高職院校基于工作過程的單片機教學改革與實踐

摘要：本文將基于工作過程的教學方法引入到單片機課程中，以單片機系統項目開發設計流程為依據，將內容重新構建設計出六個項目。讓學生自己動手制作單片機開發板，引入Proteus仿真教學，強化項目考核，具有較好的教學效果。

關鍵詞：單片機；工作過程；Proteus

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 14-0143-01

一、單片機課程改革思路

在傳統的單片機課程模式中，教師以學科體系為框架，注重理論知識的講解，在多媒體教室先講解理論知識，再安排學生上機去調試程序。脫離硬件去講解系統的組成原理、指令、編程、系統調試、故障處理等。在這種模式下，學生普遍反映課程抽象、枯燥、難懂，沒有學習興趣，導致學生雖然學過但是沒有學通，從未真正自己分析設計過具體的項目，畢業后很難講學到的理論知識應用到工程實踐中去。

單片機是一門專業性實踐性很強的課程，要與具體的工程實踐項目相聯系。基于工作過程的單片機教學模式主要是以學生為教學行為的核心，重在學生參與并實施學習的實踐過程，以學生參與教學實踐為主線，教師只是指導者與引導者[1]。在教學中確立以學生為中心的實踐教學理念，突出“能力本位”的思想，打破“學科為本”的模式。

單片機課程改革總體理念是“以職業崗位需求為依據，以職業能力培養為目標，以DIY的單片機開發板為平臺，以基于工作過程的實際項目為載體，以項目教學和任務驅動為方法，引入行業規范，遵循單片機設計師的成長規律，培養學生單片機技術綜合應用能力。”理論知識以夠用為度，根據項目需要將知識點分散到每個實訓項目中進行講解并組合；每個項目從單片機應用系統的開發流程入手，引導學生逐步進行項目分析、硬件設計、軟件設計和調試，用獲得的知識去解決實際問題，從而提高學生的動手能力。

二、單片機教學改革探索

（一）單片機課程項目開發

基于工作過程的單片機課程以單片機系統項目開發設計流程為依據，將內容重新構建，設計出六個項目：單片機最小系統的設計與制作、跑馬燈的設計、四路搶答器的設計、電子鐘的設計、信息廣告牌的設計、電子溫度計的設計。通過六個項目的訓練，使學生由淺入深，由易到難，循序漸進地掌握單片機系統開發的整個流程，提高學生獨立進行系統開發的能力。整個過程，教師作為主導，體現教學的主導性；學生作為主體，體現學習的主動性。大量的時間留給學生去自主探索，相互協作學習，教師的作用是告訴學生學什么，怎么學，并幫助解決學習中遇到的困難。學生既是項目的設計者，又是實施者，這樣可以積累相關的項目經驗，逐步具備單片機系統開發設計的能力。

（二）制作單片機開發板

單片機開發板是從事單片機開發工作的必備工具。如今電子產品發展迅速，成本不斷下降，學院可以采用購買開發板元器件的方式，讓學生自己動手制作開發板代替傳統實驗箱的使用。在理論學習之前，給同學們提供一些詳細的電路圖原理圖和程序代碼，讓學生從器件的認識開始，逐步引入焊接、調試、維修、單元電路搭建、整體電路設計、程序設計、仿真調試等內容；使大家從一開始就掌握單片機的整個開發流程，并從中感受到電子產品制作的樂趣；然后再以此“實物”出發開始單片機的理論學習，這樣不但使同學們在一開始就近距離認識了單片機，還能做到理論與實物相結合，激發了大家的學習興趣。

（三）引入單片機系統仿真軟件

PROTEUS是英國Lab CenterElectronics公司開發的一款新型的EDA軟件，具有圖形化界面，操作簡單快捷的特點。不僅能夠仿真單片機，而且能夠仿真單片機外圍電路，演示運行過程及結果。這對單片機教學方式的改進具有較大的幫助，既可以節省教學的硬件成本，還能夠讓學生實時觀察到單片機的工作狀態，提高學習效率。

在教學中根據項目內容，先設計系統原理圖，然后用PROTEUS軟件在電腦上進行硬件繪制，再結合KEIL軟件編寫程序，運行仿真結果。在硬件設計和軟件調試過程中，學生根據運行結果。仿真做完后，學生就可以很快在自己的開發板上做出實物，這樣可以大大提高學習的效率。

（四）完善課程考核方式

課程考核方式變化是教學改革中的重要環節，對學生的學習有著重要的促進和引導作用。改變傳統教育理念，評價學生不再單一的看考試成績，更重要的看學生運用知識解決問題的能力。單片機是一門實踐性很強的課程，僅以傳統的理論考試不能滿足基于工作過程改革要求。因此考核要弱化理論知識，強化項目的實施過程，每一個項目結束，老師對學生容易犯錯的地方進行重點講解和操作演示。對項目任務完成比較好的學生，要給予表揚，并發揮其帶頭作用。在課程后期，以大作業的方式進行綜合考核。將全班學生分成若干小組，從選題到硬件設計、軟件調試、文檔編輯、ppt匯報、作品成果，每個小組完成不同的項目，老師以答辯的方式進行考核。經過最后大作業的訓練，使學生對單片機系統設計有了更深入的了解，不少同學都能用開發板制作出實用的電子產品，對單片機的進一步學習有很大的提高。

（五）加強學生技能競賽

除了在日常的教學不斷探索改革思路，還積極拓展學生的第二課堂學習。鼓勵學生組織興趣小組，開發電子產品，參加各項技能競賽。不僅使學生在平時競賽培訓和實踐中拓寬視野，提高學生學習興趣、動手能力和就業能力，而且在潛移默化中不斷培養和提高學生團隊合作意識、綜合素質、創新能力等。大學生單片機類競賽，為我們提供了一個深化單片機課程教學改革，培養和提高學生綜合素質與能力以適應社會需要的契機[2]。

三、結語

基于工作過程的教學法，克服了傳統教學模式中重結果不重過程、重理論講解不重操作等缺點，在教學中采用六個具有代表性的項目，以任務驅動的方式提高學生求知欲，在過程中加深學生的理解，在學習中自己發現問題、分析問題并解決問題。讓學生成為整個教學過程的核心，變被動學習為主動學習。經過一年的教學改革，學生的單片機應用設計能力普遍得到提高，學習的積極性與學習的主動性較以往要強，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]陳少航.基于工作過程教學法的單片機教學改革及研究[J].裝備制造技術，2010，11.

[2]馮毅.單片機技能競賽指導的探索與思考[J].池州池院學報，2011，12.