張翠英，王洪濤，鄭秀紅，解麗華，溫衛(wèi)中

摘要：本文針對傳統(tǒng)教學(xué)中重理論輕實踐，學(xué)生普遍感覺抽象難懂，更缺乏單片機的實際應(yīng)用能力和系統(tǒng)開發(fā)能力等問題，提出并嘗試了《單片機原理及接口技術(shù)》課程“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式。實踐證明，一體化教學(xué)極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，為學(xué)生實現(xiàn)零距離就業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：單片機;教學(xué)做一體化;實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0???? 文獻標(biāo)志碼：A???? 文章編號：1674-9324（2014）41-0145-03

《單片機原理及接口技術(shù)》是高校電氣類專業(yè)的一門專業(yè)必修課，具有很強的實踐性。該課程的教學(xué)目的不僅要求學(xué)生掌握單片機的結(jié)構(gòu)原理和匯編語言源程序的編寫，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生單片機的實際應(yīng)用能力和系統(tǒng)綜合開發(fā)能力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師為中心，以教科書為依據(jù)。教學(xué)內(nèi)容上基本都是單片機的基本概念、硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言、中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器、串行口、存儲器的擴展、人機接口以及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識時，由于對單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)不了解，缺乏必要的感性認識，對抽象的理論知識只能死記硬背。學(xué)生在理論知識學(xué)習(xí)結(jié)束后仍然不了解單片機開發(fā)的完整過程，甚至不清楚編程器和仿真器的概念，很難做到對系統(tǒng)的深入理解和充分掌握。理論教學(xué)與實踐教學(xué)相分離，造成學(xué)生的專業(yè)興趣得不到激發(fā)，學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動，結(jié)果是越學(xué)越乏味，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的綜合應(yīng)用及系統(tǒng)開發(fā)能力，我院在機電類專業(yè)的《單片機原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)上嘗試了“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式的研究與實踐，取得了較好的效果。

一、教、學(xué)、做一體化教學(xué)模式特點

“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)是指在同一空間和時間內(nèi)同步進行的教學(xué)，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現(xiàn)，沒有固定的先實后理或先理后實順序，而是教師的教和學(xué)生的學(xué)有機結(jié)合，邊教邊做，邊學(xué)邊做，這就是“教、學(xué)、做”一體化概念。一體化教學(xué)符合學(xué)生的認知規(guī)律，能夠把復(fù)雜的知識直觀化，項目化。這種教學(xué)模式可使理論知識的學(xué)習(xí)與實際操作的訓(xùn)練緊密結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容更具有針對性，使學(xué)生真正做到知行合一?！敖獭W(xué)、做”一體化教學(xué)模式可以較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的動手能力，同時也使教學(xué)內(nèi)容更具有針對性，使學(xué)生真正做到知行合一，對于學(xué)生零距離就業(yè)有極大的好處?！敖?、學(xué)、做”一體化教學(xué)方法具有以下特點：①實踐性。在真實或仿真的環(huán)境下利用實物、模型或仿真視頻，在“做”的過程中“教”，在“做”的過程中“學(xué)”，整個過程在實踐中進行。②實用性。教學(xué)做一體化教學(xué)內(nèi)容可根據(jù)職業(yè)崗位能力需求設(shè)定，即學(xué)即用。③自主性。學(xué)生能自主、自由地學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進了學(xué)生自主創(chuàng)新能力的發(fā)展。④注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在教學(xué)實施過程中，可以最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀察能力和動手能力，同時形成良好的職業(yè)素養(yǎng)。

二、“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式實施方案

1.以項目為載體，以實訓(xùn)為手段，融“教、學(xué)、做”為一體。將項目驅(qū)動法引入單片機教學(xué)，就是要結(jié)合具體項目，把所要講授的各項理論知識和實踐技能按由淺入深、現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的原則分解到一個個具有明確應(yīng)用目標(biāo)的任務(wù)中。讓學(xué)生在理論知識的學(xué)習(xí)中，時刻聯(lián)系自己的項目所需要的知識點，學(xué)習(xí)的目的性更加明確，學(xué)習(xí)更加積極主動。教師選擇項目要以理論知識為依據(jù)，注重實用性、創(chuàng)新性和前瞻性，既能進一步鞏固理論知識，又能訓(xùn)練學(xué)生的實踐操作，增強學(xué)生解決實際問題的能力。引導(dǎo)學(xué)生掌握提出問題、分析問題和解決問題的方法，最終讓學(xué)生通過自己的努力和教師的指導(dǎo)，完成任務(wù)。在傳統(tǒng)的單片機實驗室即可進行單片機項目教學(xué)，還可以構(gòu)建基于Proteus和Keil軟件的虛擬單片機實驗室，不需額外增加大量的硬件設(shè)備。項目教學(xué)可分以下幾個環(huán)節(jié)：①分配任務(wù)，收集資料階段。在學(xué)期初始，將項目的難易等級分為A、B、C三級，保證每個學(xué)生都能真正參與到項目中，并有所收獲，如銀行自動取款機、交通燈、電子萬年等。學(xué)生可根據(jù)自己的能力差異和興趣愛好，加入不同等級的項目團隊，并到任課老師處填寫項目任務(wù)書，領(lǐng)取項目。學(xué)生根據(jù)領(lǐng)取的項目查閱相關(guān)資料，選取合適的單片機型號和相關(guān)外圍部件。如智能交通燈，硬件包括單片機、發(fā)光二極管、數(shù)碼管或液晶顯示器等，選擇硬件材料考慮的諸多因素由學(xué)生自行解決。②硬件電路搭建。整個項目進程要求學(xué)生本著“先硬后軟”的思想，先搭建硬件電路圖。根據(jù)普通教材的教學(xué)內(nèi)容安排，第二章將講授單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳以及構(gòu)成小型控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。這一時期引導(dǎo)學(xué)生進行硬件電路搭建。③軟件編程。當(dāng)教材內(nèi)容進入?yún)R編語言指令和編程階段，具體的軟件指令被學(xué)生熟知并應(yīng)用。項目組應(yīng)進行相應(yīng)的主功能程序設(shè)計。之后是中斷、定時計數(shù)等內(nèi)容，再進行相應(yīng)的輔助功能程序設(shè)計。隨后進入軟件編程。④完成設(shè)計進行虛擬仿真。虛擬仿真階段要利用Proteus和Keil兩個仿真軟件。在硬件與軟件設(shè)計過程結(jié)束后，先用Proteus軟件畫出項目原理圖，再用Keil C51編寫項目驅(qū)動源程序并進行編譯，產(chǎn)生一個擴展名為.hex的可執(zhí)行文件。最后把該可執(zhí)行文件嵌入Proteus軟件中的虛擬單片機中去，學(xué)生就可以進行仿真調(diào)試，從而形成一個基于Proteus和Keil的虛擬單片機實驗室。⑤實驗室軟硬件調(diào)試驗證。最后重要環(huán)節(jié)是在實驗室進行軟硬件調(diào)試驗證。根據(jù)Proteus軟件仿真通過的項目電路，在單片機實驗箱或?qū)嶒炂脚_上進行實物連接，并利用下載器或仿真器驗證器件功能。若出現(xiàn)故障，小組討論、查找并排除。實際操作使學(xué)生熟悉各種器件的規(guī)格、型號及性能，并提高了學(xué)生的動手能力。

2.利用課程設(shè)計，進一步提高學(xué)生的系統(tǒng)開發(fā)能力和綜合應(yīng)用能力。課程設(shè)計是一種課程形式，也是一種教學(xué)方法，其基本教學(xué)目的是加深學(xué)生對課程基礎(chǔ)理論和基本知識的理解與掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)理論和技能分析與解決實際問題的實踐能力以及勇于探索的創(chuàng)新精神。課程設(shè)計內(nèi)容的設(shè)立應(yīng)與時俱進，注重先進性和開放性，并與學(xué)科的前沿技術(shù)相結(jié)合。突出學(xué)生的自主性、主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，注重學(xué)生設(shè)計能力的培養(yǎng)和工程能力的訓(xùn)練。在課程設(shè)計的綜合性、設(shè)計性環(huán)節(jié)給予學(xué)生更多的選擇。選題沒有固定的要求，只是給出一些提示，學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想進行硬件選擇、軟件設(shè)計，達到自己的設(shè)計目標(biāo)。極大地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新性。

3.以電子設(shè)計競賽為契機開設(shè)第二課堂。為了培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力和實踐能力，在人力、物力上積極支持學(xué)生開展課外科技活動。實驗室開放是開設(shè)第二課堂的前提條件。將學(xué)校現(xiàn)有的實驗室在管理制度上開放，為學(xué)生自主實驗提供場所及設(shè)備。第二課堂的開設(shè)以學(xué)生的興趣為出發(fā)點，以電子設(shè)計競賽為目標(biāo)，將第二課堂分為日?；顒蛹案傎悳?zhǔn)備兩種。日常活動鼓勵學(xué)生自主設(shè)計一些小發(fā)明小制作，自行制作印刷電路板。引導(dǎo)學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新項目（UIT）立項，自己找方向、寫材料、定方案、開展項目研究。鼓勵學(xué)生積極參與各種電子設(shè)計競賽，提高創(chuàng)新能力。電子設(shè)計競賽準(zhǔn)備階段要專門抽調(diào)教師進行專業(yè)指導(dǎo)，以減少學(xué)生的盲目性，提高學(xué)生的體系化、目標(biāo)化及競賽能力，在賽前還組織了參賽隊員的集訓(xùn)。

4.與企業(yè)建立緊密合作關(guān)系，共建實習(xí)基地。建設(shè)校內(nèi)生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，由學(xué)校提供場地和管理，企業(yè)提供設(shè)備、技術(shù)和師資支持，以企業(yè)為主組織實訓(xùn)，構(gòu)建校企聯(lián)盟，實現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)目標(biāo)與企業(yè)需求對接，全面提高學(xué)生綜合技術(shù)應(yīng)用能力。對某些小型產(chǎn)品，可以帶到學(xué)校進行組裝，既加強學(xué)生應(yīng)用技能的培養(yǎng)，又可為學(xué)生勤工儉學(xué)創(chuàng)造條件。此外，學(xué)院在師資選擇方面，突破傳統(tǒng)的全職教師模式，廣納社會精英，積極引進企業(yè)有經(jīng)驗的“雙師型”教師，現(xiàn)任課教師中“雙師型”教師已超過20%。單片機原理及應(yīng)用課程就聘請了某研究所的高級工程師來承擔(dān)，不僅傳授給學(xué)生許多實用知識與實踐技能，還幫、帶、教出了一批中青年教師，極大地提升了這些專職教師的專業(yè)技術(shù)能力。

5.通過“預(yù)就業(yè)”，使學(xué)生提前進入生產(chǎn)現(xiàn)場。“預(yù)就業(yè)”培養(yǎng)模式是一種與就業(yè)相結(jié)合，校企聯(lián)合培養(yǎng)的開放式教育模式。近年來，學(xué)院與山西本省及一些外省企業(yè)建立了廣泛的合作關(guān)系。學(xué)生前兩年半在學(xué)校學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課及部分專業(yè)課，從第六學(xué)期以“預(yù)就業(yè)”的形式分批進入用人單位，邊學(xué)習(xí)邊實習(xí)，同時接受學(xué)校教師的網(wǎng)上授課與考查。學(xué)校的專業(yè)課教師借助網(wǎng)絡(luò)平臺，給“預(yù)就業(yè)”學(xué)生提供專業(yè)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與考核。經(jīng)過幾年的摸索與實踐，現(xiàn)已形成一種較為成熟的培養(yǎng)模式，并且與眾多企業(yè)建立了緊密合作關(guān)系。目前，我院畢業(yè)生除了在山西省的企業(yè)廣泛就業(yè)，還有很多學(xué)生進人到上海、北京、江蘇、內(nèi)蒙古等多家大型企業(yè)。

三、建立綜合評價機制

在“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式下，需改變傳統(tǒng)考核方式，建立綜合評價機制，構(gòu)建能力評價體系。對學(xué)生的考核，從注重分數(shù)轉(zhuǎn)變成注重能力。期末總成績由理論考試成績、實驗實訓(xùn)成績、項目設(shè)計完成情況成績等幾個方面共同組成。理論考核仍采用試卷考試形式，但考試內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)以能力為本的理念，題型以靈活的選擇、判斷題為主。不同的實訓(xùn)內(nèi)容制訂不同的考核評價方案。實驗實訓(xùn)考核在實訓(xùn)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上模仿企業(yè)的真實情況進行模擬情景練習(xí)，注重過程，按步驟打分。項目設(shè)計及完成情況重在除考核個人能力和團隊協(xié)作能力。

四、結(jié)論

“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式符合學(xué)生的認知規(guī)律，能夠把復(fù)雜的知識直觀化、項目化。實踐證明，近幾年在學(xué)校開展項目教學(xué)法、第二課堂，改革課程設(shè)計的內(nèi)容和形式，融“教、學(xué)、做”三個環(huán)節(jié)為一體，不僅極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的差距，同時也提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和單片機系統(tǒng)開發(fā)能力，為學(xué)生實現(xiàn)零距離就業(yè)創(chuàng)造了良好的條件。

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基金項目：太原科技大學(xué)教學(xué)研究項目（X2012029）

作者簡介：張翠英（1971-），女，太原科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院副教授，碩士。