臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊利亞 潘海燕 鄭雨芳 孫凌杰

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》教學(xué)改革與探索

臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊利亞 潘海燕 鄭雨芳 孫凌杰

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是實踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，是高職院校電子、電氣等相關(guān)專業(yè)最重要的核心課程之一。針對當(dāng)前高職院校單片機(jī)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，論述單片機(jī)教學(xué)改革的必要性，并從教學(xué)內(nèi)容選取、教學(xué)方法使用、加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)、考核方式確定等方面提出教學(xué)改革思路和方法。

單片機(jī)；教學(xué)；改革

當(dāng)今世界，單片機(jī)在工業(yè)過程控制、智能儀表、計算機(jī)集成控制、人工智能、通信設(shè)備的智能化方面應(yīng)用非常廣泛，而且隨著電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以單片機(jī)和各種微處理器為核心必然是實現(xiàn)智能化技術(shù)的主流方向。同時，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是高職院校電子、電氣等相關(guān)專業(yè)最重要的核心課程之一，是一門實踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，該方向?qū)W(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)都起著重要的作用。

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》傳統(tǒng)教學(xué)一般包括理論課和實踐課。理論課學(xué)生普通反應(yīng)知識抽象、難學(xué)、難懂，學(xué)了后面又忘了前面，學(xué)生學(xué)得吃力，老師教得辛苦。實踐課主要采用驗證性實驗，學(xué)生只要連線正確、程序輸入無誤就能看到結(jié)果，這樣往往造成學(xué)生只關(guān)注實驗結(jié)果，而忽略了思考過程。學(xué)生無法從中提高分析問題、思考問題、解決問題能力，甚至到最后還是無法獨立設(shè)計一個簡單的單片機(jī)系統(tǒng)，實踐動手能力非常差。這樣的教學(xué)方法不能體現(xiàn)單片機(jī)實踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點，也與社會發(fā)展脫軌，因此，《單片機(jī)原理與運(yùn)用》教學(xué)改革迫在眉睫。我們總結(jié)了以往教學(xué)過程中的一些經(jīng)驗和教訓(xùn)，提出以下幾點《單片機(jī)原理與運(yùn)用》教學(xué)改革的思路和方法。

1.教學(xué)內(nèi)容選取

以培養(yǎng)學(xué)生具備從事單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計崗位能力和相關(guān)職業(yè)群為目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)生實踐動手能力和工程實際運(yùn)用能力為導(dǎo)向，來選取教學(xué)內(nèi)容。在本課程的開始的時候，介紹單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，例舉日常生活中單片機(jī)控制的設(shè)備，把科研項目或往屆畢業(yè)設(shè)計中的一些應(yīng)用板帶進(jìn)課堂，通過圖片、實物展示使學(xué)生對單片機(jī)有一定的感性認(rèn)識，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

選取以單片機(jī)C語言貫穿各章節(jié)，并且是項目化教學(xué)形式的教材。C語言可讀性、可維護(hù)性和可移植性都比匯編語言好，在實際單片機(jī)設(shè)計中，基本上都采用C語言。項目教學(xué)改變了傳統(tǒng)教材內(nèi)容安排強(qiáng)調(diào)只是系統(tǒng)性為主的思路；把課程教學(xué)內(nèi)容劃分為若干個項目形式來完成，項目又以任務(wù)的方式出現(xiàn)，突出體現(xiàn)高職生理論知識“必需、夠用”的原則。

多增加日常生活常見案例為項目，每個項目又包括幾個任務(wù)，通過每個任務(wù)的完成過程，使學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識。通過常見案例的剖析，引起學(xué)生的注意，激發(fā)他們的興趣，每個任務(wù)完成后，教師進(jìn)行知識點得總結(jié)，這樣學(xué)生在實踐動手中不知不覺就掌握的理論知識。比如交通燈控制系統(tǒng)，這一項目可以分成單片機(jī)控制單燈亮滅、流水燈控制、定時器控制流水燈、帶時間顯示系統(tǒng)等，其中通過單片機(jī)控制單燈亮滅這一任務(wù)的設(shè)計，學(xué)生可以學(xué)習(xí)單片機(jī)結(jié)構(gòu)、I/O口、單片機(jī)最小系統(tǒng)等基本知識。通過流水燈控制這一任務(wù)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)單片機(jī)C語言的各種語句等。

2.教學(xué)方法使用

我們以項目為教學(xué)單元，以任務(wù)驅(qū)動進(jìn)行教學(xué)。我們的教學(xué)是在一體化教室實施，只要在一體化教室中通過仿企業(yè)的工作環(huán)境進(jìn)行項目化教學(xué)，教學(xué)過程才能實現(xiàn)真正的教、學(xué)、做融為一體，并充分調(diào)用學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。

每個任務(wù)包括任務(wù)目標(biāo)要求、學(xué)生知識與能力準(zhǔn)備、計劃、實施過程、評估。教師先布置任務(wù)，說明這個任務(wù)要到達(dá)的功能及要求。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，制作多媒體課件，將理論知識通過多媒體手段以聲音、圖像、文字等方面表現(xiàn)出來，使枯燥抽象的理論知識變得生動直觀，學(xué)生更容易理解。也可以通過Flash動畫演示或Proteus仿真軟件展示任務(wù)的運(yùn)行結(jié)果，使學(xué)生對任務(wù)要求更加清楚。學(xué)生分組后，每個小組進(jìn)行任務(wù)設(shè)計的討論，并確定設(shè)計方案。學(xué)生任務(wù)實施過程中，教師對學(xué)生操作過程中存在的問題進(jìn)行實時點評，實施后，教師對每組的實施結(jié)果進(jìn)行驗收和評估，最后總結(jié)任務(wù)實現(xiàn)過程中碰到的普遍問題、知識運(yùn)用的難點關(guān)鍵點。這樣的教學(xué)方法能提高學(xué)生分析問題、思考問題、解決問題能力，而且通過每個任務(wù)的制作，學(xué)生積極性提高、自主學(xué)習(xí)能力和動手能力增強(qiáng)。

另外，教師可以把多媒體課件、儀器設(shè)備電路圖、設(shè)備的使用方法、任務(wù)要求、本課程相關(guān)的學(xué)習(xí)資料等掛在網(wǎng)上，進(jìn)行資源共享，供學(xué)生查閱學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)

實踐環(huán)節(jié)是《單片機(jī)原理與運(yùn)用》課程的重要環(huán)節(jié)，通過實踐環(huán)節(jié)，可以提高學(xué)生動手操作能力。我們把實踐環(huán)節(jié)分成基礎(chǔ)性實踐、開放性實踐、綜合設(shè)計實踐三個部分。

基礎(chǔ)性實踐主要是實現(xiàn)指令練習(xí)、基本程序結(jié)構(gòu)編寫，或是一些驗證理論知識準(zhǔn)確性的實驗，通過這一環(huán)節(jié)，學(xué)生所學(xué)的理論知識得以鞏固。開發(fā)性實踐要求學(xué)生具有扎實的理論基礎(chǔ)，具有分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生對常見接口的硬件設(shè)計、軟件編程及仿真器下載調(diào)試的能力。在綜合設(shè)計實踐過程中，教師只提出實驗?zāi)康暮鸵螅瑢W(xué)生要自主確定設(shè)計方案，并設(shè)計硬件電路圖、制作電路PCB圖，并在自己做的PCB板上焊接元器件。硬件調(diào)試成功后，再把編寫好的程序利用仿真器下載到電路板上，進(jìn)行調(diào)試。這樣，學(xué)生熟悉了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的整個過程，他們的實踐動手能力也得到很好的提高。

除了上面三個實踐環(huán)節(jié)外，我們還要鼓勵學(xué)生參加全國電子設(shè)計大賽和大學(xué)生創(chuàng)新科技項目，使學(xué)生在實踐過程中不斷的學(xué)習(xí)新知識，提高設(shè)計創(chuàng)新能力。

4.考核方式確定

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，課程考核是由期末閉卷考核占70%，平時表現(xiàn)占30%組成，這樣的考核方式只能一定程度上反應(yīng)學(xué)生理論知識的掌握情況，很難體現(xiàn)學(xué)生的分析能力和實踐動手能力，也與單片機(jī)課程實踐性強(qiáng)的特點不相符合。

一個好的考核方法對于學(xué)習(xí)一門課程至關(guān)重要?？己瞬粌H是對教師教學(xué)效果的檢驗和學(xué)生水平的測試，同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法的導(dǎo)向。筆者提出的考核方式包括期末考核30%、項目考核50%、平時表現(xiàn)20%。其中平時表現(xiàn)包括出勤表現(xiàn)、作業(yè)完成情況。期末考核是對課程基礎(chǔ)知識進(jìn)行閉卷測試。項目考核是每個項目成績的平均分，每完成一個項目，教師根據(jù)學(xué)生的工作態(tài)度、完成情況、回答問題情況進(jìn)行評分。每個項目完成后，學(xué)生都能看到自己的成果，這樣也調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。這樣的課程考核方式不僅包括基礎(chǔ)知識掌握程度考核，還包括學(xué)生的分析、學(xué)習(xí)、動手、應(yīng)用等方面能力的考核，能比較客觀的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

5.總結(jié)

教學(xué)改革實施后，課堂氣氛變的更加活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更加濃厚。實踐表明，我們的教學(xué)改革方案不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、應(yīng)用能力和動手能力，而且對學(xué)生的獨立思考和分析問題、解決問題的能力的提高也起到了很好效果。當(dāng)然，教學(xué)改革是一個無止境的過程，我們還要不斷更新教學(xué)觀念，不斷的探索和實踐，來提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

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本文屬“臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年課題”資助（項目編號：2012YB04）。

楊利亞（1984—），女，浙江臨海人，臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院碩士研究生，助教。