單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)改革初探

梁高衛(wèi)+姜玫麗

摘 要：?jiǎn)纹瑱C(jī)相關(guān)課程是電類專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)課程，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。但是目前高校所采用的傳統(tǒng)教學(xué)模式存在很多問題，諸如教學(xué)模式守舊、理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)重復(fù)、理論和實(shí)踐相脫節(jié)、考核模式單一等。文章首先對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的這些問題進(jìn)行了分析，然后簡(jiǎn)單介紹了項(xiàng)目化教學(xué)及其特點(diǎn)，最后具體提出了項(xiàng)目化教學(xué)改革策略。

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

單片機(jī)（Single Chip Microcomputer，SCM）是一種集成電路芯片，包括中央處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)等，其中采用了超大規(guī)模的集成電路技術(shù)。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，我國(guó)各大高校的工科電類專業(yè)都相繼開設(shè)了單片機(jī)相關(guān)課程，綜合了程序設(shè)計(jì)、微機(jī)接口、通信技術(shù)等知識(shí)，是一門理論性、技術(shù)性、工程性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的課程。但是，傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)，以教師講解、學(xué)生被動(dòng)聽課記筆記為主，教師主要講解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)注重課程本身的體系結(jié)構(gòu)和前后的邏輯關(guān)系，課程難度相對(duì)比較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很容易覺得課程枯燥乏味，逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣，最終導(dǎo)致學(xué)生難以掌握課程內(nèi)容，實(shí)際應(yīng)用能力也會(huì)很差。

1 傳統(tǒng)教學(xué)中的問題

1.1 課堂教學(xué)模式守舊

單片機(jī)是電子系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信息處理、通信聯(lián)絡(luò)和實(shí)施控制的一種大規(guī)模集成電路發(fā)展的產(chǎn)物，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式純粹是老師在上面講、學(xué)生在下面聽，這種教學(xué)模式所取得的教學(xué)效果完全依賴教師的知識(shí)水平和教學(xué)水平。而且在實(shí)際教學(xué)過程中，教師主要以某個(gè)教材為依托來講解，學(xué)生無法看到單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就無法了解其各部件之間是怎么樣聯(lián)系在一起的，學(xué)生無法根據(jù)相關(guān)概念單憑自己的想象力勾畫出相應(yīng)的實(shí)物映像。所以，在這種傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式下，學(xué)生很難抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)，當(dāng)他們不知道該學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容時(shí)，就會(huì)迷失方向，從而喪失學(xué)習(xí)興趣，以致難以取得很好的教學(xué)效果。

1.2 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)重復(fù)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，是“先理論，后實(shí)驗(yàn)”，即教師先講解理論知識(shí)，然后再組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作。這中間間隔了很長(zhǎng)一段時(shí)間，所以當(dāng)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，早已記不清當(dāng)時(shí)老師講的相關(guān)理論知識(shí)，在這種情況下，教師就需要再講解一遍相關(guān)的理論知識(shí)，學(xué)生才能進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)重復(fù)，學(xué)生動(dòng)手操作的時(shí)間嚴(yán)重不足，教學(xué)任務(wù)也很難完成。

1.3 理論和實(shí)踐相脫節(jié)

雖然傳統(tǒng)教學(xué)中也配有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課，但是這種實(shí)驗(yàn)課主要是為了驗(yàn)證某一個(gè)或某一些知識(shí)點(diǎn)的正確性，根本無法起到幫助學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣和培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力的作用。目前，我國(guó)大部分高校都安排有這種實(shí)驗(yàn)課，但是，實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟通常都是提前制定好的，甚至有的學(xué)校還針對(duì)實(shí)驗(yàn)編寫了相應(yīng)的指導(dǎo)書。如果不是實(shí)驗(yàn)設(shè)備出現(xiàn)狀況或?qū)W生操作不當(dāng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這種實(shí)驗(yàn)課的模式可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，是無可否認(rèn)的，但是學(xué)生無法培養(yǎng)很好的獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，長(zhǎng)此以往，就使得理論與實(shí)踐相脫節(jié)，這樣培養(yǎng)出來的人才是無法滿足現(xiàn)代化社會(huì)的需求的。

1.4 考核方式單一

目前，我國(guó)大部分高校單片機(jī)教學(xué)所采取的考核方式仍以筆試為主，也就是一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)。這種考核方式具有一定的偶然性，不能客觀、全面地反映出學(xué)生的真實(shí)水平，更無法對(duì)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力作出考察和衡量，導(dǎo)致離單片機(jī)課程應(yīng)與實(shí)踐相結(jié)合的要求相去甚遠(yuǎn)。

2 項(xiàng)目化教學(xué)改革策略

2.1 改變教學(xué)模式

在課堂教學(xué)形式上，擺脫傳統(tǒng)的那種教師站在講臺(tái)上講、學(xué)生坐在下面聽的模式。教師在進(jìn)行每次教學(xué)過程之前，都會(huì)圍繞一個(gè)相應(yīng)的任務(wù)目標(biāo)來設(shè)置教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)的組織。在教學(xué)過程中，教師會(huì)以這一任務(wù)目標(biāo)為主，然后針對(duì)不同的項(xiàng)目，將與其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)講解給學(xué)生，并提出相應(yīng)的問題來引導(dǎo)學(xué)生思考，然后找出相應(yīng)的解決辦法，從而有效地激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力。那么，在實(shí)際教學(xué)中具體如何實(shí)施呢？由于每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況不同，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行分組，每組3～5人，然后根據(jù)每組的特點(diǎn)提出任務(wù)要求，使學(xué)生對(duì)實(shí)現(xiàn)方案、硬件電路、軟件功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

打破傳統(tǒng)課程體系的單片機(jī)結(jié)構(gòu)—指令系統(tǒng)—接口設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)模式，采用項(xiàng)目模塊—課題—任務(wù)體系結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的項(xiàng)目化教學(xué)過程中，教師可以將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涵蓋的基礎(chǔ)理論知識(shí)和應(yīng)該掌握的基本技能貫穿于每個(gè)任務(wù)的完成過程中，配合任務(wù)逐一進(jìn)行講解。這樣，在進(jìn)行每一個(gè)任務(wù)時(shí)，老師只需要講解完成本任務(wù)所需要的基礎(chǔ)理論知識(shí)和應(yīng)該掌握的基本技能，這樣將知識(shí)化整為零，可以降低學(xué)習(xí)難度，有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)。教師在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要以單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)置的課程內(nèi)容既要包含單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)又不能過大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，使學(xué)生感到有很大的壓力而產(chǎn)生畏學(xué)情緒。同時(shí)還要注意，設(shè)置的項(xiàng)目?jī)?nèi)容要由簡(jiǎn)入繁、循序漸進(jìn)，還要注重項(xiàng)目的連續(xù)性和一致性。隨著教學(xué)內(nèi)容的一步步推進(jìn)，項(xiàng)目?jī)?nèi)容會(huì)變得越來越復(fù)雜，但學(xué)生只需要在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，著重學(xué)習(xí)部分新的內(nèi)容，既能減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，還能避免理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)重復(fù)，從而提高教學(xué)效率。

2.3 建立“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是“先理論、后實(shí)驗(yàn)”，這種教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需要，所以應(yīng)當(dāng)打破傳統(tǒng)，建立一種新的教學(xué)模式—“教、學(xué)、做”一體化實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式。這種教學(xué)模式主要是圍繞項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)來組織、安排各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)際教學(xué)過程中，首先，教師要通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)向?qū)W生展示任務(wù)完成后的實(shí)物運(yùn)行效果，讓學(xué)生從結(jié)果上真正地明白任務(wù)要求的意義所在，以此來極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從被動(dòng)聽講轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與；其次，教師要結(jié)合各個(gè)項(xiàng)目來講解相關(guān)的理論知識(shí)和需要注意的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，在這一過程中，學(xué)生可以跟隨老師同時(shí)進(jìn)行練習(xí)和驗(yàn)證；最后，學(xué)生獨(dú)立完成各個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)目標(biāo)，雖然要求是學(xué)生獨(dú)立完成，但教師也要在一定程度上引導(dǎo)和幫助學(xué)生，以防有的學(xué)生無法真正理解和掌握，這樣既能使學(xué)生切身體會(huì)到單片機(jī)的應(yīng)用，還有助于他們實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。另外，對(duì)于那些能力較強(qiáng)的學(xué)生，老師可以在他們完成基本教學(xué)項(xiàng)目后，進(jìn)行針對(duì)性的拓展訓(xùn)練，適當(dāng)增加教學(xué)難度。

2.4 理論與實(shí)踐相結(jié)合

在課堂上，教師不能只以理論知識(shí)為主，還要注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將其引入課堂教學(xué)。學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)以課堂教學(xué)任務(wù)為對(duì)象，采用Proteus仿真軟件繪制電路圖，使用Keil C軟件進(jìn)行相應(yīng)的任務(wù)設(shè)計(jì)和編寫程序的輸入，然后對(duì)程序和硬件電路進(jìn)行仿真調(diào)試運(yùn)行。在仿真調(diào)試過程中，教師將所需要注意的重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)告知學(xué)生，并對(duì)他們?cè)谶@一過程中所遇到的問題和出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行實(shí)時(shí)點(diǎn)評(píng)和糾正。調(diào)試成功后，教師可以針對(duì)那些能力較強(qiáng)的學(xué)生提出更高的要求，讓他們?cè)谝呀?jīng)實(shí)現(xiàn)的硬件電路和程序的基礎(chǔ)上，適當(dāng)擴(kuò)展相關(guān)功能，從而促進(jìn)學(xué)生單片機(jī)綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)能力的提高。

2.5 靈活運(yùn)用考核方式

單片機(jī)傳統(tǒng)考核成績(jī)，平時(shí)所占比例為30%，期末所占比例為70%，也就是說，考核主要是以期末試卷考查學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)為主，而實(shí)際應(yīng)用能力的考核所占的比重卻很少，而且一張?jiān)嚲砜汲鰜淼某煽?jī)具有一定的偶然性，并不能代表學(xué)生的真實(shí)水平。所以，在這種考核方式下，很容易引起學(xué)生產(chǎn)生應(yīng)試心理，以致他們平常不好好學(xué)習(xí)，期末臨時(shí)抱佛腳，強(qiáng)行記憶理論知識(shí)來應(yīng)對(duì)期末考試，實(shí)際上，學(xué)生并沒有真正理解和掌握課程內(nèi)容知識(shí)。而項(xiàng)目化教學(xué)模式主要側(cè)重于實(shí)踐，所以它主要考核的是學(xué)生對(duì)單片機(jī)的綜合應(yīng)用能力。而要想取得這一效果，就有必要在學(xué)生完成每個(gè)工作任務(wù)后，考核他們對(duì)知識(shí)的掌握、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識(shí)等，然后將這些考核成績(jī)作為他們的平時(shí)成績(jī)。另外，期末考試也要摒棄那種具有很大偶然性的一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的考核方式，可以結(jié)合使用多種考核方式。因?yàn)橛行├碚撝R(shí)需要活學(xué)活用，不需要學(xué)生去死記硬背，那么這些知識(shí)就可以單獨(dú)采用開卷考試，在考試過程中，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要來查詢相關(guān)資料，這種方式有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

3 結(jié)語

綜上所述，在單片機(jī)的教學(xué)中采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，可以有效解決傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)中存在的諸多問題和不足，將理論知識(shí)和實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合起來，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們積極、主動(dòng)地投入單片機(jī)學(xué)習(xí)當(dāng)中，而且還能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)的綜合應(yīng)用和動(dòng)手實(shí)踐操作能力，提高學(xué)生獨(dú)立思考和解決實(shí)際問題的能力。

作者簡(jiǎn)介：梁高衛(wèi)（1970— ），男，湖南邵陽，博士，講師；研究方向：工程熱物理，電子信息。

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Abstract： SCM-related courses are very important professional courses in the electrical specialty， with strong theoretical and practical. However， there are many problems in the traditional teaching mode adopted by colleges and universities， such as the old-fashioned teaching mode， the repetition of theoretical teaching and experimental teaching， the disconnection between theory and practice， and the singleness of assessment model. This paper first analyzes the problems existing in the traditional teaching model， then briefly introduces the projectized teaching and its characteristics， and finally puts forward the projectized teaching reform strategy.

Key words： single chip microcomputer； projectized； teaching reform