童友波

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合式教學(xué)探討

童友波

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

依據(jù)職業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)目前電子信息、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，文章提出“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面教改方案。教學(xué)和競(jìng)賽實(shí)踐證明，該教改過(guò)程能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高動(dòng)手能力，并取得豐碩的比賽成果。文章提出的教學(xué)改革對(duì)于職業(yè)院校的“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”教學(xué)具有一定的借鑒作用。

高職教學(xué)；C語(yǔ)言；單片機(jī)；融合

自國(guó)家提出大力發(fā)展職業(yè)教育以來(lái)，高職院校蓬勃發(fā)展，生源幾乎占整個(gè)高等教育的半壁江山。但毋庸諱言的是，高職生源都是從三本線以下錄取的，他們不僅理論基礎(chǔ)薄弱，而且理論學(xué)習(xí)興趣不夠濃厚。同時(shí)，高職院校的課程設(shè)置絕大多數(shù)照搬本科體系模式，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)以及配套實(shí)驗(yàn)等一系列內(nèi)容和形式不能滿足高職教學(xué)需求，不能因材施教而造成人才培養(yǎng)質(zhì)量不夠理想。本文現(xiàn)通過(guò)分析高職院?！癈語(yǔ)言”和“單片機(jī)”兩課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，以探求兩課程融合的教學(xué)改革。

1　“C語(yǔ)言”與“單片機(jī)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1C語(yǔ)言課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

目前單片機(jī)的編程語(yǔ)言普遍采用C語(yǔ)言，因?yàn)槠浜?jiǎn)潔高效、靈活方便、功能豐富、表達(dá)方式靈活、目標(biāo)代碼質(zhì)量高及較高的移植性、接近于人類語(yǔ)言的高級(jí)語(yǔ)言等特點(diǎn)，使得學(xué)習(xí)C語(yǔ)言需要具備一定英語(yǔ)基礎(chǔ)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣等條件。但在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍感覺(jué)到“C語(yǔ)言”課程靈活，難以掌握，調(diào)查研究表明：一是很多學(xué)校在學(xué)生一進(jìn)校門(mén)就開(kāi)設(shè)“C語(yǔ)言”課程，延續(xù)高中時(shí)代講授式教學(xué)模式。由于學(xué)生不僅英語(yǔ)基礎(chǔ)不扎實(shí)，而且缺少耐性等特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)“C語(yǔ)言”理論過(guò)程中逐漸失去興趣。二是在后續(xù)單片機(jī)編程教學(xué)中，很多同學(xué)對(duì)學(xué)過(guò)的C語(yǔ)言很陌生，導(dǎo)致很多學(xué)生對(duì)單片機(jī)這門(mén)功課也逐漸失去興趣，甚至厭學(xué)。因?yàn)槎鄶?shù)學(xué)校兩門(mén)課分學(xué)期開(kāi)設(shè)，甚至相隔一個(gè)學(xué)期以上。三是在相關(guān)專業(yè)課程中，很多教材直接講解C語(yǔ)言的高級(jí)知識(shí)，如固件庫(kù)和協(xié)議棧等，很多同學(xué)更是一頭霧水，導(dǎo)致其對(duì)整個(gè)專業(yè)課程學(xué)習(xí)失去信心。

1.2單片機(jī)課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

“單片機(jī)原理和應(yīng)用”是電子信息類相關(guān)專業(yè)的一門(mén)必修課程，由于其高集成度、高可靠性、體積小、低功耗、便攜式、控制功能強(qiáng)等特點(diǎn)，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于航天航空、工業(yè)智能控制、家庭消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域，它是高度集成的數(shù)字電路產(chǎn)品。本課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要采用匯編語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，重點(diǎn)放在對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和I/O接口技術(shù)的介紹與應(yīng)用。隨著C語(yǔ)言成為軟件開(kāi)發(fā)的主流，以及C語(yǔ)言可以盡量少的對(duì)硬件的操作，使得C語(yǔ)言成為單片機(jī)開(kāi)發(fā)的主流語(yǔ)言。目前很多單片機(jī)原理與應(yīng)用教材大都采用C語(yǔ)言編程，盡管單片機(jī)編程語(yǔ)言由低級(jí)語(yǔ)言到高級(jí)語(yǔ)言轉(zhuǎn)換，可以減少編程人員對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全面了解，但通過(guò)教學(xué)發(fā)現(xiàn)：首先，學(xué)生仍然普遍感覺(jué)“單片機(jī)原理和應(yīng)用”課程難以理解，例如單片機(jī)的最小系統(tǒng)、中斷、外設(shè)、通道、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）模塊等，很多學(xué)生突然接觸這些硬件，感到茫然。其次，很多教材在講述單片機(jī)原理與應(yīng)用時(shí)，還是按照傳統(tǒng)的授課章節(jié)：接口、定時(shí)、中斷、通訊等，每個(gè)章節(jié)都有相關(guān)C語(yǔ)言的驗(yàn)證代碼，但在多個(gè)功能模塊集成編程的時(shí)候，很多學(xué)生更無(wú)從下手，不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。單片機(jī)是專業(yè)性很強(qiáng)的硬件平臺(tái)，需要優(yōu)秀的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)它的強(qiáng)大功能，兩者需要及時(shí)、緊密融合，才能達(dá)到預(yù)期效果?，F(xiàn)實(shí)情況是，電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)中“單片機(jī)”和“C語(yǔ)言”課程是按照學(xué)科體系設(shè)置課程并分開(kāi)教學(xué)，對(duì)于高職學(xué)生，很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，尤其是前期開(kāi)設(shè)的“C語(yǔ)言”課程在教學(xué)中挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，會(huì)影響后期需要C語(yǔ)言知識(shí)的“單片機(jī)”等一系列課程的教學(xué)效果。

依據(jù)職業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，以及職業(yè)院校學(xué)生特點(diǎn)，在電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)教學(xué)中，“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”課程需要合二為一，融合教學(xué)，牢牢抓住激發(fā)學(xué)生興趣為導(dǎo)向，循序漸進(jìn)開(kāi)展教學(xué)。

2　“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”課程融合的教學(xué)改革

興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力之源，高職絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)逐漸失去興趣，對(duì)動(dòng)手直觀操作是非常積極的，現(xiàn)以合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)為例對(duì)“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”嘗試融合式教學(xué)改革，分別從課程設(shè)置、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐等幾個(gè)方面進(jìn)行了探索。

2.1對(duì)課程設(shè)置進(jìn)行部分調(diào)整和整合

在高職院?！癈語(yǔ)言”課程教學(xué)中，老師絕大部分是按照知識(shí)的全面性和嚴(yán)密性進(jìn)行純理論授課，雖有上機(jī)操作也都是在微機(jī)上進(jìn)行驗(yàn)證式教學(xué)，由于職業(yè)院校的學(xué)生英語(yǔ)基礎(chǔ)薄弱，加之C語(yǔ)言太過(guò)靈活，學(xué)生不能直觀了解C語(yǔ)言在實(shí)際載體中的應(yīng)用，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。因此，在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置中需把前期的“C語(yǔ)言”課程同后期的“單片機(jī)”課程融合起來(lái)，通過(guò)C語(yǔ)言的載體—單片機(jī)和微機(jī)一起開(kāi)展C語(yǔ)言教學(xué)，給學(xué)生以感性認(rèn)識(shí)，觸發(fā)他們的視覺(jué)，激發(fā)他們的興趣。同時(shí)在前期的“電子技術(shù)”這門(mén)課程，也要結(jié)合“電子工藝”這門(mén)課程，讓學(xué)生通過(guò)做中學(xué)，學(xué)中做掌握課程知識(shí)，為后期的“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)做好硬件知識(shí)鋪墊，使知識(shí)的鏈條環(huán)環(huán)緊扣。

2.2修訂“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”教學(xué)大綱

根據(jù)電子、計(jì)算機(jī)行業(yè)對(duì)從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)需掌握的編程知識(shí)的要求，不斷更新修訂“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”課程教學(xué)大綱。以課程的實(shí)用性，夠用性為原則，以培養(yǎng)學(xué)生興趣作為首要目標(biāo)；以課程知識(shí)的應(yīng)用性、貫通性，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立性和動(dòng)手能力作為最終目標(biāo)。注重對(duì)學(xué)生的興趣激發(fā)，由淺入深，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)。首先以C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)的接口控制作為學(xué)生的興趣導(dǎo)引，逐步提高學(xué)生興趣，使學(xué)生感性了解C語(yǔ)言在單片機(jī)中的控制驗(yàn)證，再依次開(kāi)展C語(yǔ)言知識(shí)的講解，完成C語(yǔ)言的基本教學(xué)任務(wù)，同時(shí)初步了解單片機(jī)的部分基礎(chǔ)內(nèi)容。其次在學(xué)生興趣被一步步激發(fā)的基礎(chǔ)上增添C語(yǔ)言的高級(jí)理論知識(shí)同單片機(jī)的各個(gè)模塊集成實(shí)現(xiàn)，以知識(shí)的應(yīng)用性、貫通性培養(yǎng)學(xué)生的編程、調(diào)試能力，逐步適應(yīng)后期的單片機(jī)固件庫(kù)和協(xié)議棧編程，達(dá)到相關(guān)專業(yè)對(duì)高職人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。

2.3“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)內(nèi)容

“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)內(nèi)容是這次教學(xué)改革的關(guān)鍵，融合的內(nèi)容分為兩部分，首先以激發(fā)學(xué)生興趣為主要目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容選取學(xué)生看得見(jiàn)和聽(tīng)得見(jiàn)的內(nèi)容，力求通俗易懂，如發(fā)光二極管閃爍、跑馬燈、數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)碼管文字移動(dòng)效果、蜂鳴器響、蜂鳴器模仿七音調(diào)效果等教學(xué)章節(jié)，觸發(fā)學(xué)生感官。再逐步通俗講解單片機(jī)的接口和相關(guān)控制寄存器，同時(shí)重點(diǎn)講解C語(yǔ)言基本數(shù)據(jù)類型和一些簡(jiǎn)單賦值語(yǔ)句（課后布置同學(xué)書(shū)寫(xiě)和背誦C語(yǔ)言的關(guān)鍵字等內(nèi)容），逐步展開(kāi)C語(yǔ)言基礎(chǔ)內(nèi)容講解。在跑馬燈試驗(yàn)中逐步引入C語(yǔ)言的循環(huán)控制語(yǔ)句，了解單片機(jī)接口等基礎(chǔ)內(nèi)容，由淺入深逐步講解C語(yǔ)言基礎(chǔ)內(nèi)容和了解單片機(jī)部分內(nèi)容。始終做到：興趣為導(dǎo)向、由感性過(guò)渡到理性認(rèn)識(shí)、結(jié)合比喻、啟發(fā)、案例等教學(xué)手段，完成C語(yǔ)言的基本教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步使學(xué)生對(duì)單片機(jī)和C語(yǔ)言產(chǎn)生濃厚的興趣。其次，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和動(dòng)手能力為目標(biāo)，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容安排，依據(jù)課程知識(shí)的應(yīng)用性、貫通性，逐步過(guò)渡到C語(yǔ)言的復(fù)合數(shù)據(jù)類型、指針、文件管理等高級(jí)理論知識(shí)以及單片機(jī)的溫度采集、液晶顯示、串口通信、電機(jī)控制等外圍設(shè)備采集控制相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。始終做到：理論結(jié)合實(shí)際，把C語(yǔ)言的模塊化編程思想深入單片機(jī)試驗(yàn)中；結(jié)合項(xiàng)目、小組討論等教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成每個(gè)項(xiàng)目，為后續(xù)單片機(jī)的固件庫(kù)和協(xié)議棧應(yīng)用作好鋪墊。

2.4“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)方法

“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合式教學(xué)，需要教育者對(duì)兩門(mén)功課有較高的理解和掌控，對(duì)一無(wú)所知的受教者要設(shè)身處地考慮，把晦澀難懂的知識(shí)通俗易懂化?，F(xiàn)分別以比喻法和啟發(fā)教學(xué)法進(jìn)行分述，供大家參考。

2.4.1比喻法

在講解單片機(jī)最小系統(tǒng)工作條件時(shí)可以比喻人每天生活規(guī)律：?jiǎn)纹瑱C(jī)首先供電才能工作，人每天飲食補(bǔ)充能量才能維持生存。其次，單片機(jī)工作需要時(shí)鐘信號(hào)，人有正常的心律才能協(xié)調(diào)各部分器官工作。最后，單片機(jī)工作需要復(fù)位，人每天睡眠和工作周而復(fù)始。此外單片機(jī)基本架構(gòu)有兩種：馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)，同時(shí)C語(yǔ)言編寫(xiě)的各種操作系統(tǒng)是管理程序，如同存在于每個(gè)人大腦中的思維，對(duì)同樣的事情處理方式不同。人是最高級(jí)的智能物種，單片機(jī)之所以在智能領(lǐng)域得以廣泛使用，根本是模仿人類。通過(guò)比喻教學(xué)法使“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”講解通俗易懂，力求讓門(mén)外漢理解本專業(yè)的東西。

2.4.2啟發(fā)式教學(xué)法

如在“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合的發(fā)光二極管閃爍試驗(yàn)教學(xué)中，使用啟發(fā)教學(xué)法。讓學(xué)生思考平時(shí)常見(jiàn)的白熾燈，為什么白熾燈通入的是交流電而不閃爍？通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)，引入“頻率”的概念，再引導(dǎo)學(xué)生思考此試驗(yàn)?zāi)芊駥?shí)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，修改程序中哪些部分。最后讓學(xué)生反復(fù)修改程序中延時(shí)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)最終現(xiàn)象。力求做中學(xué)，學(xué)中做，深刻體會(huì)C語(yǔ)言語(yǔ)句和語(yǔ)法知識(shí)。課后布置問(wèn)題：導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的根本原因，發(fā)散思維，提高興趣。以上教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)需要教育者有大量備課準(zhǔn)備以及與受教者有恰當(dāng)?shù)幕?dòng)環(huán)節(jié)?？傊?，融合后的教學(xué)方法是此教學(xué)改革得以實(shí)現(xiàn)的根本保障。

2.5“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合需要大量的時(shí)間去實(shí)踐，尤其是“單片機(jī)”和“C語(yǔ)言”課程融合的第二階段教學(xué)內(nèi)容（C語(yǔ)言的復(fù)合數(shù)據(jù)類型、指針、文件管理等高級(jí)理論知識(shí)以及單片機(jī)的溫度采集、液晶顯示、串口通信、電機(jī)控制等外圍設(shè)備采集控制等），依靠課堂時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要為學(xué)生創(chuàng)造更多實(shí)踐平臺(tái)親身感受，逐步獨(dú)立完成單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)，可從以下幾個(gè)方面完成實(shí)踐教學(xué)：

2.5.1組織成立興趣小組

課堂教學(xué)利于學(xué)生理解各個(gè)獨(dú)立知識(shí)點(diǎn)，要想學(xué)生將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，實(shí)踐化，就要給予學(xué)生更多的實(shí)踐平臺(tái)，同時(shí)為了和技能競(jìng)賽結(jié)合，可以成立電子設(shè)計(jì)小組、智能車小組、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用等小組，通過(guò)興趣小組可以提升學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，利用“單片機(jī)”和“C語(yǔ)言”知識(shí)獨(dú)立完成開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，通過(guò)職業(yè)技能比賽考驗(yàn)學(xué)生綜合利用單片機(jī)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)體協(xié)作意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。筆者發(fā)起成立學(xué)生興趣小組，負(fù)責(zé)各個(gè)小組的單片機(jī)和C語(yǔ)言指導(dǎo)，帶隊(duì)參加各種與單片機(jī)相關(guān)的競(jìng)賽，取得了不錯(cuò)的成績(jī)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以賽促學(xué)效果顯著。

2.5.2帶領(lǐng)學(xué)生參與社會(huì)實(shí)踐

現(xiàn)代多媒體設(shè)備內(nèi)部絕大多數(shù)都有單片機(jī)，如投影機(jī)、中控等，筆者作為學(xué)院多媒體管理者，鼓勵(lì)學(xué)生參與多媒體管理和維護(hù)，讓學(xué)生真正切身體會(huì)和感受到單片機(jī)在生活中的應(yīng)用，鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生參與設(shè)備的維護(hù)、掌握和理解單片機(jī)的工作原理。每學(xué)期至少一次帶領(lǐng)學(xué)生參與社區(qū)家用電器產(chǎn)品維修，通過(guò)以上活動(dòng)，學(xué)生普遍感覺(jué)所學(xué)內(nèi)容有限，有緊迫感，學(xué)習(xí)更有動(dòng)力。

對(duì)于“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)改革，如何進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)？筆者注重加強(qiáng)過(guò)程化考核，逐步改變傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，旨在提高學(xué)生對(duì)此融合課程改革的積極性和參與性，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力。其中，過(guò)程化評(píng)價(jià)成績(jī)70%（平時(shí)考勤10%，學(xué)習(xí)態(tài)度10%，各實(shí)踐項(xiàng)目成績(jī)50%），理論化評(píng)價(jià)成績(jī)30%。教學(xué)實(shí)踐表明，合理的過(guò)程評(píng)價(jià)能激發(fā)學(xué)生的積極性和興趣性。

“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)，一開(kāi)始要避開(kāi)課程知識(shí)的全面性和嚴(yán)密性，針對(duì)高職院校學(xué)生特點(diǎn)因材施教。教學(xué)實(shí)踐證明，改革后學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與積極性有了極大的提升，學(xué)生的獨(dú)立動(dòng)手實(shí)踐能力不斷增強(qiáng)，課程的教學(xué)效果穩(wěn)步提升，教師本身的能力逐步提高。筆者指導(dǎo)的學(xué)生獲獎(jiǎng)情況：獲得全國(guó)職業(yè)技能競(jìng)賽物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各一次，全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽安徽賽區(qū)高職（電磁組）一等獎(jiǎng)一次。但教學(xué)是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，需要不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)和借鑒他人成功的教學(xué)改革，使“C語(yǔ)言”和“單片機(jī)”融合教學(xué)改革向新的臺(tái)階邁進(jìn)。

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Discussion on "C Language" and "Single Chip Microcomputer" integrated teaching

Tong Youbo
（Hefei Technology College， Chaohu 238000， China）

According to the personnel training objectives of vocational college and aiming at the current situation of "C Language" and "Single Chip Microcomputer" course teaching in electronic information， automation， computer and other related professional， this paper puts forward the integrated teaching reform scheme of "C Language" and "Single Chip Microcomputer" in the aspects forcourse setting，teaching content， teaching methods. The practice of teaching and competition haveproved that reformed course can be able to stimulate students’ interest in learning and improve their practical ability， and achieved fruitful results in the competition. The teaching reform proposed has certain reference function for vocational colleges "C Language" and "SCM" teaching.

education of high vocational college； C Language； Single Chip Microcomputer； integrated

童友波（1975— ），男，安徽合肥。