單片機(jī)課程標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)改革探索實(shí)踐

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【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；標(biāo)準(zhǔn)化；教學(xué)改革

自動化、數(shù)字化、智能化、信息化均離不開單片機(jī)的應(yīng)用，開放教育的電類專業(yè)普遍開設(shè)了《單片機(jī)技術(shù)》課程。《單片機(jī)技術(shù)》是一門實(shí)踐性、工程性很強(qiáng)的技術(shù)課程，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)直接影響教學(xué)效果，同時(shí)也影響學(xué)生的就業(yè)及未來發(fā)展。

1開放教育中單片機(jī)技術(shù)課程現(xiàn)狀

1.1教學(xué)現(xiàn)狀

目前，開放教育的單片機(jī)技術(shù)課程多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的知識體系教學(xué)，而這種模式更加注重的是課程本身的體系結(jié)構(gòu)和前后的邏輯關(guān)系，教學(xué)順序多以89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線，過于重視知識體系的前后關(guān)聯(lián)性，具有很高的抽象性，對學(xué)生思辨能力和思維靈活性的要求相對較高。教材第一部分是單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)，一開始就提出地址、總線等概念，理解起來非常困難。第二部分是單片機(jī)匯編指令，111條指令，不分重點(diǎn)，都需要記住。第三部分是單片機(jī)程序編寫，短時(shí)間內(nèi)大多數(shù)學(xué)生都很難掌握程序編寫的相關(guān)知識和技巧。最后還有一些人機(jī)接口擴(kuò)展、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法等內(nèi)容。然而，在單片機(jī)的應(yīng)用中，這種內(nèi)容組織方式卻嚴(yán)重與實(shí)際脫節(jié)。另外，開放教育的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)也是脫節(jié)的。課程考試形式和內(nèi)容以理論為主，僅憑一張?jiān)嚲矶▽W(xué)生能力，沒能體現(xiàn)考查學(xué)生實(shí)際應(yīng)用知識的動手實(shí)踐能力，如果要求學(xué)生做一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)，他們往往無從下手或生搬硬套書上的例子。這也就是說，大部分開放教育學(xué)生仍停留在純理論的“開發(fā)”上，把一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程與實(shí)際完全脫離了。

1.2學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

單片機(jī)課程具有涉及學(xué)科多、內(nèi)容多、概念多、邏輯性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、抽象等特點(diǎn)，對于一個(gè)開放教育的單片機(jī)課程學(xué)生，除要掌握單片機(jī)的專業(yè)知識外，還應(yīng)具備較扎實(shí)的電路硬件設(shè)計(jì)能力和動手操作能力，此外，還需熟悉計(jì)算機(jī)操作與一般的編程方法。除此之外，由于不同功能單片機(jī)系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)不同，所以這些芯片的技術(shù)路線和電路結(jié)構(gòu)等也不近相同，沒有固定的模式，這就使得初次接觸的學(xué)生覺得它既神秘又摸不著邊。據(jù)了解，多數(shù)的開放學(xué)生都覺得這門課程難學(xué)，難入門，能夠應(yīng)用更是一個(gè)難以逾越的“門坎”。因此，解決開放教育單片機(jī)課程教與學(xué)都難的問題是十分必要的。所以，在教學(xué)過程中，打破原有的知識體系，重構(gòu)項(xiàng)目驅(qū)動的行動體系，實(shí)施可復(fù)制、可推廣過的標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)，圍繞特定項(xiàng)目的需求來引入知識點(diǎn)，組織并實(shí)施教學(xué)，有利于提高教學(xué)的針對性和實(shí)效性。

2開放教育單片機(jī)課程教學(xué)改革方案

2.1構(gòu)建基于工作過程的行動體系

解構(gòu)單片機(jī)課程傳統(tǒng)的學(xué)科體系，重構(gòu)基于工作過程的行動體系。將傳統(tǒng)的學(xué)科體系里的知識按照單片機(jī)產(chǎn)品開發(fā)步驟進(jìn)行序化，針對每一個(gè)工作過程環(huán)節(jié)來傳授相關(guān)的課程內(nèi)容，使得理論知識的總量未發(fā)生變化，僅改變其排序的方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐技能與理論知識的整合。這種方式下，教師教學(xué)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用例子，指導(dǎo)學(xué)生自行根據(jù)設(shè)計(jì)要求，閱讀單片機(jī)芯片說明書，從而使學(xué)生較為容易地掌握實(shí)用技術(shù)。最后，再把實(shí)際例子進(jìn)行虛擬仿真，便會更好地鞏固相關(guān)的理論知識點(diǎn)。

2.2采用項(xiàng)目載體、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式

課程教學(xué)過程中采取以應(yīng)用為主線，把原有的理論內(nèi)容分解成若干典型的項(xiàng)目與任務(wù)，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，建立“邊做邊學(xué)、邊做邊教”的教學(xué)模式；以項(xiàng)目為載體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，采用任務(wù)驅(qū)動模式，依照“確定產(chǎn)品功能、準(zhǔn)備技術(shù)資料、設(shè)計(jì)硬件電路、設(shè)計(jì)軟件程序、產(chǎn)品仿真制作、軟硬件聯(lián)調(diào)、產(chǎn)品測試”的工作過程重構(gòu)課程內(nèi)容。每個(gè)項(xiàng)目均設(shè)計(jì)了4個(gè)任務(wù)；并應(yīng)用Proteus仿真軟件、KeilC軟件對項(xiàng)目進(jìn)行分析講解，并讓學(xué)生能夠自行利用Proteus軟件進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)練習(xí)。

3開放教育單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)踐

下面以筆者參加的《單片機(jī)技術(shù)》課程“基于工作過程系統(tǒng)化”教學(xué)改革為例，具體介紹項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)課程教學(xué)中的實(shí)踐情況。筆者針對《單片機(jī)技術(shù)》課程采用項(xiàng)目式標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)，基于工作過程，并依據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，共設(shè)計(jì)了六個(gè)項(xiàng)目，分別是彩燈控制、汽車信號燈控制、交通燈控制、數(shù)字鐘設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)控制鍵盤設(shè)計(jì)、秒表計(jì)設(shè)計(jì)。授課時(shí)，打破原有順序，以任務(wù)為單元，每一次教學(xué)均以一個(gè)具體任務(wù)為教學(xué)內(nèi)容，圍繞該任務(wù)目標(biāo)組織各教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)行相關(guān)知識點(diǎn)和技能點(diǎn)的講解。任務(wù)中用到什么知識點(diǎn)和技能點(diǎn)就講解什么知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，用到多少就講多少，在哪里用就在哪里講。以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為中心，邊講邊學(xué)，邊學(xué)邊練。此外，開放教育中，教師通過雨課堂直播開展教學(xué)，教師先對項(xiàng)目、任務(wù)進(jìn)行分析，然后對該任務(wù)所涉及的單片機(jī)必要知識點(diǎn)進(jìn)行講解，最后通過子任務(wù)讓學(xué)生在遠(yuǎn)端利用Proteus軟件，自己動手進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)與仿真。例如，項(xiàng)目一為彩燈控制，項(xiàng)目要求是單片機(jī)控制8個(gè)LED，使其先由右向左，再由左向右亮，每次只有一個(gè)LED燈亮，如此往復(fù)循環(huán)。硬件原理如圖1所示。這個(gè)項(xiàng)目是本門課程的入門，這是一個(gè)大項(xiàng)目，因此將它分解成了4個(gè)任務(wù)，對應(yīng)4個(gè)知識點(diǎn)，分別是：任務(wù)1彩燈控制項(xiàng)目分析（知識點(diǎn)：單片機(jī)功能）、任務(wù)2彩燈控制硬件電路設(shè)計(jì)（知識點(diǎn)：單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)及LED的驅(qū)動）、任務(wù)3彩燈控制軟件程序開發(fā)（知識點(diǎn)：如何實(shí)現(xiàn)跑馬燈式循環(huán)控制）和任務(wù)4彩燈控制項(xiàng)目制作及調(diào)試（知識點(diǎn)：Keil及Proteus軟件功能）。接下來，再從軟硬件方面進(jìn)行分析。硬件方面分析：要完成此項(xiàng)目，首先需要搭建單片機(jī)最小系統(tǒng)，再加上外圍的LED燈，因此，需要學(xué)習(xí)單片機(jī)的功能，引腳結(jié)構(gòu)以及LED的驅(qū)動方法，通過讓學(xué)生閱讀89C51單片機(jī)芯片說明書、觀看LED介紹視頻，一點(diǎn)點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生找到解決這些問題的答案。軟件方面分析：通過移位指令，循環(huán)轉(zhuǎn)移指令的講解，結(jié)合對硬件電路的分析，引導(dǎo)學(xué)生繪制軟件流程圖，并補(bǔ)充完整源程序。單片機(jī)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但由于開放教育的特點(diǎn)，使得學(xué)生無法親自到實(shí)驗(yàn)室動手操作，因此，在本研究中，通過利用“雨課堂”教學(xué)平臺和Proteus仿真軟件結(jié)合的方式開展遠(yuǎn)程直播教學(xué)，解決了這一難題，使得學(xué)生對于課上老師演示的每一任務(wù)，都能在課后自行利用Proteus軟件進(jìn)行訓(xùn)練并修改相關(guān)參數(shù)，對于不清楚的地方還可以隨時(shí)利用“雨課堂”的回放功能進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，這樣不但加強(qiáng)了學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的吸收，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過這種混合式教學(xué)方式，使得單片機(jī)技術(shù)課程的開放教育教學(xué)效果得到了很大的提升。

4結(jié)論

綜上所述，通過標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)，開放教育中的單片機(jī)課程通過項(xiàng)目驅(qū)動的方式，并增加教師在線直播演示的教學(xué)模式，以學(xué)生作為學(xué)習(xí)中心，教材內(nèi)容不再是知識獲取的唯一途徑，信息化教學(xué)手段及軟件成為主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)作學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具。相比于原有的教學(xué)來說，這種新型的教學(xué)模式更大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生的思維和動手能力。

【參考文獻(xiàn)】

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作者：馬駿 單位：遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院