單片機應用技術教學改革與實踐

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摘要：單片機課程具有理論、實踐性強的特點，傳統的教學模式很難適應如今的教育。為了提高教學質量，培養新時代高素質技術技能型人才，針對高職“單片機應用技術”課程的教學進行了改革與創新，其主要特點是采用Proteus軟件仿真+技能大賽混合實踐的方式進行教學，靈活運用Proteus軟件降低了教學成本，利用技能大賽模擬了真實的大賽環境和單片機項目開發步驟。經實踐教學表明，此教學方式明顯提高了單片機課程教學的質量。

關鍵詞：單片機；實踐教學；技能大賽，創新研究

單片機具有實時控制能力強、體積小、成本低等優點，在家電、通信設備、儀器儀表、電力系統等領域得到了廣泛的應用[1]。“單片機應用技術”課程是電力系統自動化專業的專業必修課，主要目的是培養學生在電氣及電力供應崗位的基本運維能力，要求學生掌握單片機的基本功能，運用其理論知識指導實踐中所遇到的問題。然而，單片機理論性強，高職學生學習困難，很難將理論知識靈活應用于實際工作中，為此，如何提高單片機教學質量，培養符合企業需求的高素質技能人才具有重要意義。

1“單片機應用技術”教學改革現狀

“單片機應用技術”課程理論與實踐結合性強，而傳統的教學按部就班，教學方法單一，理論與實踐脫節嚴重[2]。新時代是科技大爆發的時代，企業對人才的要求越來越高，傳統的教學方式很難培養出企業需求的技能人才，為了改變現狀，培養新時代高素質的技術技能型人才，各高校紛紛加入了課程改革探索的大潮中，特別是國務院了《國家職業教育改革實施方案》，更是將教學改革推向了高潮。現將單片機課程教學的主要改革成果總結歸納如下。1.1教學平臺改革。教學平臺主要有虛擬仿真，如Proteus仿真模擬實際工程案例[3]；實驗板/實驗箱，如模塊化的單片機口袋實驗板[4]；自制設備，如個人實驗板或面包板；競賽作品，如智能小車競賽作品等。1.2教學內容改革。教學內容改革主要有教學內容模塊化和教學內容項目化等。1.3教學方法改革。教學方法主要有線上線下混合式教學，分層教學、因材施教，任務驅動教學，項目分組教學等。1.4考核評價改革。考核方式主要有基于成果的考核和基于過程的考核，其中基于過程的考核最為常見。綜上所述，單片機的教學改革在一定程度上已取得了較好的成績，具有較好的參考價值，但如何將相關知識應用到實際工作領域中，解決實際工程問題才是教學改革的關鍵。

2“單片機應用技術”教學改革方案

2.1教學平臺改革。教學平臺是支撐教學實踐的載體，沒有好的教學載體勢必會影響教學的效果，特別是疫情期間，各高校大多采用線上教學，實踐部分通常采用演示的方式進行，本文采用Proteus軟件仿真+技能大賽結合的方式進行實踐教學。Proteus軟件仿真可靈活設計多種實驗項目，減少了實踐成本，且不受地點的限制，疫情期間在家也能完成實踐內容的學習。技能大賽能模擬真實的比賽環境和企業實際的項目開發過程，疫情過后學生返校可完成技能大賽內容的實踐，成績優異的學生可代表學校參加全國技能大賽。2.2教學內容改革。模塊化設計教學內容，將教學內容分為硬件模塊、軟件模塊、定時器模塊、顯示模塊、中斷模塊、通信模塊和模數轉換模塊。課程理論知識與實際案例相結合，精簡實例項目，根據課程教學需要，每一個模塊設計一個仿真實例，并引入技能大賽考核內容作為綜合實踐，體驗單片機應用系統實際開發過程。仿真實例如流水燈控制系統、倒計時控制系統、生日提示器系統、十字路通燈控制系統等。技能大賽實踐以“光伏電子工程的設計與實施”賽項的光伏逐日系統為載體，完成光伏逐日系統的設計與控制。2.3教學方法改革。采用線上線下混合式教學方法，以超星學習通為線上平臺，學生線上自主學習完成相關模塊理論知識的學習，教師進行線上答疑，實時解決學生學習過程中遇到的問題。線下以項目、任務驅動的方式引導學生完成線下的實踐，技能大賽的實踐內容以小組的方式進行。2.4考核評價改革。傳統的教學評價體系比較單一，而基于過程的考核更能激發學生學習的動力，為避免學生刷課的現象，課程的考核以“過程+能力”為主，弱化理論知識的考核，注重實踐過程的考核，課程成績為線上學習（20%）+模塊化仿真實踐（40%）+技能大賽實踐（20%）+期末理論考核（20%），課程考核體系關系如圖1所示，實踐環節作為學習驅動器，各環節緊密相扣，能很好地促進教學，提高教學效果。

3“單片機應用技術”課程教學實施

3.1Proteus仿真實踐教學實施。以十字路通燈控制系統為例介紹Proteus仿真在實踐教學中的應用。十字路通燈系統是生活中常見的例子，其功能是顯示東西南北方向紅綠黃指示燈的狀態和等待時間，通過按鍵能設置不同狀態指示燈的顯示時間，其考查的知識點有定時器、數碼管、中斷系統和按鍵控制等相關知識。十字路通燈控制系統如圖2所示。圖2十字路通燈控制系統仿真實踐完整的教學實施過程為：線上相關理論知識學習→任務分析→仿真原理圖設計→程序流程圖設計→程序設計→仿真驗證→程序修改→完成設計、提交設計報告。3.2技能大賽實踐教學實施。“光伏電子工程的設計與實施”是能源技術類全國職業院校技能大賽賽項，主要考查工程制圖與安裝、PLC控制、單片機系統開發、電路板焊接與檢測、組態技術和能源規劃，其中單片機系統開發包含風光互補控制器和太陽能逐日系統。太陽能逐日系統的控制基本囊括了“單片機應用技術”課程所有的知識點，是本院電力系統自動化專業學生學習很好的實踐平臺，其實踐教學實施的過程為：學生分組→發放任務→查閱資料→設計控制流程圖→設計控制程序→下載驗證→程序修改→完成實踐、撰寫實踐報告→實踐答辯。太陽能逐日系統控制板如圖3所示。

4結語

本文針對電力系統自動化專業“單片機應用技術”課程教學進行了改革與實踐，通過對教學平臺、教學內容、教學方法和考核評價四個方面的改革，并在不同年級的多個班級中進行了教學實踐，教學實踐表明，學生知識掌握和實踐應用能力得到了明顯提升。

參考文獻：

［1］李威，楊忠明.高職單片機課程教學與實踐改革探討［J］.教育現代化，2018，5（27）：83-84.

［2］許亮.單片機教學改革的研究與探索［J］.科技資訊，2019，17（7）：147-148.

［3］譚筠梅，李玉龍，王履程.基于Proteus的單片機虛擬仿真實驗案例設計［J］.實驗技術與管理，2018，35（5）：122-125.

［4］滕召勝，唐求，溫和，等.單片機口袋實驗室在實踐教學中的應用［J］.實驗技術與管理，2017，34（10）：223-225，237.

作者:劉高強 李鵬 單位:貴州電子信息職業技術學院