高職院校單片機應用技術課程教學改革與實踐

李利珍

(濮陽職業(yè)技術學院 機電系，河南 濮陽 457000)

高職院校單片機應用技術課程教學改革與實踐

李利珍

(濮陽職業(yè)技術學院 機電系，河南 濮陽 457000)

針對單片機應用技術課程在實際教學過程中存在的問題，從整合教學內容、創(chuàng)新教學模式、優(yōu)化實驗實訓資源、完善課程評價體系等四方面闡述了對該門課程進行的改革與實踐經(jīng)驗。

高職；單片機；改革與實踐

隨著單片機技術在智能儀表、工業(yè)控制、家用電器等領域的廣泛應用，現(xiàn)代社會對單片機應用技術人才的需求日益增加，高職院校在電類、電氣類、機電類等專業(yè)中均開設了單片機應用技術課程[1]。但在實際教學過程中，存在著諸多不足之處，制約了單片機應用技術人才的培養(yǎng)。對單片機應用技術課程進行改革勢在必行。

1 目前存在的問題

(1) 課程內容落后，無法適應新技術發(fā)展的需要。從最早的Z80單板機問世算起，單片機技術已經(jīng)走過了半個多世紀的歷程，從8位單片機到32位ARM的推廣演變；從人工編譯到ISP在線編程再到計算機模擬仿真，單片機技術可以說是日新月異，飛速發(fā)展[2]。然而目前高職院校開設的單片機應用技術課程還是以上世紀80年代開始流行的8051系列單片機為藍本，以匯編語言為編程工具，講述片內各功能部件、典型硬件接口等應用技術。而對于各種新型數(shù)據(jù)傳輸接口技術、新型存儲技術和最近興起的3G嵌入式技術很少體現(xiàn)。教學內容滯后，所培養(yǎng)出來的學生無法滿足實際應用需求[3]。

(2) 課程體系缺乏統(tǒng)籌安排，課程之間銜接不緊密。受普通高等教育的影響，傳統(tǒng)的單片機應用技術教學一般均以學科體系為出發(fā)點，過于注重課程本身的體系結構和前后邏輯聯(lián)系，過于講究內容的系統(tǒng)性和完整性，但忽略了“可學性”、“實踐性”，致使學生學得吃力，老師教得辛苦，教學效果也不好[4]。例如，為給后續(xù)的單片機編程打下基礎，在電類專業(yè)中均開設有C語言程序設計課程，然而在實際教學中，由于在C語言學習中缺乏單片機概念，例子或實驗均與單片機應用無關，為學C而學C，目的性不強，學生學起來枯燥無味。同樣由于在學習單片機課程中，老師用匯編語言講解單片機的結構、尋址、指令系統(tǒng)乃至外部接口。沒有很好地使用C語言這一“利器”，學習單片機自然感到困難重重。

(3) 實驗設備單一，實驗內容缺乏創(chuàng)新性、趣味性。目前單片機實驗大多是在高度集成化的實驗箱或實驗臺上完成，由于實驗箱電路的“隱蔽”性，學生無法理清硬件電路連接，實驗時，只能按照實驗指導書的要求和步驟，依葫蘆畫瓢，按部就班依次進行驗證性實驗，知其然不知其所以然，無法利用實驗箱的資源進行創(chuàng)新實驗[5]。加之，實驗箱資源的不可擴展性，學生的創(chuàng)新性實驗受到極大限制。嚴重影響了動手實踐能力的培養(yǎng)，使學生缺乏創(chuàng)新精神[6]。

(4) 教學模式呆板，教學效果差。傳統(tǒng)的單片機課程都是按照“理論講授+實驗+課程設計”的模式組織教學，教學以知識學習為主，以教學大綱為基準，以教材為基礎，以教師上面講，學生下面聽為主要教學方式，按照教材章節(jié)順序進行，先概述硬件，再介紹指令系統(tǒng)，最后是講解功能部件應用。學生在規(guī)定的時間內，用統(tǒng)一的模式，按照指導書上規(guī)定的步驟做相同的實驗[7]。學生感覺枯燥，不能進一步激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性，不利于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力。

2 單片機應用技術課程改革與實踐

2.1面向崗位需求，有機整合教學內容

根據(jù)高職的培養(yǎng)目標，對現(xiàn)有各門課程的知識點進行梳理，強調以學生的能力培養(yǎng)為主線，模糊學科體系及學科之間的界限，整合單片機應用技術教學內容。具體做法是：

(1) 教學內容情景化，以實際教學情境為載體，將理論與實踐融為一體，將抽象的理論知識化解到實踐應用中，讓學生在學中做、在做中學，使得理論知識更加形象，便于理解和記憶，在對單片機應用中理解消化理論知識，力求做到符合高職學生的特點和認知規(guī)律。

(2) 簡化單片機內部結構內容，讓學生初步建立單片機可以自動運行程序代碼、具有接收輸入信號、輸出控制信號的功能。對于單片機尋址方式、指令系統(tǒng)、匯編語言等實際應用性不強的內容可以選講或不講。

(3) 以夠用為度，將C語言引入到單片機應用技術課程教學內容。用C語言編寫單片機程序一方面可以不用涉及單片機邏輯結構、指令系統(tǒng)等一些理論強而實際崗位應用較少的內容；另一方面可以提高編程效率；另外由于在實際的單片機產(chǎn)品開發(fā)應用崗位中大多采用C語言編程，這樣可以使學生較快進入“工人”角色。

(4) 注重實踐、體現(xiàn)實用，講究職業(yè)性，摒棄實用價值不高的內容。例如由于半導體技術的發(fā)展，單片機的存儲容量越來越大，傳統(tǒng)的存儲器擴展內容完全可以刪除；引入當前應用廣泛的FLASH存儲技術、IC卡技術、CAN技術、USB技術等最新的科技成果。

2.2建設教學做一體化教室，優(yōu)化實驗實訓資源

(1) 基于讓學生“在學中做，在做中學”的理念，我們在單片機實驗室配備了多媒體教學設備，充分利用投影儀、模擬仿真等現(xiàn)代教育手段輔助教學，將實驗內容和操作演示進行直觀的播放，復雜而又關鍵的操作步驟可以進行多次的演示，相對于復雜的實物演示顯得非常方便。

(2) 針對傳統(tǒng)的單片機實驗設備存在的弊端，我們開發(fā)了一套單片機實訓系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由單片機核心板和若干功能模塊組成。核心板上采用的是STC89C51單片機，該處理器芯片屬于增強型8051，是51系列的兼容單片機，可以通過串行口從計算機上進行程序下載，大大簡化了開發(fā)過程。圍繞教學大綱，面向崗位需求設計了20多個功能，包括LED燈模塊、交通燈模塊、獨立鍵盤模塊、矩陣鍵盤模塊、數(shù)碼管顯示模塊、液晶顯示模塊、DS18B20溫度測試模塊、繼電器驅動模塊、電機控制模塊、GSM數(shù)據(jù)通信模塊、GPS全球定位模塊等。功能模塊之間相對獨立，每一個功能模塊與單片機核心板之間通過杜邦線相聯(lián)，電路連接清晰簡單，均可實現(xiàn)一定功能，整個實訓系統(tǒng)具有功能強大、價格低廉、擴展性強等優(yōu)點。

(3) 在實驗室的每一臺計算機均安裝有PROTEUS和KEIL C軟件，將單片機虛擬仿真技術應用于一體化教學。利用軟件對單片機的工作原理和應用環(huán)境進行仿真，將課程中的理論與實踐有機結合起來，保證了“教學做”一體化教學任務的完成，縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，提高了學習效果。

2.3實施項目驅動教學模式，循序提升學生動手能力

教學效果的好壞很大程度上取決于教學模式的好壞[8]。我們在實際教學中，打破傳統(tǒng)的教材內容章節(jié)結構框架，根據(jù)電氣或信息類專業(yè)的職業(yè)能力和職業(yè)素質的培養(yǎng)要求，設置了流水燈、電子表、智能小車、基于GSM的遠程報警器等四個學習模塊，這四個模塊都有成熟的產(chǎn)品，每個學習模塊都具有一定的代表性，對需要掌握的知識和技能都力求循序漸進，需要什么知識，就講什么知識。使模塊之間一環(huán)扣一環(huán)，既相互獨立，又相互銜接，達到承上啟下的作用，不斷加大知識容量和難度，融理論與實踐為一體，采用項目引領、任務驅動的教學模式，讓學生在實踐操作過程中，“不知不覺”獲得知識和技能的提升。每一模塊由教師根據(jù)當前教學目標設計并提出“項目任務”，針對所提出的項目任務，采取演示或講解等方式，給出完成該項目任務的思路和方法，然后引導學生邊學邊練，完成相應的學習任務，獲得相應的理論知識，提升分析、設計、組裝等技能。也就是說，整個教學是將項目里的各個知識分解成一個個任務，學生以完成一個個具體的任務為線索。教師將教學內容隱含在單個的任務中，讓學生以分組或獨立完成任務的方式來領會和掌握學習的核心內容[9]。

2.4完善評價體系，客觀反映學習效果

傳統(tǒng)的以終結性考核為主的課程考核方式已不能適應單片機課程教學改革，建立基于過程的學生學習評價體系，對促進課程教學改革效果，提高教學質量有著重要的意義[10]。基于過程的評價體系以教學模塊為考核單元、以行為過程考核為主線，將專業(yè)能力、方法能力、社會能力納入到考核評價體系中，構建以過程為依據(jù)的動態(tài)積分體系。四個學習模塊的積分權值分別為：10%、20%、30%、40%，每個學習模塊的形成性考核由個人評價(30%)、小組評價(30%)、指導老師評價(40%)三部分組成，其中個人評價是指學生對自己在此項工作中的表現(xiàn)進行評價，這有利于學生成就感的形成、個性化的培養(yǎng)；小組評價由小組集體討論后對其它小組相互合作與交流、產(chǎn)品的工藝、完成產(chǎn)品的功能等內容進行評價，小組評價可以提高學生的內省意識，提高學生的團隊協(xié)作精神；指導老師評價由指導老師對學生完成的每個學習性工作任務的階段性成果進行評價。

3 結論

針對當前單片機應用技術課程中存在的問題，結合本人多年的教學經(jīng)歷，筆者對單片機應用技術課程進行了大膽改革，并在2009、2010、2011三年的單片機應用技術課程教學中進行了實踐。實踐結果證明，學生的學習積極性、主動性得到極大激發(fā)，教學效果明顯提高，在近年的高職院校大學生電子產(chǎn)品設計技能比賽中連獲佳績。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，課程改革要與時俱進，不斷深入，不斷創(chuàng)新，充分調動學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性，重視培養(yǎng)學生的實踐能力和整體素質，探索出一條培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新途徑。

[1]董建懷.談“單片機技術”課程教改[J].重慶科技學院學報(社會科學版)，2008(11)：202-203..

[2]樓然苗，王世來.單片機實踐教學改革與應用型人才培養(yǎng)[J].中國大學教學，2009(3)：80-81.

[3]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索，2010(5)：131-132.

[4]葛浩.單片機課程設計教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2011(10)：138-140.

[5]陳鐵軍.《MCS-51單片機原理與應用》教學改革探索[J].中國成人教育，2006(2)：129-130.

[6]王東升.單片機課程教學改革探索[J].職業(yè)技術教育，2009(23)：38-39.

[7]朱健，李興宇.Proteus軟件在單片機課程教學改革中應用[J].泰州職業(yè)技術學院，2011(4)：22-24.

[8]李鵬.淺淡單片機的教學改革[J].現(xiàn)代教育科學，2010(4)：124.

[9]楊青.單片機教學改革探討[J].桂林航天工業(yè)高等?？茖W校學報，2003(3)：48-49.

[10]倪志蓮.單片機課程的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2006(7)：843-844.

(責任編輯 周曉蕓)

TeachingReformandPracticeonApplicationTechnologyofSCMinVocationalColleges

LILi-zhen

(PuyangVocationalandTechnicalCollege，Puyang457000，China)

This paper，aiming at the problems in the teaching ofSCMApplicationTechnology，elaborates the teaching reform and practice from four aspects of integrating teaching contents，innovating teaching mode，optimalizing experimenting and training resources and perfecting curriculum evaluating system.

vocational colleges； SCM； reform and practice

2014-01-10

李利珍(1964-)，男，濮陽職業(yè)技術學院副教授，工學碩士，研究方向:物理與機械電子技術。

G714

A

1671-4644(2014)01-0059-03