單片機課程的“理實一體化”建設

摘 要：針對當前高職院校學生基礎差和輕視學習的現(xiàn)狀，提出了一些單片機教學改革思路。在教學過程中解放思想，樹立以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標，根據(jù)不同的內容靈活運用項目教學法、任務驅動教學法和興趣驅動法，引入現(xiàn)代化教學手段，豐富教學內容，實現(xiàn)理實一體化教學，取得很好的效果。

關鍵詞：高職教育 理實一體化 單片機教學

中圖分類號：TP368文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0156-02

國家高等職業(yè)教育發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）綱要指出“遵循高職教育規(guī)律，以學生職業(yè)生涯發(fā)展為目標，突出實踐能力培養(yǎng)，構建基于產(chǎn)教一體、工學結合、訂單培養(yǎng)的人才培養(yǎng)模式”，我院也在積極探索高職教育教學模式，組建了電子信息技術專業(yè)群?！秵纹瑱C原理與應用技術》作為電子信息專業(yè)群核心課程，在教學過程中抓住“突出實踐能力培養(yǎng)”這一核心問題，突破以往理論與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，充分發(fā)揮教師團隊的主觀能動性，通過設定教學任務和教學目標，讓師生雙方邊教、邊學、邊做，全程構建素質和技能培養(yǎng)框架，豐富課堂教學和實踐教學環(huán)節(jié)，提高教學質量[1][2]。在整個教學環(huán)節(jié)中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現(xiàn)，沒有固定的先實后理或先理后實，而理中有實，實中有理。突出學生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調動和激發(fā)學生學習興趣。

1 課程內容建設

為實現(xiàn)理論與實踐交替進行，直觀與抽象交錯出現(xiàn)，就要對單片機課程內容本身進行重構，精心組織每一堂課的內容，根據(jù)不同內容選擇相應的教學方法（如任務驅動教學法、項目教學法和工作過程導向教學法），同時與使用到的其它課程內容相互聯(lián)系，構成一個統(tǒng)一的整體[4][5][6]。

1.1 單片機課程內容的重構

課程內容構建突出理實一體化，依據(jù)能力培養(yǎng)需求決定教什么、學什么、訓練什么。在教學內容的構建中，將整個單片機課程按項目教學法設計為五大模塊（如圖1所示）。

每個模塊分解為若干個子項目，其中模塊一主要包含兩個子項目，知識點包括單片機內部結構和引腳、C語言程序設計和開發(fā)仿真應用軟件；模塊二包含四個子項目，知識點在模塊一的基礎上增加了單片機接口技術，如鍵盤和顯示器等；模塊三包含八個子項目，知識點增加了單片機定時器/計數(shù)器系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)；模塊四包含四個子項目，知識點增加了數(shù)模與模數(shù)轉換技術，單片機串行通信原理與應用；模塊五是一個綜合性的項目，包含兩個子項目，知識點包括單片機應用系統(tǒng)設計、開發(fā)和調試的思路、方法和技巧，模塊化程序設計方法等。將知識點與技能點分別融入每個項目中，項目的設計由易至難、由簡單到復雜，項目之間具有獨立性、實用性、可擴展性、可操作性，項目之間從內涵、難度上成遞進關系。

構成能力訓練模塊時，考慮了相鄰模塊間的進階關系，通過逐一模塊的能力訓練，學生可逐步提高單片機最小應用系統(tǒng)的設計與調試能力，再經(jīng)過綜合項目的設計、分析與調試，讓學生全面了解整個項目基本技能綜合運用的方法，進一步提高單片機應用系統(tǒng)的綜合應用能力。知識學習由簡單到復雜，技能訓練由單一到綜合，單片機技術應用能力逐漸貼近職業(yè)崗位要求。

1.2 單片機與專業(yè)內其他課程融合重構

單片機廣泛應用于工業(yè)控制領域，單片機控制系統(tǒng)一般包括傳感器、信號變換、單片機控制、隔離驅動和執(zhí)行機構幾個部分，可見單片機控制系統(tǒng)集多門應用技術于一體，是電子信息類和控制類專業(yè)的一門核心課程，實踐性、應用性很強。要求教師在理實一體化教學中，將已修課程（如數(shù)字電路、低頻電路、傳感器技術、電子工藝、電子線路CAD等課程）與單片機原理及應用有機的融合在一起，因此在每一個單片機項目內容設計與開發(fā)過程中，不單考慮單片機的理論知識，還兼顧與本項目相關的其它專業(yè)課知識，實現(xiàn)單片機與專業(yè)內其它課程整合重構。例如溫度的測量控制項目，除單片機外，還包括溫度傳感器、模數(shù)轉換、顯示器和報警器等，將這些知識內容在單片機課程的設計中有機的融合在一起。

2 教學方式和方法改革

2.1 教材的選擇

為更好的實現(xiàn)理實一體化教學，教材選用《單片機應用技術（C語言版）》，全書以工作任務引導，從內容與方法、教與學、做與練等方面體現(xiàn)高職教育的教學特色。通過22個工作任務，主要介紹單片機硬件系統(tǒng)、單片機開發(fā)系統(tǒng)、單片機并行端口應用、定時與中斷系統(tǒng)、顯示與鍵盤接口技術、A/D與D/A轉換接口、串行接口通信技術、單片機系統(tǒng)擴展，以及單片機應用系統(tǒng)設計等內容。注重技能訓練，采用工作任務引導教與學，內容貼近電子行業(yè)的職業(yè)崗位要求，同時介紹了許多有關單片機應用的小經(jīng)驗、小技巧、小資料等知識，具有很強的實用性、可讀性和趣味性。結合教材，在每一個項目或模塊的教學中，首先勾勒出本項目所涉及的理論基礎，以方便教師組織學生進行必要的理論準備，同時要給學生提出基本要求和提高要求，使得學生在完成基本的教學任務的同時擁有自主學習、自主創(chuàng)新的空間，方便學有余力的學生進一步提高自己。所有的項目教學秉承由簡入深的原則，通過漸進的學習逐步的領會和掌握知識。

2.2 教學方法的調整

改變傳統(tǒng)的教學模式。以項目教學法為主，結合興趣驅動、任務驅動、案例教學法等教學方法，根據(jù)不同內容選擇相應適合的教學方法或幾種方法的組合。首先是興趣驅動，興趣是最好的老師，在每一次課的開始階段，展示與授課內容相關的產(chǎn)品或仿真現(xiàn)象，直觀的告訴學生我們現(xiàn)在做的是什么，例如單片機驅動一個LED發(fā)光二極管，同學直觀的看到發(fā)光二極管在一亮一滅，這樣就創(chuàng)建了一個形象而且有趣的情景，從而激發(fā)學生的學習興趣。然后根據(jù)現(xiàn)象提出任務，分析講解實現(xiàn)任務的原理。以項目任務為教學單元，打破原有界限，包括硬件結構、指令、編程的先后順序，將各部分知識分解成一個個知識點，為完成一個項目任務將不同知識點加以組合，最終實現(xiàn)一個個項目教學任務。完成一個項目任務就能清楚單片機的開發(fā)過程，完成二、三個項目任務，就能自己模仿性的編出自己的程序，使得學習過程是一個不斷成功完成任務的過程。當所有項目任務完成，知識點就全掌握了。

2.3 實驗實訓改革

Proteus是美國Labcenter Electronics公司出品的單片機仿真軟件，Proteus除了能仿真模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)字模擬混合電路外，其最大的亮點在于能夠對單片機進行虛擬實物仿真，從硬件原理設計、程序編寫、“目標板”調試一應俱全，支持匯編語言和C語言程序。

單片機實驗實訓項目的實施，是學生進行硬件電路設計、軟件設計及綜合調試的過程，是理實一體化教學中非常重要的教學環(huán)節(jié)。在以往的硬件電路安裝調試過程中，學生會出現(xiàn)各種各樣的錯誤，需要不斷的更改和焊接線路及元件，容易造成電路板和元器件的損壞。

因此在實踐中改變以往的實驗實訓方法，所有的任務都是先采用Proteus軟件仿真，仿真實現(xiàn)后再進行真實硬件電路安裝調試。利用仿真軟件先進行仿真，這樣絕大部分的錯誤就可以在仿真軟件上修改，減少了元器件的損失，同時提高實驗實訓效率，達到事半功倍的效果[3][7]。例如數(shù)字鐘的設計，先在Proteus軟件上進行硬件電路設計，然后進行軟件設計，最后在Proteus仿真軟件上進行綜合調試，軟硬件上的修改方便快捷。只有仿真成功后才可以進行電路板的焊接與調試，這樣使絕大部分的硬件錯誤在仿真過程中解決，即節(jié)約了時間，又減少了元件浪費[8-10]。

2.4 考核方式的改進

高職的學生普遍存在理論基礎薄弱、學習興趣不足的問題，傳統(tǒng)的教學注重知識和理論的學習，考核以期末理論考核為主。本單片機教學中在保證新知識傳授和理論系統(tǒng)性的同時特別強調職業(yè)技能的訓練，考核的內容包括平時考核、實踐考核和知識性考核三個方面（如圖2所示）。

其中平時考核解決學生的上課出勤率和上好理論課問題，實踐考核主要考核學生對單片機產(chǎn)品的安裝、調試和糾錯能力，知識性考核主要考核學生對單片機知識的綜合理解和運用能力，充分體現(xiàn)能力與知識、操作與理論并重的考核模式。

3 結語

單片機課程是一項實踐性很強的教學過程，除了單片機知識，還涵蓋了數(shù)字電路、模擬電路等知識，既有硬件設計又有軟件編程。既要設計涵蓋知識面豐富的項目，又要精心組織理論授課、實驗授課和單片機綜合實訓。需要教師不斷的加強科學研究，并把科研成果在教學中得到體現(xiàn)，需要教師不斷的改進教學方法，提高教學效果。

參考文獻

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