鄧建鋒，王 杰 ，劉衛(wèi)想，李 哲，于瑞鋒

(河南林業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 洛陽 471002)

1 引言

單片機(jī)技術(shù)是高職機(jī)電一體化技術(shù)等專業(yè)的一門核心課程，學(xué)習(xí)該課程對于學(xué)生初步認(rèn)識單片機(jī)的整體設(shè)計(jì)過程和從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、檢測和維修等具有重要的意義。該課程具有實(shí)踐性、實(shí)用性、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，需要教師在講課的過程中重視理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，以具體的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例著重培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力。對高職院校學(xué)生來說，理論基礎(chǔ)知識薄弱，動手實(shí)踐能力強(qiáng)才能提高自身競爭力，因此更應(yīng)注重學(xué)生在動手實(shí)踐的過程中對理論知識的掌握和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 高職單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 教材內(nèi)容枯燥，學(xué)生興趣不高

當(dāng)前，大部分的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教材以MCS-51系列單片機(jī)為主要內(nèi)容，對51單片機(jī)運(yùn)行機(jī)理、寄存器、匯編語言等內(nèi)容都做了詳細(xì)的描述，這些知識枯燥且難度較大，學(xué)生不易理解，大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的興趣。隨著高職的擴(kuò)招，單招成為招生的主渠道，生源群體發(fā)生重大變化，大部分學(xué)生更樂意動手進(jìn)行實(shí)踐操作，對需要理解和記憶的知識缺乏興趣。

2.2 教學(xué)資源有限，學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)不充分

單片機(jī)是一門綜合了理論知識與工程實(shí)踐的高實(shí)用性課程，需要大量的實(shí)際工程項(xiàng)目實(shí)踐來提高學(xué)生的動手能力，并夯實(shí)理論基礎(chǔ)。但在實(shí)際的教學(xué)過程中，由于實(shí)驗(yàn)室資源相對緊張，主要采用的是用理論加軟件仿真或者理論加試驗(yàn)箱實(shí)訓(xùn)，理論課上完之后，在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)學(xué)生操作電腦或者試驗(yàn)箱一群學(xué)生圍觀的現(xiàn)象，學(xué)生實(shí)踐時(shí)間的不充分不利于單片機(jī)的學(xué)習(xí)。

2.2 教學(xué)項(xiàng)目固化，學(xué)生缺乏創(chuàng)新能力

教材中的教學(xué)項(xiàng)目和試驗(yàn)箱上可操作的實(shí)驗(yàn)是很成熟的實(shí)例，一般很少變化，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)時(shí)，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺少自主思維，單純地參照給定的代碼進(jìn)行驗(yàn)證，沒有進(jìn)行很好地理解掌握，難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。

3 教學(xué)改革的措施

3.1 教材改革

教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過整理和分析51單片機(jī)的主要知識點(diǎn)，以項(xiàng)目教學(xué)為主線，以增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)能力為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力為目標(biāo)來設(shè)計(jì)教材。刪除企業(yè)中一般不使用的匯編語言和復(fù)雜很少使用的寄存器等內(nèi)容，以C語言為程序開發(fā)語言，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)設(shè)計(jì)擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)，合理將知識點(diǎn)融合于項(xiàng)目中，由淺入深循序漸進(jìn)的編排教材。

3.2 教學(xué)項(xiàng)目改革

教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目(圖1)的合理設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)好單片機(jī)的重要保障，學(xué)生具備單片機(jī)應(yīng)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，是循序漸進(jìn)、不斷積累和長期訓(xùn)練的結(jié)果。為此，以培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用、實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，將單片機(jī)實(shí)踐項(xiàng)目劃分3個(gè)階段來進(jìn)行實(shí)施，逐層深入。

圖1 教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目

(1)基礎(chǔ)打牢階段。此階段讓學(xué)生掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)知識、基本原理、基本的程序編寫和調(diào)試技能，主要包括單片機(jī)運(yùn)行原理、IO口控制、按鍵、7段數(shù)碼管、AD/DA轉(zhuǎn)換、定時(shí)器、中斷、串口通信等內(nèi)容。

(2)綜合擴(kuò)展階段。通過前一階段的學(xué)習(xí)，此階段設(shè)計(jì)趣味性強(qiáng)，貼近生活結(jié)合專業(yè)且包含多個(gè)單片機(jī)基礎(chǔ)知識點(diǎn)的各種電子產(chǎn)品小項(xiàng)目，如花樣流水燈、交通燈、數(shù)字鐘、密碼鎖、搶答器、溫度檢測系統(tǒng)、PWM電機(jī)調(diào)速等。通過這些項(xiàng)目的訓(xùn)練，可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

(3)實(shí)踐創(chuàng)新階段。設(shè)計(jì)固定或開放的課題讓學(xué)生參與單片機(jī)電子系統(tǒng)開發(fā)的全流程，即原理圖設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)，仿真調(diào)試，器件選型，電路板打樣，元器件焊接，軟硬件聯(lián)調(diào)等?？勺屆總€(gè)學(xué)生的實(shí)踐動手能力、軟硬件設(shè)計(jì)能力都得到了一定的訓(xùn)練和提高。

教學(xué)項(xiàng)目的改革讓學(xué)生首先認(rèn)識到單片機(jī)可以解決實(shí)際中的哪些問題，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中結(jié)合本專業(yè)對單片機(jī)的應(yīng)用會有更進(jìn)一步的認(rèn)知，項(xiàng)目的趣味性和實(shí)用性讓學(xué)生有興趣花更多的時(shí)間去動腦思考和實(shí)踐。理論知識帶動實(shí)踐訓(xùn)練，項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練又鞏固了理論知識，做到了理論與實(shí)踐的相互融合，體現(xiàn)了“學(xué)中做，做中學(xué)”的教學(xué)理念。通過設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)捻?xiàng)目，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目的能力，強(qiáng)化學(xué)生項(xiàng)目組織與實(shí)施的能力，實(shí)踐動手和創(chuàng)新的能力。

在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中將理論知識融入到實(shí)際應(yīng)用案例中，通過理論知識應(yīng)用—案例仿真—案例應(yīng)用動手實(shí)踐—理論知識驗(yàn)證學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)知識的深入學(xué)習(xí)。學(xué)生循序漸進(jìn)，由淺入深地練習(xí)和實(shí)踐，能夠大大提高學(xué)生的就業(yè)技能綜合素質(zhì)，不僅使學(xué)生對單片機(jī)知識還能對電子線路、電子元件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、編程、焊接等知識和技術(shù)進(jìn)行掌握，成長為復(fù)合技能型人才。

3.3 教學(xué)方法改革

主要采用的教學(xué)方法有現(xiàn)場教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、分組討論法等，旨在將課上、課下、線上和線下需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來。課上學(xué)生利用Proteus軟件繪制原理圖，并編寫相應(yīng)的C語言代碼進(jìn)行仿真模擬，然后分組在試驗(yàn)箱中進(jìn)行驗(yàn)證；課下學(xué)生利用課余時(shí)間在宿舍或者實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)安排老師針對性的進(jìn)行指導(dǎo)；線上錄制了單片機(jī)各種知識點(diǎn)和程序代碼講解的微課小視頻，還配置有相應(yīng)的章節(jié)測試供學(xué)生練習(xí)；線下學(xué)生可利用碎片化的時(shí)間學(xué)習(xí)各知識點(diǎn)和練習(xí)相關(guān)的項(xiàng)目。

以機(jī)房為主要的教學(xué)環(huán)境，保證每個(gè)學(xué)生一臺計(jì)算機(jī)，三人一組共用一塊51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的硬件資源。老師采用Proteus仿真軟件和Keil編程軟件進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，將理論教學(xué)部分搬進(jìn)了機(jī)房，理論結(jié)束后學(xué)生可直接進(jìn)行項(xiàng)目模仿和創(chuàng)新實(shí)踐。采用Proteus軟件模擬仿真的項(xiàng)目直觀性和靈活性大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，小組內(nèi)部成員互幫互助一起進(jìn)步增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，小組之間爭先恐后相互競爭提高了整個(gè)班級的學(xué)習(xí)效果。

4 教學(xué)改革效果

教學(xué)改革改變了單片機(jī)以往教學(xué)模式枯燥的教學(xué)方式，將理論—仿真—實(shí)踐等緊密結(jié)合起來，更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對單片機(jī)知識的掌握。除了采用仿真形式對單片機(jī)知識進(jìn)行驗(yàn)證之外，通過設(shè)計(jì)固定或開放的課題讓學(xué)生參與單片機(jī)電子系統(tǒng)開發(fā)的全流程，即原理圖設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)，仿真調(diào)試，器件選型，電路板打樣，元器件焊接，軟硬件聯(lián)調(diào)等，可讓每個(gè)學(xué)生的實(shí)踐動手能力、軟硬件設(shè)計(jì)能力都得到了一定的訓(xùn)練和提高。

通過改革，使學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用水平有了極大的提高。有學(xué)生參加藍(lán)橋杯單片機(jī)設(shè)計(jì)與開發(fā)競賽中獲得國家級競賽二等獎、省級競賽一等獎的好成績，且畢業(yè)后從事電子產(chǎn)品開發(fā)相關(guān)工作的學(xué)生也越來越多。

5 結(jié)語

通過教學(xué)改革，讓學(xué)生在課堂上從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變到主動參與，大大提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生掌握了一定的單片機(jī)開發(fā)知識。通過小組的形式進(jìn)行大量的實(shí)踐項(xiàng)目不僅提高了學(xué)生的動手實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識，而且加強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。