基于智能机器人设计的高职单片机技术与应用课程改革

    陈思 杨伟

    

    摘 ?要 总结“单片机技术与应用”教学过程中遇到的问题，提出改革思路，以智能机器人为载体来设计项目，项目内容和知识点紧紧相连，由易入难;在教学过程中坚持“学中做”“做中学”，让学生带着求知探索的欲望去学习。本教学方法可操作性强。

    关键词 单片机技术与应用;智能机器人;项目式教学;实训设备;教学改革

    中图分类号：G712 ? ?文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）18-0086-03

    Course Reform of Single Chip Microcomputer Technology and

    Application based on Intelligent Robot Design in Higher Voca-tional Education//CHEN Si， YANG Wei

    Abstract This paper summarizes the problems encountered in the teaching process of Single Chip Microcomputer Technology and Application and puts forward the reform ideas. Intelligent robots are

    used as carriers to design projects. The contents and knowledge points

    of the projects are closely linked， from easy to difficult. In the pro-

    cess of teaching， we should insist on “learning by doing” and “lear-

    ning by doing”， and let students study with the desire to seek know-ledge and explore. This teaching method is operable.

    Key words SCM technology and application; intelligent robot; pro-ject-based teaching; training equipment; teaching reform

    1 前言

    “单片机技术与应用”是高职电气电子类专业的重要专业课程，以“C语言程序设计”“电子技术”“传感器技术”为前续课程，具有较强的实践性[1]。目前，大部分高职院校开设了理论与实践一体化的“单片机技术与应用”课程，很多教师选用项目式教材。但是，很多项目式教材里的项目内容是独立的，前后的项目内容关联性不够，导致很多学生仍认为知识点零散，对内容难有深刻记忆。本文总结现在教学过程中遇到的一些问题，提出改革思路。

    2 教学中存在的问题

    缺乏优质教材 ?目前，市场上有很多项目式的相关教材，里面的内容也比较丰富齐全，但是教材很雷同，项目几乎都是“流水跑马灯的设计”“心形灯的设计”“音乐盒的设计”“电子秒表的设计”“在点阵上显示字”“在液晶屏上显示字符”“远程灯的控制”。这种类同的教材难以给学生带来更多的参考学习价值，难以拓展学生的学习思维和激发学生的学习兴趣。此外，这些项目的知识点确实是紧密相连的，但是在学生看来，这些内容都是独立的，导致学生很难将前后的内容联系起来。

    教学中的实践教学和实现教学不够 ?在传统的“单片机原理与应用”教学过程中，教师根据教材的章节顺序，先花大量的时间来介绍大量理论知识，不仅让学生感觉枯燥乏味，也无法理解这些理论知识该如何应用[2]。此外，教材上的一些项目与现有的实训设备是不对应的，在设备上实现不了，只能用Proteus等仿真软件进行仿真实现。“单片机技术与应用”是一门实践性很强的一门课程，需要大量的实践和实现活动，需要脱离实训设备来制作出来。

    过度依赖现成的实训设备 ?很多高职院校都会购买相关的单片机开发板等实训设备，打造现代实训室，这确实有助于提高教学质量。但是，过度依赖实训设备也是不可取的，因为经过反反复复地拆装线和下载程序，程序下载器、单片机的I/O口都容易受到損坏，从而影响教学的进度和质量。而且，只在开发板上拆装线，是很难了解整个电路原理的，以至于学完一门课，很多学生都不知道怎么将单片机技术用到实际应用电路中。

    缺乏理性的课程考核方式 ?课程的评价过于依赖期末考试成绩和课后作业，导致学生在学习过程中未能积极参与，课后也不能去巩固知识和拓展学习，却把重点放在考前的临时复习、应付式考试。“一考定终身”的考核方式不利于激发学生的学习兴趣，使得学习效果不尽如人意。理性的课程考核方式是现代教学改革所需。

    3 教学改革的目的与内容

    以智能机器人为载体来设计教学内容 ?传统项目式教学，项目之间的内容关联性不够强。围绕智能机器人的设计，设计了认识单片机、单片机最小系统的制作、程序下载器的制作、控制机器人的运动、指示灯的设计（转向灯、紧急灯）、机器人测距的设计、机器人检测障碍物、机器人唱歌、机器人跳舞、机器人灭火等10个项目。

    将时钟电路、重启电路知识融入单片机最小系统的制作项目中，通过制作实物来深刻掌握最小系统的知识;将循环语句和条件语句的知识融入控制机器人的运动项目，通过控制机器人的前进、后退、转向、运动时间，掌握C语言的应用;将定时器的知识融入机器人测距的设计项目，将超声波传感器与单片机小系统联合使用，掌握定时器的基本知识及超声波传感器的应用;将中断系统的知识融入机器人唱歌项目，学生通过完成单片机控制蜂鸣器的发音来掌握中断系统的设置与应用;设计机器人跳舞项目，提高学生综合应用单片机基本知识的能力;设计机器人灭火项目，提高学生应用传感器进行单片机小系统设计的能力。项目安排如表1所示，有效地将课程中分散的知识点进行串联，帮助学生建立项目之间的联系。项目之间的内容及知识点由易到难、紧密相连，组成一个有效的知识体系。

    提高学生的学习主动性 ?很多学生认为在学习“单片机技术与原理”课程的时候学到了一些理论知识，也在开发板上完成了相关的实践任务，但是不知道怎么应用到实践中[3]。究其原因，就是过于依赖开发板等设备来学习。本次改革以有趣的智能机器人设计为载体，将单片机的基本知识，结合红外传感器、超声波传感器、火焰传感器等电子元件用于智能机器人的设计与制作，不断地丰富机器人的功能，增强学生的求知欲，培养学生“我能学”“我会做”的信心，增强学生的学习兴趣和学习主动性[3]。

    重视实践教学和实现教学 ?本次改革，设计的项目富有实践性和实现性，除了机器人灭火项目外，其他项目都可以在课堂完成，通过项目实践和实现来激发学生的学习兴趣。传统教学依赖单片机开发板，容易受到开发板陈旧坏损的影响。与传统教学相比，本次改革的教学内容脱离开发板设备，将最小系统基础模块和程序下载器作为一个制作项目，让学生将单片机最小系统和程序下载器制作出来，一来增加了实践认识，二来加深了对硬件电路的认识。

    注重培养学生的创新能力 ?应用单片机技术进行创新设计是本课程最重要的目标。在课堂上，安排相关的拓展训练开拓学生的思维。在課后，组织年级的单片机系统设计趣味运动会，锻炼学生的协作能力、组织能力，提高学生的职业素养。在作品展示中，互相借鉴，互相鉴赏，增加对单片机应用技术的了解。要求学生自主组成团队，每个学生都要参与比赛，鼓励学生勇敢地将自己的方案和想法表达出来，将自己的设计制作出来。

    引入理性的课程考核方式 ?课程的考核方式对于学生学习的主动性具有重要的导向作用，而考核的结果是评价学生对知识技能掌握程度的重要指标[3]。但是，传统的“单片机技术与应用”课程评价主要由期末的理论考试决定，导致学生在课堂实践环节参与度不高[4]。运用理性的考核方式是现代教育的发展趋势。运用理性的课程考核方式，期末考核与平时考核相结合，不仅要考核学生对单片机技术基本知识的掌握程度，还要重点考核学生学以致用的能力以及学生的学习态度。

    期末考核分为理论考核和实践考核两部分。平时考核分为出勤率、职业素养、作业和课堂操作实验考核四部分，每次评价根据学生的态度、纪律、主观能动性、安全规范生产、执行力、团队合作及贡献度进行量化评分，分为优秀（9分及以上）、良好（8～8.9分）、中等（7～7.9分）、及格（6～6.9分）、不及格（6分以下）。考核方式如表2所示。

    4 结语

    经过本次教学改革，学生与教师沟通交流的主动性提高了，学生对“单片机技术与应用”的学习兴趣提高了，对知识的应用能力也增强了，能将所学知识应用到单片机小系统的设计中。课程改革是一项任重道远的任务，教师需要继续不断努力。

    参考文献

    [1]魏建崇.基于理论与实践相结合的单片机原理与接口技术课程教学改革研究[J].中国现代教育装备，2018（19）：27-29.

    [2]赵翠玉.单片机应用技术课程创新实践教学改革[J].计算机产品与流通，2018（12）：202.

    [3]王小巍，高娟，吴思，等.基于理实一体的单片机课程改革实践[J].课程教育研究，2019（4）：33-34.

    [4]于淼.“单片机原理与应用”在我校机械电子工程专业教学中的改革与探索研究[J].教育教学论坛，2018（46）：

    168-170.