王建華 韓紅亮 李忠紅

摘要：根據高職醫(yī)學院校醫(yī)療設備專業(yè)人才培養(yǎng)目標的需求，對該專業(yè)單片機教學進行探索研究，分析教學對象認知基礎、學習目的，據此明確單片機“一體化”教學模式，制定課程教學總體設計方案，規(guī)劃單片機實驗室硬件條件建設，細化、完善教學方法。經實踐教學驗證，該教學改革符合學員的認知和職業(yè)發(fā)展規(guī)律，為后續(xù)醫(yī)療衛(wèi)生裝備維修專業(yè)的學習打下良好任職基礎。

關鍵詞：醫(yī)療設備專業(yè); 單機片; “一體化”教學

隨著單片機技術的迅速發(fā)展，單片機被廣泛地應用于智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)等領域，為滿足單片機技術人才的需要，各理工科高?；驅I(yè)均開設了單片機技術課程。由于單片機內部結構復雜，知識點抽象難懂，引起了教學人員的高度重視，期間取得了很多相關的單片機教學改革研究成果。文獻[1]從單片機技術教學內容、教學采用的編程語言以及教學手段等方面進行了教學改革研究。文獻[2]詳細闡述了基于 Proteus 的單片機理實一體化教學模式在單片機教學中的應用。文獻[3]主要針對企業(yè)電子產品研發(fā)設計程序的基礎上，研發(fā)出適宜的單片機時間課程教學模式，根據該教學模式提出適宜的教學思路以及教學內容上的革新，并給出對應的教學措施。文獻[4]通過加強單片機實訓項目的開發(fā)設計，培養(yǎng)學生單片機的工程應用能力。文獻[5]在單片機課程開發(fā)過程中，結合單片機崗位和典型工作任務，通過仿真與產品項目相結合的方式開展教學;隨著網絡技術的發(fā)展，慕課、微課進入課堂，文獻[6]研究了工程實踐案例和微課程相結合的單片機課程教學改革模式。這些研究成果為單片機教學提供了重要的參考依據和實施途徑，但針對高職醫(yī)學院校醫(yī)療設備專業(yè)單片機學習研究的卻較少，文章在分析授課對象、明確教學理念的基礎上，對高職醫(yī)學院校醫(yī)療設備專業(yè)單片機“一體化”教學模式展開探索和研究。

一、課程總體設計

（一）分析教學對象

我校醫(yī)療設備專業(yè)學員是高中畢業(yè)后經考試選拔為我校該專業(yè)學員，均為男生。高中階段以理科為主，來校后前期主修高等數學、物理、衛(wèi)生信息技術、電子技術、電工技術等課程，具有一定的電子基礎知識和電路分析能力，由歷屆學員對以上課程學習情況反饋和教員對學員學習情況的總結得知，大部分學員具有較高的學習熱情，但基礎較為薄弱，對較深知識點的理解和把握存在一定的困難，邏輯思維能力有待培養(yǎng)加強。通過課前座談會了解學員情況，發(fā)現學生普遍對于單片機這門技術較為陌生，沒有相關的知識儲備，對所學內容充滿好奇和期待。

（二）明確教學理念

單片機課程是醫(yī)療設備專業(yè)人才培養(yǎng)必修的一門任職基礎課程，通過對本門課程的學習，應掌握基于單片機的嵌入式系統(tǒng)應用的基本理論、基本方法，能運用其知識、技能解決實際系統(tǒng)問題。本課程重點強調對學員崗位任職能力的培養(yǎng)，通過對教學內容的基礎性、科學性和前瞻性的研究，針對不同環(huán)節(jié)，采用恰當的教學方法，有意識、有步驟地將職業(yè)能力的訓練和職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成融入到實際的教學過程中，最終實現教學與醫(yī)療設備維修實際需要的有效結合。課程內容的選擇降低理論重心，突出實踐應用，教學活動力求體現“做中學、學中做”的教學理念。

（三）制定設計方案

在分析學員情況、明確課程教學理念的基礎上制定課程總體設計方案，如圖1所示。

單片機是一門應用性技術，學習該課程的最終目的是應用單片機，因此，課程名稱定為《單片機技術及應用》，意在強調應用的重要性。隨著單片機技術的迅猛發(fā)展，其在醫(yī)療設備中得到了廣泛的應用，學習單片機有助于提高學員的崗位任職能力，也是醫(yī)療設備維修崗位必然的客觀需求——學會單片機基本工作原理和控制方法。能力學習單元可細化為單片機基礎、C語言程序在單片機中的應用、單片機功能部件、單片機擴展技術、單片機接口技術、單片機應用系統(tǒng)設計等內容。單片機應用系統(tǒng)的學習過程就是應用系統(tǒng)的開發(fā)過程，是一個基于實用的認知過程。因此，構建項目式教學平臺，進行項目式教學是實現上述目的的最好途徑?；陧椖康膯纹瑱C系統(tǒng)教學過程大致可分為：項目引入、相關知識學習、項目實施、知識拓展等幾個環(huán)節(jié)，其教學體系以培養(yǎng)學生應用能力為核心，以項目為驅動，以教師教材教學資源為基礎，以實驗任務為手段，以考核和教學設計為保證，實現“教、學、做、評”一體化教學。

二、單片機實驗室硬件平臺建設

單片機實驗室建設是《單片機技術及應用》課程必要的硬件條件。硬件平臺建設包括實驗臺、計算機、實驗箱及網絡等配套教學設施。其中，實驗箱是重要的組成部分?？紤]到一些教學實驗器材生產廠家開發(fā)的實驗系統(tǒng)結構復雜，配套設備多，零部件之間相互依賴程度大，集成度高，不利于學員對單片機內部控制結構和原理的理解認識，在很大程度上制約了學員實踐技能的提高，不能滿足應用性人才培養(yǎng)的需要。因此，針對當前單片機實驗教學存在的不足，根據醫(yī)療設備專業(yè)學員培養(yǎng)的需要，自主研發(fā)適合學員的單片機綜合實驗箱，該實驗箱的設計從實際工程開發(fā)的角度出發(fā)，采用模塊式結構對單片機實驗箱進行了優(yōu)化設計，增強了學員動手能力，以培養(yǎng)學員應用和開發(fā)單片機的實際技能。

實驗箱共包括12個模塊，底層為電源母版，為各模塊供電。為切實提高學員的實際動手能力和滿足實驗箱的可重復利用的要求，各功能模塊通過銅柱與母板進行可拆卸式的連接，模塊與單片機處理器之間及模塊與模塊之間采用杜邦線和排線連接，從而方便組成各實驗項目的硬件電路。各模塊之間既相互獨立又相互聯(lián)系，每個模塊可以完成數量不等的實驗項目。

實驗箱的12個模塊分別為單片機最小系統(tǒng)模塊、8位邏輯電平顯示模塊、查詢式鍵盤模塊、數碼管顯示模塊、電子琴模擬模塊、SRAM和EEPROM模塊、蜂鳴器驅動發(fā)聲模塊、繼電器控制模塊、溫度傳感器模塊、矩陣鍵盤模塊、時鐘模塊和串口通信模塊。每個模塊均承載著不同的實驗項目任務，而所有的實驗項目任務涵蓋了本專業(yè)學員課程標準的所有知識點，共同構建了單片機從硬件到軟件的完整知識體系。實驗模塊與知識結構圖如圖2所示。

本綜合實驗箱，除完成上述基本實驗項目外，還可以根據學員的學習情況和專業(yè)背景，將不同的實驗項目模塊進行組合，形成新的實驗項目。例如，利用數碼管顯示模塊、矩陣鍵盤模塊、蜂鳴器驅動發(fā)聲模塊和單片機最小系統(tǒng)模塊，可以完成病房呼叫系統(tǒng)的設計;利用溫度傳感器模塊、數碼管顯示模塊，可以完成病房溫度檢測的實驗設計。通過這些有著很強實際應用背景的小項目，激發(fā)學員的學習興趣，調動自主學習的積極性，從實際出發(fā)鍛煉學員工程開發(fā)的能力，營造鼓勵獨立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好學習環(huán)境，實現從單純的單片機知識到實際應用的有效轉換和順利過度。

三、基于項目的單片機一體化教學

根據單片機綜合實驗箱的項目設計，主編配套實驗項目指導書1部，制定課程標準，進行教學設計，建設課程資源。教學模式采用基于項目的單片機一體化教學。項目教學法在實施過程中采取認知主義、建構主義、人本主義三種學習理論的各自優(yōu)點，充分體現了以學生為主體、以教師為主導的教學模式和現代教育理念，緊密結合實際，突出了職業(yè)教育以操作技能為主的特點。

（一）實施過程

將整門課程按照模塊進行劃分，分為單片機基礎、C語言程序在單片機中的應用、單片機功能部件、單片機擴展技術、單片機接口技術、單片機應用系統(tǒng)設計等6個模塊，每個模塊包括了數量不等的項目，每個項目又有不同任務所組成。整體教學以項目為載體，以任務為驅動，將知識和技能有效結合于項目中。教學階段可分為項目展示、任務分解、知識學習、實踐提高四個部分。課堂教學上，整體控制講習比例近為2：3，另外增加第二課堂活動，以實踐為主。

（二）課堂組織

在課堂組織上，采取精講多練的方式進行。改變老師講學生聽，學生被動學習的局面，為調動學員的主動參與意識和學習熱情，課上采取分組實踐的形式展開，2-3人為一小組。結合學習任務設定具體目標，采取組與組之間相互競爭的方式展開，鼓勵完成又快又好的組別幫帶其余同學，形成良好積極向上的互幫互助的學習氛圍，使課堂不受刻板紀律的約束，給學員以自由的學習空間。課上學員可以通過分組討論、研究思考，拓寬思路，加快形成解決方案，對知識體系的構建起到積極的推動作用。實踐環(huán)節(jié)中，教師及時給予指導。

（三）考核評價

考核評價作為課程的一部分，至關重要，對學員的學習方式起到重要的導向作用。作為以提高實踐技能為主要教學目的的單片機教學只進行理論考核是不全面的，因此，本課程考核的標準定為：理論+實踐。具體考核評價由兩部分組成，包括實踐成績和理論考核，分別占考核總成績的50%。為增加學員平時學習的動力和興趣，充分激發(fā)學員的內在動力，其中實踐成績又由兩部分組成，即平時實踐成績和實踐考核成績。平時實踐成績?yōu)槊看螌嵺`項目的拓展部分內容成績，即學員在完成實驗指導書基礎實踐項目基礎上的拓展練習內容。為提高學員實踐積極性，教員會適度安排此部分內容，并且根據學員完成的質量、時間和創(chuàng)新程度等因素按照記分標準，分別給予1-5分的不同記分。對每位學員不同項目的記分進行累加，課程結束后按照實踐總成績的20%進行折算。實踐考核成績?yōu)檎n程結束后，單獨組織的綜合性實踐考核，考核中學員隨機抽取考核題目（題目難度略高于平時實踐項目，突出創(chuàng)新能力的考核），要求在規(guī)定的時間內完成，教員會根據學員具體完成情況進行評分，最后按照實踐總成績的30%進行折算。理論考核是針對課程涉及到的理論知識點的考核，以紙質試卷考核為主，按總成績的50%計入總分。將實踐和理論成績有機結合，共同促進學習目標的最終達成。

四、結語

文章針對我校高職醫(yī)學院校醫(yī)療設備專業(yè)單片機“一體化”教學模式進行嘗試和探索，給出了課程總體設計方案，說明了課程的硬軟件環(huán)境建設情況，實踐教學表明，該教學模式能有效提高學員單片機實踐技能，收到了較好的教學效果。在此基礎上將繼續(xù)努力、不斷創(chuàng)新，進一步完善教學模式，提高教學質量。

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