以產(chǎn)品為教學(xué)載體設(shè)計(jì)單片機(jī)課程學(xué)習(xí)情境探究

徐江海 王海燕

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

以工作過程為導(dǎo)向的課程教學(xué)方式，已成為近年來職業(yè)教育課程改革的熱門話題。工作過程導(dǎo)向的課程的實(shí)質(zhì)，在于課程的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)追求的不是學(xué)科架構(gòu)的系統(tǒng)化，而是工作過程的系統(tǒng)化。單片機(jī)課程作為高職高專院校電子、電氣、機(jī)電、計(jì)算機(jī)與通信等專業(yè)的一門專業(yè)課，是一門綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，適合按照工作過程導(dǎo)向的模式組織教學(xué)。單片機(jī)課程的教學(xué)目的是為從事電子產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的企業(yè)培養(yǎng)具有單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、調(diào)試和創(chuàng)作能力的實(shí)踐性人才，單片機(jī)應(yīng)用的過程就是用單片機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程。以電子產(chǎn)品作為單片機(jī)課程的教學(xué)載體，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作過程與單片機(jī)的知識點(diǎn)有機(jī)結(jié)合組織教學(xué)內(nèi)容，可以抓住單片機(jī)教學(xué)的切入點(diǎn)和著力點(diǎn)，教學(xué)過程有明確的實(shí)踐目標(biāo)——完成電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)，緊密聯(lián)系單片機(jī)應(yīng)用的實(shí)踐，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。本文以“循環(huán)流水燈”、“電子鐘”、“溫度測量報(bào)警系統(tǒng)”三個(gè)電子產(chǎn)品作為教學(xué)載體，按照系統(tǒng)化的工作過程系統(tǒng)化教學(xué)模式，構(gòu)建單片機(jī)課程系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)情境。

一、教學(xué)載體的選取原則

作為教學(xué)載體的電子產(chǎn)品應(yīng)具有完整性。工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)模式要求每個(gè)學(xué)習(xí)情境都是一個(gè)完整的過程，因此作為教學(xué)載體，它應(yīng)是具有完整功能的電子產(chǎn)品，它的設(shè)計(jì)制作過程應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完整的項(xiàng)目制作過程，包括如圖1所示單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟。

圖1 單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟

和傳統(tǒng)教學(xué)方法中的實(shí)驗(yàn)有本質(zhì)區(qū)別，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)僅僅是為了驗(yàn)證部分理論知識的正確性，而“循環(huán)流水燈”、“電子鐘”、“溫度測量報(bào)警系統(tǒng)”在現(xiàn)實(shí)中都有產(chǎn)品原型，“循環(huán)流水燈”的原型是五彩繽紛的霓虹燈，“電子鐘”的原型是學(xué)生都比較熟悉的電子手表，“溫度測量報(bào)警系統(tǒng)”是典型測量控制系統(tǒng)。

作為教學(xué)載體的電子產(chǎn)品應(yīng)具有系統(tǒng)性。根據(jù)工作過程系統(tǒng)化教學(xué)模式的要求，學(xué)習(xí)情境之間不僅要有內(nèi)在的聯(lián)系，而且不能是簡單的重復(fù)，前面的學(xué)習(xí)情境是后面學(xué)習(xí)情境的基礎(chǔ)，后面的學(xué)習(xí)情境是在前面基礎(chǔ)上的拓展與綜合。以上述三個(gè)產(chǎn)品為載體設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)情境，實(shí)施過程的步驟是重復(fù)的，而實(shí)施的內(nèi)容上則是包含遞進(jìn)的，是一個(gè)螺旋上升的學(xué)習(xí)過程，在硬件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、軟件工具使用、調(diào)試方法等方面都是包含和逐步遞進(jìn)的。以硬件設(shè)計(jì)為例，“循環(huán)流水燈”用I/O（輸入/輸出）口輸出開關(guān)量，控制燈亮滅，“電子鐘”用I/O口輸出數(shù)據(jù)，在顯示器件上顯示字符，“溫度測量報(bào)警系統(tǒng)”用I/O口輸出其他芯片的工作時(shí)序，控制其他芯片按設(shè)定的方式工作。

作為教學(xué)載體的電子產(chǎn)品應(yīng)具有拓展性。根據(jù)工作過程系統(tǒng)化教學(xué)模式的要求，學(xué)習(xí)情境應(yīng)具有拓展性，拓展性是指學(xué)習(xí)情境應(yīng)涵蓋課程的所有知識點(diǎn)和該課程在實(shí)踐中的典型工作任務(wù)。上述三個(gè)產(chǎn)品為載體的學(xué)習(xí)情境，涉及單片機(jī)所有資源應(yīng)用：I/O口的輸入、輸出，外部中斷，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行口等，涉及單片機(jī)應(yīng)用中的典型工作任務(wù)：開關(guān)量的輸入輸出控制、顯示電路設(shè)計(jì)控制、鍵盤電路設(shè)計(jì)控制、并行接口器件擴(kuò)展控制、串行接口器件控制和串行通信控制等。學(xué)生通過這些系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)，可以掌握單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)步驟、環(huán)節(jié)，掌握單片機(jī)資源的應(yīng)用方法、步驟和技巧，并能應(yīng)用于其他電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。

二、針對產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作過程的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)

從圖1可知，單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，需要開發(fā)人員具有相應(yīng)的職業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和工程意識。這里的職業(yè)能力是指基于單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程的職業(yè)技能，包括電子產(chǎn)品功能分析分解、資料檢索引用、單片機(jī)資源調(diào)配、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、編程軟件使用、產(chǎn)品制作調(diào)試、技術(shù)文件編制等。職業(yè)素養(yǎng)是基于企業(yè)文化的職業(yè)素質(zhì)，包括認(rèn)真努力、嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、吃苦耐勞、遵紀(jì)守時(shí)、求真務(wù)實(shí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、拓展創(chuàng)新等素養(yǎng)。工程意識是從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度考慮的最優(yōu)設(shè)計(jì)制作方案，包括成本意識、安全性、可靠性、節(jié)能、環(huán)保等。本課程在教學(xué)組織中將職業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和工程意識的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來，特別是后二者融入教學(xué)體系中，更加突出了工學(xué)結(jié)合的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，包括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。

為便于課堂教學(xué)的組織實(shí)施，將每一個(gè)學(xué)習(xí)情境分解為幾個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)（或子情境），如表1所示。在每個(gè)任務(wù)里學(xué)習(xí)相關(guān)的單片機(jī)知識點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐制作活動(dòng)，完成相應(yīng)的職業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和工程意識的訓(xùn)練，每個(gè)學(xué)習(xí)情境最后的學(xué)習(xí)任務(wù)都是對前面任務(wù)的綜合。

表1 學(xué)習(xí)情境設(shè)置

三、學(xué)習(xí)情境實(shí)施

每個(gè)學(xué)習(xí)情境的實(shí)施按照圖1所示單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)步驟進(jìn)行，依照“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評估”的六步驟組織教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生的職業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和工程意識的培養(yǎng)融于教學(xué)的過程中，針對不同的階段采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。下面以第二個(gè)學(xué)習(xí)情境“電子鐘設(shè)計(jì)”為例，簡述學(xué)習(xí)情境的實(shí)施情況。在“產(chǎn)品功能分析”階段，采用案例對比法，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，然后確定電子鐘所應(yīng)具有的功能，確定系統(tǒng)方案（功能模塊）。在“器件資料準(zhǔn)備”階段，按照系統(tǒng)方案選擇所需的器件資料，采用器件資料比較法，考慮器件使用的難易程度和成本。在“功能電路設(shè)計(jì)”階段，采用示范引導(dǎo)法，可以將其他系統(tǒng)的對應(yīng)電路移植并加以改進(jìn)，或參照器件資料提供的應(yīng)用電路。在“功能程序設(shè)計(jì)”階段，采用積木編程法，先編寫模塊程序，再逐步綜合構(gòu)成系統(tǒng)軟件。在“系統(tǒng)功能聯(lián)調(diào)”階段，采用頭腦風(fēng)暴法，引導(dǎo)學(xué)生討論，按照系統(tǒng)的功能要求調(diào)配硬件，調(diào)試程序使之實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。在“產(chǎn)品制作”階段，采用內(nèi)外互補(bǔ)法，課外制作，課內(nèi)檢查。在“產(chǎn)品測試”階段，采用自互評價(jià)法，由學(xué)生自己以及其他同學(xué)對作品進(jìn)行檢查評價(jià)，最后老師檢查驗(yàn)收，綜合學(xué)生自互評價(jià)，給一個(gè)綜合的成績。

在學(xué)習(xí)情境的實(shí)施過程中，我們充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，對于難以理解的內(nèi)容，制作動(dòng)態(tài)演示的電子課件幫助學(xué)生理解掌握，同時(shí)注重虛擬仿真技術(shù)的學(xué)習(xí)，依照學(xué)習(xí)情境開發(fā)系列的虛擬項(xiàng)目（Keil C軟件模擬，Protues硬件模擬），供學(xué)生在課堂課外練習(xí)，這些項(xiàng)目也可以通過網(wǎng)絡(luò)完成訓(xùn)練，突破學(xué)習(xí)訓(xùn)練在時(shí)間、空間上的局限性。另外，我們注重現(xiàn)代交流技術(shù)手段的應(yīng)用，通過QQ群、電子郵件、MSN等建立網(wǎng)上論壇，實(shí)現(xiàn)了師生之間、學(xué)生之間的多樣化交流。

四、結(jié)束語

以產(chǎn)品為載體的單片機(jī)課程學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)體現(xiàn)了工作過程系統(tǒng)化課程的工學(xué)結(jié)合特點(diǎn)，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作過程為導(dǎo)向，在“做”中“學(xué)”，在“學(xué)”中“練”，以練促學(xué)，為學(xué)生提供了更多實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，實(shí)踐能力和綜合能力都有很大提高。

［1］ 姜大源.關(guān)于工作過程系統(tǒng)化課程結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)［J］.職教通訊，2006，（1）：7-9.

［2］ 田淑波.基于工作過程課程設(shè)計(jì)初探［J］.教育論壇，2008，（11）：78.

［3］ 王永芬，邊傳周.基于工作過程開發(fā)的精品課程建設(shè)的思考與實(shí)踐［J］.高等農(nóng)業(yè)教育，2008，（12）：56-58.