“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程“教學(xué)做合一”教學(xué)模式的實(shí)踐與探索

孟志剛

摘 要：“教學(xué)做合一”是將理論和實(shí)踐融為一體的教學(xué)模式。它符合教育的要求，是培養(yǎng)技能型人才的有效手段。本文針對(duì)高職高專院校單片機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題展開研究，提出采用“教學(xué)做合一”的教學(xué)改革模式。經(jīng)過多次教學(xué)實(shí)踐證明，這種理論與實(shí)踐、軟件和硬件相結(jié)合的教學(xué)模施，可降低學(xué)生學(xué)習(xí)的困難，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生和動(dòng)手能力，提升專業(yè)技能水平，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);教學(xué)做合一;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 收稿日期：2016-07-14

一、單片機(jī)教學(xué)過程中存在的主要問題

單片機(jī)課程是電子信息類專業(yè)的核心主干課，它涉及多門課程，如數(shù)字電路、模擬電路、C語言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)原理、傳感器與檢測(cè)技術(shù)等。該課程培養(yǎng)學(xué)生基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事本行業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)，教學(xué)組織形式單一

以往的單片機(jī)教學(xué)過程中，都是以單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為主線，從單片機(jī)硬件組成、特殊功能寄存器、存儲(chǔ)空間、單片機(jī)指令、匯編語言程序設(shè)計(jì)方法、接口原理及擴(kuò)展等方面來講解。老師授課以講解為主，涉及抽象概念和復(fù)雜電路時(shí)，學(xué)生就難以理解。高等職業(yè)院校學(xué)生普遍基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，特別是近幾年的單招學(xué)生更是如此。而單片機(jī)課程涉及其他課程內(nèi)容較多，某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

2.理論課和實(shí)驗(yàn)課不協(xié)調(diào)

單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，沒有足夠的操作技能很難掌握。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)中，理論課時(shí)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)課時(shí)，并且理論講解和實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間不對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)生不能及時(shí)掌握該知識(shí)點(diǎn)。然而大多數(shù)實(shí)驗(yàn)課都是驗(yàn)證性的，很少有主動(dòng)設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)能力和工程開發(fā)意識(shí)。

3.缺乏較好的單片機(jī)項(xiàng)目化教材

現(xiàn)在大多數(shù)院校在單片機(jī)教學(xué)過程中采用C51高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，它具有程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、便于移植等特點(diǎn)，可廣泛用于單片機(jī)教學(xué)。單片機(jī)技術(shù)和C語言程序設(shè)計(jì)均有各自的理論體系，通過項(xiàng)目引入的方式將兩大知識(shí)理論體系融入具體的項(xiàng)目中，具有一定的難度，并且沒有編寫比較好的項(xiàng)目化教材。

4.軟件教學(xué)和硬件學(xué)習(xí)的問題

完整的單片機(jī)工程項(xiàng)目包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)，一般都是先設(shè)計(jì)硬件電路，然后根據(jù)硬件電路進(jìn)行軟件編寫，硬件電路是系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，硬件的功能實(shí)現(xiàn)靠軟件程序來支撐。實(shí)際的教學(xué)過程中都是采用實(shí)驗(yàn)箱或開發(fā)板來做實(shí)驗(yàn)，硬件電路已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，元器件的參數(shù)固定，學(xué)生就不會(huì)主動(dòng)思考電路為什么這樣設(shè)計(jì)，參數(shù)為什么選這個(gè)，電路設(shè)計(jì)思路就會(huì)固化。軟件的編寫都有參考程序，學(xué)生在腦海中就會(huì)無法建立完整的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念。

二、“教學(xué)做合一”在單片機(jī)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

1.教學(xué)內(nèi)容上采用項(xiàng)目化任務(wù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向進(jìn)行知識(shí)重構(gòu)

在單片機(jī)的教學(xué)中，不按以往的知識(shí)章節(jié)來講解，即內(nèi)容上不分先后順序，而是以項(xiàng)目化任務(wù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，把每個(gè)項(xiàng)目分解成若干個(gè)任務(wù)，一個(gè)任務(wù)作為一個(gè)實(shí)例來講解。這樣能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生體會(huì)到單片機(jī)實(shí)實(shí)在在的功能。在講解這些功能的實(shí)現(xiàn)途徑時(shí)，把完成本任務(wù)需要的基本理論知識(shí)和基本技能貫穿到授課過程中。這樣降低了學(xué)習(xí)的難度，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.“教學(xué)做合一”的教學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)

單片機(jī)教學(xué)采用“教學(xué)做合一”的教學(xué)方法，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式組織教學(xué)內(nèi)容。每個(gè)項(xiàng)目都有具體的任務(wù)要求、基本知識(shí)和詳細(xì)的實(shí)施步驟。老師在理論授課時(shí)把這些內(nèi)容貫穿于講解中，特別是硬件電路的設(shè)計(jì)和程序的編寫。從教師邊講、學(xué)生邊練到分小組合作討論，最后教師指導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手制作完成單片機(jī)的每個(gè)任務(wù)。實(shí)踐教學(xué)過程有助于學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，從簡單的電路設(shè)計(jì)和程序編寫，到最后復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。學(xué)生普遍對(duì)動(dòng)手操作感興趣，每一個(gè)任務(wù)的完成有助于讓學(xué)生體會(huì)到知識(shí)的用處，產(chǎn)生成就感，形成良性循環(huán)。

單片機(jī)的教學(xué)課時(shí)有限，僅僅靠課堂上的練習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為鼓勵(lì)學(xué)生加強(qiáng)實(shí)踐鍛煉，學(xué)院開放單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生可以利用課余時(shí)間來實(shí)訓(xùn)室學(xué)習(xí)。學(xué)院設(shè)有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室，配有單片機(jī)開發(fā)設(shè)備和常用工具。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室由專門老師穿插指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行小產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作，同學(xué)之間可以相互交流學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)和專業(yè)技能水平的提高，形成一個(gè)良好學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.單片機(jī)虛擬仿真軟件的使用

在“教學(xué)做合一”的實(shí)訓(xùn)室里，通常都配有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱、開發(fā)板、儀器儀表和Keil軟件。近年來，教師在單片機(jī)教學(xué)中越來越多地使用Proteus仿真軟件。Proteus是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，支持51系列、AVR、PIC等各種主流單片機(jī)系統(tǒng)和第三方軟件編譯及調(diào)試。在實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)之前，學(xué)生可以先通過Proteus軟件在電腦上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，結(jié)合Keil軟件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)修改。這樣可以很直觀地讓學(xué)生理解單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)和程序編寫是如何配合工作的，之后再進(jìn)行產(chǎn)品的制作，這樣可以節(jié)約耗材，提高學(xué)生分析和解決問題的能力，并縮短實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間。

4.重視單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)是學(xué)完該課程后的一個(gè)綜合性課程設(shè)計(jì)，是對(duì)理論課和實(shí)踐課程的綜合應(yīng)用。課程設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際工作任務(wù)的分析和解決能力，從電路的設(shè)計(jì)、元器件的選擇檢測(cè)焊接裝配、軟件程序的編寫、電路仿真調(diào)試、功能性指標(biāo)的測(cè)量等方面去考查學(xué)生。

5.以賽促學(xué)，以賽促練

興趣是創(chuàng)造的源泉，也是主動(dòng)學(xué)習(xí)的不竭動(dòng)力。學(xué)院一直致力于學(xué)生專業(yè)技能水平的提升，已經(jīng)成功舉辦了6屆專業(yè)技能比賽。通過這種方式來激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，并影響低年級(jí)的學(xué)生盡早進(jìn)入學(xué)習(xí)單片機(jī)的隊(duì)伍中來。在教學(xué)過程中，一個(gè)項(xiàng)目、一個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)不具有單片機(jī)開發(fā)的完整性和系統(tǒng)性，而通過技能比賽的方式來完成一個(gè)相對(duì)完整的項(xiàng)目，可以使學(xué)生掌握實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流程，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)，在此過程中促使學(xué)生主動(dòng)積極學(xué)習(xí)，以賽促學(xué)，以賽促練，效果顯著。

高職高專教師應(yīng)熟悉“教學(xué)做合一”教學(xué)模式的內(nèi)涵、理念、特點(diǎn)和實(shí)施方法，并能將其應(yīng)用到教學(xué)中，從而為國家和企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的高端技能性專門人才服務(wù)。本文針對(duì)單片機(jī)教學(xué)過程中存在的問題，提出采用“教學(xué)做合一”的教學(xué)模式，以項(xiàng)目化內(nèi)容來引導(dǎo)，以具體任務(wù)來驅(qū)動(dòng)，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中由被動(dòng)變主動(dòng)，積極參與到實(shí)踐項(xiàng)目中，在實(shí)踐中去消化理解單片機(jī)工作原理、軟硬件知識(shí)。通過這樣的教學(xué)過程提升學(xué)生的自學(xué)能力、認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)的競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁鋒偉，趙立宏，朱慧玲，等.基于Proteus的單片機(jī)課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（12）.

[2]易 力.“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2011（9）.