陳冬鶴　王　犇

（1.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 132001；2.吉林化工學(xué)院石油化工學(xué)院，吉林 132022）

賽教結(jié)合的單片機(jī)課程教學(xué)改革與探索

陳冬鶴1王犇2

（1.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 132001；2.吉林化工學(xué)院石油化工學(xué)院，吉林 132022）

職業(yè)技能大賽是促進(jìn)職業(yè)教育發(fā)展的重要手段，通過技能競(jìng)賽可以提高教育教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教育教學(xué)改革發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提高實(shí)踐能力。文章結(jié)合當(dāng)前的教學(xué)實(shí)際，分析職業(yè)技能競(jìng)賽對(duì)專業(yè)課程教學(xué)改革的促進(jìn)作用，以單片機(jī)課程為例從課程教學(xué)過程中存在的問題、課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面進(jìn)行改革與探索，取得顯著效果。

技能競(jìng)賽；單片機(jī)；教學(xué)改革

1　引言

職業(yè)技能大賽是我國(guó)職業(yè)教育領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，是促進(jìn)職業(yè)教育創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)發(fā)展的重要手段，是促使職業(yè)教育改革發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，技能大賽是依據(jù)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)前沿需求設(shè)立競(jìng)賽內(nèi)容，緊貼實(shí)際應(yīng)用，為人才培養(yǎng)提供方向，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提高實(shí)踐能力的有效形式。通過職業(yè)技能競(jìng)賽展示了各個(gè)職業(yè)院校在人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、課程教學(xué)改革的最新成果，促進(jìn)了課程教學(xué)改革與創(chuàng)新。

從2011年至2015年的5年多時(shí)間里，在組織、指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、高職院校技能競(jìng)賽和學(xué)院級(jí)技能競(jìng)賽的實(shí)踐中作為指導(dǎo)教師切實(shí)體會(huì)到職業(yè)技能競(jìng)賽“以賽促教、以賽促學(xué)”在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)方面發(fā)揮著重要的作用。在技能競(jìng)賽的引導(dǎo)下不斷優(yōu)化課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革，本文以職業(yè)院校的“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作”技能競(jìng)賽和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得的成績(jī)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行教學(xué)改革探索與實(shí)施。

2　傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)中存在的問題

2.1理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合不緊密

傳統(tǒng)單片機(jī)課程以匯編語言為主，在教學(xué)中重視基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，采取先課堂后、先基礎(chǔ)后應(yīng)用、軟硬件分離的傳統(tǒng)式教學(xué)方法。雖然傳統(tǒng)單片機(jī)匯編語言具有代碼簡(jiǎn)潔，執(zhí)行效率高等特點(diǎn)。由于匯編程序指令較多、復(fù)雜程序可讀性差、不易理解，相當(dāng)一大部分高職學(xué)生對(duì)理論課的興趣不夠，學(xué)習(xí)自覺性差，當(dāng)理論與實(shí)踐時(shí)間間隔過長(zhǎng)時(shí)，學(xué)生進(jìn)行程序編寫時(shí)較困難，同時(shí)不能有效的在實(shí)踐中驗(yàn)證程序的正確性，對(duì)實(shí)踐驗(yàn)證內(nèi)容上走馬觀花、淺嘗輒止，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.2課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單一，可拓展性差

匯編語言進(jìn)行課程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，由于匯編語言的程序編寫的可讀性不強(qiáng)，程序移植比較困難，各個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之間聯(lián)系不緊密，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目功能拓展的程序編寫對(duì)于新接觸單片機(jī)編程的同學(xué)來說比較困難，不便于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新與創(chuàng)意發(fā)揮。而一個(gè)成熟的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作是一個(gè)綜合類的課程，局部過程的設(shè)計(jì)不能滿足工作崗位與就業(yè)市場(chǎng)需要。應(yīng)將專業(yè)課程內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合在一起，使學(xué)生有電子產(chǎn)品的整體概念，在單片機(jī)課程中進(jìn)行系統(tǒng)性、實(shí)用性和針對(duì)性的實(shí)訓(xùn)，以此提高學(xué)生對(duì)集成電路和單片機(jī)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力［1］。

3　單片機(jī)課程教學(xué)改革的內(nèi)容與實(shí)施

3.1根據(jù)教學(xué)實(shí)際，修訂教學(xué)大綱

以技能大賽為載體，促進(jìn)教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變，逐步建立起以技能培養(yǎng)為核心的教學(xué)體系，隨著學(xué)院教學(xué)改革的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，課程學(xué)時(shí)由原來的48學(xué)時(shí)調(diào)整為60學(xué)時(shí)，在不影響課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和連續(xù)性的前提下，縮減理論學(xué)時(shí)，增加實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)，使理論與實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)接近1∶1。教學(xué)內(nèi)容以實(shí)訓(xùn)能力的培養(yǎng)為主，刪除了傳統(tǒng)單片機(jī)指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)與匯編程序設(shè)計(jì)繁瑣等實(shí)用性不強(qiáng)的內(nèi)容，積極推廣單片機(jī)C語言與仿真技術(shù)，從實(shí)際項(xiàng)目出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生掌握基本應(yīng)用知識(shí)，并逐步接觸各功能接口模塊的應(yīng)用， 解決了學(xué)生難于理解的問題，同時(shí)完善《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》教材課外學(xué)習(xí)材料及多媒體教學(xué)課件，及時(shí)編寫了各章重點(diǎn)及要求［2，4］。

3.2單片機(jī)理實(shí)一體項(xiàng)目化教學(xué)模式

將技能大賽內(nèi)容融合到理實(shí)一體項(xiàng)目化教學(xué)模式，提高學(xué)生對(duì)集成電路和單片機(jī)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。每一個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容通常由幾個(gè)任務(wù)組成，任務(wù)由淺入深、層層遞進(jìn)，最后實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目要求，同時(shí)項(xiàng)目之間可以銜接擴(kuò)展完成基本單片機(jī)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。如項(xiàng)目三：“循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)”由四個(gè)任務(wù)組成，分別是“任務(wù)一：點(diǎn)亮一盞燈”“任務(wù)二：點(diǎn)亮任意燈”“任務(wù)三：一盞燈閃爍”“ 任務(wù)四：循環(huán)彩燈效果”。這四個(gè)任務(wù)緊密聯(lián)系、逐步推進(jìn)，直至學(xué)生完成該次項(xiàng)目，單片機(jī)軟硬件及編程方法等知識(shí)點(diǎn)在學(xué)生完成任務(wù)的過程中被引入講解，課程項(xiàng)目具體內(nèi)容如表1所示。

項(xiàng)目七為綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目參照技能競(jìng)賽賽項(xiàng)模式來進(jìn)行，綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目分為4個(gè)可選內(nèi)容，采用抽簽決定分組，學(xué)生結(jié)合課程所學(xué)內(nèi)容自主設(shè)計(jì)然后進(jìn)行方案確定、制作與實(shí)施、答辯與總結(jié)三部分完成一個(gè)電子產(chǎn)品的整體制作設(shè)計(jì)工作。實(shí)施過程中教師指導(dǎo)為輔，通過設(shè)計(jì)實(shí)物可以讓學(xué)生全面了解電子產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)過程（電氣部分），從而鞏固和提高同學(xué)們的資料查找能力、電路設(shè)計(jì)能力、電子元件的采購及檢測(cè)能力、電路安裝能力和電路調(diào)試及檢修能力、文件整理能力等；同時(shí)也是對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的掌握程度和綜合運(yùn)用能力的檢驗(yàn)。

表1　單片機(jī)課程項(xiàng)目表

3.3增強(qiáng)單片機(jī)實(shí)訓(xùn)實(shí)踐綜合能力培養(yǎng)

單片機(jī)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與應(yīng)用尤為重要。當(dāng)前企業(yè)的研發(fā)與職業(yè)院校技能競(jìng)賽中都采用程序可讀性與移植性較強(qiáng)的C語言作為單片機(jī)編程語言，在單片機(jī)教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)keil軟件和單片機(jī)C語言的應(yīng)用，更貼近工程實(shí)際應(yīng)用。

在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，對(duì)于初步掌握單片機(jī)應(yīng)用的同學(xué)來說，由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足在實(shí)訓(xùn)室動(dòng)手操作過程中能夠參與的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少而且容易損壞元件等消耗較大，因此鼓勵(lì)學(xué)生推廣應(yīng)用proteus仿真軟件，而且keil編程軟件與proteus平臺(tái)可以相互通用減少學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，通過它們可以方便地進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)和仿真測(cè)試， 觀察仿真電路的工作狀態(tài)及軟件運(yùn)行后的變化情況。這對(duì)于學(xué)生的深入學(xué)習(xí)有巨大的幫助可以keil完成單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試，proteus完成硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果查看。用它來做單片機(jī)的仿真分析、設(shè)計(jì)非常方便。它極大地開拓了單片機(jī)學(xué)習(xí)的空間，降低了單片機(jī)的學(xué)習(xí)成本，提高了學(xué)習(xí)效果［2］。

通過仿真軟件的訓(xùn)練后再進(jìn)行實(shí)物編程與硬件設(shè)計(jì)無疑是效率最高的，但由于課堂實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)有限，實(shí)訓(xùn)室設(shè)備過大且使用成本、維修成本過高，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)極其有限，過度依賴proteus軟件仿真會(huì)對(duì)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用理解減弱，因此在實(shí)際教學(xué)過程中除了實(shí)訓(xùn)室實(shí)訓(xùn)外還采用“口袋教學(xué)”實(shí)訓(xùn)模式，采用基于STC89C52單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板與實(shí)訓(xùn)室設(shè)備相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)方案，由于該開發(fā)板體積小、價(jià)格便宜、易維護(hù)、性能穩(wěn)定，具有顯示（發(fā)光二極管和數(shù)碼管）、鍵盤按鈕和液晶屏幕、蜂鳴器和、I2C總線和E2PROM、AD/DA轉(zhuǎn)換等功能，采用一條USB下載線就可以完成程序下載，學(xué)生方便攜帶，極大的滿足了廣大學(xué)生的課后實(shí)踐需要和進(jìn)一步學(xué)習(xí)擴(kuò)展功能的要求。

4　課內(nèi)外結(jié)合，開展校園創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境

除了在課堂教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，在學(xué)院的支持下建立開放式創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室并提供相應(yīng)儀器，成立電子興趣小組作為學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和個(gè)性發(fā)展的平臺(tái)， 形成了第二課堂拓展學(xué)生實(shí)訓(xùn)能力。同時(shí)配備指導(dǎo)教師培訓(xùn)PCB電路板制作、數(shù)電模電等專業(yè)應(yīng)用技能。鼓勵(lì)學(xué)生參加院級(jí)技能競(jìng)賽，通過實(shí)際制作及時(shí)了解單片機(jī)教學(xué)中存在的問題，通過第二課堂培訓(xùn)出來的學(xué)生可以參與課外單片機(jī)制作及挑選優(yōu)秀學(xué)生參加省級(jí)電子競(jìng)賽培訓(xùn)，使得學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到很大提高，為學(xué)生參加技能競(jìng)賽奠定了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)在推進(jìn)教學(xué)改革上起到了很好的效果。

5　實(shí)踐成效與結(jié)論

近幾年來，學(xué)院依托職業(yè)技能競(jìng)賽平臺(tái)實(shí)施創(chuàng)新教育教學(xué)改革，也驗(yàn)證了單片機(jī)教學(xué)改革對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新人才所做出的貢獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生參與競(jìng)賽和創(chuàng)新活動(dòng)，取得了良好的育人成效。學(xué)生參加各類職業(yè)技能競(jìng)賽成績(jī)優(yōu)異，學(xué)校各種創(chuàng)新活動(dòng)促進(jìn)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

學(xué)生在2008年～2015年所參加各類省級(jí)、國(guó)家級(jí)職業(yè)技能競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得獎(jiǎng)勵(lì)30余項(xiàng)，其中在2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲獎(jiǎng)成績(jī)?cè)诩质⊥惛呗氃盒Ｃ星懊〖?jí)以上技能競(jìng)賽獲獎(jiǎng)如表1所示。

Reform and exploration of the combination of competition and teaching in the course of single chip microcomputer

Vocational skills competition is an important means to promote the development of vocational education. Skills competition can improve the quality of education and promote the reform and development of education and teaching， enhancing students' innovation ability and improving practical ability. The paper combined with the current teaching practice， analysis of the promotion of professional skills competition in the teaching reform of professional courses， take the single chip microcomputer course as an example to reform and explore the problems in the course of teaching process， teaching content and teaching mode and the remarkable effect has been obtained.

Skills competition； singlechip； educational reform

G718.5

A

1008-1151（2016）04-0097-02

2016-03-10

吉林省教育廳2014年度職業(yè)教育與成人教育教學(xué)改革研究課題“高職院校電氣自動(dòng)化專業(yè)的職業(yè)技能競(jìng)賽與理實(shí)一體化教學(xué)改革相結(jié)合的研究與實(shí)踐”（2014ZCY149）。

陳冬鶴（1981－），男（滿），遼寧撫順人，吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系講師，從事電氣自動(dòng)化的教學(xué)與研究。

王犇（1985－），女，遼寧沈陽人，吉林化工學(xué)院石油化工學(xué)院講師，從事教學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)賽研究。