基于工作過程的單片課程教學設計

葉 莖 何 瓊

［摘要］本文分析了傳統單片機教學存在的問題，提出了基于工作過程的單片機課程教學設計，有效地培喬學生的動手創新能力，讓他們綜合運用所學的單片機、電子設計等知識設計單片機產品，達到高職高專培養應用型人才的目的。

［關鍵詞］工作過程單片機教學設計學習情境

隨著單片機在信息自動化領域的廣泛應用，各高職院校都開設了《單片機原理及應用技術》課程。它是電氣自動化、電子信息、機電一體化及相關專業必修的職業技術課，培養的是學生將來在自動化設備和產品的運行、維護及輔助設計工作的最基本技能，教學效果將直接影響學生的就業及其在專業上的后續發展。

1.問題的提出。《單片機原理及應用技術》這門課程教學有一定難度，尤其涉及到硬件結構部分和匯編程序編寫部分，學生感覺十分抽象，往往難以入門，造成他們學習時缺乏學習的熱情，收不到良好的教學效果。產生問題主要有以下幾個原因：

(1)學生缺乏計算機的知識基礎。雖然有《計算機應用基礎》及《程序設計基礎》等與計算機相關的先修課程，但是學生對微機硬件結構原理的抽象概念不易理解，如存儲器的結構，寄存器、位地址的概念等。

(2)教學結構不合理，存在與實踐脫離傾向。許多教師的教學按照一般的單片機教材，把單片機知識系統分成硬件結構、指令系統、匯編程序設計、單片機的擴展和各種外圍接口等，最后再加上綜合實例。按照這種教學順序，學生普遍感到難學，或者雖能聽懂例題，卻難以獨立進行單片機的程序設計或者產品開發。

(3)對單片機的實踐環節重視不夠。實踐條件有限。教師按照教材知識結構進行授課，實踐教學往往是使用實驗箱等教儀設備，以驗證課程理論為主，學生較少主動思考創新。

(4)教師的綜合水平有待提高。用單片機應用技術進行產品的開發，控制系統的設計，需要用到電子技術、電路設計、計算機等相關的知識，綜合性、實踐性很強，教師有電子產品研發和工程實踐的經驗，能更好地使學生對該課程產生理解、認同和興趣。

2.基于工作過程的單片機課程教學設計。職業教育的特點決定了其課程應該打破原有的學科體系，借鑒德國職業教育理念，采用基于工作過程的課程開發方法，基于單片機應用產品開發典型工作過程，構建項目課程。以工作過程為導向的項目課程，就是以企業崗位的工作過程為中心構建一定的教學項目，圍繞工作任務的實施來展開學習。-學生通過完成教學改造的項目工作任務，學到知識和技能，從而達到在開始工作時具備崗位能力。要對單片機課程教學進行改革，就得從教學實踐環節的設計人手。

(1)與崗位相適應的學習情境的設計。學習情境是指在學習領域框架內的小型主題學習單元。《單片機原理及應用技術》是武漢軟件工程職業學院(以下簡稱“我院”)電氣自動化專業的一門核心課程和精品課程，課程活動內容的設計和組織，是通過一系列的企業調研與分析，得到企業中單片機應用產品研發和生產崗位的典型工作過程，經過教學改造，構建了一定的教學項目和產品，在這個項目和產品的基礎上來設計和開發學習情境，做到每一個學習情境的實施都是一個完整的工作過程。

由于我院電子系電氣自動化專業課程改革將《單片機原理及應用技術》和《微機原理與接口技術》課程整合：《單片機原理及應用技術》課程共54課時，講解單片機硬件結構、指令系統、匯編程序設計、中斷系統和定時器計數器；《微機原理與接口技術》共54課時，不再以x86{井授，而是用單片機講解常用內部接口、外部接口擴展。筆者以《單片機原理及應用技術》課程為例，對單片機課程進行基于工作過程的課程教學設計。為實現課程教學目標，使學生掌握相關的專業技能，根據單片機相關產品的維護，輔助設計和研發的崗位特點，《單片機原理及應用技術》課程經過教學改造后的項目產品和學習情境設計如理論課程教學環節的設計表”慚示。教學環節設計中的拓展內容可以由教師靈活處理，也可以做為學生課余或是課程結束時，自己探索單片機應用的課題。

(2)課程實施過程的設計。學習情境的教學組織按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步實施，其中，資訊、計劃、實施、檢查階段以學生為主，教師只有在學生遇到問題時，才給予及時的指導。課程按照工作過程為導向構建的項目產品來設計學習情境，實施過程由教師在學習情境中提供詳細的引導，加強學生計劃、協調與組織工作能力，由學生獨立完成工作過程，培養動手創新能力。

按照六步法，在課程實施過程要做出如下安排：第一步，由學生對任務進行分析，了解產品設計所需要用到的硬件、軟件的知識，產品的成本、用途等市場信息，并自行分組。第二步，各組按任務進行分工協作，主要讓學生發揮主動作用，培養學生團隊合作的能力。第三步，各組經過討論選擇產品的最佳軟硬件設計方案和流程，教師需要對學生設計的解決方案做出指導和修正。第四步，各組進行產品的制作，完成程序的下載。如果是課堂教學項目，則偏向于軟件程序設計；如果是實訓項目，則偏向于綜合能力的鍛煉，需要完成硬件焊接和軟件編程。第五步，各組進行產品調試，功能檢驗，然后由學生自查是否完成了工作任務，實現了產品的功能。如果不能實現，則采用教師引導分析，學生互助的方式去查找糾正錯誤。第六步，各組先分別進行學生自評，然后由教師評價，最后由學生寫出產品制作的總結報告。

(3)對教學環境的要求。基于工作過程的單片機課程教學，需要以學生為主體，教師為主導，教學互動，講練結合，對教學環境有一定的要求。不能在普通教室實現教學，要求能在配置了多媒體教學設施，單片機編程器、仿真器、最小系統板等實踐設備的實驗實訓室進行教學，才能實現“教、學、做”一體的教學模式。

3.結語。從單片機課程教學情況看來，采用基于工作過程的教學模式能提高學生對于微機硬件知識的認識，同時教學組織中給出工作任務，重視實踐環節，單片機產品的設計制作過程也能讓教師受益非淺，提高綜合的動手能力；最重要的是，該教學設計更能激發學生的學習興趣和求知欲，培養學生獨立思考，團隊合作和動手創新的能力，能有效改善學生認為課程理論、抽象、難度大的印象。實踐證明，基于工作過程的單片機課程教學能充分調動學生學習的積極性，突顯教學效果。