中职学校单片机教学浅析

中职学校单片机教学浅析

王倩

珠海市理工职业技术学校，广东 珠海 519000

摘 要：目前中职生单片机课程的教学过程中，项目化教学方式应用比较普遍，但是学生进入职场后，发现除了焊接，仍然不能掌握单片机的设计流程，不适应中职生的实际岗位需求。本文主要分析采用项目化教学的实训案例，以硬件元器件选型为起点，通过绘制硬件电路图，完成硬件设计，用C语言编程完成软件设计，实现软、硬件的联调，以实训周为载体培养学生的专业应用能力，完善模拟企业实际岗位的单片机产品设计过程。

关键词：硬件设计；软、硬件联调；实训周；模拟企业岗位；

引言

项目化教学被广泛应用于中职学校的单片机课程教学过程中，但是学习的内容基本是在教师提供电路、学生认识元器件、焊接电路的基础上，学生对于单片机系统的设计，软、硬件的联调等知识都没有掌握，导致毕业后不能应对工作岗位的实际需求。

针对上述情况，本文分析阐述能够提高中职学校学生实际应用能力的《单片机应用技术》课程项目化教学模式。希望达到以下目标：

1)搭建基于项目化教学的《单片机应用技术》课程的教学内容，改革课程结构形成“实训周”的教学模式；2)优化教学方法，实施以“单片机系统设计”为主的多种教学方法； 3)提高学生对单片机的硬件设计能力，软、硬件联调的能力，学生会用单片机最小系统设计小型产品。5）找准单片机产品方向，与企业发展相结合，提出添加新模块的与时俱进的实训项目。

1 硬件设计教学

在进行单片机应用系统开发时，一般先进行硬件开发，再进行软件开发。单片机的硬件开发一般可按下面几个步骤进行。明确单片机应用系统要实现的功能、选择单片机型号、设计外围电路等。增加的这些硬件设计步骤的教学能够帮助学生更好的了解单片机系统的设计，为以后的工作打下基础。单片机应用系统实现的功能是由教师指定，因此对于学生而言只要学习以下两点即可。

1.1发布网络资源学习单片机选型

单片机的选型是一件重要而费心的事情,如果单片机型号选择得合适,单片机应用系统就会得经济,工作可靠;如果选择得不合适,就会造成经济浪费,影响单片机应用系统的正常运行,甚至根本就达不到预先设计的功能。

在单片机更新换代很快的当代，教材上的单片机型号已经完全不能满足企业实际生产的需求，因此要求授课教师必须使用网络手段，了解最新的单片机芯片的功能和应用场景。比如定期在课程期间发布单片机芯片的信息，推广一些论坛：电子发烧友等，推荐一些微信公众号：吴川斌的博客等，让学生了解并知晓一些单片机的最新知识，保证和企业的紧密联系。

1.2读手册学习外围电路选型

电路原理设计涉及到各种芯片的应用，而这些芯片外围电路的设计、典型应用电路与单片机的连接等在芯片数据手册（DATASHEET）都能找到答案。从数据手册里你所获得的知识可能是在教科书、网络文档和课外读物等所没有的知识。虽然有些资料也都是在DATASHEET的基础上撰写的，但内容不全面，甚至存在翻译上的遗漏和错误。当然，阅读DATASHEET需要具备一定的英文阅读能力，这也是阻碍单片机学习者晋级的绊脚石。教师在课程当中适当提供一些专业英语的对照翻译，帮助学生在单片机技术知识的海洋里自由遨游。

1.3重理论学习电路设计

基础理论知识包括模拟电路、数字电路和C语言知识。在学习单片机之前，教师先帮助学生回顾所学过的模拟电路和数字电路知识，为学习单片机加强基础。扎实的电子技术基础是学好单片机的关键，直接影响单片机学习入门的快慢。单片机属于数字电路，其概念、术语、硬件结构和原理都源自数字电路，如果数字电路基础扎实，对复杂的单片机硬件结构和原理就能容易理解，就能轻松地迈开学习的第一步，学生学习的自信心也会树立起来。

2 虚拟仿真实现软、硬件联调教学

电气专业《单片机应用技术》课程的学习与理论课程不一样，不能只做作业，而是要实际使用单片机。下载具有仿真功能的单片机开发软件（C语言），在计算机上对单片机进行虚拟仿真。学校采购编程器和实验板（目标板），网上下载开发软件。在开发软件的支持下对单片机虚拟仿真，确认单片机程序正确后，用编程器将程序下载到单片机中，观察程序的实际运行。 利用仿真接口和实验板，使用单片机开发软件Keil uVision4、Proteus（支持编程、虚拟仿真、 实时仿真和C语言），在虚拟仿真完成后，将程序下载到单片机中实时仿真。

3实施“实训周”为载体的项目化教学

实施基于项目化教学的《单片机应用技术》课程的教学内容，改革课程结构形成“实训周教学”的教学模式。同时，打破原有界限，配合单片机“实训周”重新制定课程标准。在内容上，将单片机几个基本模块，如I/O端口、按钮、数码管、点阵、中断等，进行分类、精简，对于学生比较困惑的部分，如中断进行有选择性的讲解，同时增加实际应用广泛的电机控制、机械臂点动、左右移动等模块，尽量将课程内容制定的贴近实际。在时间安排上，将一学期每周6节课的课程安排，改为集中六周每天6节的实训周来完成，以每天一个任务实践为教学单元，来讲解知识点的同时做练习。每周一个项目为知识结点。改革课程内容的顺序，根据每一天学生应该达到的层次，确定所需教授的知识和技能，并以此来设计任务。

4提出添加新模块的与时俱进的实训项目

在互联网快速发展的当代，单片机的实训项目可以适当增加一些关于基于单片机的网络通信模块的设计，教师提供该实训项目的基本功能、系统硬件设计图（系统供电电路、网络通信电路、网络接口电路、串口通信模块电路等）、软件的工作流程图、时序图、软件程序框架，学生主要负责焊接，软、硬件的调试，通过这种方法，学习利用芯片将网络技术与单片机技术完美结合，以便于将所学用于之后广泛的就业岗位当中，比如智能交通、智能家居、工业控制、信息家电、医学仪器等应用场合。

5在单片机项课程中探索研究方法

5.1文献研究法：文献研究法贯穿整个课题研究的过程。我们要不断研究国内外新的教育理论和新课程改革发展动态以及项目化教学的有关理论。借鉴已有的理论成果，调整教学思路。

5.2调查研究法：调查教师教学状况和中职生单片机学习的状况，发现问题，确定实训周教学内容；调查、总结、运用的新方法、形成的新策略、取得的新经验；调查教学研究实施后的学生对单片机的实际应用情况，为有效教学模式的确立提供实例依据。

5.3课堂观察法：通过第一周单片机实训周的实施，观察学生的变化，与之前教学效果作对比，及时调整，指导教学实践。

5.4经验总结法：课题研究的过程中，都要定期进行课题阶段性小结，运用该方法能很好的将教师在研究实践中的认识、领悟等经验归纳整理、总结提高，用于后期成果的整理及结题鉴定阶段。

结语

学习单片机的最终目的是做产品开发，软件和硬件相结合形成完整的控制系统。为了使学生学习单片机课程更有动力，学习结束后能够尽快适应企业岗位需求，将课程结构改革形成“实训周教学”。改变教学方向，确立硬件设计，软、硬件联调为目标的评价标准，优化教学方法，提高教学内容的实用性。注重结合企业产品设计的前沿，使学生能够用单片机最小系统进行简单的产品设计。

参 考 文 献

[1]屠志恋.单片机教学改革的研究与实践[J].职业，2011，39（09）：17-18.

[2]朱芙菁,田影.单片机原理及应用技术[M].北京:航空工业出版社,2010.

[3]李群芳.单片机原理与应用—嵌入式系统开发基础[M].武汉:武汉大学出版社,2010.

[4]张玉臣.职业教育三环节教学模式.北京：机械工业出版社，2011.

作者简介：

王倩、1986.04、女、汉族、硕士研究生、中级讲师、研究方向：单片机控制及工业机器人技术应用