單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)改革的探討

單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)改革的探討*

陳震1，陳新亞2

( 1.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 電子通信工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000；

2.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 機(jī)電工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000)

摘要：隨著單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)的廣泛開展，我們確實(shí)看到了項(xiàng)目化教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和提高動(dòng)手實(shí)踐能力上的優(yōu)勢(shì)，但項(xiàng)目化教學(xué)傳授知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性較差。如何在保持項(xiàng)目化教學(xué)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)兼顧相關(guān)理論知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，進(jìn)一步提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，需要我們?cè)谏罨瘑纹瑱C(jī)課程教學(xué)改革中重點(diǎn)關(guān)注和解決。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程；項(xiàng)目化教學(xué); 教學(xué)改革

收稿日期：*2015-03-15

作者簡(jiǎn)介：陳震(1973-)，男，河南鎮(zhèn)平人，副教授，主要從事計(jì)算機(jī)控制技術(shù)研究。

中圖分類號(hào)：G642

0引言

《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》課程是一門許多工科專業(yè)都會(huì)開設(shè)的專業(yè)技術(shù)課程。它是一門綜合運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、通信技術(shù)、程序設(shè)計(jì)、電子CAD等知識(shí)，以解決實(shí)際工程問題為目標(biāo)的綜合性課程。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果直接影響學(xué)生未來(lái)解決本專業(yè)工程實(shí)踐問題的能力，因此它的教學(xué)效果就顯得尤其重要。

隨著高等職業(yè)教育的發(fā)展，教育部出臺(tái)《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，對(duì)高等職業(yè)教育提出培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能的教學(xué)目標(biāo)。在全面提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)大量高素質(zhì)技能型人才的背景下，項(xiàng)目化教學(xué)越來(lái)越為教育主管部門和高職院校所重視。在全面開展項(xiàng)目化教學(xué)改革的過程中，項(xiàng)目化教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和提高實(shí)踐能力上的優(yōu)勢(shì)很突出，但也出現(xiàn)了課程知識(shí)完整性和系統(tǒng)性較差、學(xué)生缺乏理論基礎(chǔ)、缺乏發(fā)展后勁的缺點(diǎn)[1]。如何解決項(xiàng)目化教學(xué)理論知識(shí)缺乏系統(tǒng)性和完整性的缺點(diǎn)，在提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的前提下，全面增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)掌握水平并最終全面提高學(xué)生專業(yè)技術(shù)水平，是我們?cè)陂_展項(xiàng)目化教學(xué)過程中需要思考和解決的問題。本文結(jié)合單片機(jī)課程I2C通信項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐對(duì)此加以探討。

1理論教學(xué)與項(xiàng)目化教學(xué)的特點(diǎn)及其比較

1.1傳統(tǒng)理論教學(xué)及其特點(diǎn)

傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)是老師主導(dǎo)課堂教學(xué)進(jìn)行傳授、學(xué)生被動(dòng)聽課記筆記學(xué)習(xí)的狀態(tài)。雖然在理論學(xué)習(xí)階段學(xué)生有幾次實(shí)驗(yàn)課，但是僅是以驗(yàn)證某個(gè)知識(shí)點(diǎn)是否正確為目的。學(xué)生學(xué)習(xí)中易感到枯燥無(wú)味，毫無(wú)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性可言，純粹是填鴨式的教學(xué)模式[2]。

傳統(tǒng)理論教學(xué)方式存在以下一些問題[3]：

(1) 單純以老師的課堂教學(xué)為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)效果嚴(yán)重依賴教師知識(shí)和教學(xué)技能水平，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考和解決問題的能力。由于教師相對(duì)學(xué)生而言對(duì)課程的內(nèi)容理解更加深刻，加上授課以某個(gè)教材為依托，容易造成任課教師根據(jù)自己的理解或者教材教學(xué)內(nèi)容的安排而對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍。學(xué)生為跟上教師的講課進(jìn)度，只能根據(jù)教師的教學(xué)情況對(duì)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，不去思考和關(guān)心自己對(duì)知識(shí)是否充分理解和掌握，同時(shí)由于任課教師在學(xué)生中的權(quán)威性，即使學(xué)生對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)和教師的理解有偏差也只好將教師或書本作為唯一正確的答案。由于個(gè)體理解和對(duì)知識(shí)融會(huì)貫通能力的差異，造成學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐動(dòng)手之間的顯著差異。

(2) 學(xué)生理論和實(shí)踐能力嚴(yán)重脫節(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)過程也配備了必要的實(shí)驗(yàn)課，但其內(nèi)容主要以驗(yàn)證某一知識(shí)點(diǎn)的正確性為目標(biāo)，在此過程中學(xué)生毫無(wú)創(chuàng)新性可言，也不以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力為目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟早已經(jīng)制定好了，甚至專門編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書予以規(guī)范。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)良好、實(shí)驗(yàn)操作正確的情況下，同批次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎都是確定無(wú)疑的，這種類型的實(shí)驗(yàn)課雖然在一定程度上能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，但對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力卻是不夠的，這就造成學(xué)生理論學(xué)習(xí)和解決問題的實(shí)踐相脫節(jié)，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求。

1.2項(xiàng)目化教學(xué)及其特點(diǎn)

項(xiàng)目化教學(xué)，是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。它是“行為導(dǎo)向”教學(xué)法的一種。

項(xiàng)目化教學(xué)通過實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力[4]。

項(xiàng)目化教學(xué)的關(guān)鍵，是根據(jù)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)設(shè)計(jì)和制定一個(gè)項(xiàng)目的工作任務(wù)。其教學(xué)內(nèi)容以實(shí)際工作流程或者實(shí)際工作流程的模擬平臺(tái)為載體，通過學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐切身體會(huì)實(shí)際工作的實(shí)施，以身臨其境的感觀刺激學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。教師作為學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者，僅對(duì)學(xué)生的研究方法進(jìn)行方向性的指導(dǎo)。項(xiàng)目化教學(xué)的特點(diǎn)如下。

實(shí)踐性：項(xiàng)目的主題與真實(shí)世界密切聯(lián)系，學(xué)生的學(xué)習(xí)更加具有針對(duì)性和實(shí)用性。

自主性：提供學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇內(nèi)容和展示形式的決策機(jī)會(huì)，學(xué)生能夠自主、自由地進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而有效地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造能力的發(fā)展。

發(fā)展性：長(zhǎng)期項(xiàng)目與階段項(xiàng)目相結(jié)合，構(gòu)成實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)的認(rèn)知過程。

綜合性：具有學(xué)科交叉性和綜合能力的運(yùn)用的特點(diǎn)。

開放性：體現(xiàn)在學(xué)生圍繞主題所探索的方式、方法和展示、評(píng)價(jià)具有多樣性和選擇性。

評(píng)價(jià)特點(diǎn)：項(xiàng)目型教學(xué)的評(píng)價(jià)注重學(xué)生在項(xiàng)目活動(dòng)中能力發(fā)展的過程，測(cè)評(píng)內(nèi)容包括學(xué)生參與活動(dòng)各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)以及作業(yè)質(zhì)量。

2以I2C通信為例的單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)

2．1I2C通信項(xiàng)目化教學(xué)案例概述

為幫助學(xué)生掌握I2C通信方法，我們?cè)O(shè)計(jì)的I2C通信項(xiàng)目功能框架如圖1所示。

圖1　I2C通信項(xiàng)目化教學(xué)案例功能框圖

在這個(gè)教學(xué)項(xiàng)目中，我們利用MAXIM的I2C接口12路12位ADC芯片MAX1238實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易的串口模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過這個(gè)教學(xué)項(xiàng)目案例，要求學(xué)生以MAX1238應(yīng)用為載體，了解和掌握I2C通信技術(shù)。

2．2I2C通信項(xiàng)目化教學(xué)案例的實(shí)施

項(xiàng)目化教學(xué)要求學(xué)生盡可能地激發(fā)創(chuàng)新性并全程參與項(xiàng)目完成的每一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)閷W(xué)生的性格和能力存在差異，為達(dá)到更佳教學(xué)效果，我們把I2C通信教學(xué)案例分為項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求分析、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案、電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB文件繪制、實(shí)驗(yàn)電路搭建、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、作品展示和驗(yàn)收、完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告和成績(jī)?cè)u(píng)定共十一個(gè)環(huán)節(jié)完成，如表1所示。

按照這種方式，確實(shí)達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的目的。學(xué)生與傳統(tǒng)理論教學(xué)相比積極性很高，投入了更多精力，查找資料，建立項(xiàng)目小組，分工實(shí)踐，獲得了較好的教學(xué)效果。

3項(xiàng)目化教學(xué)的改進(jìn)和完善

在多次項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施過程中，我們發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)雖然提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了動(dòng)手實(shí)踐能力，確實(shí)提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，但I(xiàn)2C通信的應(yīng)用很廣，不僅有MAX1238這個(gè)I2C接口12路12位ADC芯片，還有更多的I2C通信接口芯片在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，如AT24CXX系列EEPROM, I2C總線IO口擴(kuò)展芯片PCF8574、I2C接口時(shí)鐘芯片DS3231、I2C接口ADC芯片ADS1100、I2C接口DAC芯片DAC8571、I2C接口溫度傳感器MAX6625等等眾多。學(xué)生是否能夠通過這個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)很順利地掌握其他常用的I2C通信芯片使用方法呢？通過測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生還沒有真正掌握I2C通信的知識(shí)，我們的教學(xué)改革還沒有達(dá)到完美的效果，現(xiàn)有的項(xiàng)目化教學(xué)方案還需要進(jìn)一步修改完善。

為尋找原因，找到改進(jìn)的方向和辦法，我們對(duì)傳統(tǒng)的理論教學(xué)和現(xiàn)有的項(xiàng)目化教學(xué)方式進(jìn)行了對(duì)比，如表2所示。

表1　單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)工作內(nèi)容

表2　理論教學(xué)和項(xiàng)目化教學(xué)的比較

通過對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法雖然在教學(xué)效果上不如項(xiàng)目化教學(xué)方法，但很明顯具有系統(tǒng)性強(qiáng)知識(shí)完整的優(yōu)點(diǎn)。為此，我們改進(jìn)了原來(lái)I2C項(xiàng)目化教學(xué)的教學(xué)組織過程，如表3所示。

表3　改進(jìn)后單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)工作內(nèi)容

在新的I2C通信項(xiàng)目化教學(xué)中，我們?cè)谠许?xiàng)目進(jìn)程的基礎(chǔ)上，加入了新的理論教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)。在學(xué)生完成MAX1238串口模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，我們?cè)趯W(xué)生掌握I2C模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的前提下，詳細(xì)結(jié)合MAX1238芯片的使用講授了I2C通信的理論知識(shí)和使用注意事項(xiàng)。在此基礎(chǔ)上，我們提供了單片機(jī)設(shè)計(jì)中常用的多種I2C接口器件，包括EEPROM芯片AT24C02、IO擴(kuò)展芯片PCF8574、時(shí)鐘芯片DS3231、DAC芯片DAC8571、溫度傳感器MAX6625的器件的硬件模塊電路，學(xué)生結(jié)合自己的興趣，每個(gè)項(xiàng)目組任選兩種芯片自己查看說(shuō)明書，按照I2C通信知識(shí)的理解，編寫出芯片驅(qū)動(dòng)程序，與老師后期提供的驅(qū)動(dòng)程序?qū)Ρ确治?，完成新的作品設(shè)計(jì)。這樣做，雖然提高了學(xué)習(xí)的難度，但經(jīng)過理論學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐，經(jīng)過對(duì)比分析總結(jié)，普遍更好地掌握了I2C通信的使用方法，增強(qiáng)了解決問題的能力。

4結(jié)語(yǔ)

在單片機(jī)課程的教學(xué)改革實(shí)踐中，我們充分認(rèn)識(shí)到，項(xiàng)目化教學(xué)改革是單片機(jī)教學(xué)改革的方向。項(xiàng)目化教學(xué)確實(shí)能達(dá)到提高單片機(jī)課程教學(xué)水平，提高學(xué)生獨(dú)立思考和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，也有益于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，有利于提高學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平。但在項(xiàng)目化教學(xué)過程中，決不可忽略理論教學(xué)。如果僅僅是引導(dǎo)學(xué)生完成教師設(shè)定的一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，很可能學(xué)生僅僅只是掌握了一定的實(shí)踐方法，但對(duì)課程還沒有形成系統(tǒng)的知識(shí)體系，只是知道要怎么做，但不知道為什么要這么多，還不具備舉一反三的能力，那么也就不能說(shuō)學(xué)生真正掌握了課程所學(xué)習(xí)的知識(shí)。如果能在原有項(xiàng)目化教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實(shí)理論教學(xué)，賦予項(xiàng)目化教學(xué)新的內(nèi)涵，并將理論學(xué)習(xí)和項(xiàng)目教學(xué)緊密結(jié)合，反復(fù)融會(huì)貫通，就能得到更好的教學(xué)效果。

(責(zé)任編輯呂春紅)

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A Talk of The Pedagogy Based on Projects In MCU Course

CHEN Zhen,et al

(Department of Electronic and Communication Engineering, Henan Mechanical & Electrical

Engin. College, Xinxiang 453000,China)

Abstract:ith widely carrying out of the pedagogy based on projects in MCU course,we know the pedagogy based on projects can improving student’s learn enthusiasm and learn interest and improve the practical ability, but the pedagogy based on projects is poor of systematicness and integrality. How to keep the advantages of the pedagogy based on projects and keep the systematicness and integrality of MCU course How to improve the practical ability of students in teaching reform of MCU course?Now it has become a concern and the problem we need to solve.

Key words: MCU course; the pedagogy based on projects; teaching reform