单片机应用技术教学改革与实践

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摘要：单片机课程具有理论、实践性强的特点，传统的教学模式很难适应如今的教育。为了提高教学质量，培养新时代高素质技术技能型人才，针对高职“单片机应用技术”课程的教学进行了改革与创新，其主要特点是采用Proteus软件仿真+技能大赛混合实践的方式进行教学，灵活运用Proteus软件降低了教学成本，利用技能大赛模拟了真实的大赛环境和单片机项目开发步骤。经实践教学表明，此教学方式明显提高了单片机课程教学的质量。

关键词：单片机；实践教学；技能大赛，创新研究

单片机具有实时控制能力强、体积小、成本低等优点，在家电、通信设备、仪器仪表、电力系统等领域得到了广泛的应用[1]。“单片机应用技术”课程是电力系统自动化专业的专业必修课，主要目的是培养学生在电气及电力供应岗位的基本运维能力，要求学生掌握单片机的基本功能，运用其理论知识指导实践中所遇到的问题。然而，单片机理论性强，高职学生学习困难，很难将理论知识灵活应用于实际工作中，为此，如何提高单片机教学质量，培养符合企业需求的高素质技能人才具有重要意义。

1“单片机应用技术”教学改革现状

“单片机应用技术”课程理论与实践结合性强，而传统的教学按部就班，教学方法单一，理论与实践脱节严重[2]。新时代是科技大爆发的时代，企业对人才的要求越来越高，传统的教学方式很难培养出企业需求的技能人才，为了改变现状，培养新时代高素质的技术技能型人才，各高校纷纷加入了课程改革探索的大潮中，特别是国务院了《国家职业教育改革实施方案》，更是将教学改革推向了高潮。现将单片机课程教学的主要改革成果总结归纳如下。1.1教学平台改革。教学平台主要有虚拟仿真，如Proteus仿真模拟实际工程案例[3]；实验板/实验箱，如模块化的单片机口袋实验板[4]；自制设备，如个人实验板或面包板；竞赛作品，如智能小车竞赛作品等。1.2教学内容改革。教学内容改革主要有教学内容模块化和教学内容项目化等。1.3教学方法改革。教学方法主要有线上线下混合式教学，分层教学、因材施教，任务驱动教学，项目分组教学等。1.4考核评价改革。考核方式主要有基于成果的考核和基于过程的考核，其中基于过程的考核最为常见。综上所述，单片机的教学改革在一定程度上已取得了较好的成绩，具有较好的参考价值，但如何将相关知识应用到实际工作领域中，解决实际工程问题才是教学改革的关键。

2“单片机应用技术”教学改革方案

2.1教学平台改革。教学平台是支撑教学实践的载体，没有好的教学载体势必会影响教学的效果，特别是疫情期间，各高校大多采用线上教学，实践部分通常采用演示的方式进行，本文采用Proteus软件仿真+技能大赛结合的方式进行实践教学。Proteus软件仿真可灵活设计多种实验项目，减少了实践成本，且不受地点的限制，疫情期间在家也能完成实践内容的学习。技能大赛能模拟真实的比赛环境和企业实际的项目开发过程，疫情过后学生返校可完成技能大赛内容的实践，成绩优异的学生可代表学校参加全国技能大赛。2.2教学内容改革。模块化设计教学内容，将教学内容分为硬件模块、软件模块、定时器模块、显示模块、中断模块、通信模块和模数转换模块。课程理论知识与实际案例相结合，精简实例项目，根据课程教学需要，每一个模块设计一个仿真实例，并引入技能大赛考核内容作为综合实践，体验单片机应用系统实际开发过程。仿真实例如流水灯控制系统、倒计时控制系统、生日提示器系统、十字路通灯控制系统等。技能大赛实践以“光伏电子工程的设计与实施”赛项的光伏逐日系统为载体，完成光伏逐日系统的设计与控制。2.3教学方法改革。采用线上线下混合式教学方法，以超星学习通为线上平台，学生线上自主学习完成相关模块理论知识的学习，教师进行线上答疑，实时解决学生学习过程中遇到的问题。线下以项目、任务驱动的方式引导学生完成线下的实践，技能大赛的实践内容以小组的方式进行。2.4考核评价改革。传统的教学评价体系比较单一，而基于过程的考核更能激发学生学习的动力，为避免学生刷课的现象，课程的考核以“过程+能力”为主，弱化理论知识的考核，注重实践过程的考核，课程成绩为线上学习（20%）+模块化仿真实践（40%）+技能大赛实践（20%）+期末理论考核（20%），课程考核体系关系如图1所示，实践环节作为学习驱动器，各环节紧密相扣，能很好地促进教学，提高教学效果。

3“单片机应用技术”课程教学实施

3.1Proteus仿真实践教学实施。以十字路通灯控制系统为例介绍Proteus仿真在实践教学中的应用。十字路通灯系统是生活中常见的例子，其功能是显示东西南北方向红绿黄指示灯的状态和等待时间，通过按键能设置不同状态指示灯的显示时间，其考查的知识点有定时器、数码管、中断系统和按键控制等相关知识。十字路通灯控制系统如图2所示。图2十字路通灯控制系统仿真实践完整的教学实施过程为：线上相关理论知识学习→任务分析→仿真原理图设计→程序流程图设计→程序设计→仿真验证→程序修改→完成设计、提交设计报告。3.2技能大赛实践教学实施。“光伏电子工程的设计与实施”是能源技术类全国职业院校技能大赛赛项，主要考查工程制图与安装、PLC控制、单片机系统开发、电路板焊接与检测、组态技术和能源规划，其中单片机系统开发包含风光互补控制器和太阳能逐日系统。太阳能逐日系统的控制基本囊括了“单片机应用技术”课程所有的知识点，是本院电力系统自动化专业学生学习很好的实践平台，其实践教学实施的过程为：学生分组→发放任务→查阅资料→设计控制流程图→设计控制程序→下载验证→程序修改→完成实践、撰写实践报告→实践答辩。太阳能逐日系统控制板如图3所示。

4结语

本文针对电力系统自动化专业“单片机应用技术”课程教学进行了改革与实践，通过对教学平台、教学内容、教学方法和考核评价四个方面的改革，并在不同年级的多个班级中进行了教学实践，教学实践表明，学生知识掌握和实践应用能力得到了明显提升。

参考文献：

［1］李威，杨忠明.高职单片机课程教学与实践改革探讨［J］.教育现代化，2018，5（27）：83-84.

［2］许亮.单片机教学改革的研究与探索［J］.科技资讯，2019，17（7）：147-148.

［3］谭筠梅，李玉龙，王履程.基于Proteus的单片机虚拟仿真实验案例设计［J］.实验技术与管理，2018，35（5）：122-125.

［4］滕召胜，唐求，温和，等.单片机口袋实验室在实践教学中的应用［J］.实验技术与管理，2017，34（10）：223-225，237.

作者:刘高强 李鹏 单位:贵州电子信息职业技术学院