摘要：提出了一种基于工程实际以大型案例为主线的课程开发与教学模式。循序渐进的构建两轮教育机器人的智能控制器和传感器电路，将单片机外围接口特性、内部结构原理、应用设计方法和C语言程序设计等知识，通过“一做二讲三练四评五拓展”的方式进行教学，彻底打破传统的教学方法和教学体系结构。试验对比表明，该课程开发与教学模式彻底解决了《单片机应用技术》课程抽象与难学的难题，提高了学生的职业能力。
关键词：单片机课程；教学改革；大案例；机器人
中图分类号:　G420
 
Abstract: Presents a case based on the engineering of large main line curriculum development and teaching. Progressive education, to build two robot's intelligent control and sensor circuitry, the microcontroller peripheral interface features, internal structure of the theory, application design methods and C language programming of such knowledge, through "A doing two story Three practice Four assessment and Five expansion " approach to teaching, a complete breakdown of the traditional teaching methods and teaching architecture. Comparison test showed that the curriculum development and teaching completely solve the "microcomputer application technology" course abstract and difficult to learn of the problem, improve the professional competence of students.
Keywords: Courses; teaching; case; robot
 

0   引言
单片机诞生于20世纪70年代末，具有功能强、使用灵活、成本低、体积小、面向控制等优点，广泛应用于家用电器、仪器仪表、机器人、手机、PDA等产品^[1]。目前单片机的应用已经在我国形成庞大的产业，市场需要大量优秀的专业人才。因此在全国各高等院校和职业院校的机械、自动化、计算机、电子信息等专业都开设了单片机课程。该课程是一门应用性很强的课程，如何让学生在学好基础知识的同时，又能迅速地掌握设计应用技术，这是单片机课程教学的难点所在^[2]。本文从我院的实际教学中出现的问题来讨论高职院校对该课程的教学改革。
1   传统教学中的问题
教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》提出，“课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容。建立突出职业能力培养的课程标准，规范课程教学的基本要求，提高课程教学质量。”要“改革教学方法和手段，融‘教、学、做’为一体，强化学生能力的培养。”
传统单片机课程教学的弊端在于：首先，传统的理论教学过程是先基础后应用的模式，即单片机硬件结构→指令系统→汇编语言设计→系统扩展→接口技术→应用系统设计并配以验证性试验。这种方法思路清晰，结构严谨，但存在着过于机械性的弊端，使学生感觉枯燥和乏味，就更谈不上培养学生的学习兴趣，也就容易使其产生厌学和放弃的心态。其次，实验是以验证性为主，验证性其优点是对学生要求不高，组织容易，适合初学阶段，但验证性实验方法单一，模仿程度强，不利于培养学生的自主性。特别是实验设备其大部分线路已固定，只预留少量的接线插孔供学生扩展使用学生对硬件电路甚至没有很好的感性认识，更不要说硬件电路的设计学习了。再次，传统的考核方式是书面考试，一般安排在期末集中进行，主要根据考试卷面成绩来对学生进行评价，这样的考核方法不能准确反映学生的掌握效果，反之容易让学生产生突击复习应付考试的心理，平时学习也就会不够重视。因此，传统的单片机课程体系已经不能适用于创新型人才培养模式。
本文提出了一种基于工程实际以大型案例为主线的课程开发与教学模式，以“两轮教育机器人设计与制作”为主线，组织与序化课程教学内容，使学生熟练掌握单片机硬件电路设计与软件程序设计方法，教学试验对比发现，该教学模式可以提高现阶段高职《单片机应用技术》课程的教学质量，有效培养学生的职业能力，使学生达到高技术应用型人才的规格。
2   课程开发与教学改革
（1）以单片机设计工程师的典型工作任务为依据，确定课程的知识、职业能力和态度
通过企业走访，了解单片机设计师等人员的实际工作情况，结合教师下厂顶岗锻炼，毕业生跟踪调查等形式，明确单片机设计与应用相关岗位职责、岗位内容及所需的知识和技能，与省内外知名企业的现场专家一起进行职业岗位能力分析。单片机课程主要培养明确单片机系统的组成、掌握单片机单元电路的设计方法、能进行单片机硬件电路设计、掌握单片机程序设计等基本职业能力和岗位专业能力。
（2）以“两轮教育机器人”设计制作的工作过程为主线，组织与序化课程教学内容
依据单片机设计师职业岗位需求，精选“两轮教育机器人设计与制作”作为本课程的大案例。以“两轮教育机器人”的构思、设计、实施、运行为典型项目，采用C51系列单片机作为“两轮教育机器人”的控制器，按照“两轮教育机器人”设计与制作的工作过程展开教学与实践，将C51单片机的内部结构原理、外围引脚接口特性、外围扩展电路和C 语言程序设计等知识通过“学中做，做中学”的方式进行讲授。按功能把大案例分解为8独立个子案例，围绕实现子案例功能，整合与序化教学内容，作为一个教学单元。8个教学单元整合了本课程的基本知识和基本技能，形成了案例化的课程结构。在子案例教学中，教师引导学生自主设计、制作和拓展子案例，可以掌握大量实用的方法、技巧和经验，让学生在真实的环境中学会应用单片机技术设计、创新与制作智能电子产品的控制系统。
主要教学内容包括一个绪论与8个项目：编程控制直流伺服电机旋转；编程控制两轮教育机器人完成基本巡航动作；编程控制两轮教育机器人完成触觉导航；编程控制两轮教育机器人实现红外线跟踪；编程控制两轮教育机器人实现距离检测；应用单片机UART实现双机通信；应用LCD模块显示机器人运行状态信息；让机器人在行进过程中检测并显示环境温度值。
（3）以教学情境与工作过程相结合,实施一体化教学，实现“教、学、做”合一
采用多元智能理论，因材施教，多方位多层次地满足学生对知识和技能的需要。在整个教学过程中，坚持教学情境与工作过程相结合，“教、学、做”合一的原则，按照“一做二讲三练四评五拓展”的顺序组织教学，打破了理论与实践界限。所谓“一做”先按着指定的电路图和给出的程序测试代码先进行软件仿真，再选取元器件把实物做出来，形成感性认识，并将安全生产、现场管理融入项目制作的过程中，养成良好的职业态度、规范的职业习惯。“二讲”由教师讲解其电路的工作原理、软件的设计思想以及所涉及到的单片机硬件知识；“三练”是指在教师讲完工作原理和软件设计思想后，将程序设计代码收回，保留其硬件电路，有学生自己编写程序代码达到原先的控制目的；“四评”是针对学生练习的情况加以点评，总结其优点，指出其不足之处，提出改进建议；“五拓展”是指学生在实现既定电路功能的基础上进行硬件和软件的扩展，在这个阶段，教师可以给学生提出一些要求和设想，让学生根据这些充分发挥自己的创新能力和设计能力。

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