基于一體化教學(xué)模式的單片機(jī)課程改革探索

劉建華 王建立

（上海工程技術(shù)大學(xué)高職學(xué)院 上海 200437）

基于一體化教學(xué)模式的單片機(jī)課程改革探索

劉建華 王建立

（上海工程技術(shù)大學(xué)高職學(xué)院 上海 200437）

針對(duì)高職單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，本文提出一體化教學(xué)模式。為培養(yǎng)應(yīng)用型技能人才，提高學(xué)生掌握單片機(jī)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的實(shí)際動(dòng)手能力，從課程結(jié)構(gòu)安排、大綱改革及軟硬件環(huán)境幾方面探討了單片機(jī)課程改革的方法。

一體化教學(xué)模式；單片機(jī)課程；軟硬件環(huán)境；應(yīng)用型技能人才

單片機(jī)技術(shù)課程是高職電類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。該課程由于理論性、實(shí)踐性、綜合性均很強(qiáng)，內(nèi)容抽象，因此，教與學(xué)都不免遇到很大的困難。尤其對(duì)于高職學(xué)生，從單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)到指令和軟件編程，純理論的教學(xué)講起來(lái)枯燥乏味，學(xué)起來(lái)不易理解，不僅造成學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解困難，而且也導(dǎo)致了其應(yīng)用能力的不足，并極大地挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

為改變以往理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)不能相互連貫、相互印證，課堂教學(xué)與學(xué)生練習(xí)不能達(dá)到有機(jī)結(jié)合，學(xué)生學(xué)完單片機(jī)專(zhuān)業(yè)課不會(huì)應(yīng)用等諸多問(wèn)題，我們對(duì)單片機(jī)技術(shù)課程的教學(xué)進(jìn)行了改革嘗試，采用了一體化教學(xué)模式，將理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容緊密結(jié)合，使學(xué)生邊學(xué)邊做，學(xué)用結(jié)合，提高了學(xué)生掌握單片機(jī)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的實(shí)際動(dòng)手能力。我們感悟到，要實(shí)行教學(xué)一體化教學(xué)模式，應(yīng)做好以下幾方面的工作。

根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，整合有關(guān)單片機(jī)課程教學(xué)安排

高等職業(yè)教育與本科教育在學(xué)制與培養(yǎng)目標(biāo)上均不同，高職教育學(xué)制短，培養(yǎng)目標(biāo)是高級(jí)應(yīng)用型技能人才。因此，以往在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，單片機(jī)課程學(xué)時(shí)短，一般為48學(xué)時(shí)，并配有2～3周實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)際教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)完單片機(jī)理論，出現(xiàn)學(xué)習(xí)指令不會(huì)使用，學(xué)習(xí)硬件不會(huì)擴(kuò)展的現(xiàn)象。待到進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要應(yīng)用單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，很多理論內(nèi)容掌握不牢，還需指導(dǎo)教師重述，學(xué)生動(dòng)手能力很難得到訓(xùn)練與提高。為此，我們改變了以往的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，將單片機(jī)課程與實(shí)訓(xùn)課程合二為一，整合后單片機(jī)課程為4周時(shí)間，集中進(jìn)行，采用一體化教學(xué)模式。這樣，既節(jié)省了學(xué)時(shí)，又增加了理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的緊密結(jié)合與相互印證，節(jié)省了實(shí)訓(xùn)課上重復(fù)理論內(nèi)容的學(xué)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了即講即用，學(xué)用結(jié)合，將教、學(xué)、做融于一體，讓學(xué)生體會(huì)到單片機(jī)入門(mén)知識(shí)的應(yīng)用，增加了學(xué)習(xí)動(dòng)力和信心。

科學(xué)制定并完善單片機(jī)課程一體化教學(xué)大綱

科學(xué)制定單片機(jī)課程一體化教學(xué)大綱，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基本保證。以制定出的一體化課程教學(xué)大綱為綱，注重教學(xué)方法及教學(xué)手段的改革。

以一體化課程大綱指導(dǎo)整個(gè)教學(xué) 在制定課程大綱時(shí)，要根據(jù)課程內(nèi)容體系進(jìn)行模塊化劃分，采取必要的取舍和更新。首先，將教學(xué)內(nèi)容按章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)模塊化，每一模塊有不同的教學(xué)目的。在每一模塊中，設(shè)有多個(gè)課題，每一課題由目標(biāo)、任務(wù)分析、相關(guān)知識(shí)和實(shí)施步驟四個(gè)部分相互連貫而成。每次教學(xué)以課題目標(biāo)為主線，進(jìn)行各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)的講解及操練。其次，每一模塊對(duì)需要掌握的知識(shí)和學(xué)生能力都力求循序漸進(jìn)，用到多少，就講多少，在哪里用，就在哪里講。模塊之間一環(huán)扣一環(huán)，達(dá)到承上啟下的作用。同時(shí)，在硬件敘述上，要強(qiáng)調(diào)概念清楚和易于理解，軟件分析上要突出編程方法和技巧。

注重教學(xué)方法的改革 教學(xué)方法是否合理，從很大程度上決定了教學(xué)效果的好壞。單片機(jī)課程其實(shí)是一門(mén)很有趣的課程，有很多東西都與實(shí)際生活相關(guān)，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在單片機(jī)教學(xué)中，適當(dāng)引入實(shí)踐教學(xué)法，可以淋漓盡致地發(fā)揮這門(mén)課程的特點(diǎn)，縮短理論與實(shí)踐的差距，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如：傳統(tǒng)的指令教學(xué)中，教師使用方法是逐條講解，并介紹注意事項(xiàng)等，學(xué)生感到很枯燥，但采用實(shí)踐教學(xué)法后，根據(jù)模塊中課題要求，用到哪條指令，學(xué)習(xí)哪條指令，邊講邊學(xué)，學(xué)以致用。教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)指令掌握得很靈活，遇到問(wèn)題時(shí)，他們就主動(dòng)查閱參考書(shū)，積極去解決問(wèn)題。這樣，學(xué)生每學(xué)習(xí)完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就可以馬上運(yùn)用，不僅加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，而且學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程由被動(dòng)接收教師傳授的知識(shí)，變?yōu)樵诮處熤笇?dǎo)下主動(dòng)探尋解決問(wèn)題方法的過(guò)程，教學(xué)效果得到了改善。

引入多媒體教學(xué)，把抽象概念形象化 針對(duì)該課程的特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代教育手段，采用多媒體輔助教學(xué)，能起到事半功倍的效果。例如，利用多媒體手段模仿單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件中程序單步運(yùn)行的過(guò)程，將該程序涉及的相關(guān)單元地址、寄存器和位地址以動(dòng)態(tài)圖形表達(dá)在指令旁邊。隨著指令的逐條運(yùn)行，相關(guān)內(nèi)容的取指令、傳數(shù)據(jù)、運(yùn)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都以動(dòng)態(tài)形象地表達(dá)出來(lái)。學(xué)生看起來(lái)一目了然，理解起來(lái)也深入透徹。這一環(huán)節(jié)知識(shí)難點(diǎn)的解決，為后續(xù)知識(shí)點(diǎn)的講解作了良好的鋪墊，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也得到了保持。同時(shí)，教師還可向?qū)W生推薦優(yōu)秀的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，介紹國(guó)內(nèi)比較著名的一些單片機(jī)網(wǎng)站、技術(shù)論壇網(wǎng)址等。通過(guò)多種教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐、教與學(xué)互動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，開(kāi)拓學(xué)生思維，提高教學(xué)效率。

建立完善單片機(jī)一體化教學(xué)的軟硬件環(huán)境

建立健全單片機(jī)教學(xué)軟硬件環(huán)境是實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)模式的必備條件。沒(méi)有健全的單片機(jī)教學(xué)軟硬件環(huán)境，一體化教學(xué)模式就無(wú)從談起。傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室基本采用硬件仿真設(shè)備構(gòu)建，受資金和場(chǎng)地的限制，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室配置的靈活性和完整性受到一定的限制。

目前，一種基于個(gè)人PC和各種軟件的單片機(jī)個(gè)人虛擬實(shí)驗(yàn)室已在教學(xué)上被廣泛采用。所謂“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，就是將計(jì)算機(jī)上的各種虛擬儀器按實(shí)驗(yàn)要求和設(shè)計(jì)原理虛擬出與現(xiàn)實(shí)條件相同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)而在這個(gè)系統(tǒng)上完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较啾?，虛擬實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全面，硬件投入少，學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)，具有直觀、節(jié)省成本及與實(shí)際最為接近等特點(diǎn)。

例如，Keil和ProteIIs是目前開(kāi)發(fā)單片機(jī)最流行、通用性最好的軟件。使用該仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，首先是速度快，程序修改、編譯后馬上就可以看到效果，不需要實(shí)物設(shè)計(jì)中的拔片、寫(xiě)片和插片等過(guò)程，提高了課堂教學(xué)的效率。其次是課堂教學(xué)效果非常好，教師可在多媒體教室上課，將仿真結(jié)果投影到大屏幕上，比真實(shí)的實(shí)驗(yàn)板要大很多，便于觀看，加上教師的講解，學(xué)生很容易掌握所學(xué)的知識(shí)。再次是培養(yǎng)的學(xué)生起點(diǎn)高，很多電子工程師都在使用Keil和ProteIIs這些軟件，所以，使用這些軟件將使學(xué)生獲得實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生的就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

調(diào)整考核辦法

單片機(jī)課程概念抽象，硬件難于理解，軟件不易設(shè)計(jì)，所以，對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的考核應(yīng)該不在于記住多少條指令、多少引腳的功能，而應(yīng)側(cè)重于是否理解單片機(jī)的工作原理、是否具有運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。

在考核手段上可從三方面進(jìn)行：（1）綜合能力的考核，包括“應(yīng)知”和“應(yīng)會(huì)”兩方面內(nèi)容，所謂“應(yīng)知”是指對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的考核，包括基本概念、基本原理、基本器件；“應(yīng)會(huì)”是指會(huì)編程、會(huì)調(diào)試、會(huì)分析。對(duì)于“應(yīng)會(huì)”部分要求現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，教師根據(jù)學(xué)生完成的準(zhǔn)確性和熟練程度現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分。綜合能力的考核占總成績(jī)的50%。（2）實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程的考核，就是在每個(gè)模塊的項(xiàng)目實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，對(duì)學(xué)生完成的結(jié)果予以記錄和評(píng)分，評(píng)判可依據(jù)完成項(xiàng)目的先后順序、完成質(zhì)量及學(xué)生表達(dá)能力等幾個(gè)方面，占總成績(jī)的30%。（3）平時(shí)提問(wèn)、作業(yè)、表現(xiàn)的考核，占總成績(jī)的20%。

高職單片機(jī)技術(shù)課程一體化教學(xué)實(shí)踐證明：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)之間具有相輔相成的關(guān)系，一體化教學(xué)模式克服了以往教學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相脫節(jié)的弊端，課程改革的關(guān)鍵是必須科學(xué)地設(shè)計(jì)出理論與實(shí)踐相同步的一體化教學(xué)大綱及教學(xué)所需要的軟硬件設(shè)備。在教學(xué)中將理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有機(jī)地融為一體，邊講邊練，學(xué)用結(jié)合，這樣才有可能取得提高學(xué)生單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力的教學(xué)效果。

[1]仁麗民.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)方法淺談[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008，（7）：28.

[2]葛浩.Proteus在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[N].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，（13）：135.

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G712

A

1672-5727（2010）12-0081-02

劉建華（1976—），男，上海工程技術(shù)大學(xué)高職學(xué)院助教，研究方向?yàn)楦叩嚷殬I(yè)教育及職業(yè)技能培訓(xùn)。