高職《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院 樊劍劍 肖傳輝

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是計(jì)算機(jī)控制和電子信息類專業(yè)的主干課程，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)課程，它的教學(xué)效果直接影響學(xué)生的有效就業(yè)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式偏重于理論教學(xué)，教學(xué)方法較為單一，無法滿足現(xiàn)階段高職院校培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才的要求，針對(duì)高職學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

1.高職《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)存在的問題

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式不適應(yīng)高職學(xué)生特點(diǎn)

高職教育注重技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，而傳統(tǒng)的《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，大多是以知識(shí)體系為框架，先基礎(chǔ)后應(yīng)用、先理論后實(shí)踐、軟硬件分離，已不能適應(yīng)高職教育和高職學(xué)生的特點(diǎn)。

1.2 教學(xué)內(nèi)容陳舊無創(chuàng)新

目前大部分單片機(jī)教材的章節(jié)編排都是大同小異，教學(xué)內(nèi)容基本上是單片機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)的擴(kuò)展應(yīng)用以及外圍電路接口，是以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)功能為主線，單片機(jī)本身的邏輯規(guī)律來編排教學(xué)內(nèi)容的。教材的內(nèi)容沒有充分聯(lián)系工程實(shí)踐，理論內(nèi)容比重偏大，實(shí)例偏少，在內(nèi)容安排上只注重知識(shí)體系的完整性，但是針對(duì)強(qiáng)調(diào)技能培養(yǎng)的高職教育來說，這種教學(xué)方法卻無法滿足教學(xué)和實(shí)際需求。

1.3 考核方式

傳統(tǒng)的考核方式主要采用以期末理論考試為主，卷面理論考試成績占60%，平時(shí)成績占20%，實(shí)訓(xùn)成績占20%。由于實(shí)訓(xùn)成績占的比例較小，難以真實(shí)反映學(xué)生的動(dòng)手操作和實(shí)際應(yīng)用能力，不能全面反映學(xué)生對(duì)課程的掌握情況。臨近期末考試時(shí)，學(xué)生往往靠死記硬背的方式通過該課程的考試，常常會(huì)出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象，背離了高職教育培養(yǎng)技能型人才的目標(biāo)。

2.高職《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)改革措施

2.1 教學(xué)方法的改革

2.1.1 虛擬仿真軟件的推廣應(yīng)用

單片機(jī)課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)整個(gè)教學(xué)效果起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)大多是在實(shí)驗(yàn)箱上完成相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以驗(yàn)證性的實(shí)訓(xùn)為主，開放性和設(shè)計(jì)性的實(shí)訓(xùn)較少。想讓學(xué)生得到真正的實(shí)踐鍛煉，需設(shè)計(jì)硬件電路，焊接元器件，編制軟件程序、仿真調(diào)試，如此完成一個(gè)實(shí)訓(xùn)所花費(fèi)的時(shí)間較長，而且元器件等消耗很大，實(shí)訓(xùn)成本較高。

虛擬仿真軟件Protues可以解決這個(gè)問題。Protues軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和Spice電路仿真相結(jié)合，不僅可以將單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。比起傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，Protues軟件的應(yīng)用可以讓元器件、連接線路和單片機(jī)硬件實(shí)物高度對(duì)應(yīng)，通過真實(shí)和虛擬仿真相結(jié)合的方式，得到實(shí)物演示的效果。學(xué)生可以真正動(dòng)手實(shí)訓(xùn)，教學(xué)效果好。

2.1.2 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

傳統(tǒng)的《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)是先講硬件，再講指令，最后講應(yīng)用，學(xué)生往往不知道所學(xué)的內(nèi)容到底有什么用處，教學(xué)效果也不理想。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法則不然，教師預(yù)先設(shè)計(jì)并調(diào)試成功相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，確定每個(gè)任務(wù)包含的知識(shí)點(diǎn)。在教學(xué)過程中，圍繞實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目提出任務(wù)，逐步引出在解決這個(gè)問題時(shí)用到的硬件、指令及編程方法等相關(guān)知識(shí)，采用局域網(wǎng)多媒體廣播教學(xué)的方式，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)仿真演示。再將實(shí)訓(xùn)要求加以改動(dòng)，讓學(xué)生自己動(dòng)手連接硬件、編寫程序、仿真驗(yàn)證。這種“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式適應(yīng)于高職教育和高職學(xué)生的特點(diǎn)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其在做中學(xué)、學(xué)中做，從被動(dòng)學(xué)變成主動(dòng)學(xué)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的改革

2.2.1 統(tǒng)一編程語言

大部分教材中，單片機(jī)的編程語言為匯編語言，C51介紹的篇幅較少。相對(duì)而言，匯編語言具有產(chǎn)生的目標(biāo)程序簡短，占用存儲(chǔ)空間小，執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于高職學(xué)生來說，匯編編程較為復(fù)雜，不易理解。用C51編程則不需要了解太多的單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，編程簡單，只要會(huì)C語言即可。而且在公司企業(yè)的研發(fā)人員中使用C51語言的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過使用匯編語言。所以，從學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展角度出發(fā)，選擇C51作為單片機(jī)編程語言進(jìn)行教學(xué)。

2.2.2 適當(dāng)增減教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)實(shí)際情況在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行適當(dāng)增減。在實(shí)訓(xùn)部分，基于會(huì)用的原則，增加對(duì)Keil軟件、Protues軟件等開發(fā)工具的介紹；在理論知識(shí)部分，基于夠用的原則，減少單片機(jī)內(nèi)部電路分析、工作時(shí)序、指令系統(tǒng)等內(nèi)容的介紹。

2.2.3 整合知識(shí)點(diǎn)，調(diào)整章節(jié)次序

實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)往往是幾個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用，鑒于此，在實(shí)際教學(xué)中適當(dāng)調(diào)整知識(shí)點(diǎn)的講授次序。如先介紹單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，再介紹I/O口功能，然后緊接著完成流水燈、數(shù)碼管顯示、獨(dú)立鍵盤、矩陣鍵盤實(shí)訓(xùn)。這樣就把幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)整合到了一起，便于學(xué)生理解和記憶，便于理論和實(shí)踐的相結(jié)合。

2.2.4 依據(jù)競(jìng)賽要求增加課外內(nèi)容

參加技能競(jìng)賽對(duì)課程的教學(xué)改革具有推動(dòng)作用，是對(duì)教學(xué)效果的有效檢驗(yàn)。目前基于單片機(jī)的各類競(jìng)賽較多，除了要用到單片機(jī)技術(shù)外，還要用到一些其他知識(shí)。以機(jī)器人大賽為例，要用到傳感器、通信、機(jī)械、電機(jī)等技術(shù)，高職教育開設(shè)的課程有限，可以根據(jù)實(shí)際情況增加相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充教學(xué)。

2.3 考核方式的改革

考試是檢驗(yàn)教學(xué)效果的必要手段。根據(jù)高職教育的特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)的理論筆試，突出實(shí)訓(xùn)考核。改革后，本課程的期末總評(píng)考核分為三個(gè)部分：第一部分為平時(shí)考核。主要是學(xué)生出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度及參與問題討論的積極性等，占期末總評(píng)成績的20%；第二部分為平時(shí)實(shí)訓(xùn)考核，主要是平時(shí)的實(shí)訓(xùn)成績。在一個(gè)學(xué)期中，教師布置6~8個(gè)單片機(jī)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生按要求完成。教師根據(jù)學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)的成功率、實(shí)訓(xùn)報(bào)告質(zhì)量等給出成績，此成績占期末總評(píng)成績的40%。第三部分為期末實(shí)訓(xùn)考核。期末考試不再采用筆試，教師從平時(shí)做過的6~8個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中隨機(jī)抽取一個(gè)作為考核題目，此成績占期末總評(píng)成績的40%。

3.課程改革取得的效果

經(jīng)過教學(xué)改革實(shí)踐，改善了教學(xué)效果，教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法實(shí)現(xiàn)了“教、學(xué)、做”一體化的有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)思考和創(chuàng)造性思維的能力，鍛煉了學(xué)生設(shè)計(jì)電路、調(diào)試程序、開發(fā)實(shí)際產(chǎn)品等各個(gè)方面的技能。進(jìn)行了以實(shí)訓(xùn)操作為主的考核方式改革后，高分低能的現(xiàn)象沒有出現(xiàn)，學(xué)生的動(dòng)手能力明顯提高。其中，學(xué)生在江西省第一、二屆大學(xué)生智能機(jī)器人大賽中，采用單片機(jī)作為主控芯片設(shè)計(jì)的機(jī)器人取得了3項(xiàng)三等獎(jiǎng)的好成績。

由于教學(xué)內(nèi)容要隨著新技術(shù)的應(yīng)用而不斷更新，因此教學(xué)改革還有待于繼續(xù)改進(jìn)和完善，只有這樣，才能更好地完成教學(xué)任務(wù)，滿足高職教育培養(yǎng)技能型人才的要求。

[1]浦靈敏.高職單片機(jī)課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J].中國電力教育,2009(10).

[2]鄒紅衛(wèi).單片機(jī)課程的教學(xué)改革[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007(01).

[3]林君煥.淺談高職單片機(jī)課程的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法[J].廣西輕工業(yè),2008(12).

[4]趙玲,單片機(jī)課程教學(xué)改革的探索[J].高等教育研究,2008,(12).

[5]梅麗風(fēng),藍(lán)和惠,任國臣.單片機(jī)課程教學(xué)改革的探索[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008(04).