基于工作過程的單片機課程教材建設

李 萍

(漯河職業(yè)技術學院計算機工程系，河南漯河462000)

單片機課程的實踐性很強，但一直沒有很合適的高職教材，因此，我們編寫了基于工作過程的以任務引領、項目導向的實踐性的教材《單片機應用技術項目教程》［1]。本文對單片機課程教材的現(xiàn)狀進行了分析，提出了上述教材的編寫思路，介紹了具體的實施措施。

1.目前存在的問題

單片機技術廣泛應用于工業(yè)控制、智能儀器儀表、機電一體化和家用電器等各個領域，我國的高職院校電類專業(yè)幾乎都開設有單片機課程。但該課程存在如下問題［2-5]。

(1)我國職業(yè)教育基本沿用學科體系，學科體系是按照知識本身的內(nèi)存邏輯結(jié)構或認知規(guī)律而展開的并行體系。這種體系適合研究性本科大學，卻不適合高職院校。

(2)單片機課程教材采用的編程語言都是匯編語言，其程序不易理解，可讀性差，尤其對于高職學生。

(3)目前高職單片機教材大多沒有Proteus仿真，有個別Proteus還采用匯編語言。學生如果不學Proteus，做實驗和綜合實訓時只能進常規(guī)實驗室。而因組建的實驗室成本高，元器件和儀器損毀率高等因素，導致學生實踐機會減少。

2 教材編寫思路

1)基于工作過程，采用串行結(jié)構編排教材內(nèi)容本教材的內(nèi)容編排基于工作過程的行動體系為串行體系。教材以培養(yǎng)能力為主線，以工作過程為參照系，針對行動順序的每一個工作環(huán)節(jié)，對實踐技能與理論知識進行整合。這種串行體系與學生的認知心理順序一致，可以達到事半功倍的效果，適于高職教學。

本教材以工作任務為主線，有機地組織理論知識和實踐知識，擯棄原來的章節(jié)概念，代之以一個個項目和模塊，將整個理論體系進行有機分解后，融入項目和模塊的實現(xiàn)過程中。

2)編程語言改為C語言，加上Proteus仿真

C語言程序易于閱讀、理解，程序風格人性化，且方便移植，目前已經(jīng)成為單片機應用產(chǎn)品開發(fā)的主流語言，國外嵌入式系統(tǒng)的程序設計也是采用C語言。在開發(fā)速度、結(jié)構嚴謹性和程序堅固性等方面，匯編語言更是難以比擬。尤為重要的是，單片機應用產(chǎn)品的開發(fā)已基本上不采用匯編語言程序。因此，采用C語言是單片機教學改革的重要內(nèi)容。

本教材以單片機應用為主線，把相關的C語言知識融合在工作任務中，讓學生在技能訓練中逐漸掌握編程方法;不刻意把C語言單獨完整講解，以免學生無法學以致用。

Proteus軟件的特點是能仿真單片機CPU和外圍電路的工作情況，在仿真和程序調(diào)試時，能直接查看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。我們將Proteus和Keit軟件整合起來可以構建單片機實驗平臺，從根本上解決常規(guī)實驗室成本高、元器件和儀器損毀率高等問題。學生可以不用進實驗室而在自己的電腦上進行學習和項目開發(fā)。

本教材對每個實訓項目做Proteus和Keit和聯(lián)合調(diào)試，把Proteus軟件的應用貫穿在全書。

3)配套建設，立體化支撐

本教材進行的“立體化”教學資源建設，課程網(wǎng)站為主內(nèi)容有:①為課堂教學提供配套的教學資源如電子課件、電子教案、視頻講解、課后習題和試題庫等;②為實訓教學提供的實驗實訓指導和實訓教案等;③為輔助教學和方便學生自學開設虛擬實驗;④為學生畢業(yè)設計和創(chuàng)新比賽提供創(chuàng)新制作目錄和設計報告樣例等配套教學資源。

3 教材建設具體實施

1)本教材重點選擇具有代表性的單片機綜合應用項目(該項目基本涵蓋單片機應用的能力要素)，典型的綜合應用項目是密碼鎖和數(shù)字鐘，它們是單片機定時、中斷、按鍵和顯示等應用的綜合。

2)我們將綜合項目分解成不同階段、不同層次和不同能力訓練要求的七個基本實訓模塊:①單片機應用系統(tǒng)入門，任務是單燈點亮;②單片機并行口的應用實踐，任務是模擬交通燈;③單片機中斷和定時器的應用實踐，任務是音樂門鈴;④人機交互處理，分為四個小任務，分別是數(shù)碼顯示、點陣顯示、LCD字符顯示和按鍵值顯示;⑤單片機數(shù)據(jù)通信，任務是遠程控制數(shù)碼顯示;⑥A/D與D/A轉(zhuǎn)換接口的應用，任務有兩個:簡易數(shù)字電壓表和簡易波形發(fā)生器;⑦I2C的應用，任務是IC卡的讀寫。

3)根據(jù)這七個實訓模塊中的能力訓練要求，確定理論教學內(nèi)容，將整個單片機原理、C51語言、Keil和Proteus仿真軟件，以及硬件開發(fā)系統(tǒng)等理論體系進行有機的和覆蓋性的分解，融入到模塊的實現(xiàn)過程中。

4)根據(jù)策劃的編寫思路與大綱，確定教材目錄、編寫人員和編寫任務，進行編寫、試用和修改。

5)我們?yōu)榻滩呐涮捉ㄔO了?；n程網(wǎng)站，主要包括:教室課堂。

4 結(jié)語

由筆者等人編寫的單片機教材《單片機應用技術項目教程》，曾在我院09～10級嵌入式技術應用、電子信息和電氣自動化等專業(yè)的授課中，先以講義試用了兩屆，現(xiàn)已出版。實踐證明，這本教材提高了學生的學習興趣和創(chuàng)造力，培養(yǎng)了學生的應用能力和綜合開發(fā)能力。該課程更深入和系統(tǒng)的改革和探索，還有待和各校同仁共同努力。

［1] 李萍等，單片機應用技術項目教程［M] .北京:人民郵電出版社，2012.2

［2] 肖金球等，《單片機原理與接口技術》教材的編寫思路及特點［J] ，南京，電氣電子教學學報，2005年1期，66－68

［3] 李萍，嵌入式系統(tǒng)工程專業(yè)定位和課程體系設置［J] ，南京，電氣電子教學學報，2010年1期，119－120

［4] 錢德富，單片機教材改革的一些設想［J] ，寧波，寧波大學學報(教育科學版)，2001年6期，123－124

［5] 李啟松等，基于“項目引領，任務驅(qū)動”的《單片機應用技術》課程開發(fā)實踐［J] ，長春，職業(yè)技術教育，2008年26期，86－88