【摘要】根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)對單片機技術(shù)人才的職業(yè)能力要求，分析了當前高校單片機課程教學(xué)存在的問題。依照企業(yè)工作過程，研究了一種基于工作過程的單片機課程一體化教學(xué)模式，并詳細闡述了這種教學(xué)模式在單片機課程的實施。實踐表明，這種新教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生職業(yè)能力，適應(yīng)了現(xiàn)代企業(yè)對人才培養(yǎng)的需求。

【關(guān)鍵詞】工作工程；一體化教學(xué)；單片機課程

1.引言

單片機是一種常用的嵌入式微控器，由其構(gòu)成的計算機系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活的電子電氣設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，并隨著技術(shù)的進步在不斷地發(fā)展。在高等學(xué)校中，單片機課程是應(yīng)用電子、自動化、機電一體化等多個專業(yè)的專業(yè)必修課，是培養(yǎng)單片機應(yīng)用以及嵌入式技術(shù)的重點課程，也訓(xùn)練學(xué)生綜合能力的核心課程。對于想從事電子信息類專業(yè)工作的學(xué)生，學(xué)習(xí)單片機是學(xué)習(xí)ARM、DSP等高性能微處理器的必經(jīng)階段，學(xué)好單片機既能為低端微控器應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)，又將為學(xué)好高端微處理器做好準備。

同時，現(xiàn)代企業(yè)與電子電氣信息類相關(guān)的崗位招聘，大都要求從業(yè)者具有良好的單片機技術(shù)綜合應(yīng)用能力，包括軟件編程、硬件設(shè)計以及綜合調(diào)試等能力。并且隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對從事單片機應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)聘者能力要求越來越高。這就要求單片機課程教學(xué)應(yīng)適應(yīng)企業(yè)人才發(fā)展要求。在高校中，特別是高等職業(yè)院校，探索和研究單片機課程新型教學(xué)模式是適應(yīng)我國產(chǎn)業(yè)調(diào)整、技術(shù)升級和經(jīng)濟發(fā)展對單片機應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)需求的必然要求。

2.單片機教學(xué)現(xiàn)狀

單片機課程教學(xué)是理論性和實踐性相互融合、相互促進的復(fù)雜過程，它是以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐，技術(shù)創(chuàng)新和團隊協(xié)作等職業(yè)能力為目標的[1]。目前，單片機課程教學(xué)遠遠不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對單片機技術(shù)人才的要求，突顯了教學(xué)過程中的諸多問題。

（1）理論教學(xué)形式單一，理論與實踐分離。跟據(jù)筆者調(diào)研，當前大多數(shù)高校單片機教學(xué)采取的模式為按照知識體系講解。此種教學(xué)模式，能夠使學(xué)生了解單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，理解指令執(zhí)行過程，建立知識體系，但學(xué)生普遍感覺內(nèi)容枯燥無味，知識點難以理解，缺乏具體實踐鍛煉，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生失去興趣。在實踐教學(xué)上，通常大都采取課先理論后實踐，理論多實踐少，理論和實踐分別由不同教師教授，實踐和理論脫離。

（2）實踐內(nèi)容、方法滯后企業(yè)生產(chǎn)需求。大多數(shù)的單片機教學(xué)仍以匯編語言為核心進行講授，實踐手段以試驗箱、集成學(xué)習(xí)板為平臺進行。以匯編語言為核心的程序設(shè)計早已不適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)單片機開發(fā)設(shè)計高效率的要求。教學(xué)實驗設(shè)備的集成化，使學(xué)生忽視了單片機技術(shù)應(yīng)用能力要求的硬件設(shè)計。實踐教學(xué)環(huán)境與企業(yè)工作環(huán)境相差較大，學(xué)生面臨學(xué)無所用的境地。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)方式不當。知識點死記硬背，缺乏靈活應(yīng)用。軟硬件設(shè)計照貓畫虎，注重結(jié)果，忽視過程，缺乏分析問題、解決問題的環(huán)節(jié)。

（4）課程考查評價方式落后。單片機課程考核評價方式主要以卷面成績?yōu)橹?，嚴重忽視了單片機課程的應(yīng)用性，也使學(xué)生在思想中形成只要掌握知識點就掌握了單片機技術(shù)的錯誤觀念。

由于以上問題的存在，學(xué)生普遍反映單片機知識點瑣碎，概念抽象、編程難，硬件設(shè)計無從著手等。教師感到教學(xué)效果不理想。因此，研究適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展需求的單片機課程教學(xué)模式迫在眉睫。

3.基于工作過程的單片機一體化教學(xué)模式探討

在企業(yè)生產(chǎn)中，工作過程是為完成一項工作任務(wù)并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序[2]。

為適應(yīng)企業(yè)人才的需要，職業(yè)教育研究專家提出了基于工作過程的教學(xué)模式?；诠ぷ鬟^程的一體化教學(xué)就是構(gòu)建一種學(xué)校教學(xué)環(huán)境與企業(yè)工作環(huán)境深度吻合的教學(xué)效果，是教學(xué)內(nèi)容與工作內(nèi)容一體化，是教學(xué)方法與工作方法一體化，是教學(xué)場景與工作場景一體化，是“教、學(xué)、做、研”的融合。

基于工作過程的單片機課程一體化教學(xué)模式是以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標，以教學(xué)計劃為先導(dǎo)，以項目教學(xué)[3]為載體，以教學(xué)方法為途徑，“教、學(xué)、做、研”深度融合、相互促進的綜合教學(xué)過程，打破了傳統(tǒng)的單片機課程教學(xué)環(huán)境和模式。

教學(xué)計劃是整個教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師在制定計劃時要圍繞單片機課程目標，又要充分考慮高職學(xué)生的知識水平和能力，對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化整合。

將單片機課程知識體系劃分為多個工作項目，知識點以項目作為載體，貫穿教學(xué)過程。項目制定由淺入深，由易到難，有簡單到復(fù)雜。相關(guān)理論知識講解以完成項目任務(wù)為原則，并在滿足大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上加以深化擴展。項目實施可以分為三個階段。

（1）基礎(chǔ)階段：以單片機內(nèi)部資源為核心的驗證性項目。重點掌握I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、并行接口、串行接口的工作原理及使用方法等重要知識點。

（2）研究型階段：通過相關(guān)項目任務(wù)，重點掌握1602、12864液晶顯示、AD/DA轉(zhuǎn)換、RAM/ROM擴展、8255A擴展、TWI/SPI總線等單片機外圍接口技術(shù)，激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的潛能。

（3）創(chuàng)新型階段：該類階段通常為簡單的綜合項目，重點解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題以及研究問題的能力，并引導(dǎo)學(xué)生自由發(fā)揮，實現(xiàn)創(chuàng)新。

表1

項目任務(wù)使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器設(shè)計溫度采集系統(tǒng)

項目目標通過本項目，利用數(shù)字溫度傳感器和1600LCD完成一個基于AT89S52單片機的溫度采集系統(tǒng)，已達到以下要求。

（1）熟悉芯片手冊使用方法。

（2）鞏固1602液晶顯示編程方法。

（3）掌握“1-Wire”C語言程序?qū)崿F(xiàn)方法。

（4）實現(xiàn)綜合調(diào)試。

教學(xué)設(shè)備硬件：電腦，自制形式主義式單片機實驗平臺，溫度傳感器DS18B20等。

軟件：Keil uVision4，Proteus以及AltiumDesigner軟件。

完成結(jié)果形成報告文檔，包括：原理圖，PCB圖，C51程序文檔，設(shè)計流程圖。仿真演示以及實物演示等。

項目拓展聲光報警，多路溫度采集，串口通訊。

知識講解采取行至有效的教學(xué)方法。制作生動形象的多媒體課件；在教學(xué)過程中，采用計算機輔助教學(xué)和實物演示相結(jié)合；用文字、圖像、聲音等多種信息表達形式；將學(xué)生分組討論和實踐等。多種教學(xué)手段的恰當運用，豐富了單片機課程的教學(xué)過程，提高了教師的教學(xué)效率，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

整個教學(xué)過程，學(xué)生實踐為主，教師指導(dǎo)為輔，突出學(xué)生學(xué)習(xí)、探究自主性，在“教、做、學(xué)、研”中提高能力。

4.基于工作過程的單片機一體化教學(xué)實踐

下面以單片機課程教學(xué)中研究型階段的一個項目為例，如表1所示，來介紹下基于工作過程的單片機課程一體化教學(xué)實踐。

整個教學(xué)流程如下：

課前任務(wù)：布置資料查找任務(wù)。讓學(xué)生利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)查找BS18B20芯片手冊，以及相關(guān)的編程實例，并圈定預(yù)習(xí)的重點，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

教學(xué)過程：整個教學(xué)過程包括教師的教與演示和學(xué)生的學(xué)與做。

（1）教師工作：

①項目介紹。將整個項目的任務(wù)、目標以及完成結(jié)果做詳細地介紹，使學(xué)生明白項目的要求。

②結(jié)果演示。教師利用Proteus仿真或開發(fā)平臺綜合演示項目結(jié)果，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。

③相關(guān)知識講解。對于程序設(shè)計，結(jié)合芯片手冊，教師利用多種教學(xué)手段重點講解“1-Wire”的編程方法，并在keil軟件用C語言實現(xiàn)。對于硬件設(shè)計，結(jié)合芯片手冊，可以利用Proteus仿真搭建，也可以在自制的單片機實驗平臺上快速搭建，并講解硬件設(shè)計的原則和方法。

④教師進行完成項目方案指導(dǎo)。

（2）學(xué)生工作：教師完成工作之后，學(xué)生按已定分組開始項目的實踐。學(xué)生組內(nèi)自定分工，確定方案，制定單片機設(shè)計流程，依次完成原理圖、PCB設(shè)計、硬件搭建和軟件編程以及綜合調(diào)試。教師則巡回檢視，對于共性問題及時講解，對于個性問題分別指導(dǎo)。鼓勵學(xué)生深入探究，對于完成好的，教師鼓勵其設(shè)計進行深化和擴展。

（3）考核評價：項目的考核和評價采用自我評價，小組互評和教師點評相結(jié)合，以學(xué)生自我評價為主，小組內(nèi)學(xué)生互評為輔，教師在評價過程中起引導(dǎo)的作用。以項目成果展示，任務(wù)完成情況，團隊合作等方面做出綜合評價。

教學(xué)過程與企業(yè)工作過程高度吻合，“教、學(xué)、做、研”深度融合，突出了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究的主體地位，體現(xiàn)了單片機應(yīng)用技術(shù)的工作過程，培養(yǎng)了學(xué)生綜合能力。

5.結(jié)語

通過基于工作過程的一體化教學(xué)模式在我院單片機課程教學(xué)過程中的實踐，學(xué)生改變以往的對單片機課程的厭學(xué)狀態(tài)，課內(nèi)外積極投入，很多學(xué)生設(shè)計出功能實用、思想新穎的單片機產(chǎn)品。培養(yǎng)的畢業(yè)生在企業(yè)實際工作中的能力表現(xiàn)也得到認可。表明：這種教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的濃厚學(xué)習(xí)興趣，明確了學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的現(xiàn)實目標，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，鍛煉了學(xué)生職業(yè)能力，增強了課堂教學(xué)效果。

參考文獻

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[2]姜大源.世界職業(yè)教育課程改革的基本走勢及其啟示——職業(yè)教育課程開發(fā)漫談[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2008（27）.

[3]李雪.基于Proteus的單片機項目式教學(xué)設(shè)計與實施[J].軟件導(dǎo)刊，2010，7（9）：187-189.

作者簡介：賈紅賓（1980—），男，碩士，助教，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)及其教學(xué)等。