單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)研究

殷瀟雨 連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

1 單片機(jī)課程背景

隨著生活及生產(chǎn)方式的自動化、智能化程度越來越高，單片機(jī)技術(shù)早已融入我們生活的每個角落，幾乎所有的電子設(shè)備內(nèi)部都有單片機(jī)的身影?！皢纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)”是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，對高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)類學(xué)生來說，掌握單片機(jī)技術(shù)是提高就業(yè)競爭力和就業(yè)水平所必須具備的專業(yè)技能。

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容涉及數(shù)字電子、模擬電子、C 語言編程、計(jì)算機(jī)專業(yè)英語等知識，對學(xué)生的個人能力要求較高。高職學(xué)生大多數(shù)學(xué)和英語基礎(chǔ)較差，專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，但實(shí)踐動手能力較強(qiáng)，課堂比較活躍，因而以粉筆、黑板滿堂灌的傳統(tǒng)授課模式顯然行不通，這就要求教師創(chuàng)新課堂教學(xué)方法，通過教學(xué)反思，認(rèn)真總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，形成特色教學(xué)。

2 單片機(jī)教學(xué)過程中存在的問題

但是從高職院校單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀來看，暴露出的問題不少，已經(jīng)影響到了教學(xué)效果，給單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)造成了不良影響，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1）理論和實(shí)踐相脫節(jié)。單片機(jī)和C語言程序設(shè)計(jì)理論難度大，以本科教育模式重理論輕實(shí)踐，注重知識的系統(tǒng)性，忽略了高職學(xué)生的實(shí)際情況，學(xué)生無法將理論和實(shí)踐聯(lián)系在一起，實(shí)踐開發(fā)能力不足。

(2）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)不合理。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，教師按照課本實(shí)例授課，實(shí)踐項(xiàng)目陳舊脫離實(shí)際，學(xué)生在課中機(jī)械式輸入程序進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效率較為低下，無法獲得學(xué)習(xí)成就感，授課效果較差。

3 單片機(jī)教學(xué)案例

3.1 項(xiàng)目選擇

根據(jù)生活實(shí)際應(yīng)用，在調(diào)研了畢業(yè)生就業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況和行業(yè)發(fā)展的需求后，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，以學(xué)生掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)為主線，C語言輔助，按照“夠用為度”原則，根據(jù)學(xué)生的需要進(jìn)行項(xiàng)目“量身定制”，并把單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程中的基礎(chǔ)知識二次加工整合為多個項(xiàng)目，包括流水燈、開關(guān)燈、呼吸燈、蜂鳴器、七段數(shù)碼管、計(jì)數(shù)器、獨(dú)立按鍵、矩陣鍵盤、液晶屏顯示、電子鐘等，結(jié)合集成開發(fā)軟件Keil uVision、Proteus 仿真軟件和亞龍單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，讓學(xué)生一方面能夠掌握集成開發(fā)環(huán)境和編程語言的語法以及使用技巧，另一方面鍛煉開發(fā)能力，學(xué)以致用，積累職業(yè)能力。

各個項(xiàng)目引入由淺入深，由基本控制到創(chuàng)新設(shè)計(jì)；各項(xiàng)目相對獨(dú)立，又遞進(jìn)銜接，任務(wù)設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，項(xiàng)目配備Keil uVision、MedWin3源程序和Proteus仿真效果圖，并且設(shè)計(jì)了基于亞龍實(shí)驗(yàn)箱的硬件操作任務(wù)，把項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)與知識模塊融為一體，體現(xiàn)“做、教、學(xué)、做”的教學(xué)模式。

3.2 授課過程

采用項(xiàng)目教學(xué)法，啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，合作學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的競爭意識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合開發(fā)能力，最終完成教學(xué)目標(biāo)。

課前：將班級同學(xué)分小組，每組3-4人，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生尋找身邊的單片機(jī)，如流水燈、開關(guān)燈、呼吸燈等項(xiàng)目，學(xué)生可以將設(shè)計(jì)項(xiàng)目映射到生活中的裝飾串燈、燈光玩具、鍵盤背光等等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

課中：小組總結(jié)匯報(bào)課前任務(wù)，通過小組合作分工，設(shè)置程序分析員、程序調(diào)試員、仿真圖繪制員、實(shí)驗(yàn)箱接線員等角色，將項(xiàng)目拆解成小任務(wù)，讓學(xué)生人人有任務(wù)，合作互助完成實(shí)踐項(xiàng)目。針對每個項(xiàng)目設(shè)置隱藏延伸關(guān)卡，通過修改程序，設(shè)置參數(shù)，設(shè)計(jì)自己獨(dú)一無二的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。每個項(xiàng)目均采用軟硬件結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在完成軟件仿真后，通過MedWin3和亞龍實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)硬件開發(fā)設(shè)計(jì)，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，更加直觀地觀察實(shí)訓(xùn)現(xiàn)象。整個授課過程中，學(xué)生主動探討單片機(jī)的電路和程序設(shè)計(jì)，在軟硬件資源的有效支持下，積極調(diào)試排故，掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，最后通過小組打分評價(jià)機(jī)制培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，激發(fā)學(xué)生的競爭意識。

課后：學(xué)生完成開發(fā)心得小結(jié)，將項(xiàng)目的開發(fā)過程回顧整理，并將課堂中完成項(xiàng)目拍攝的小視頻進(jìn)行社交媒體分享，如微信朋友圈、QQ空間等，學(xué)生互相點(diǎn)贊，積極溝通交流，在提升實(shí)踐技能的同時獲得學(xué)習(xí)成就感，通過互相交流分享，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

4 教學(xué)成果與問題改進(jìn)

4.1 教學(xué)成果

本次單片機(jī)教學(xué)過程中將原有的C語言和單片機(jī)理論知識體系二次加工，將理論知識“按需分配”給每個實(shí)踐項(xiàng)目，提高了理論和實(shí)踐的銜接性，學(xué)生不需要單純學(xué)習(xí)理論知識，而是在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)過程中學(xué)習(xí)程序語法，集成開發(fā)環(huán)境應(yīng)用、單片機(jī)接口、存儲等基礎(chǔ)知識，降低了課程的枯燥程度，通過具體實(shí)踐項(xiàng)目讓學(xué)生在單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)過程中，理解程序語法、邏輯、開發(fā)原理。授課過程中的項(xiàng)目由淺入深、難度循序漸進(jìn)，工作任務(wù)由學(xué)生自行選擇，項(xiàng)目貼合實(shí)際，均選自生活中常見的裝飾燈、燈光玩具、人行橫道倒計(jì)時、銀行標(biāo)語顯示、家用電子小鬧鐘等應(yīng)用，學(xué)生消除了學(xué)習(xí)的盲目性，思維得到啟發(fā)，學(xué)習(xí)積極性大大提高。

案例中教師將課堂真正還給學(xué)生，讓學(xué)生作為教學(xué)課堂的主體，從學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)客觀情況出發(fā)，在實(shí)訓(xùn)平臺的支撐下，將自己的理論知識具體應(yīng)用到項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)整合。小組角色分工機(jī)制提高了學(xué)生的課堂參與度，小組評分培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，而隱藏關(guān)卡附加分機(jī)制激發(fā)了學(xué)生的競爭意識，課后社交媒體分享機(jī)制讓學(xué)生獲得了學(xué)習(xí)的成就感，授課效果顯著提升。

4.2 不足及改進(jìn)

授課過程中個別小組積極性較差，課程分組規(guī)則需要結(jié)合學(xué)生能力性格進(jìn)行優(yōu)化，讓更多的學(xué)生參與到課堂中來。針對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度不一致問題，可以引入“助教”模式，讓接受程度好的學(xué)生作為臨時助教進(jìn)行指導(dǎo)，不僅可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也解決了部分內(nèi)向?qū)W生不敢提問的問題，不斷提高學(xué)生解決問題的能力。學(xué)生在程序設(shè)計(jì)編寫調(diào)試過程中遇到的困難較大，對程序調(diào)試中出現(xiàn)的問題缺乏應(yīng)變能力，今后要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對程序編寫和調(diào)試練習(xí)。

5 工作展望

在今后的工作中，教師應(yīng)該充分挖掘教學(xué)軟硬件資源，提升項(xiàng)目化教學(xué)質(zhì)量，針對單片機(jī)原理及應(yīng)用課程知識點(diǎn)的特點(diǎn)，強(qiáng)化對實(shí)訓(xùn)練習(xí)的設(shè)計(jì)，為學(xué)生的實(shí)訓(xùn)能力提升提供良好的支持和幫助。引導(dǎo)學(xué)生利用電子散件制作小車、小夜燈、電子鐘等實(shí)物，組建興趣社團(tuán)，將單片機(jī)知識集成到實(shí)物創(chuàng)新開發(fā)中，更進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。在教學(xué)空間上，可以增加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)節(jié)，建設(shè)教學(xué)資源庫，將課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)、知識點(diǎn)拓展、應(yīng)用案例分享等，開發(fā)制作成微課或動畫，讓學(xué)生通過電腦或手機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)或與教師交流，不斷創(chuàng)新單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)體系。