基于項目的單片機課程實踐教學實施淺析

曹羅生

（廣州康大職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 511363）

“單片機”是高職院工科如自動化、機電一體化與電子應(yīng)用等專業(yè)的必修課程。由于課程內(nèi)容豐富且工程特質(zhì)強，所以實踐性教學是課程教學的一個重要環(huán)節(jié)。如果拘泥于傳統(tǒng)的教學模式，難以調(diào)動學生的學習積極性，激發(fā)學生的學習興趣?！皢纹瑱C”課程實踐性教學傳統(tǒng)教學模式的主要特點是以實踐課輔以若干驗證性試驗，這種傳統(tǒng)模式存在以下三個不足：

（1）沒有從社會工程教育的角度進行教學模式布局，導(dǎo)致課程實踐性教學內(nèi)容與社會需求的知識和技術(shù)能力基本不對稱，學生所學知識與企業(yè)崗位能力要求有較大的差距。

（2）教學內(nèi)容傾向于灌輸抽象、空洞的教條和驗證性例舉，這種脫離工程項目案例，與實際應(yīng)用脫節(jié)的教學方式難以調(diào)動學生探究學習的興趣。

（3）教學方法主要針對書本知識的理解，課程實踐性、探究性教學的時空受到制約，忽視了專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握運用與個人職業(yè)技能素養(yǎng)的有機聯(lián)系，導(dǎo)致課程實施中學生難以把握、體會所學知識的精髓。

將學生塑造成與社會需求、企業(yè)崗位要求相適用的工程技術(shù)人才是高職院工程教育的根本出發(fā)點?；陧椖康膯纹瑱C課程實踐教學改變傳統(tǒng)的教學模式、教學方法和教學內(nèi)容，著重強調(diào)通過校企合作平臺所采用的“走出去，請進來”[1]的技術(shù)交流形式，充分利用社會、企業(yè)資源使學生比較深入地了解工程產(chǎn)品開發(fā)流程方面的知識，培養(yǎng)學生技術(shù)知識和推理、個人職業(yè)技能、團隊協(xié)作和工程系統(tǒng)等方面的能力[2]。

一、實踐教學模式的設(shè)計

設(shè)計“單片機”課程實踐教學模式，旨在從專業(yè)教學的角度培養(yǎng)學生作為一名工程師的知識技能、團隊協(xié)作和工程系統(tǒng)方面的基本素養(yǎng)[3]。課程實踐教學模式設(shè)計的核心內(nèi)容是利用校企合作平臺引進一個實際成型的產(chǎn)品，并根據(jù)教學環(huán)境實際狀況進行抽象形成課程項目，然后由課程項目衍生出實踐教學過程中所需的教學內(nèi)容、教學組織與考核方法等。項目的選擇是實現(xiàn)實踐教學目標的關(guān)鍵，既要涵蓋專業(yè)知識，又要強調(diào)能力的提升，即要求將“單片機”的基本知識準確傳遞給學生，并訓練學生對相關(guān)元件和芯片的識別與檢測能力及控制電路系統(tǒng)的綜合設(shè)計（含程序設(shè)計）與調(diào)試修改能力。

二、實踐教學方法的設(shè)計

（1）以專業(yè)協(xié)會（課外興趣小組）為平臺組織學生定期的專業(yè)活動。一方面彌補了課堂學習時間的不足、拓展了專業(yè)學習空間，另一方面在學生中培訓了一批專業(yè)學習帶頭人，為項目實施打下了一個基礎(chǔ)。

（2）實施課程項目時，根據(jù)企業(yè)項目團隊的構(gòu)建要求將學生分組，每組5至7人。每個小組明確一名專業(yè)能力較強的學生擔任項目組長（學習帶頭人）承擔任務(wù)的分工組合、師生之間溝通、項目相關(guān)資料匯總和課堂小組討論主持等角色。

（3）充分利用各種資源和手段激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)新思維能力。每一項教學任務(wù)實施時向?qū)W生提供相近的實際工程案例資料，包括元件、芯片的電路圖片，軟件設(shè)計圖表等。在此基礎(chǔ)上以小組為單位展開任務(wù)方案的討論，項目組長負責將討論中涉及的關(guān)鍵知識，特別是一些綜合性的技術(shù)、知識向教師提出，教師在課堂上及時點評。這樣一方面豐富了學生的知識庫、擴展了知識面，另一方面調(diào)動了學生的學習積極性，提升了對工程問題的分析、探索的能力。

（4）適當?shù)恼n外作業(yè)和課余學習是保證教學質(zhì)量、提高教學效率的一種重要途徑。教學任務(wù)實施前要求學生搜集、整理資料，熟悉項目中涉及的電子元件和芯片的型號識別與功能檢測，了解相應(yīng)的軟件設(shè)計方法，以此達到促進學生讀書學習，提高自主學習能力的目的。

三、實踐教學內(nèi)容與要求設(shè)計

實踐教學內(nèi)容和要求如表1所示，教學過程中使學生置身于社會——工程大系統(tǒng)中完成一項應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)，教學內(nèi)容就是一個包含產(chǎn)品研發(fā)流程的單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試。系統(tǒng)的工程復(fù)雜性將激發(fā)學生的創(chuàng)造潛能，促使學生提高動手能力、自主學習能力和團隊協(xié)作能力，真正實現(xiàn)在團隊協(xié)作中進行探究式學習，在探究學習中尋求團隊協(xié)作和交流。

表1 課程項目實踐教學內(nèi)容與要求

四、課程項目實踐教學實施過程

首先對班級學生分組，將學習興趣、動手能力和專業(yè)水平等方面素質(zhì)不同的學生合理搭配，課程項目實施過程中，組長負責項目模塊的分割與分配，例如技術(shù)資料的搜集、硬件的選擇與檢測、電路的布局、程序設(shè)計、系統(tǒng)硬件與軟件的融合方式等，工作模式采用獨立協(xié)作的方式。由于時間緊，有些內(nèi)容以課外作業(yè)的形式完成。課程項目的實施全過程分為4個階段：

（1）構(gòu)思階段。在小組協(xié)商討論的基礎(chǔ)上明確團隊人員的項目內(nèi)容，并形成對項目的整體構(gòu)思，抽象出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。

（2）設(shè)計階段。各小組經(jīng)討論協(xié)商確定硬件系統(tǒng)中元件、芯片的布局和軟件系統(tǒng)中各程序模塊的設(shè)計，形成系統(tǒng)方案即建立數(shù)學模型。然后課堂上各組長提出本組的項目方案供全班討論、評估，在此過程中教師只作指導(dǎo)點評，課后各組學生在組長的主持下展開討論、根據(jù)評估意見進行項目方案的修改定稿。

（3）實施階段。這一階段重在培養(yǎng)學生的動手操作能力，也是個人職業(yè)技能與素養(yǎng)的培養(yǎng)鍛煉，其中包括電路板焊接、讀碼器的使用和系統(tǒng)的運行調(diào)試，考慮到課堂教學時間的限制，電路板焊接與系統(tǒng)調(diào)試主要作為課外作業(yè)利用課余時間完成。

（4）運作階段。這一階段的主要任務(wù)是項目的展示與修改完善，培養(yǎng)學生工程產(chǎn)品開發(fā)能力。首先組長召集小組成員開展討論交流，根據(jù)系統(tǒng)調(diào)試運行狀況相互點評，各成員據(jù)此改正系統(tǒng)構(gòu)思、設(shè)計中存在的缺陷。然后每位同學在課堂上展示自己的項目并進行簡單闡述，并根據(jù)老師、同學的點評和建議做出必要的改進，進一步提升系統(tǒng)的性能。

[1]劉蓉. 高等教育課程教學改革探索——以工程管理專業(yè)為例[J].長春理工大學學報，2011，（5）.

[2]馬曉梅，張劍飛，喬付. CDIO模式下高等工程教育的改革與探索[J]. 計算機教育，2010，（12）.

[3]楊敏. 工程教育改革中教師的角色轉(zhuǎn)換和重新定位[J]. 中國成人教育，2010，（2）.