基于高職高專(zhuān)的單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)的改革實(shí)踐

摘要：本文根據(jù)作者多年的教學(xué)研究，結(jié)合單片機(jī)課程的授課特征，利用了課程教學(xué)的資源，總結(jié)了該課程比較合理的教學(xué)、考試等模式，真正體現(xiàn)了高職高專(zhuān)授課理實(shí)一體化的教學(xué)要求，為以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)理念奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；項(xiàng)目化教學(xué)；理實(shí)一體化；課題設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.12-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 22-0000-02

當(dāng)前，單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，包含了工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表、家用電器、信息和通信產(chǎn)品、軍事方面等。鑒于該技術(shù)如此廣泛的應(yīng)用，加之技術(shù)隨著時(shí)代的更新發(fā)展，單片機(jī)的從業(yè)人員將更為搶手。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是社會(huì)發(fā)展的必然需求。

在高職高專(zhuān)學(xué)校，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)這門(mén)課程是機(jī)電、汽車(chē)、電氣、電子、通信等所有工科專(zhuān)業(yè)的核心課程。為使該課程的教學(xué)能夠符合高等職業(yè)教育的教學(xué)規(guī)律，突出實(shí)踐技能的培養(yǎng)，本課程擬采用項(xiàng)目主導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，將理論加實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，改變?yōu)榻?、學(xué)、練、做同步進(jìn)行的項(xiàng)目教學(xué)方式，真正實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體，學(xué)做合一。這樣更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

根據(jù)以上要求，作者根據(jù)多年的單片機(jī)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合高職高專(zhuān)學(xué)生的素質(zhì)，以及學(xué)生接受知識(shí)的能力，成立了單片機(jī)課程教學(xué)改革課題組，制定了切實(shí)可行的建設(shè)計(jì)劃。經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐，總結(jié)成四個(gè)方面，分別是：“教學(xué)方式”、“考試方式”、“教材編寫(xiě)”、“實(shí)驗(yàn)設(shè)備”等一系列配套的改革方案。

1 教學(xué)方式

單片機(jī)教學(xué)過(guò)程的改革是所有建設(shè)的關(guān)鍵，下面我們先來(lái)分析一下傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方式。

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)方式

單片機(jī)的傳統(tǒng)教學(xué)都是以教師講授知識(shí)為主的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)體系的完整性、嚴(yán)密性。而對(duì)于與實(shí)踐相關(guān)聯(lián)的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)正是高職學(xué)生的弱項(xiàng)， 傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)是以單片機(jī)的知識(shí)結(jié)構(gòu)為主線(xiàn)，把單片機(jī)知識(shí)系統(tǒng)分成硬件、指令、編程、系統(tǒng)擴(kuò)展和各種外圍器件的應(yīng)用。授課的順序是硬件結(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，最后再講一些實(shí)例。按照此種教學(xué)結(jié)構(gòu)，學(xué)生普遍感到難學(xué)，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生存在著厭學(xué)情緒，使得老師抱怨現(xiàn)在的學(xué)生越來(lái)越難教了，學(xué)生抱怨老師講的理論知識(shí)枯燥乏味，什么都沒(méi)聽(tīng)懂，如此形成了一個(gè)惡性循環(huán)。如何讓基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生較好地掌握單片機(jī)技術(shù)是當(dāng)前單片機(jī)課程面臨的一個(gè)急需解決的問(wèn)題，顯然傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)模式肯定不能適應(yīng)單片機(jī)教學(xué)的需要，必須轉(zhuǎn)變教學(xué)方法。

1.2 改革教學(xué)過(guò)程

根據(jù)目前高職單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)行單片機(jī)教學(xué)和應(yīng)用中存在的問(wèn)題，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了教改之后單片機(jī)的教學(xué)過(guò)程，形成了初步項(xiàng)目化的教學(xué)系統(tǒng)。

1）任務(wù)分解

將單片機(jī)基本知識(shí)分成若干模塊，主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)、流水燈、計(jì)數(shù)器、4×4鍵盤(pán)、碼表、雙機(jī)通信、LED點(diǎn)陣顯示屏、綜合項(xiàng)目訓(xùn)練。八個(gè)項(xiàng)目中，前六個(gè)項(xiàng)目與單片機(jī)的理論系統(tǒng)相互對(duì)應(yīng)，分別為：基本知識(shí)、輸出口、輸入口、I/O口的高級(jí)應(yīng)用、定時(shí)和中斷、串行口；后兩個(gè)項(xiàng)目主要涉及了單片機(jī)的最常規(guī)的綜合應(yīng)用。如此分配，可將具體的實(shí)踐應(yīng)用融入到單片機(jī)的基本理論中，保持了單片機(jī)系統(tǒng)的完整性，且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。下面就“以4×4鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)與調(diào)試”的例子來(lái)說(shuō)明具體的任務(wù)分解方法。

根據(jù)鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及學(xué)生由淺入深的接受能力，作者將該知識(shí)點(diǎn)分成多個(gè)任務(wù)模塊，分別為：?jiǎn)螖?shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示的設(shè)計(jì)與調(diào)試、多數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示的設(shè)計(jì)與調(diào)試、4×4鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。在進(jìn)行每一個(gè)任務(wù)教學(xué)時(shí)，教師向?qū)W生交待數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示的功能以及設(shè)計(jì)思路，講授基本的設(shè)計(jì)原理，在學(xué)生有一定的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，布置學(xué)生設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)入設(shè)計(jì)過(guò)程，主要包括硬件電路設(shè)計(jì)，軟件代碼的開(kāi)發(fā)，為下一步仿真模擬打下基礎(chǔ)。

2）仿真模擬

在學(xué)生有了設(shè)計(jì)思路后，教師可以引導(dǎo)利用PROTEUS仿真軟件進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，并用KEIL軟件進(jìn)行代碼的編譯，將程序?qū)隤ROTEUS中進(jìn)行仿真，判斷設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，根據(jù)仿真過(guò)程進(jìn)行修改，下面是子任務(wù)“多數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示”的PROTEUS仿真圖。（圖1）

3）實(shí)物調(diào)試

虛擬軟件的仿真，有著很大的優(yōu)點(diǎn)，比如容易修改硬件接線(xiàn)，資源也比較簡(jiǎn)單，一臺(tái)PC機(jī)即可。而仿真畢竟不能代替實(shí)物，因此，在PROTEUS仿真成功的基礎(chǔ)上，我們還要求學(xué)生靈活運(yùn)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)物的調(diào)試，真正做到學(xué)做合一，理實(shí)一體，下面是“多數(shù)字動(dòng)態(tài)掃描顯示”的實(shí)物調(diào)試圖。（圖2）

4）理論講授

雖然，我們強(qiáng)調(diào)實(shí)踐為主導(dǎo)，理論為實(shí)踐服務(wù)。但是在重視實(shí)踐的同時(shí)，我們也不能夠忽視理論的重要性。單片機(jī)課程有著它獨(dú)特的理論性和系統(tǒng)性，主要是看教師用何種方式將理論知識(shí)教授給學(xué)生。我們這里提倡，將單片機(jī)的系統(tǒng)理論進(jìn)行分解，穿插到每個(gè)實(shí)踐模塊的任務(wù)中，在學(xué)生理解且熟練完成每個(gè)任務(wù)后，老師應(yīng)將每個(gè)任務(wù)所涉及的相關(guān)理論再次的講授給學(xué)生，這時(shí)學(xué)生的接受能力與不進(jìn)行實(shí)踐之前接受理論知識(shí)的能力完全不同，有了感性體驗(yàn)之后，學(xué)生會(huì)覺(jué)得課程內(nèi)容不再枯燥，已經(jīng)有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣，此時(shí)教授相關(guān)理論知識(shí)正合時(shí)宜。

2 考試方式

傳統(tǒng)的試卷考試偏重理論，應(yīng)用性較弱，容易引起學(xué)生考前強(qiáng)化，平時(shí)不學(xué)的狀態(tài)，并易于引起學(xué)生的作弊思想。因此，要想更好的實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效果，考試方式的改革也必須同步進(jìn)行。在經(jīng)過(guò)多次的考試實(shí)踐后，我們采用了平時(shí)和期末并重的方式，并注重實(shí)踐。具體方法如下：將課堂教學(xué)的多個(gè)模塊內(nèi)容稍加調(diào)整，讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)開(kāi)卷完成該模塊的項(xiàng)目報(bào)告，每份計(jì)若干分，各模塊累加并核算總分。當(dāng)然，做項(xiàng)目報(bào)告的過(guò)程也是課題設(shè)計(jì)與調(diào)試的過(guò)程。另在課程結(jié)束后，同樣給學(xué)生多個(gè)項(xiàng)目，讓學(xué)生抽取一個(gè)項(xiàng)目課題，進(jìn)行閉卷設(shè)計(jì)，并通過(guò)PROTEUS仿真和實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成軟硬件調(diào)試，且整理成文本試卷，并計(jì)分，將該次考分與平時(shí)項(xiàng)目報(bào)告分綜合作為學(xué)生的最終成績(jī)。下圖可以說(shuō)明考試改革的操作方式。

這種考試方式的改革，最大的優(yōu)點(diǎn)是：考試過(guò)程就是再學(xué)習(xí)的過(guò)程，避免了很多傳統(tǒng)考試的弊端。當(dāng)然，考試方式很多，不管利用何種方法，我們希望得到的最終目標(biāo)是，讓學(xué)生不覺(jué)得考試是一種形式，是一種負(fù)擔(dān)，而是有意義的再學(xué)習(xí)和接受知識(shí)的過(guò)程。只有考核的方式跟隨教學(xué)的方式一起改革，才能讓學(xué)生重視平時(shí)的學(xué)習(xí)，讓革新的考核方法更進(jìn)一步的為平時(shí)的教學(xué)服務(wù)。

3 教材編寫(xiě)

隨著單片機(jī)課程教學(xué)改革的逐步推進(jìn)，與之關(guān)系密切的教材建設(shè)也非常的重要。傳統(tǒng)的單片機(jī)教材基本都是以系統(tǒng)化的模式編排，教師在授課中必須按照理論為主，實(shí)驗(yàn)相匹配的方式進(jìn)行組織教學(xué)。而近年來(lái)，類(lèi)似項(xiàng)目化的單片機(jī)教材也在逐步問(wèn)世，但是由于各種因素的驅(qū)動(dòng)，很多教材只是將原傳統(tǒng)教材進(jìn)行改頭換面，實(shí)質(zhì)換湯不換藥，并未真正實(shí)現(xiàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的模式。因此，作者根據(jù)項(xiàng)目化教學(xué)的需求，在經(jīng)過(guò)兩級(jí)學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐后，整理并正式出版了與教學(xué)相匹配的項(xiàng)目化教程。

4 開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

在本次教學(xué)改革中，最困難的就是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)。為了做到真實(shí)的效果，在08和09級(jí)教學(xué)中，運(yùn)用了proteus軟件進(jìn)行仿真教學(xué)，所有的接線(xiàn)與現(xiàn)象都通過(guò)仿真軟件來(lái)完成。因此，在仿真的基礎(chǔ)上，課題組開(kāi)發(fā)了與項(xiàng)目配套的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)箱。 該開(kāi)發(fā)箱經(jīng)過(guò)10、11級(jí)學(xué)生的試用，效果非常明顯。原本枯燥無(wú)味的理論知識(shí)立刻變得生動(dòng)，完美的實(shí)物展現(xiàn)真正激發(fā)了學(xué)生的熱情，同學(xué)們不再覺(jué)得課程的是那么的神秘難懂。通過(guò)實(shí)物現(xiàn)象的不斷變化，學(xué)生可以自主編寫(xiě)代碼，當(dāng)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，學(xué)生真正感覺(jué)到自身的價(jià)值，很好的提升了學(xué)習(xí)效率。

[作者簡(jiǎn)介]

顧亞文，南京金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師；廖武華，中國(guó)人民解放軍總參謀部第六十研究所，工程師；袁道香，無(wú)錫南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師。

備注：本論文由金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院課題經(jīng)費(fèi)支持