探索高職院校的單片機(jī)教學(xué)改革

張宗璐

（煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264670）

探索高職院校的單片機(jī)教學(xué)改革

張宗璐

（煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264670）

傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足高職人才的培養(yǎng)需要。本文從傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的不足入手，探討如何對(duì)單片機(jī)教學(xué)進(jìn)行改革，培養(yǎng)出優(yōu)秀的單片機(jī)人才。

高職院校；單片機(jī)；教學(xué)項(xiàng)目；一體化教學(xué)

隨著科技水平的不斷發(fā)展，單片機(jī)作為微控制器被廣泛地應(yīng)用在智能電器、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、航空航天、數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。單片機(jī)發(fā)展迅速，不斷有新型號(hào)、新技術(shù)涌現(xiàn)。高職院校普遍開(kāi)設(shè)了單片機(jī)課程，但是傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。

一、傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的不足

傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)模式是以教學(xué)大綱為基準(zhǔn)，主要教授課本內(nèi)容。一般情況下是老師在臺(tái)上講，學(xué)生在臺(tái)下聽(tīng)。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式存在著很多弊端。

1.理論知識(shí)多，課程枯燥乏味。在單片機(jī)的教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)體系的完整性、嚴(yán)密性。以單片機(jī)的知識(shí)結(jié)構(gòu)為主線，把單片機(jī)知識(shí)系統(tǒng)分成硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、軟件編程、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展和各種外圍器件的應(yīng)用，按順序授課，最后再講一些實(shí)例。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生昏昏沉沉地被灌輸一套似懂非懂的理論，開(kāi)始學(xué)生可能還聽(tīng)得很認(rèn)真，但是漸漸地學(xué)習(xí)越來(lái)越吃力，很多學(xué)生最終失去了學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。

2.實(shí)訓(xùn)時(shí)間短，學(xué)生動(dòng)手能力差，無(wú)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)為了構(gòu)建完整的知識(shí)體系，理論教學(xué)占據(jù)了大量的時(shí)間，實(shí)訓(xùn)時(shí)間只能壓縮，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐時(shí)間少。往往學(xué)生剛剛學(xué)會(huì)將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，實(shí)訓(xùn)就結(jié)束了，此后再很少有機(jī)會(huì)接觸單片機(jī)設(shè)備。從而形成了理論知識(shí)多，動(dòng)手能力差的局面。另外，學(xué)校安排實(shí)訓(xùn)一般都放在學(xué)期末，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，前期所學(xué)習(xí)的知識(shí)可能被遺忘，很難得到驗(yàn)證與運(yùn)用。很多班級(jí)單片機(jī)實(shí)訓(xùn)時(shí)間只有一周，在這一周時(shí)間內(nèi)，很多學(xué)生只是觀看老師的演示，或者照著老師講的操作要領(lǐng)進(jìn)行照本宣科的操作，雖然也作出了結(jié)果，卻沒(méi)有從根本上掌握單片機(jī)知識(shí)。學(xué)校所采購(gòu)的設(shè)備中，硬件已經(jīng)成型，學(xué)生對(duì)硬件的操作僅僅是連連線，撥動(dòng)一下開(kāi)關(guān)而已，剩下就是編寫(xiě)程序，而實(shí)際上在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件的設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié)，從設(shè)計(jì)電路板到購(gòu)買(mǎi)元器件、焊接都屬于硬件的范疇，傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主設(shè)計(jì)單片機(jī)產(chǎn)品，這也是導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差的重要原因。

3.考核機(jī)制陳舊，無(wú)法考察學(xué)生真實(shí)水平。傳統(tǒng)單片機(jī)課程考核采取在期末筆試的方法，這種方法只能片面地考察學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，無(wú)法考察學(xué)生的實(shí)踐能力以及與單片機(jī)相關(guān)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力。這種考試方法適合那些擅長(zhǎng)死記硬背的學(xué)生，背背重點(diǎn)就能考出好成績(jī)，而對(duì)于那些動(dòng)手能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新能力的學(xué)生來(lái)說(shuō)，卻無(wú)法考察他們的真實(shí)水平。

二、單片機(jī)教學(xué)改革

為了能夠讓學(xué)生真正掌握單片機(jī)知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提高單片機(jī)教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)該徹底打破傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式，以實(shí)際企業(yè)單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品為參考，設(shè)計(jì)全新教學(xué)項(xiàng)目，建立一套有效的適合高職教學(xué)的單片機(jī)教學(xué)模式。

1.授課方式的改變。打破傳統(tǒng)的授課方式，把單片機(jī)教學(xué)場(chǎng)所由教室轉(zhuǎn)移到實(shí)訓(xùn)室，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)中做，做中學(xué)，提高學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)一體化教學(xué)，可以達(dá)到以下幾個(gè)改變：教學(xué)從“單片機(jī)知識(shí)的教授”向“單片機(jī)能力的提高”轉(zhuǎn)變；學(xué)生由“被動(dòng)接受者”向“主動(dòng)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)者”轉(zhuǎn)變；教學(xué)組織形式由“固定教室、集體授課”向“單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)室”轉(zhuǎn)變；教學(xué)手段由“口授、黑板”向“多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化教育技術(shù)”轉(zhuǎn)變。

2.教學(xué)項(xiàng)目的選取。按照以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為核心，結(jié)合技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位的任職要求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)生活生產(chǎn)中基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品及企業(yè)對(duì)單片機(jī)人才需求情況，選取具有代表性的產(chǎn)品作為單片機(jī)教學(xué)項(xiàng)目，以達(dá)到學(xué)為所用的目的。筆者在教學(xué)中選取了以下8個(gè)項(xiàng)目：（1）霓虹燈；（2） 電子鐘；（3） 數(shù)字溫度計(jì)（4） 16*16點(diǎn)陣顯示；（5） 單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)；（6） 交通燈控制系統(tǒng)；（7） 智能機(jī)器人；（8）綜合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。其中綜合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是指研發(fā)某個(gè)具體的基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品，學(xué)生必須從設(shè)計(jì)電路板開(kāi)始，包括選取元器件、構(gòu)建硬件電路，然后進(jìn)行軟件調(diào)試，最終保質(zhì)保量地完成這個(gè)電子產(chǎn)品?；趯?duì)以上8個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能學(xué)到單片機(jī)及常用的傳感器知識(shí)，也能熟悉一個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程，并將所學(xué)知識(shí)構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

3.教學(xué)過(guò)程的組織。在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，根據(jù)班級(jí)人數(shù)將2-3人分為一組，上課時(shí)老師提出項(xiàng)目要求，學(xué)生首先自己思考、并查找相關(guān)資料。在學(xué)生有一定準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，老師對(duì)必要知識(shí)點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行講解，然后由學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)，老師負(fù)責(zé)答疑并指導(dǎo)，最終學(xué)生完成項(xiàng)目所提出的任務(wù)。老師檢查學(xué)生完成的情況并評(píng)分。

4.與Proteus仿真開(kāi)發(fā)軟件相結(jié)合。Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開(kāi)發(fā)軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件,它不僅與其它EDA工具軟件一樣具有仿真數(shù)字、模擬電路的功能，還具備由微控制器及外圍器件組成的混合電路的仿真功能，它是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)之一。引入Proteus軟件進(jìn)行輔助教學(xué)會(huì)起到很好的效果。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室的時(shí)間始終是短暫的，課外他們可能有更多的時(shí)間，如果要學(xué)習(xí)單片機(jī)又沒(méi)有相應(yīng)設(shè)備，那么只能憑空想象，這樣不利于單片機(jī)的學(xué)習(xí)。引入Proteus仿真開(kāi)發(fā)軟件后，學(xué)生就可以在教室或?qū)嬍业碾娔X上通過(guò)Proteus平臺(tái)進(jìn)行仿真學(xué)習(xí)，從硬件的搭建、軟件的設(shè)計(jì)，到軟硬件的聯(lián)合調(diào)試都可以做，這樣到了實(shí)訓(xùn)室后就可以節(jié)省很多準(zhǔn)備的時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)的效率，而且學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目會(huì)有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)和理解。在單片機(jī)綜合技能訓(xùn)練中，學(xué)生可以根據(jù)自己的課題先在Proteus平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，在仿真運(yùn)行正確無(wú)誤以后，再購(gòu)買(mǎi)元器件進(jìn)行電路的搭建、軟件的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的調(diào)試，最終完成一件作品。采用這種方式可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入浪費(fèi)，而且可以有效縮短開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的時(shí)間，提高學(xué)習(xí)和動(dòng)手的效率。

5.匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言相結(jié)合。在單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)中可以采用匯編語(yǔ)言，也可以采用C語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言比較直觀，能夠直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序的執(zhí)行效率高，有利于學(xué)生深入理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。C語(yǔ)言作為一種高級(jí)語(yǔ)言，其優(yōu)點(diǎn)是C程序由函數(shù)構(gòu)成、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富，能夠直接控制硬件，具有位運(yùn)算功能。生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高，執(zhí)行效率較高。對(duì)于一些大型程序，通常采用在C語(yǔ)言中嵌套匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)中，絕大部分教師都只采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)，很少有教師采用C語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)。C語(yǔ)言對(duì)于單片機(jī)來(lái)講有著很重要的作用，因此，在單片機(jī)的教學(xué)中應(yīng)實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言相結(jié)合的教學(xué)模式。

6.編寫(xiě)講義、教材以適合一體化項(xiàng)目教學(xué)。傳統(tǒng)的單片機(jī)教材注重知識(shí)的系統(tǒng)性，理論知識(shí)多、實(shí)踐內(nèi)容少，很難適應(yīng)項(xiàng)目教學(xué)與一體化教學(xué)的需要，因此，根據(jù)一體化教學(xué)實(shí)際情況編寫(xiě)適合的單片機(jī)教材是必要的。教材內(nèi)容應(yīng)以項(xiàng)目教學(xué)為主，把項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所需的單片機(jī)知識(shí)穿插其中，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)有興趣，提高了主觀能動(dòng)性，更加有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

7.考核機(jī)制的改變。傳統(tǒng)考核機(jī)制采用一卷定乾坤的模式，無(wú)法系統(tǒng)全面考察出學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的水平，所以有必要進(jìn)行改革。在采用項(xiàng)目化教學(xué)后，學(xué)生每完成一個(gè)項(xiàng)目就對(duì)其考察并打分，計(jì)入平日成績(jī)。平日成績(jī)占到學(xué)期總評(píng)的70%，期末考試的卷面成績(jī)只占學(xué)期總評(píng)的30%。這樣既可以考察出學(xué)生的理論成績(jī)，也可以考察出學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

三、單片機(jī)教學(xué)改革后的效果

自2009年，我院對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)改革后，學(xué)習(xí)場(chǎng)所移到了實(shí)訓(xùn)室，并根據(jù)項(xiàng)目自己編寫(xiě)出版了一體化教材，改變了考核機(jī)制。在采取這一系列的措施后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果顯著提高，主觀能動(dòng)性大大增強(qiáng)，學(xué)習(xí)成績(jī)有了明顯進(jìn)步。學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽多次獲獎(jiǎng)。一批學(xué)習(xí)好的畢業(yè)生從事基于各類(lèi)單片機(jī)的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作，工資待遇不錯(cuò)。我們對(duì)2008級(jí)、2009級(jí)、2010級(jí)學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查（如圖1、圖2），結(jié)果都顯示改革取得了明顯效果。

圖1 單片機(jī)課程難易度調(diào)查

圖2 單片機(jī)課程平均成績(jī)

[1]徐敏，盧周平.“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，（1）：82-84.

[2]張霓.關(guān)于“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（5）：21-23.

[責(zé)任編輯：賀春健]

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1671-6531（2011）10-0127-02

張宗璐，女，山東煙臺(tái)人，煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院助教，研究方向?yàn)殡娮有畔ⅰ?/p>