基于單片機(jī)課程的“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法探索與實(shí)踐

徐忠根+蔣琳

摘 要：本文從單片機(jī)課堂教學(xué)改革出發(fā)，結(jié)合筆者十多年的教學(xué)體會，針對目前單片機(jī)課程教學(xué)存在的問題，提出了一種“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法，并在課程教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)施。六步教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力、工程應(yīng)用能力，提高了學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；教學(xué)改革；六步教學(xué)法；應(yīng)用性

中圖分類號： TP368.1-4；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）31-100-2

0 引言

單片機(jī)技術(shù)是目前電子技術(shù)領(lǐng)域PLC、嵌入式、單片機(jī)三大主流技術(shù)之一，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、生活中已經(jīng)得到了廣泛而深入的應(yīng)用。單片機(jī)教材種類繁多，版本五花八門，傳統(tǒng)的教材以匯編語言教學(xué)居多。在教學(xué)方法和教學(xué)模式上，國內(nèi)各高校具體實(shí)施時也是各有特色。在培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力方面，每個老師的重視程度以及學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果也是參差不齊。但有一點(diǎn)大家都必須承認(rèn)，很多學(xué)生學(xué)完單片機(jī)后，不能靈活的應(yīng)用到工程實(shí)踐中，甚至到畢業(yè)時還不會用單片機(jī)做個小系統(tǒng)，這一點(diǎn)從學(xué)生的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)中可見一斑。因此，剖析傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的不足，改革教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容，探索出真正能夠培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、達(dá)到理想教學(xué)效果的教學(xué)方法勢在必行。

1 單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，筆者和全國很多高校教師一樣，采用的教材為純匯編語言教材，講課過程是采用先理論后實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，理論學(xué)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)學(xué)時，比如80（理論）+16（實(shí)驗(yàn)），而且實(shí)驗(yàn)課一般安排在課程結(jié)束前的幾個周進(jìn)行。理論和實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)給學(xué)生動手的機(jī)會太少，很多學(xué)生都是學(xué)的稀里糊涂，一知半解?？己朔绞揭话愣疾捎美碚摴P試閉卷進(jìn)行，難以考查學(xué)生能力。這種傳統(tǒng)方式已經(jīng)嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。存在的主要問題有以下幾個：

1.1 教材選擇落后，教學(xué)內(nèi)容滯后

很多老師固守成規(guī)，不愿意嘗試使用新教材，學(xué)習(xí)新內(nèi)容。喜歡吃老本，用慣了匯編語言版本教材，而不愿換用C語言版本教材，在教學(xué)中重視匯編語言的教學(xué)，對于單片機(jī)各單元硬件模塊、寄存器、功能指令講解過于詳細(xì)，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，對于程序設(shè)計(jì)也僅僅是數(shù)據(jù)的運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、寄存器的操作使用等，沒有涉及什么實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目。指令種類太多，難以記憶。學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣，感覺枯燥無味，上課無精打采。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇不足以滿足教學(xué)要求

很多高校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多為8051單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱式，且老化陳舊。這種設(shè)備一般會配帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，連線、原理、程序清單都會給出，學(xué)生只需要按照說明書連線，然后運(yùn)行程序結(jié)果就出來了，沒有什么實(shí)質(zhì)性教學(xué)意義。開放性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生沒有機(jī)會按照自己的設(shè)計(jì)思路去動手實(shí)踐，不能有效調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。

1.3 開發(fā)平臺和學(xué)習(xí)用器件跟不上技術(shù)發(fā)展

有很多學(xué)校還在學(xué)8051單片機(jī)，外圍器件還在用鎖存器、AD、DA等，其實(shí)現(xiàn)在有很多單片機(jī)已經(jīng)集成了很多外圍電路，如STC15、STM32、PIC、STM8單片機(jī)等，開發(fā)應(yīng)用起來很方便。在教學(xué)中，很多老師跟不上現(xiàn)代電子技術(shù)和芯片的發(fā)展，還在使用已經(jīng)落后的芯片和開發(fā)手段，與現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)要求已經(jīng)脫節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)后也用不上，導(dǎo)致學(xué)好無用的尷尬局面。

1.4 考核偏重理論，考核方式單一

多數(shù)高校在單片機(jī)課程考試方面，依然采用傳統(tǒng)紙質(zhì)試卷考試，基本是對單片機(jī)概念、指令和部分知識的片面考核，難以體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力，即使考1OO分的學(xué)生，可能也不會編寫一個簡單的應(yīng)用程序。筆者的一個2011級畢業(yè)生在答辯時曾告訴我，她連晶振都不認(rèn)識，更不用說設(shè)計(jì)出類似點(diǎn)亮流水燈的簡單項(xiàng)目了?？梢妼W(xué)生的創(chuàng)新能力、開發(fā)設(shè)計(jì)能力、編程能力難以得到系統(tǒng)鍛煉。

2 教學(xué)改革與六步教學(xué)法探索與實(shí)踐

從以上教學(xué)中存在的問題可以看出，單片機(jī)教學(xué)改革已刻不容緩。高校要轉(zhuǎn)型，高校教師也要轉(zhuǎn)型，變則通不變則廢。作為高校教師，要敢于改革、敢于實(shí)踐和教學(xué)創(chuàng)新。

六步教學(xué)法具體內(nèi)容及實(shí)施方法如下。

2.1 教

教什么？針對一門課程，這是任課老師首先思考的問題。我們要分清主次，抓主要矛盾，必須突出重難點(diǎn)。單片機(jī)課程教學(xué)，老師應(yīng)該教給學(xué)生的知識主要是五個方面：①單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括芯片引腳功能、晶振和電源、復(fù)位電路；②對單片機(jī)任意I/O口的操作，輸出控制電平高低，輸入檢測電平高低，進(jìn)行C語言編程控制引腳工作；③定時器/計(jì)數(shù)器，重點(diǎn)掌握最常用的方式2，學(xué)會計(jì)算初值，學(xué)會編寫定時程序；④中斷，包括外部中斷、定時器中斷和串口中斷；⑤串口通信，掌握單片機(jī)之間通信、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通信、單片機(jī)與無線模塊通信等。老師只要通過一定的手段和方法把這些核心知識給學(xué)生講清講透即可。

2.2 學(xué)

學(xué)什么？怎么學(xué)？這是學(xué)生要思考的問題。對于學(xué)生，關(guān)鍵要掌握住一門課的最重要內(nèi)容，有些是必須學(xué)的，有些只需了解即可，甚至有些內(nèi)容你沒有必要關(guān)心。針對單片機(jī)課程，筆者認(rèn)為學(xué)生在有限的時間內(nèi)，只需要花精力學(xué)習(xí)芯片引腳使用、最小系統(tǒng)接線、會點(diǎn)亮LED、會控制數(shù)碼管和液晶屏、會靈活利用中斷和定時功能、會進(jìn)行串口通信、無線模塊收發(fā)等就可以啦。這些核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以按照老師安排的項(xiàng)目，如流水燈、交通燈、數(shù)碼管時鐘、萬年歷、溫濕度監(jiān)測、無線遙控循跡小車等課內(nèi)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行知識和技能的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

2.3 做

在理論知識學(xué)習(xí)和項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)中，老師可以再另外給學(xué)生布置一些學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生也可以根據(jù)自己的特長和興趣在網(wǎng)上找一些實(shí)例，進(jìn)行鞏固和練習(xí)。在練習(xí)的過程中，有可能一個項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作完成，會涉及很多專業(yè)課程知識，這樣又倒逼學(xué)生主動去復(fù)習(xí)過去所學(xué)知識，學(xué)生會帶著問題去翻書、查閱相關(guān)資料等。鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。

2.4 練

在“教、學(xué)、做”的基礎(chǔ)上，學(xué)生基本已經(jīng)掌握了單片機(jī)的基礎(chǔ)知識和基本技能，然后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生拓寬思路，增大知識面，通過大量的工程項(xiàng)目反復(fù)練習(xí)，熟能生巧，練習(xí)的多了，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目多了，會使學(xué)生獲得一定的成就感，就會激發(fā)學(xué)生的求知欲望。

2.5 研

就是研發(fā)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。不管是老師教，還是學(xué)生學(xué)，都不能總是拘泥于課內(nèi)那幾個簡單的項(xiàng)目，簡單的基礎(chǔ)項(xiàng)目只是敲門磚。要想提升自己，就必須把目光瞄準(zhǔn)市場、了解企業(yè)崗位真正需要的知識和技能、熟悉生產(chǎn)和生活中單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用。

2.6 賽

教學(xué)中，教師可以組織小規(guī)模的單片機(jī)知識和技能競賽、問題式和討論式比賽，也可以舉辦單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作大賽，也可以組織參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽和其他各種級別和形式的專業(yè)競賽。通過鼓勵學(xué)生參加比賽，能夠檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，能夠以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促改，能夠鍛煉學(xué)生的競爭意識、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作潛能，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和合作精神，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)本領(lǐng)。

3 考核方式改革和后期能力提升

“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法在最后的考核方式設(shè)計(jì)上，要改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)筆試方式，最好采用過程考核和最終項(xiàng)目考核相結(jié)合，依據(jù)學(xué)生平時學(xué)習(xí)和做項(xiàng)目的表現(xiàn)給出過程考核分，期末考試采用教師指定項(xiàng)目或?qū)W生自選項(xiàng)目進(jìn)行考核，做到獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立制作和安裝、獨(dú)立編程和調(diào)試，然后進(jìn)行成果答辯，最終給出項(xiàng)目考核分。

4 結(jié)束語

在教學(xué)中，筆者進(jìn)行過深刻反思，到底怎么教才能讓學(xué)生愛學(xué)、樂學(xué)呢？“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法是筆者在教學(xué)中的一點(diǎn)總結(jié)和體會，不能算是十分成熟和成功的教學(xué)模式，每個學(xué)校和不同的老師，想必都有自己的思考和看法，有道是教學(xué)有法、教無定法、貴在得法。但在教學(xué)改革中，沒有終點(diǎn)，高校教師要不斷創(chuàng)新、不斷拓寬教學(xué)思路、更新教學(xué)方法和手段、提升教學(xué)能力和知識水平，才能跟上現(xiàn)代化教育發(fā)展步伐。教學(xué)改革，我們永遠(yuǎn)在路上！

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程[M].電子工業(yè)出版社，2011，11.

[2] 魯俊生.單片機(jī)課程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，4.