是在C語言的基礎上增加了一些51 系列單片機專用的數據類型和語法。鑒于上述問題，在C 語言與單片機技術及應用課程C 語言的教學內容的基礎上增加C51 的數據類型等。主要的有以下幾個方面：

（1）常用的庫函數，如_crol_（）等。

（2）數據類型。在C 語言的基礎上增加了4 個數據類型，分別為bit、sbit、sfr 和sfr16。

（3）數據存儲類型。如data、xdata 和idata 等。

（4）中斷函數。如void timer0（）interrupt 1{}。

（5）單片機經常使用的頭文件，如#include＜reg51.h〉。

以上內容可以融入C 語言教學對應的知識點中，作為知識的拓展。

在理順課程知識點內在聯系的基礎上，通過案例驅動的方法，在單片機知識點的學習過程中增加C 語言知識的運用頻率，形成系統化教學模式，降低以單片機為核心的機電控制系統的學習難度，激發學生學習興趣，提高學習質量。如在單片機知識的講解中重點找出C 語言的知識點所在，在進行單片機設計開發中，鞏固C 語言知識點，具體如表1 所示。

表1 單片機技術及應用案例中C 語言知識點的應用

2.3 教學實施

由于課程采用線上線下混合式教學，本課程線上線下需要從整體上規劃學生的學習路線和學習過程，做到線上與線下、網絡與面授的有效結合。所以在對課程進行知識梳理的同時，完成知識的解構和重構，對C 語言中未涉及的知識單元，主要采用線上學習，對于抽象性強的知識則采用“線上+ 線下”的教學模式，即以學生為中心，線上知識學習、測驗和互動；線下教學圍繞著實驗為主，教師在課堂上組織課堂教學活動，進行知識深化舊知導入→展示參與→示范新知→促進遷移，并通過實驗的開展加深對知識的理解。

3 結語

針對我校C 語言與單片機技術及應用課程內容和線上教學資源存在的問題，本文探索把C 語言和單片機的知識有效融合，推進教學改革，開展了以“案例驅動為方法，學生自學為主體、教師講授為引導”的線上線下混合式教學實踐[4]。在保證兩個知識體系原有內容的基礎上，適當地調整教學內容順序，同時在單片機內容教學上設計與C 語言知識點融合度高的仿真案例，通過案例教學，提高學生學以致用的能力，并借助于單片機硬件仿真效果的演示，使學生對抽象的代碼有直觀的認識，有效地提高學生學習的積極性。教學實踐證明，改革后的C語言與單片機技術及應用不僅解決了C語言與單片機內容融合度不高的問題，同時還完善了該課程的線上教學資源。