單片機(jī)教學(xué)中自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)策略研究與實(shí)踐

張紅霞 桂偉

摘要：在對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式反思與改革的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了單片機(jī)學(xué)習(xí)中自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的具體策略，指出傳統(tǒng)的以教師為中心的學(xué)習(xí)模式將被學(xué)生積極參與的課內(nèi)外自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式所取代。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)教學(xué)；自主學(xué)習(xí)；單片機(jī)教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：張紅霞（1982-），女，湖北孝感人，武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車(chē)服務(wù)學(xué)院，講師；桂偉（1980-），男，湖北武漢人，武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車(chē)服務(wù)學(xué)院，講師。（湖北 武漢 430056）

基金項(xiàng)目：本文系湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“應(yīng)用型本科院校工科專(zhuān)業(yè)課自主學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建研究”（課題編號(hào)：2013B235）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）06-0060-02

信息化時(shí)代，每時(shí)每刻都有新的知識(shí)出現(xiàn)，人們就需要吸收新知識(shí)，掌握新技能。為了能夠在社會(huì)中有一立足之地，人們不但要積累大量的信息，更要不斷地自我發(fā)展，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。這就要求學(xué)生具有可以獨(dú)立于教師和課堂之外的自主學(xué)習(xí)能力，自主學(xué)習(xí)能力已成為新世紀(jì)人類(lèi)生存的基本能力。

單片機(jī)的應(yīng)用滲透到各行各業(yè)并控制著當(dāng)今大多數(shù)的電子設(shè)備、家用電器與機(jī)器設(shè)備，已越來(lái)越引起人們的重視。為了適應(yīng)社會(huì)的需求，許多中專(zhuān)、大專(zhuān)、本科學(xué)校自動(dòng)化、電子類(lèi)、機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)了“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程，普遍反映單片機(jī)課程理論性強(qiáng)，實(shí)踐性更強(qiáng)，入門(mén)難，但是技術(shù)含金量高，行業(yè)前景好，相關(guān)工作崗位待遇好，學(xué)生剛開(kāi)始學(xué)習(xí)熱情高漲，最后一路學(xué)來(lái)偃旗息鼓。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)在單片機(jī)學(xué)習(xí)中適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法對(duì)學(xué)習(xí)效果影響顯著。

一、傳統(tǒng)教學(xué)的反思

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)。匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活，但程序不易理解，學(xué)生很難掌握其編程方法，更難進(jìn)行靈活的應(yīng)用。尤為重要的是，在實(shí)際工作中，單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)基本上不采用匯編語(yǔ)言程序。因此，采用C語(yǔ)言是本課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容。C語(yǔ)言程序易于閱讀、理解，程序風(fēng)格更加人性化且方便移植，目前已經(jīng)成為單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主流語(yǔ)言。筆者以單片機(jī)應(yīng)用為主線，把相關(guān)的C語(yǔ)言知識(shí)融合在工作任務(wù)中，以夠用為度，讓學(xué)生在技能訓(xùn)練中逐漸掌握編程方法，易教易學(xué)，避免了把C語(yǔ)言單獨(dú)完整講解，致使學(xué)生無(wú)法學(xué)以致用，影響學(xué)習(xí)效果。

經(jīng)過(guò)課程組的研討和教學(xué)實(shí)踐，本課程基于七大學(xué)習(xí)情境共設(shè)計(jì)了十五項(xiàng)工作任務(wù)，針對(duì)每個(gè)具體能力要素的培養(yǎng)目標(biāo)，精心選擇訓(xùn)練任務(wù)，避免過(guò)大過(guò)繁，體現(xiàn)精學(xué)精練。同時(shí)，注重能力訓(xùn)練的延展性，每個(gè)任務(wù)既相對(duì)獨(dú)立，又與前后任務(wù)之間保持密切的聯(lián)系，具有擴(kuò)展性，即后一個(gè)任務(wù)是在前一個(gè)任務(wù)基礎(chǔ)之上進(jìn)行功能擴(kuò)展而實(shí)現(xiàn)的，使訓(xùn)練內(nèi)容由點(diǎn)到線，由線到面，體現(xiàn)技能訓(xùn)練的綜合性和系統(tǒng)性。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，筆者特別注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，在每一個(gè)任務(wù)的完成過(guò)程中，都設(shè)置了自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，甚至將自主學(xué)習(xí)延續(xù)到課后。

二、自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的實(shí)施策略

1.課程教學(xué)組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，教師首先應(yīng)更新教育觀念，探索有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的人才培養(yǎng)模式，通過(guò)充分的市場(chǎng)職業(yè)崗位人才需求調(diào)研，制訂先進(jìn)科學(xué)的人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，給學(xué)生提供更多的自主選擇學(xué)習(xí)空間和留出足夠的開(kāi)展自主學(xué)習(xí)的時(shí)間。因此，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的學(xué)習(xí)在教學(xué)組織設(shè)計(jì)中分為課堂學(xué)習(xí)和綜合設(shè)計(jì)兩部分。課堂學(xué)習(xí)以平時(shí)單項(xiàng)訓(xùn)練為主，比如完成“電子廣告牌設(shè)計(jì)”這一任務(wù)，以單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置為載體，硬件部分主要完成電路的分析、接線操作。軟件設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)編程能力，這種教學(xué)方式時(shí)間上是離散的，一周兩次課，一次理論，一次實(shí)訓(xùn)。這種教學(xué)組織形式便于教學(xué)的實(shí)施，但是，只能完成小型項(xiàng)目設(shè)計(jì)，太復(fù)雜的就不太好進(jìn)行，并且偏重于軟件設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，硬件設(shè)計(jì)部分相對(duì)弱化。綜合設(shè)計(jì)類(lèi)似于課程設(shè)計(jì)也是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主完成課程教學(xué)任務(wù)，一般在學(xué)期末專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行，需要學(xué)生小組協(xié)作完成接受任務(wù)—查閱資料—制訂任務(wù)實(shí)施方案—硬件制作—軟件設(shè)計(jì)—聯(lián)機(jī)調(diào)試—產(chǎn)品檢測(cè)—項(xiàng)目報(bào)告這一過(guò)程，學(xué)習(xí)時(shí)間上比較連貫，如完成“智能測(cè)距系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)”這項(xiàng)任務(wù)，學(xué)生需連續(xù)四天為這個(gè)產(chǎn)品做必要的準(zhǔn)備和實(shí)施工作。單片機(jī)平時(shí)課堂學(xué)習(xí)和學(xué)期末的綜合設(shè)計(jì)分別設(shè)置學(xué)分，在綜合設(shè)計(jì)這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)更加注重自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，教師在教學(xué)過(guò)程中主要起監(jiān)督和引導(dǎo)作用。任務(wù)的實(shí)施完全由學(xué)生分工協(xié)作完成，教師負(fù)責(zé)最后點(diǎn)評(píng)和評(píng)分。

2.課堂教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

教師除傳播知識(shí)外，還應(yīng)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和職業(yè)素質(zhì)。課堂教學(xué)內(nèi)容要以學(xué)生的需要和市場(chǎng)、職業(yè)為導(dǎo)向，根據(jù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)課程進(jìn)行科學(xué)的整合，將“微機(jī)原理”和“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”整合為一門(mén)全新的課程“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”。在教學(xué)過(guò)程中，“微機(jī)原理”和“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程內(nèi)容相互滲透，根據(jù)職業(yè)崗位的能力要求及職業(yè)資格證書(shū)要求，側(cè)重硬件電路分析、產(chǎn)品焊接、故障檢測(cè)、軟件編程設(shè)計(jì)方法，增加實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)操作訓(xùn)練。并通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，合理安排一定時(shí)間讓學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。

筆者以職業(yè)行動(dòng)能力由弱到強(qiáng)的遞進(jìn)規(guī)律為主線，遵循“智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與使用由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，教師參與由多到少，學(xué)生自主行動(dòng)由少到多”的順序，將課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成七個(gè)學(xué)習(xí)情境，十二個(gè)學(xué)習(xí)子情境，即表1。

表1 學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)表

學(xué)習(xí)情境 學(xué)習(xí)子情境

子情境1 子情境2 子情境3

彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 彩燈閃爍控制 流水燈控制 可控霓虹燈控制

交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模擬汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制 模擬交通燈控制

秒表設(shè)計(jì) BCD碼顯示秒表設(shè)計(jì) 數(shù)碼顯示秒表設(shè)計(jì) 秒表設(shè)計(jì)

電子廣告牌控制 點(diǎn)陣式電子廣告牌控制

單片機(jī)雙機(jī)通信 單片機(jī)雙機(jī)通信

測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 簡(jiǎn)易波形發(fā)生器 智能測(cè)距系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)

基于工作過(guò)程，根據(jù)實(shí)際工作任務(wù)，設(shè)計(jì)了十五項(xiàng)虛擬工作任務(wù)，融入學(xué)習(xí)情境，并合理分配教學(xué)學(xué)時(shí)。總學(xué)時(shí)98學(xué)時(shí)，80學(xué)時(shí)按單片機(jī)應(yīng)用課程授課日歷進(jìn)行教學(xué)，其中理論學(xué)時(shí)35學(xué)時(shí)，實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)45學(xué)時(shí)，見(jiàn)表2。

表2 工作任務(wù)及學(xué)時(shí)分配表

學(xué)習(xí)情境 任務(wù) 學(xué)時(shí)分配 總學(xué)時(shí)

彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任務(wù)一 初識(shí)單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 5 29

任務(wù)二 發(fā)光二級(jí)管的閃爍控制 5

任務(wù)四 彩燈多方式控制 6

任務(wù)五 流水燈控制 6

任務(wù)八 可控霓虹燈控制 7

交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任務(wù)三 模擬汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制 6 16

任務(wù)六 簡(jiǎn)易密碼鎖設(shè)計(jì) 5

任務(wù)九 模擬交通燈控制 5

秒表設(shè)計(jì) 任務(wù)七 BCD碼顯示秒表設(shè)計(jì) 4 14

任務(wù)十 數(shù)碼顯示秒表設(shè)計(jì) 5

任務(wù)十二 秒表設(shè)計(jì) 5

電子廣告牌控制 任務(wù)十一 電子廣告牌設(shè)計(jì) 10 10

單片機(jī)雙機(jī)通信 任務(wù)十三 單片機(jī)雙機(jī)通信 5 5

測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 任務(wù)十四 簡(jiǎn)易波形發(fā)生器 6 6

任務(wù)十五 智能測(cè)距系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 18

合計(jì) （任務(wù)十五在專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)中完成） 80

3.課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)

在課堂上如何培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。為了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，教師首先要改變教學(xué)方法。課堂教學(xué)應(yīng)采取師生互動(dòng)、問(wèn)題推進(jìn)、啟發(fā)討論等多種教學(xué)方式。在智能手機(jī)人手一部的現(xiàn)實(shí)課堂上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用智能手機(jī)現(xiàn)場(chǎng)查閱資料，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣(mài)，增進(jìn)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的關(guān)注度。比如教師提出問(wèn)題“單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師崗位必須具備什么技能，崗位待遇如何”，學(xué)生可通過(guò)搜索了解課程相關(guān)崗位知識(shí)要求情況、就業(yè)相關(guān)信息。這樣既可以明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，又能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)就業(yè)的認(rèn)識(shí)。適時(shí)地運(yùn)用問(wèn)題推進(jìn)式教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心，吸引學(xué)生的注意力。

教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件和教學(xué)目標(biāo)，選擇適宜的討論方式。教師布置課題、提出要求、學(xué)生自學(xué)、檢索閱讀、小組討論、組間交流，最后教師評(píng)價(jià)和進(jìn)行課題總結(jié)。這種方式易于發(fā)揮求異思維，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。如單片機(jī)教學(xué)中，第一部分通常會(huì)介紹單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用特點(diǎn)。在第一次課后筆者會(huì)布置一篇小論文作業(yè)，要求學(xué)生就單片機(jī)在某一領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀寫(xiě)一篇小論文，目的是促進(jìn)學(xué)生課后自學(xué)、檢索閱讀、拓展專(zhuān)業(yè)知識(shí)面，并在下一次課堂花十分鐘時(shí)間進(jìn)行小組討論，派代表演講，談?wù)勛约簩?duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)。啟發(fā)討論式教學(xué)可以活躍課堂氣氛，使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，主動(dòng)進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。

4.網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)與應(yīng)用

單片機(jī)應(yīng)用課程的相關(guān)內(nèi)容如教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、電子教案、網(wǎng)絡(luò)課件、任務(wù)指導(dǎo)書(shū)、教學(xué)錄像、習(xí)題庫(kù)、試題庫(kù)、在線測(cè)試資料等資源均已上傳至課程網(wǎng)站。課程網(wǎng)站已成為在校學(xué)生的網(wǎng)上助學(xué)平臺(tái)，成為教師的教學(xué)輔助系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)與應(yīng)用將課堂教學(xué)延伸到課后，建立網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，便于學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。自主學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)在與促進(jìn)學(xué)生與教師之間、學(xué)生與學(xué)生之間的交流，促進(jìn)學(xué)生積極投入到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，充分發(fā)揮自己的積極主動(dòng)性，提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的參與度。自主學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)學(xué)生個(gè)性的發(fā)展、社會(huì)參與能力、協(xié)作意識(shí)與協(xié)作能力、知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力均有重要的訓(xùn)練作用。專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)光靠有限的課堂學(xué)習(xí)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用對(duì)于學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)很有裨益，學(xué)生還可通過(guò)在線測(cè)試模塊檢查學(xué)習(xí)效果，做到有始有終。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的今天，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)輔助自學(xué)是最便利的途徑之一。

5.多樣化考評(píng)方式的應(yīng)用

單片機(jī)應(yīng)用課程傳統(tǒng)考核方式是期末為主、輔以出勤率考核。由于該課程實(shí)踐性很強(qiáng)，這種考核方式側(cè)重于記憶力考核、理論知識(shí)考核，不能反映實(shí)際專(zhuān)業(yè)水平。因此，筆者進(jìn)行了考核方式改革，采用平時(shí)作業(yè)、任務(wù)考核和期末筆試按比例組合的考核形式，加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核。其中任務(wù)考核是對(duì)任務(wù)教學(xué)過(guò)程中每次任務(wù)完成情況和實(shí)訓(xùn)報(bào)告的綜合評(píng)分。本課程學(xué)期末開(kāi)展的綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更是以自主學(xué)習(xí)為主，綜合設(shè)計(jì)的成績(jī)單獨(dú)評(píng)分，這個(gè)環(huán)節(jié)主要是對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的評(píng)價(jià)和考核。學(xué)生要想取得較好的成績(jī)，要從每一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)做起，不以一次考試論英雄，端正學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生循序漸進(jìn)、踏實(shí)勤勉的學(xué)風(fēng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

自主學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施起來(lái)比較耗時(shí)，知識(shí)傳遞的效率沒(méi)有課堂授課高，它主要針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與基本素質(zhì)的培養(yǎng)，它應(yīng)在課程內(nèi)容中占一定比例，但不能過(guò)多，否則，實(shí)施起來(lái)比較困難。另外，自主學(xué)習(xí)活動(dòng)往往要求學(xué)生做深入的思考和廣泛的調(diào)研。它針對(duì)復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容比較有效，而對(duì)于簡(jiǎn)單的教學(xué)內(nèi)容采用傳統(tǒng)式的方式可能更加有效。因此教師進(jìn)行課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)。

培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，它需要學(xué)生和教師的共同努力。教師要有意識(shí)地培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生要認(rèn)識(shí)自主學(xué)習(xí)能力的重要性，并積極樹(shù)立學(xué)習(xí)目標(biāo)，從小事做起。自主學(xué)習(xí)并不意味著教師的責(zé)任可以減少，相反，責(zé)任更重。教師必須設(shè)計(jì)各種教學(xué)活動(dòng)，課前準(zhǔn)備工作量大大增加。所以除了師生的共同努力外，學(xué)校也應(yīng)該采取一些激勵(lì)措施來(lái)鼓勵(lì)和獎(jiǎng)賞師生實(shí)施自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。

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（責(zé)任編輯：王意琴）