丁小一，呂 菲

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 238000）

目前在高職院校，“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程是以單片機(jī)硬件和軟件知識(shí)為基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)開發(fā)及應(yīng)用能力和程序設(shè)計(jì)能力的核心課程，是理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)實(shí)際操作能力和科學(xué)研究方法的重要手段。

而單片機(jī)的傳統(tǒng)教學(xué)采用的是先基礎(chǔ)、后應(yīng)用的模式，側(cè)重于理論教學(xué)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；知識(shí)點(diǎn)結(jié)合度不高，應(yīng)用技術(shù)只是作為點(diǎn)綴，使學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)比較困難，而且感覺枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不濃厚[1]；過于依賴實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟，機(jī)械地做一遍驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無法進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。

1 基于工作過程的課程開發(fā)思路

課程開發(fā)是指通過需求分析確定課程目標(biāo)，再進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的計(jì)劃、組織、實(shí)施、評(píng)價(jià)和修訂，最終達(dá)到完成課程目標(biāo)的整個(gè)過程?；诠ぷ鬟^程的課程開發(fā)就是與企業(yè)共同開發(fā)課程平臺(tái)，以企業(yè)的工作過程為課程設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)，以企業(yè)開發(fā)項(xiàng)目的工作過程為課程體系的主線，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，以真實(shí)的項(xiàng)目為載體，重構(gòu)課程體系，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式（以“教師為主、學(xué)生為輔”轉(zhuǎn)向以“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的模式），以此來培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及職業(yè)崗位綜合技能[2]。

“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程涉及單片機(jī)硬件和軟件知識(shí)，在課程開發(fā)中，我們將以工作任務(wù)為邏輯主線，將完成工作任務(wù)必需的相關(guān)理論知識(shí)構(gòu)建于項(xiàng)目之中，學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中學(xué)會(huì)完成相應(yīng)工作任務(wù)，鍛煉職業(yè)能力，掌握相應(yīng)的理論知識(shí)。在教學(xué)中，根據(jù)實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)習(xí)資源情況貫徹工學(xué)結(jié)合的教學(xué)策略，并根據(jù)單片機(jī)設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況設(shè)計(jì)教學(xué)過程。

在課程設(shè)計(jì)中遵循的理念如圖1所示。

課程開發(fā)思路如下：明確產(chǎn)品功能；準(zhǔn)備技術(shù)器件資料；硬件設(shè)計(jì)；硬件電路制作；軟件設(shè)計(jì)；軟硬件聯(lián)調(diào)；文字歸檔。

2 “單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程開發(fā)任務(wù)安排

在選取“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程開發(fā)任務(wù)時(shí)，堅(jiān)持理論夠用、注重實(shí)踐的原則，將“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入項(xiàng)目中，通過對(duì)項(xiàng)目的分析與實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生徹底地掌握相關(guān)知識(shí)以及相應(yīng)的職業(yè)崗位綜合技能。

圖1 課程設(shè)計(jì)理念

“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)包括I/O端口的應(yīng)用、外部中斷的使用方法、內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用方法、串口通信應(yīng)用、AD轉(zhuǎn)換模塊的使用方法、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）控制等。

本課程的開發(fā)主要是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，所以在任務(wù)安排時(shí)主要和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)掛鉤，知識(shí)點(diǎn)由淺入深，且后一個(gè)項(xiàng)目會(huì)涵蓋前一個(gè)項(xiàng)目的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生能夠鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。具體任務(wù)安排如下：（1）智能家居室內(nèi)燈光系統(tǒng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)有I/O端口的應(yīng)用、按鍵、LED燈、中斷。（2）家庭天然氣智能防護(hù)系統(tǒng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)有AD、按鍵/中斷、定時(shí)、繼電器、可燃?xì)怏w傳感器等。（3）智能家居室內(nèi)燈光系統(tǒng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)有AD、光敏電阻、繼電器、12864液晶顯示、按鍵。（4）智能溫室大棚實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)有AD、光敏傳感器、溫濕度傳感器、繼電器、中斷、定時(shí)、PWM。

要求學(xué)生具有查閱資料的能力、方案設(shè)計(jì)的能力、分析問題、解決問題的能力、實(shí)踐操作的能力以及項(xiàng)目開發(fā)的能力。

3 “單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程開發(fā)任務(wù)的實(shí)踐

針對(duì)不同的項(xiàng)目，按照步驟去開發(fā)課程任務(wù)，根據(jù)實(shí)際情況可以對(duì)某些步驟進(jìn)行篩減。本文以家庭天然氣智能防護(hù)系統(tǒng)為例。

3.1 明確產(chǎn)品功能

可燃性氣體具有易燃易爆特性，如果在使用中操作不當(dāng)或設(shè)備密封不好，都可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏現(xiàn)象，進(jìn)而釀成火災(zāi)或爆炸事故，給國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成損失。本系統(tǒng)主要以智能廚房為主題，以燃?xì)鈾z測(cè)預(yù)警為核心內(nèi)容，通過可燃?xì)怏w傳感器采集廚房燃?xì)鈹?shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過ZigBee協(xié)議發(fā)送給協(xié)調(diào)器結(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器進(jìn)行判斷，當(dāng)檢測(cè)到燃?xì)鈪?shù)超標(biāo)時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，并且開窗排風(fēng)。

3.2 準(zhǔn)備技術(shù)器件資料

家庭天然氣智能防護(hù)系統(tǒng)以TGS系列傳感器和CC2530芯片組成傳感結(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器結(jié)點(diǎn)，構(gòu)成無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)可燃?xì)怏w的檢測(cè)和預(yù)警并采取措施。在這里，只需對(duì)TGS系列傳感器和CC2530芯片準(zhǔn)備資料。

3.3 硬件設(shè)計(jì)

家庭天然氣智能防護(hù)系統(tǒng)的硬件框如圖2所示。

在實(shí)際操作中，可借用現(xiàn)有的ZigBee模塊，以縮短學(xué)生的實(shí)訓(xùn)周期。采集節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器均可采用ZigBee模塊。將氣體傳感器模塊的模擬量輸出接口與ZigBee模塊的ADC0接口連接起來，即可作為采集節(jié)點(diǎn)[3]。

3.4 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)采用IAR Embedded Workbench，用C語言進(jìn)行代碼的編寫，采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過Z-Stack協(xié)議棧發(fā)送給協(xié)調(diào)器結(jié)點(diǎn)。

3.5 軟硬件聯(lián)調(diào)

采集節(jié)點(diǎn)及協(xié)調(diào)器正常工作后，用火機(jī)燃?xì)饽７聫N房天然氣管道的泄露，在采集節(jié)點(diǎn)的傳感器附近釋放燃?xì)?，注意觀察上位機(jī)串口數(shù)據(jù)的變化，繼續(xù)釋放燃?xì)?，記錄燃?xì)鉂舛葹槎嗌贂r(shí)裝置中的蜂鳴器會(huì)響，風(fēng)扇及窗戶會(huì)自動(dòng)打開。

3.6 文字歸檔

對(duì)該系統(tǒng)以上各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)記錄，并記下設(shè)計(jì)過程中遇見的問題，為學(xué)弟學(xué)妹們的學(xué)習(xí)提供參考。

4 課程考核

為全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的考核方式改變了傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)手段和方法，采用過程性評(píng)價(jià)與目標(biāo)評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)模式。注重平時(shí)成績(jī)、學(xué)生動(dòng)手能力和分析問題、解決問題能力的考核，全面綜合評(píng)價(jià)學(xué)生能力。將考核方式分為兩部分：過程性考核和目標(biāo)性考核[4]。其中，過程性考核占70%，以個(gè)人為單位，在每個(gè)任務(wù)結(jié)束時(shí)進(jìn)行考核，包括學(xué)生自評(píng)（20%）、學(xué)生互評(píng)（20%）和教師評(píng)價(jià)（60%）；目標(biāo)性考核占30%，在學(xué)期的最后兩周讓學(xué)生自己組隊(duì)，選好項(xiàng)目，收集資料，按照課程開發(fā)步驟，提交一份完整的項(xiàng)目報(bào)告。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)當(dāng)前高職院校“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，提出了基于工作過程導(dǎo)向的“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程開發(fā)方案。堅(jiān)持以“學(xué)生為主體”“教師主導(dǎo)”和“職業(yè)崗位綜合技能”培養(yǎng)為主的教學(xué)思路與理念，以基于工作任務(wù)為導(dǎo)向，以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為載體，以綜合技能訓(xùn)練項(xiàng)目工作任務(wù)為主線，重構(gòu)課程體系，這不僅突出了職業(yè)特點(diǎn)，而且還培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)崗位綜合技能、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。

[參考文獻(xiàn)]

[1]汪海燕.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程開發(fā)與應(yīng)用探索[J].職業(yè)教育研究，2014（8）：94-96.

[2]郭維威，劉鋒，沙曉瑞.基于工作過程模式的軟件專業(yè)核心課程開發(fā)與實(shí)踐—以Java程序設(shè)計(jì)為例[J].雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（10）：14-15.

[3]楊琳芳，楊黎.無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目化教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[4]張建平，曾小玲，賈俊霞.“基于工作過程課程開發(fā)”實(shí)施的問題及解決方法—以《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程為例[J].晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（4）：53-55.