中職單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教學(xué)策略簡析

石艷芝

（伊犁技師培訓(xùn)學(xué)院，新疆維吾爾自治區(qū) 伊寧 835000）

引言

多年以來，怎么講好單片機(jī)課程是困擾許多教師的一個(gè)難題。這門課有用、實(shí)用，但不好講，更不好學(xué)，上課是老師和學(xué)生都受折磨的過程。許多老師一直想教會(huì)學(xué)生，就是找不到合適的方法，總是白費(fèi)力氣。單片機(jī)技術(shù)是一門必修課程，廣泛用于智能儀器儀表、工業(yè)控制和家用生活電器等多個(gè)領(lǐng)域。該課程內(nèi)容抽象、綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在其學(xué)習(xí)中極為重要。目前的教學(xué)模式多是重理論少實(shí)驗(yàn)，即使少量的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)也大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難對(duì)單片機(jī)有一個(gè)全面的認(rèn)知，難以將課本上的知識(shí)真正融會(huì)貫通用于實(shí)踐。針對(duì)當(dāng)前存在的問題，要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法，提高學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的愛好，培養(yǎng)學(xué)生在創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用等方面的能力。

一、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程概述

單片機(jī)依賴于內(nèi)部精妙的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的功能，深入到社會(huì)生活的各個(gè)方面。本課程內(nèi)容包括單片機(jī)基礎(chǔ)、單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、以80C51 單片機(jī)的硬件及軟件、并行口、中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口，同時(shí)含有大量實(shí)驗(yàn)、實(shí)例，理論與實(shí)踐結(jié)合緊密，實(shí)用性強(qiáng)。單片機(jī)學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)是學(xué)生難以掌握抽象繁雜的硬件結(jié)構(gòu)，從而失去繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。不管線上教學(xué)還是線下教學(xué)，關(guān)鍵在于學(xué)生能夠了解單片機(jī)開發(fā)的全過程，揭示外在表現(xiàn)的內(nèi)部根源，消除抽象。要熟練掌握單片機(jī)，需邊理論邊實(shí)踐，進(jìn)行適量的課程設(shè)計(jì)。

二、中職學(xué)生的特點(diǎn)

（一）心理特點(diǎn)

改革開放初期，由于國家缺少技術(shù)類人才，中職教育一度呈現(xiàn)欣欣向榮的景象，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和高等教育的發(fā)展，普通高校開始擴(kuò)招，多數(shù)應(yīng)屆初中生選擇讀普通高中再升入大學(xué)，嚴(yán)重影響了中職學(xué)校的招生規(guī)模和生源質(zhì)量，中職學(xué)校的生源素質(zhì)參差不齊，社會(huì)的普遍認(rèn)可度也逐漸降低。中職生大部分是因?yàn)橹锌际Ю?，被?dòng)選擇了專業(yè)和學(xué)校，可能對(duì)于所選的專業(yè)既不了解也不喜歡。因此導(dǎo)致在心理方面焦慮、自卑、缺乏自信。學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，缺乏學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)意志，學(xué)習(xí)成績較差，極易自暴自棄，產(chǎn)生厭學(xué)和畏難情緒，不思進(jìn)取，得過且過。

（二）行為特點(diǎn)

在行為特點(diǎn)上，中職生喜歡以自我為中心，自控能力較差，容易沖動(dòng)，一般具有較明顯逆反心理和行為。但是，中職生在行為上有個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，就是喜歡動(dòng)手實(shí)踐。對(duì)于各種實(shí)踐環(huán)節(jié)具有興趣濃厚，積極參與。因此，需要因勢(shì)利導(dǎo)，進(jìn)一步加強(qiáng)中職生實(shí)際操作技能的培養(yǎng)，使其適應(yīng)社會(huì)市場(chǎng)需求變得尤為重要。

三、教學(xué)中存在的問題

（一）硬件部分和軟件部分學(xué)習(xí)內(nèi)容相互有一定的穿插，學(xué)生是先學(xué)硬件結(jié)構(gòu)，后學(xué)軟件指令，在學(xué)習(xí)過程中有些內(nèi)容無法及時(shí)理解，如果講解的細(xì)致會(huì)使學(xué)生理解上造成困難。

（二）學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)軟件指令部分是學(xué)習(xí)的匯編語言

匯編語言是除了機(jī)器語言外最接近底層硬件的語言，編寫出的程序運(yùn)行效率最高。初學(xué)者學(xué)習(xí)匯編語言可以加深單片機(jī)的運(yùn)行過程和原理，對(duì)單片機(jī)硬件和指令之間的交互有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。但是，匯編語言的可讀性差，面向硬件的編寫過程煩瑣，移植性差。如果只掌握匯編語言編程，編寫綜合性、應(yīng)用性強(qiáng)的程序就較為困難，難以將實(shí)際學(xué)過的單片機(jī)軟件指令應(yīng)用在實(shí)際項(xiàng)目中，提高了單片機(jī)開發(fā)的門檻。

（三）學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完全是基于軟件模擬仿真，缺乏實(shí)際的動(dòng)手操作

純軟件仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)完畢后，學(xué)生甚至都沒見過真正的單片機(jī)，更不用談?dòng)布O(shè)計(jì)、連線、調(diào)試等。工科生工作后面對(duì)是各種復(fù)雜的實(shí)際電路狀況，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力。

四、教學(xué)策略

（一）創(chuàng)建課程目標(biāo)

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性特點(diǎn)，其本身所呈現(xiàn)出的教學(xué)目標(biāo)是以人才針對(duì)化培養(yǎng)為主，將知識(shí)內(nèi)容通過實(shí)踐教學(xué)轉(zhuǎn)化為學(xué)生成長的內(nèi)驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)一步強(qiáng)化整體教學(xué)質(zhì)量。在對(duì)此類課程建設(shè)思政教育體系時(shí)，則應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化課程教學(xué)重心，以單片機(jī)原理及課程教學(xué)特性為切入點(diǎn)，深度解析整個(gè)專業(yè)教學(xué)與思政元素之間存在的關(guān)系，并通過社會(huì)主義價(jià)值觀、核心觀作為整體教學(xué)輔導(dǎo)框架，這樣才可進(jìn)一步保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)技能時(shí)，可以通過思政元素的導(dǎo)入來強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知能力，樹立相對(duì)應(yīng)的工匠精神、科研精神等，以科學(xué)驅(qū)動(dòng)力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，增強(qiáng)主觀能動(dòng)性。

（二）課程思政的實(shí)施路徑

在單片機(jī)原理及應(yīng)用課程中實(shí)施的思政教育時(shí)，應(yīng)從多方面考慮到整個(gè)專業(yè)課程體系建設(shè)及教學(xué)所產(chǎn)生的各類特性，然后結(jié)合思政元素在實(shí)際教學(xué)過程中的各類教學(xué)屬性，進(jìn)行理論方面與實(shí)踐方面的同步融合。只有這樣，才可真正令學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以同步解析出專業(yè)內(nèi)容與思政內(nèi)容之間的共融性，進(jìn)而令學(xué)生從潛意識(shí)里認(rèn)可整個(gè)教學(xué)模式。通過案例教學(xué)法針對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)組成及應(yīng)用進(jìn)行講解時(shí)，可以結(jié)合整個(gè)實(shí)際操控原理模式，令學(xué)生了解到單片機(jī)搭載下的智能設(shè)備在實(shí)際操作過程中所起到的作用。例如在疫情環(huán)境下，大型商場(chǎng)以及小區(qū)，均需要對(duì)出入人員進(jìn)行體感測(cè)溫，而此過程中的體感測(cè)溫則是依據(jù)單片機(jī)內(nèi)的集成操控原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的有效測(cè)量，在此期間學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)等應(yīng)用機(jī)理，可以進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)于整個(gè)專業(yè)技能及職業(yè)技能之間的認(rèn)可度，令學(xué)生真正具備相對(duì)應(yīng)的責(zé)任感，了解到疫情環(huán)境下，單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要價(jià)值，進(jìn)一步為學(xué)生樹立相對(duì)應(yīng)的價(jià)值觀念。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

為了解決學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的問題，范能勝提出“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方法，對(duì)教學(xué)主體、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)間等進(jìn)行重新規(guī)劃。具體方法是把一個(gè)自然班分成若干實(shí)驗(yàn)小組，教師根據(jù)課程教學(xué)要求布置任務(wù)，讓學(xué)生作為課堂主角，在講臺(tái)上介紹實(shí)驗(yàn)的原理、方法和過程，演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。此方法要求小組成員在課前就必須完成實(shí)驗(yàn)，并制作演示用PPT，介紹完成后教師根據(jù)學(xué)生的綜合表現(xiàn)予以評(píng)分。實(shí)踐證明該方法將傳統(tǒng)的“先教后學(xué)”的教學(xué)模式成功翻轉(zhuǎn)為“先學(xué)后教”，最大程度發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性，有效提升了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

（四）線上教學(xué)模式探索與實(shí)踐

為彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂集中面授教學(xué)模式不可重復(fù)的問題，劉敏莊等在教學(xué)過程中對(duì)線上教學(xué)模式進(jìn)行了積極的探索，將在線教學(xué)平臺(tái)與虛擬仿真平臺(tái)相結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)在線單片機(jī)理論教學(xué)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)及課程考核，學(xué)生可以在PC 端安裝虛擬仿真Protues 軟件同步開展實(shí)驗(yàn)，在很大程度上解決了學(xué)生課后無法進(jìn)行線下實(shí)驗(yàn)的困境，也為有效開展單片機(jī)線上教學(xué)提供了新的思路。另外，部分職業(yè)學(xué)校受條件限制，不能正常搭建單片機(jī)硬件電路，調(diào)試軟件程序，而Proteus 仿真軟件可以解決上述難題，它能設(shè)計(jì)智能原理圖，有完善的電路仿真功能、單片機(jī)協(xié)同仿真功能，可以滿足單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)的需要。因此，教師可運(yùn)用Proteus 軟件進(jìn)行仿真教學(xué)，提高學(xué)生電路設(shè)計(jì)、軟件編程、程序調(diào)試的水平，讓學(xué)生掌握單片機(jī)的控制技術(shù)。此外，教師還可以向?qū)W生介紹單片機(jī)應(yīng)用的優(yōu)秀網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源了解目前單片機(jī)技術(shù)的新發(fā)展、新應(yīng)用，以此拓展學(xué)生的知識(shí)面，延伸和補(bǔ)充課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容，夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)。

（五）基于項(xiàng)目沉浸式的模塊化教學(xué)

單片機(jī)最好的教學(xué)方法是將理論課和實(shí)驗(yàn)課融合為一體，為了解決理論課與實(shí)踐課相脫節(jié)的現(xiàn)象，我校初步推行一種基于項(xiàng)目沉浸式的模塊化教學(xué)法。具體方法為重構(gòu)單片機(jī)課程教學(xué)主體框架，按照大綱知識(shí)點(diǎn)類別，將教學(xué)內(nèi)容分成具體的基本教學(xué)模塊，每個(gè)模塊又包括代表性的具體項(xiàng)目。實(shí)施過程中教師要從學(xué)生感興趣的主題出發(fā)，按照從易到難的順序設(shè)定每個(gè)模塊的項(xiàng)目主題，細(xì)化每個(gè)項(xiàng)目所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)，通過項(xiàng)目升級(jí)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

（六）科學(xué)對(duì)待教材內(nèi)容，進(jìn)行適當(dāng)“取舍”

在教學(xué)中，教師要科學(xué)對(duì)待教材內(nèi)容，進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹叭∩帷?，?jiān)持夠用不加深的原則，擇其要點(diǎn)，從而將單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容變成學(xué)生易消化的知識(shí)甘泉。例如，在教學(xué)“單片機(jī)P0 ∽P3 口的C51 編程”時(shí)，果斷舍去了教材中的信號(hào)流程分析和緩沖器、讀鎖存器等內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)照P0、P1、P2、P3 四個(gè)輸入、輸出端口的結(jié)構(gòu)圖，比較它們之間的異同點(diǎn)，從而得出P0 ∽P3 四個(gè)端口都具有普通的輸入、輸出功能的結(jié)論。再如，對(duì)于單片機(jī)基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，中職生只要掌握其結(jié)構(gòu)框圖就可以，不需要掌握框圖中的單元電路，因此，沒有詳細(xì)講解單元電路的電路原理和電路參數(shù)，只簡單交代其作用和功能?！坝猩嵊腥　钡慕虒W(xué)思想符合高職生的實(shí)際情況，可以最大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生學(xué)到有用的知識(shí)。

結(jié)束語

綜上所述，將“單片機(jī)原理及應(yīng)用”這門課程的教學(xué)研究與線上課程平臺(tái)相結(jié)合，可以在線上有效開展課前、課中、課后等一系列的活動(dòng)，因?qū)γ恳粋€(gè)活動(dòng)賦予學(xué)生一定的經(jīng)驗(yàn)值，可以激勵(lì)學(xué)生去學(xué)習(xí)。并且對(duì)于學(xué)生的資源學(xué)習(xí)情況和活動(dòng)的參與度有統(tǒng)計(jì)，對(duì)學(xué)生有一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)督的作用。同時(shí)結(jié)合實(shí)踐激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生對(duì)于課堂的參與度。并且最終的成績可以借助數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能，方便整理和管理。然而，“單片機(jī)原理及應(yīng)用”教學(xué)改革仍然是一項(xiàng)長期而艱巨的教學(xué)任務(wù)。教師只有通過不斷改革創(chuàng)新，勇于親身實(shí)踐，才能使學(xué)生在學(xué)習(xí)中有所收獲，才能從根本上保證教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)成效的全面提高。