創(chuàng)新高職單片機(jī)技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)法

張守武 劉帥

摘 要：本文對(duì)高職院校單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了深入的分析；然后結(jié)合作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)代信息化、項(xiàng)目化教學(xué)的特點(diǎn)，對(duì)該課程進(jìn)行了創(chuàng)新性改革的探索；最后對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行了剖析。

關(guān)鍵詞：高職 單片機(jī)技術(shù) 項(xiàng)目化教學(xué) 改革創(chuàng)新

單片機(jī)技術(shù)課程是高職電類和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門(mén)專業(yè)綜合課。課程專業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)，軟件與硬件結(jié)合，專業(yè)性概念眾多，教學(xué)難度偏大。課程主要包括以下幾個(gè)部分：C語(yǔ)言基礎(chǔ)、C51單片機(jī)接口部分、Keil編程部分、單片機(jī)項(xiàng)目綜合。它綜合了計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程、硬件設(shè)計(jì)、電工電子學(xué)的相關(guān)知識(shí)，既需要掌握相應(yīng)的理論，又需要較強(qiáng)的實(shí)踐能力。其目的就是使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐了解單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)和實(shí)際解決問(wèn)題的能力。

筆者通過(guò)多年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，由于該課程實(shí)踐性較強(qiáng)，既有硬件也有軟件的知識(shí)，以高職學(xué)生目前的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)狀態(tài)來(lái)看，學(xué)生學(xué)好這門(mén)課難度較大，且由于難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣也在逐步減弱，因此必須要進(jìn)行深入的探索和改革。

一、單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.單片機(jī)技術(shù)課程高職教材知識(shí)落后，比較通用，個(gè)性化不足

單片機(jī)技術(shù)是一門(mén)實(shí)用性較強(qiáng)的學(xué)科，知識(shí)更新速度較快，目前高職院校使用的《單片機(jī)技術(shù)》教材，基本都是由本科教材改編而來(lái)的，并且知識(shí)比較陳舊，不能適用當(dāng)前的信息化時(shí)代，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中由于所學(xué)與現(xiàn)實(shí)不接軌，導(dǎo)致產(chǎn)生厭學(xué)情緒。近年來(lái)，高職院校開(kāi)始重視項(xiàng)目化教學(xué)以及理實(shí)一體教學(xué)，根據(jù)這些理念也編寫(xiě)了一些相應(yīng)的教材，但是其通用性也很強(qiáng)，結(jié)合本校實(shí)訓(xùn)條件以及其他的因素，教材更加顯示出針對(duì)性不足，適應(yīng)不了本校的教學(xué)需求。

2.單片機(jī)技術(shù)課程項(xiàng)目化內(nèi)容需要?jiǎng)?chuàng)新

單片機(jī)技術(shù)課程實(shí)踐性較強(qiáng)，近些年的項(xiàng)目化教學(xué)也是教師先講理論知識(shí)，然后根據(jù)一些小的項(xiàng)目進(jìn)行分析，多以一些驗(yàn)證性的項(xiàng)目為主，教師事先準(zhǔn)備好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材以及程序，學(xué)生只需要把程序拷貝上，驗(yàn)證一下即可。甚至有些時(shí)候，教師會(huì)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程演示一遍，然后學(xué)生通過(guò)模仿把整個(gè)項(xiàng)目完成，很多學(xué)生并不知道自己在做什么，還有一些學(xué)生成了整個(gè)項(xiàng)目化實(shí)施的旁觀者，這種項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程沒(méi)有任何的作用和意義，也與職業(yè)院校培養(yǎng)目標(biāo)不相符。

3.單片機(jī)技術(shù)課程考試方式單一

單片機(jī)技術(shù)課程要將“技能”“理論”兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，現(xiàn)在大部分院校考試方式仍為閉卷考試。由于受時(shí)間以及試卷幅面的限制，無(wú)法體現(xiàn)該課程專業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)，也無(wú)法考核眾多要求掌握的知識(shí)點(diǎn)；受試卷內(nèi)容的約束，幾乎沒(méi)有涉及生產(chǎn)實(shí)踐的內(nèi)容；高職學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位，主要從事現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)工作，相互之間需要技術(shù)交流，特別需要口頭交流，閉卷考試涉及不到這方面的考核。

所以考試方式和內(nèi)容需要多樣化，高職學(xué)生考試分?jǐn)?shù)并不能代表學(xué)生的實(shí)踐能力，熟練掌握技能、能快速進(jìn)入工作狀態(tài)很是必要。

二、單片機(jī)技術(shù)課程創(chuàng)新性改革的探索

高職教育有別于普通高等本科教育，重點(diǎn)培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，選擇教學(xué)內(nèi)容側(cè)重能力的培養(yǎng)和技能的訓(xùn)練，對(duì)學(xué)科的理論性以及系統(tǒng)性要求不高，理論知識(shí)以夠用為度，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

1.開(kāi)發(fā)校本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，將實(shí)訓(xùn)條件與項(xiàng)目化教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)

項(xiàng)目教學(xué)法就是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，讓學(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識(shí)，充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并且與實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，調(diào)動(dòng)和挖掘?qū)W生的潛能。

講課的方式不是傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸，而是以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)步驟為順序，將單片機(jī)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)拆開(kāi)，插入到開(kāi)發(fā)項(xiàng)目過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中做。并且這種項(xiàng)目是以學(xué)校實(shí)訓(xùn)條件為基礎(chǔ)的，包括項(xiàng)目仿真以及項(xiàng)目具體實(shí)施。

本文以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的十字交通模擬路口為例進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品的要求如下。

基本要求：

（1）在萬(wàn)能板上組裝焊接一個(gè)十字交通模擬路口。

（2）利用學(xué)習(xí)板上的單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)碼管、按鍵等資源與組裝焊接的模擬路口組成簡(jiǎn)易交通燈控制器硬件系統(tǒng)。

（3）編寫(xiě)軟件實(shí)現(xiàn)下表及下圖所示交通路口的相位規(guī)則，循環(huán)顯示交通信號(hào)指揮交通。

（4）數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示當(dāng)前相位剩余時(shí)間。

（5）時(shí)間控制基于定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。

擴(kuò)展功能要求：

（1）在各路口綠燈變黃燈之前加上3秒鐘綠燈閃，即實(shí)現(xiàn)6相位。

（2）增加各方向綠時(shí)時(shí)間設(shè)定功能：增加設(shè)定鍵、增加鍵、減少鍵、確認(rèn)鍵；按下設(shè)定鍵進(jìn)入更改綠時(shí)狀態(tài)，數(shù)碼管最左面的一位顯示0，右邊兩位顯示當(dāng)前東西方向綠燈時(shí)間，再次按下設(shè)定鍵數(shù)碼管最左面的一位顯示1，右邊兩位顯示當(dāng)前南北方向綠燈時(shí)間，依次循環(huán)。

（3）在設(shè)定狀態(tài)下，按下增加按鍵和減少按鍵可以增加或減少當(dāng)前方向綠燈時(shí)間，綠燈時(shí)間范圍10～99秒。

（4）調(diào)整好綠燈時(shí)間后，按下確認(rèn)按鍵存儲(chǔ)并更新新的綠時(shí)設(shè)定。

設(shè)計(jì)文檔要求：

（1）繪制系統(tǒng)原理圖及PCB圖。

（2）編寫(xiě)元器件清單。

（3）上交完整的源程序并對(duì)程序進(jìn)行注釋。

（4）完成電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作總結(jié)報(bào)告。

對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行內(nèi)容分析：交通燈控制系統(tǒng)的功能要求；制定不同的設(shè)計(jì)方案并擇優(yōu)選擇；系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)（包括主控制系統(tǒng)、通行燈輸出控制、時(shí)間顯示模塊、電源電路等）；系統(tǒng)主要程序的設(shè)計(jì)（包括初始化程序、主程序、外部中斷服務(wù)程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序等）；軟件仿真及系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試（檢查能否實(shí)現(xiàn)功能并改進(jìn)）。重點(diǎn)在于根據(jù)交通燈控制系統(tǒng)的功能要求，制定出不同的設(shè)計(jì)方案并擇優(yōu)選擇；根據(jù)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行硬件電路部分的設(shè)計(jì)（包括主控制系統(tǒng)、通行燈輸出控制、時(shí)間顯示模塊、電源電路等）。難點(diǎn)在于根據(jù)交通燈控制系統(tǒng)的功能要求，進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)（包括初始化程序、主程序、外部中斷服務(wù)程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序等）；使用PROTEUS軟件仿真，并在系統(tǒng)上進(jìn)行調(diào)試。

2.創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)、實(shí)施與評(píng)價(jià)，提高教學(xué)效率

為了讓學(xué)生在整學(xué)期保持對(duì)單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情，在引入項(xiàng)目化教學(xué)以后，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)可以穿插在項(xiàng)目教學(xué)中，也就是理實(shí)一體教學(xué)。但是為了保證實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的順利實(shí)施，還需注意以下問(wèn)題。

（1）教學(xué)手段多樣化。隨著微課、慕課等互聯(lián)網(wǎng)課程的出現(xiàn)，可以適當(dāng)運(yùn)用現(xiàn)代化和信息化的手段，重點(diǎn)引入影音、動(dòng)畫(huà)、模擬仿真、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操，既讓學(xué)生在課上保持熱情，也讓學(xué)生自己找資源學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高學(xué)生積極性。

（2）教學(xué)內(nèi)容合理安排。為了保證項(xiàng)目之間的銜接，注意分散重點(diǎn)和難點(diǎn)，合理安排理論知識(shí)的講授時(shí)間，使項(xiàng)目和理論知識(shí)之間前后貫通，使學(xué)生能掌握整個(gè)單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程，包括硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)。

（3）教學(xué)實(shí)施要人性化。在項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中，要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際掌握情況，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，不能太死板，學(xué)生才是教學(xué)的主體，我們的最終目標(biāo)就是讓學(xué)生掌握相應(yīng)的技能。教師要充分了解學(xué)生，包括學(xué)生的生活情況，適度關(guān)愛(ài)學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活。與學(xué)生之間進(jìn)行良好互動(dòng)，才能保證教學(xué)實(shí)施順利完成。

（4）教學(xué)評(píng)價(jià)。改變以往期末閉卷考試的評(píng)價(jià)模式，實(shí)施過(guò)程化考核方式。每一個(gè)項(xiàng)目都有相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，兼顧學(xué)生的自評(píng)和互評(píng)，設(shè)置操作流程、安全規(guī)范、綠色節(jié)能燈評(píng)價(jià)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識(shí)與個(gè)人專業(yè)修養(yǎng)，使學(xué)生在整學(xué)期學(xué)習(xí)過(guò)程中都保持緊張活潑的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

三、單片機(jī)技術(shù)課程改革還需要思考的問(wèn)題

在改革探索的過(guò)程中，我們?cè)陧?xiàng)目化教學(xué)、社會(huì)調(diào)查、校本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、教材編寫(xiě)、實(shí)訓(xùn)室的重建、微課和慕課的錄制等方面積累了一些教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，但是也有一些問(wèn)題需要思考。

單片機(jī)技術(shù)課程如何適應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展，這需要學(xué)校、教師、社會(huì)以及政府部門(mén)的合作。首先，教師還不適應(yīng)現(xiàn)在飛速發(fā)展的信息化教學(xué)和項(xiàng)目化教學(xué)，由于大部分教師接受的都是傳統(tǒng)的學(xué)歷教育，實(shí)踐環(huán)節(jié)較少，在這個(gè)過(guò)程中不能很快地轉(zhuǎn)變角色，這需要教師自己加強(qiáng)學(xué)習(xí)，并且學(xué)校要盡可能地提供相應(yīng)的進(jìn)修機(jī)會(huì)，提高教師的素質(zhì)。其次，技術(shù)更新?lián)Q代如此之快，教學(xué)內(nèi)容是不是跟得上時(shí)代發(fā)展的步伐，學(xué)生畢業(yè)后真正能用到多少單片機(jī)中的內(nèi)容是關(guān)鍵。再次，教材和實(shí)際的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目還需要重新編寫(xiě)和設(shè)計(jì)，現(xiàn)有教材還是對(duì)本科教材和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了簡(jiǎn)單的剪切和復(fù)制，沒(méi)有連貫性，也沒(méi)有一定的科學(xué)性。在條件允許的情況下，必須找到師生共用的簡(jiǎn)明教材和校本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

總之，單片機(jī)技術(shù)課程改革已經(jīng)進(jìn)入攻堅(jiān)階段，筆者將在前面的研究成果和積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步按照項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、理實(shí)一體化的職教思想開(kāi)發(fā)課程，以更加開(kāi)放的態(tài)度適應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育改革，使學(xué)生受益，技能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

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