基于工作過程的單片課程教學(xué)設(shè)計

葉 莖 何 瓊

［摘要］本文分析了傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的問題，提出了基于工作過程的單片機(jī)課程教學(xué)設(shè)計，有效地培喬學(xué)生的動手創(chuàng)新能力，讓他們綜合運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)、電子設(shè)計等知識設(shè)計單片機(jī)產(chǎn)品，達(dá)到高職高專培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

［關(guān)鍵詞］工作過程單片機(jī)教學(xué)設(shè)計學(xué)習(xí)情境

隨著單片機(jī)在信息自動化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各高職院校都開設(shè)了《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》課程。它是電氣自動化、電子信息、機(jī)電一體化及相關(guān)專業(yè)必修的職業(yè)技術(shù)課，培養(yǎng)的是學(xué)生將來在自動化設(shè)備和產(chǎn)品的運(yùn)行、維護(hù)及輔助設(shè)計工作的最基本技能，教學(xué)效果將直接影響學(xué)生的就業(yè)及其在專業(yè)上的后續(xù)發(fā)展。

1.問題的提出。《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》這門課程教學(xué)有一定難度，尤其涉及到硬件結(jié)構(gòu)部分和匯編程序編寫部分，學(xué)生感覺十分抽象，往往難以入門，造成他們學(xué)習(xí)時缺乏學(xué)習(xí)的熱情，收不到良好的教學(xué)效果。產(chǎn)生問題主要有以下幾個原因：

(1)學(xué)生缺乏計算機(jī)的知識基礎(chǔ)。雖然有《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》及《程序設(shè)計基礎(chǔ)》等與計算機(jī)相關(guān)的先修課程，但是學(xué)生對微機(jī)硬件結(jié)構(gòu)原理的抽象概念不易理解，如存儲器的結(jié)構(gòu)，寄存器、位地址的概念等。

(2)教學(xué)結(jié)構(gòu)不合理，存在與實踐脫離傾向。許多教師的教學(xué)按照一般的單片機(jī)教材，把單片機(jī)知識系統(tǒng)分成硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計、單片機(jī)的擴(kuò)展和各種外圍接口等，最后再加上綜合實例。按照這種教學(xué)順序，學(xué)生普遍感到難學(xué)，或者雖能聽懂例題，卻難以獨立進(jìn)行單片機(jī)的程序設(shè)計或者產(chǎn)品開發(fā)。

(3)對單片機(jī)的實踐環(huán)節(jié)重視不夠。實踐條件有限。教師按照教材知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行授課，實踐教學(xué)往往是使用實驗箱等教儀設(shè)備，以驗證課程理論為主，學(xué)生較少主動思考創(chuàng)新。

(4)教師的綜合水平有待提高。用單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)，控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要用到電子技術(shù)、電路設(shè)計、計算機(jī)等相關(guān)的知識，綜合性、實踐性很強(qiáng)，教師有電子產(chǎn)品研發(fā)和工程實踐的經(jīng)驗，能更好地使學(xué)生對該課程產(chǎn)生理解、認(rèn)同和興趣。

2.基于工作過程的單片機(jī)課程教學(xué)設(shè)計。職業(yè)教育的特點決定了其課程應(yīng)該打破原有的學(xué)科體系，借鑒德國職業(yè)教育理念，采用基于工作過程的課程開發(fā)方法，基于單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)典型工作過程，構(gòu)建項目課程。以工作過程為導(dǎo)向的項目課程，就是以企業(yè)崗位的工作過程為中心構(gòu)建一定的教學(xué)項目，圍繞工作任務(wù)的實施來展開學(xué)習(xí)。-學(xué)生通過完成教學(xué)改造的項目工作任務(wù)，學(xué)到知識和技能，從而達(dá)到在開始工作時具備崗位能力。要對單片機(jī)課程教學(xué)進(jìn)行改革，就得從教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計人手。

(1)與崗位相適應(yīng)的學(xué)習(xí)情境的設(shè)計。學(xué)習(xí)情境是指在學(xué)習(xí)領(lǐng)域框架內(nèi)的小型主題學(xué)習(xí)單元。《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》是武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院(以下簡稱“我院”)電氣自動化專業(yè)的一門核心課程和精品課程，課程活動內(nèi)容的設(shè)計和組織，是通過一系列的企業(yè)調(diào)研與分析，得到企業(yè)中單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)崗位的典型工作過程，經(jīng)過教學(xué)改造，構(gòu)建了一定的教學(xué)項目和產(chǎn)品，在這個項目和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上來設(shè)計和開發(fā)學(xué)習(xí)情境，做到每一個學(xué)習(xí)情境的實施都是一個完整的工作過程。

由于我院電子系電氣自動化專業(yè)課程改革將《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》和《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程整合：《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》課程共54課時，講解單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計、中斷系統(tǒng)和定時器計數(shù)器；《微機(jī)原理與接口技術(shù)》共54課時，不再以x86{井授，而是用單片機(jī)講解常用內(nèi)部接口、外部接口擴(kuò)展。筆者以《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》課程為例，對單片機(jī)課程進(jìn)行基于工作過程的課程教學(xué)設(shè)計。為實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)技能，根據(jù)單片機(jī)相關(guān)產(chǎn)品的維護(hù)，輔助設(shè)計和研發(fā)的崗位特點，《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》課程經(jīng)過教學(xué)改造后的項目產(chǎn)品和學(xué)習(xí)情境設(shè)計如理論課程教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計表”慚示。教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計中的拓展內(nèi)容可以由教師靈活處理，也可以做為學(xué)生課余或是課程結(jié)束時，自己探索單片機(jī)應(yīng)用的課題。

(2)課程實施過程的設(shè)計。學(xué)習(xí)情境的教學(xué)組織按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步實施，其中，資訊、計劃、實施、檢查階段以學(xué)生為主，教師只有在學(xué)生遇到問題時，才給予及時的指導(dǎo)。課程按照工作過程為導(dǎo)向構(gòu)建的項目產(chǎn)品來設(shè)計學(xué)習(xí)情境，實施過程由教師在學(xué)習(xí)情境中提供詳細(xì)的引導(dǎo)，加強(qiáng)學(xué)生計劃、協(xié)調(diào)與組織工作能力，由學(xué)生獨立完成工作過程，培養(yǎng)動手創(chuàng)新能力。

按照六步法，在課程實施過程要做出如下安排：第一步，由學(xué)生對任務(wù)進(jìn)行分析，了解產(chǎn)品設(shè)計所需要用到的硬件、軟件的知識，產(chǎn)品的成本、用途等市場信息，并自行分組。第二步，各組按任務(wù)進(jìn)行分工協(xié)作，主要讓學(xué)生發(fā)揮主動作用，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作的能力。第三步，各組經(jīng)過討論選擇產(chǎn)品的最佳軟硬件設(shè)計方案和流程，教師需要對學(xué)生設(shè)計的解決方案做出指導(dǎo)和修正。第四步，各組進(jìn)行產(chǎn)品的制作，完成程序的下載。如果是課堂教學(xué)項目，則偏向于軟件程序設(shè)計；如果是實訓(xùn)項目，則偏向于綜合能力的鍛煉，需要完成硬件焊接和軟件編程。第五步，各組進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)試，功能檢驗，然后由學(xué)生自查是否完成了工作任務(wù)，實現(xiàn)了產(chǎn)品的功能。如果不能實現(xiàn)，則采用教師引導(dǎo)分析，學(xué)生互助的方式去查找糾正錯誤。第六步，各組先分別進(jìn)行學(xué)生自評，然后由教師評價，最后由學(xué)生寫出產(chǎn)品制作的總結(jié)報告。

(3)對教學(xué)環(huán)境的要求?；诠ぷ鬟^程的單片機(jī)課程教學(xué)，需要以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教學(xué)互動，講練結(jié)合，對教學(xué)環(huán)境有一定的要求。不能在普通教室實現(xiàn)教學(xué)，要求能在配置了多媒體教學(xué)設(shè)施，單片機(jī)編程器、仿真器、最小系統(tǒng)板等實踐設(shè)備的實驗實訓(xùn)室進(jìn)行教學(xué)，才能實現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體的教學(xué)模式。

3.結(jié)語。從單片機(jī)課程教學(xué)情況看來，采用基于工作過程的教學(xué)模式能提高學(xué)生對于微機(jī)硬件知識的認(rèn)識，同時教學(xué)組織中給出工作任務(wù)，重視實踐環(huán)節(jié)，單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計制作過程也能讓教師受益非淺，提高綜合的動手能力；最重要的是，該教學(xué)設(shè)計更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考，團(tuán)隊合作和動手創(chuàng)新的能力，能有效改善學(xué)生認(rèn)為課程理論、抽象、難度大的印象。實踐證明，基于工作過程的單片機(jī)課程教學(xué)能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，突顯教學(xué)效果。