單片機(jī)課程項目化教學(xué)改革的探討*

陳震1，陳新亞2

( 1.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 電子通信工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000；

2.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 機(jī)電工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000)

摘要：隨著單片機(jī)課程項目化教學(xué)的廣泛開展，我們確實看到了項目化教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和提高動手實踐能力上的優(yōu)勢，但項目化教學(xué)傳授知識的系統(tǒng)性和完整性較差。如何在保持項目化教學(xué)優(yōu)勢的同時兼顧相關(guān)理論知識的系統(tǒng)性和完整性，進(jìn)一步提高學(xué)生解決實際問題的能力，需要我們在深化單片機(jī)課程教學(xué)改革中重點關(guān)注和解決。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)課程；項目化教學(xué); 教學(xué)改革

收稿日期：*2015-03-15

作者簡介：陳震(1973-)，男，河南鎮(zhèn)平人，副教授，主要從事計算機(jī)控制技術(shù)研究。

中圖分類號：G642

0引言

《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》課程是一門許多工科專業(yè)都會開設(shè)的專業(yè)技術(shù)課程。它是一門綜合運用數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、通信技術(shù)、程序設(shè)計、電子CAD等知識，以解決實際工程問題為目標(biāo)的綜合性課程。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果直接影響學(xué)生未來解決本專業(yè)工程實踐問題的能力，因此它的教學(xué)效果就顯得尤其重要。

隨著高等職業(yè)教育的發(fā)展，教育部出臺《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，對高等職業(yè)教育提出培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能的教學(xué)目標(biāo)。在全面提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)大量高素質(zhì)技能型人才的背景下，項目化教學(xué)越來越為教育主管部門和高職院校所重視。在全面開展項目化教學(xué)改革的過程中，項目化教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和提高實踐能力上的優(yōu)勢很突出，但也出現(xiàn)了課程知識完整性和系統(tǒng)性較差、學(xué)生缺乏理論基礎(chǔ)、缺乏發(fā)展后勁的缺點[1]。如何解決項目化教學(xué)理論知識缺乏系統(tǒng)性和完整性的缺點，在提高學(xué)生動手實踐能力的前提下，全面增強(qiáng)學(xué)生的知識掌握水平并最終全面提高學(xué)生專業(yè)技術(shù)水平，是我們在開展項目化教學(xué)過程中需要思考和解決的問題。本文結(jié)合單片機(jī)課程I2C通信項目化教學(xué)的實踐對此加以探討。

1理論教學(xué)與項目化教學(xué)的特點及其比較

1.1傳統(tǒng)理論教學(xué)及其特點

傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)是老師主導(dǎo)課堂教學(xué)進(jìn)行傳授、學(xué)生被動聽課記筆記學(xué)習(xí)的狀態(tài)。雖然在理論學(xué)習(xí)階段學(xué)生有幾次實驗課，但是僅是以驗證某個知識點是否正確為目的。學(xué)生學(xué)習(xí)中易感到枯燥無味，毫無學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性可言，純粹是填鴨式的教學(xué)模式[2]。

傳統(tǒng)理論教學(xué)方式存在以下一些問題[3]：

(1) 單純以老師的課堂教學(xué)為主，學(xué)生被動學(xué)習(xí)，教學(xué)效果嚴(yán)重依賴教師知識和教學(xué)技能水平，學(xué)生缺乏獨立思考和解決問題的能力。由于教師相對學(xué)生而言對課程的內(nèi)容理解更加深刻，加上授課以某個教材為依托，容易造成任課教師根據(jù)自己的理解或者教材教學(xué)內(nèi)容的安排而對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍。學(xué)生為跟上教師的講課進(jìn)度，只能根據(jù)教師的教學(xué)情況對知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，不去思考和關(guān)心自己對知識是否充分理解和掌握，同時由于任課教師在學(xué)生中的權(quán)威性，即使學(xué)生對某些知識點和教師的理解有偏差也只好將教師或書本作為唯一正確的答案。由于個體理解和對知識融會貫通能力的差異，造成學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實踐動手之間的顯著差異。

(2) 學(xué)生理論和實踐能力嚴(yán)重脫節(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)過程也配備了必要的實驗課，但其內(nèi)容主要以驗證某一知識點的正確性為目標(biāo)，在此過程中學(xué)生毫無創(chuàng)新性可言，也不以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和解決問題的能力為目標(biāo)。實驗課的實驗內(nèi)容和實驗步驟早已經(jīng)制定好了，甚至專門編寫了實驗指導(dǎo)書予以規(guī)范。在實驗設(shè)備狀態(tài)良好、實驗操作正確的情況下，同批次的實驗結(jié)果幾乎都是確定無疑的，這種類型的實驗課雖然在一定程度上能夠鍛煉學(xué)生的動手能力，但對培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力卻是不夠的，這就造成學(xué)生理論學(xué)習(xí)和解決問題的實踐相脫節(jié)，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對高素質(zhì)人才的需求。

1.2項目化教學(xué)及其特點

項目化教學(xué)，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動。它是“行為導(dǎo)向”教學(xué)法的一種。

項目化教學(xué)通過實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力[4]。

項目化教學(xué)的關(guān)鍵，是根據(jù)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)設(shè)計和制定一個項目的工作任務(wù)。其教學(xué)內(nèi)容以實際工作流程或者實際工作流程的模擬平臺為載體，通過學(xué)生動手實踐切身體會實際工作的實施，以身臨其境的感觀刺激學(xué)生加深對知識的理解。教師作為學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者，僅對學(xué)生的研究方法進(jìn)行方向性的指導(dǎo)。項目化教學(xué)的特點如下。

實踐性：項目的主題與真實世界密切聯(lián)系，學(xué)生的學(xué)習(xí)更加具有針對性和實用性。

自主性：提供學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇內(nèi)容和展示形式的決策機(jī)會，學(xué)生能夠自主、自由地進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而有效地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造能力的發(fā)展。

發(fā)展性：長期項目與階段項目相結(jié)合，構(gòu)成實現(xiàn)教育目標(biāo)的認(rèn)知過程。

綜合性：具有學(xué)科交叉性和綜合能力的運用的特點。

開放性：體現(xiàn)在學(xué)生圍繞主題所探索的方式、方法和展示、評價具有多樣性和選擇性。

評價特點：項目型教學(xué)的評價注重學(xué)生在項目活動中能力發(fā)展的過程，測評內(nèi)容包括學(xué)生參與活動各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)以及作業(yè)質(zhì)量。

2以I2C通信為例的單片機(jī)課程項目化教學(xué)

2．1I2C通信項目化教學(xué)案例概述

為幫助學(xué)生掌握I2C通信方法，我們設(shè)計的I2C通信項目功能框架如圖1所示。

圖1　I2C通信項目化教學(xué)案例功能框圖

在這個教學(xué)項目中，我們利用MAXIM的I2C接口12路12位ADC芯片MAX1238實現(xiàn)一個簡易的串口模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過這個教學(xué)項目案例，要求學(xué)生以MAX1238應(yīng)用為載體，了解和掌握I2C通信技術(shù)。

2．2I2C通信項目化教學(xué)案例的實施

項目化教學(xué)要求學(xué)生盡可能地激發(fā)創(chuàng)新性并全程參與項目完成的每一個環(huán)節(jié)。因為學(xué)生的性格和能力存在差異，為達(dá)到更佳教學(xué)效果，我們把I2C通信教學(xué)案例分為項目設(shè)計需求分析、項目團(tuán)隊建立、項目設(shè)計方案、電路原理圖設(shè)計、PCB文件繪制、實驗電路搭建、程序設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試、作品展示和驗收、完成項目設(shè)計報告和成績評定共十一個環(huán)節(jié)完成，如表1所示。

按照這種方式，確實達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生動手實踐能力的目的。學(xué)生與傳統(tǒng)理論教學(xué)相比積極性很高，投入了更多精力，查找資料，建立項目小組，分工實踐，獲得了較好的教學(xué)效果。

3項目化教學(xué)的改進(jìn)和完善

在多次項目化教學(xué)的實施過程中，我們發(fā)現(xiàn)項目化教學(xué)雖然提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了動手實踐能力，確實提高了學(xué)生解決實際問題的能力，但I(xiàn)2C通信的應(yīng)用很廣，不僅有MAX1238這個I2C接口12路12位ADC芯片，還有更多的I2C通信接口芯片在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中廣泛應(yīng)用，如AT24CXX系列EEPROM, I2C總線IO口擴(kuò)展芯片PCF8574、I2C接口時鐘芯片DS3231、I2C接口ADC芯片ADS1100、I2C接口DAC芯片DAC8571、I2C接口溫度傳感器MAX6625等等眾多。學(xué)生是否能夠通過這個項目的學(xué)習(xí)很順利地掌握其他常用的I2C通信芯片使用方法呢？通過測試，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生還沒有真正掌握I2C通信的知識，我們的教學(xué)改革還沒有達(dá)到完美的效果，現(xiàn)有的項目化教學(xué)方案還需要進(jìn)一步修改完善。

為尋找原因，找到改進(jìn)的方向和辦法，我們對傳統(tǒng)的理論教學(xué)和現(xiàn)有的項目化教學(xué)方式進(jìn)行了對比，如表2所示。

表1　單片機(jī)項目化教學(xué)工作內(nèi)容

表2　理論教學(xué)和項目化教學(xué)的比較

通過對比分析，我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法雖然在教學(xué)效果上不如項目化教學(xué)方法，但很明顯具有系統(tǒng)性強(qiáng)知識完整的優(yōu)點。為此，我們改進(jìn)了原來I2C項目化教學(xué)的教學(xué)組織過程，如表3所示。

表3　改進(jìn)后單片機(jī)項目化教學(xué)工作內(nèi)容

在新的I2C通信項目化教學(xué)中，我們在原有項目進(jìn)程的基礎(chǔ)上，加入了新的理論教學(xué)和項目實踐活動。在學(xué)生完成MAX1238串口模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計之后，我們在學(xué)生掌握I2C模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的前提下，詳細(xì)結(jié)合MAX1238芯片的使用講授了I2C通信的理論知識和使用注意事項。在此基礎(chǔ)上，我們提供了單片機(jī)設(shè)計中常用的多種I2C接口器件，包括EEPROM芯片AT24C02、IO擴(kuò)展芯片PCF8574、時鐘芯片DS3231、DAC芯片DAC8571、溫度傳感器MAX6625的器件的硬件模塊電路，學(xué)生結(jié)合自己的興趣，每個項目組任選兩種芯片自己查看說明書，按照I2C通信知識的理解，編寫出芯片驅(qū)動程序，與老師后期提供的驅(qū)動程序?qū)Ρ确治?，完成新的作品設(shè)計。這樣做，雖然提高了學(xué)習(xí)的難度，但經(jīng)過理論學(xué)習(xí)和項目實踐，經(jīng)過對比分析總結(jié)，普遍更好地掌握了I2C通信的使用方法，增強(qiáng)了解決問題的能力。

4結(jié)語

在單片機(jī)課程的教學(xué)改革實踐中，我們充分認(rèn)識到，項目化教學(xué)改革是單片機(jī)教學(xué)改革的方向。項目化教學(xué)確實能達(dá)到提高單片機(jī)課程教學(xué)水平，提高學(xué)生獨立思考和運用知識解決實際問題的能力，也有益于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神，有利于提高學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平。但在項目化教學(xué)過程中，決不可忽略理論教學(xué)。如果僅僅是引導(dǎo)學(xué)生完成教師設(shè)定的一個項目設(shè)計任務(wù)，很可能學(xué)生僅僅只是掌握了一定的實踐方法，但對課程還沒有形成系統(tǒng)的知識體系，只是知道要怎么做，但不知道為什么要這么多，還不具備舉一反三的能力，那么也就不能說學(xué)生真正掌握了課程所學(xué)習(xí)的知識。如果能在原有項目化教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實理論教學(xué)，賦予項目化教學(xué)新的內(nèi)涵，并將理論學(xué)習(xí)和項目教學(xué)緊密結(jié)合，反復(fù)融會貫通，就能得到更好的教學(xué)效果。

(責(zé)任編輯呂春紅)

參考文獻(xiàn)：

[1]戴月.項目化教學(xué)中存在的問題及對策研究[J]. 河北旅游職業(yè)學(xué)院學(xué)報.2012,(12).

[2]胡晶晶.項目化教學(xué)在高職單片機(jī)實訓(xùn)課程中的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報.2014,11(4).

[3]王金英.項目化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的對比研究[J].職業(yè)教育.2010,(7).

[4]張海燕,嚴(yán)方.高職項目化教學(xué)的課堂組織與實施策略探析[J].中國電力教育.2010,(24).

[5]唐永剛.基于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和嵌入式計算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].電子元器件應(yīng)用.2010,5(10).

A Talk of The Pedagogy Based on Projects In MCU Course

CHEN Zhen,et al

(Department of Electronic and Communication Engineering, Henan Mechanical & Electrical

Engin. College, Xinxiang 453000,China)

Abstract:ith widely carrying out of the pedagogy based on projects in MCU course,we know the pedagogy based on projects can improving student’s learn enthusiasm and learn interest and improve the practical ability, but the pedagogy based on projects is poor of systematicness and integrality. How to keep the advantages of the pedagogy based on projects and keep the systematicness and integrality of MCU course How to improve the practical ability of students in teaching reform of MCU course?Now it has become a concern and the problem we need to solve.

Key words: MCU course; the pedagogy based on projects; teaching reform