關(guān)于高職院校單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)改革

【摘 要】分析了高職院校單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)傳統(tǒng)的課程體系、教學(xué)模式、考核方式等方面存在的問題，提出重新構(gòu)建基于工作過程的項(xiàng)目化課程體系，從單片機(jī)編程語言的選擇、教學(xué)的實(shí)施過程、教學(xué)的組織、考核方式等方面進(jìn)行改革。

【關(guān)鍵詞】高職 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）11C-0068-03

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程是應(yīng)用電子技術(shù)、通信技術(shù)、電子信息工程技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等弱電類專業(yè)的專業(yè)核心課程。主要是為從事機(jī)電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品研發(fā)的行業(yè)企業(yè)培養(yǎng)具有單片機(jī)應(yīng)用電子產(chǎn)品的分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試及制作能力的助理工程師、單片機(jī)銷售助理工程師等人才。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、電路板設(shè)計(jì)技術(shù)等寬廣的電子電路基礎(chǔ)知識(shí)，是一門綜合性相當(dāng)強(qiáng)的課程。由于所涉及的知識(shí)面廣、知識(shí)量多，又受到學(xué)生基礎(chǔ)能力、教學(xué)設(shè)備、教學(xué)條件諸多方面的制約，所以長期以來該課程的實(shí)際教學(xué)效果并不盡如人意，其中最突出的問題是課程教學(xué)內(nèi)容與單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的就業(yè)要求不一致，對學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)不夠。學(xué)生學(xué)完單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程之后并不能快速融入到單片機(jī)相關(guān)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)當(dāng)中。因此，必須對當(dāng)前存在的問題進(jìn)行認(rèn)真的分析，并采取相應(yīng)的措施予以解決。

一、課程體系的改革

傳統(tǒng)的單片機(jī)課程是依照學(xué)科知識(shí)體系，按照章節(jié)的順序來安排教學(xué)內(nèi)容，其知識(shí)體系如圖1所示。各章節(jié)之間緊密聯(lián)系，環(huán)環(huán)相扣，顯得非常嚴(yán)謹(jǐn)。老師在教授課程內(nèi)容時(shí)遵循教學(xué)大綱的要求，按部就班地安排和組織教學(xué)，老師在課堂上傳授給學(xué)生單片機(jī)相關(guān)的知識(shí)主要集中在理論層面。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感到老師講授的知識(shí)枯燥乏味，毫無興趣，久而久之便產(chǎn)生厭學(xué)情緒。很多學(xué)生在學(xué)完課程之后，頭腦還是感到一片空白，什么也沒有學(xué)會(huì)。

要培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，就要打破傳統(tǒng)的學(xué)科體系，重新構(gòu)建“基于工作過程”的項(xiàng)目化課程體系。這種新的課程體系以學(xué)生的職業(yè)能力為中心，以職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向，突出能力目標(biāo)；以學(xué)生為主體、老師為主導(dǎo)，以項(xiàng)目任務(wù)作為載體對學(xué)生進(jìn)行能力的訓(xùn)練。整合工作任務(wù)中涉及的專業(yè)知識(shí)與技能，以真實(shí)的產(chǎn)品作為項(xiàng)目載體來開展教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中真正感受到日常實(shí)驗(yàn)與實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)的區(qū)別，并體驗(yàn)行業(yè)企業(yè)對實(shí)際崗位的要求。

具體做法是：首先，課程組教師通過走訪從事單片機(jī)產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的行業(yè)企業(yè)，回訪大批從事單片機(jī)開發(fā)與設(shè)計(jì)工作的畢業(yè)生，與兄弟院校的相關(guān)教師進(jìn)行深入交流，經(jīng)過認(rèn)真的分析與總結(jié)，明確行業(yè)企業(yè)崗位能力目標(biāo)與工作過程。其次，課程組教師與行業(yè)企業(yè)工程師對實(shí)際工作中最能涵蓋單片機(jī)應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行分析、提煉、總結(jié)，把傳統(tǒng)學(xué)科知識(shí)體系下的基本內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)的解構(gòu)，選擇合適的項(xiàng)目載體，對其進(jìn)行重構(gòu)。重構(gòu)之后的課程體系必須具備趣味性、實(shí)用性、開放性、可操作性。

我院對單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行重構(gòu)之后的課程體系如圖2所示。表1是每一個(gè)項(xiàng)目具體的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目涉及的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，參考學(xué)時(shí)分配。

通過表1可以看出，經(jīng)過行業(yè)企業(yè)專家和課程組老師精心挑選出的每一個(gè)項(xiàng)目，都是一個(gè)完整的工作過程。老師在引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程當(dāng)中，就已經(jīng)無形地將單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)這門課程的關(guān)鍵知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中實(shí)踐能力得到加強(qiáng)。

二、開發(fā)語言的改革

匯編語音具有目標(biāo)程序簡短、占用存儲(chǔ)空間小、執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)時(shí)性要求很高的電子產(chǎn)品中使用。但是不同種類的單片機(jī)采用的匯編語言是各自為政，互不相通。采用匯編語言編寫程序要求程序編寫者必須熟知所使用單片機(jī)類型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，理解種類繁多的尋址方式，熟記那些枯燥乏味的指令系統(tǒng)。這對于基礎(chǔ)差，自覺學(xué)習(xí)和自學(xué)能力不強(qiáng)，在校學(xué)習(xí)時(shí)間短的高職學(xué)生來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。相比之下，C語言是一種面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化語言，具有語言簡潔、可移植性好、可讀性強(qiáng)、表達(dá)能力強(qiáng)、表達(dá)方式靈活等特點(diǎn)。采用C語言編寫程序，編程者不必對單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)有太多深入的了解，對變量存儲(chǔ)單元的操作交給編譯器自動(dòng)完成，降低入門學(xué)習(xí)的門檻。編程者能夠擠出更多的時(shí)間用于軟件程序的設(shè)計(jì)，加快軟件程序開發(fā)的速度，縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期。因此使用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是開發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品的必然趨勢。我院從2007年以來就開始在單片機(jī)課程教學(xué)中引入C語言。近年來我院學(xué)生在全國和廣西開展的大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人競賽中的獲獎(jiǎng)作品大部分是用C語言開發(fā)，極少部分作品是用EDA開發(fā)軟件VHDL語言開發(fā)的。盡管這兩種開發(fā)語言不相同，但通過細(xì)心比較C語言和硬件描述語言VHDL，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們具有許多相似之處。這些都表明使用C語言進(jìn)行教學(xué)可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，收到事半功倍的效果。

三、教學(xué)模式的改革

科學(xué)有效的教學(xué)方法和教學(xué)組織對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要。傳統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)分為課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分。課堂教學(xué)一般放在普通教室或多媒體教室，由授課老師講授與單片機(jī)相關(guān)的結(jié)構(gòu)、概念、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)等理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是在老師講完一定量的知識(shí)點(diǎn)之后才組織學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對所學(xué)理論知識(shí)的理解。這樣的教學(xué)人為地把學(xué)生所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容割裂開來，容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的過程中思想不集中，對所學(xué)內(nèi)容缺乏興趣，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒；學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中按照老師編寫的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書把程序輸入、編譯、下載，這種驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生感到毫無挑戰(zhàn)性，難以激發(fā)學(xué)生的成就感，學(xué)習(xí)效果不太理想。

鑒于上述原因，我院自2007年對單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了改革，下面就是我們的具體做法。

（一）采用“圓桌式”的分組教學(xué)

我院在創(chuàng)建單片機(jī)一體化實(shí)訓(xùn)室時(shí)采用圓形桌子，老師在教學(xué)時(shí)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，把動(dòng)手能力強(qiáng)、理論基礎(chǔ)好的學(xué)生與動(dòng)手能力相對較弱、理論基礎(chǔ)相對較差的學(xué)生組合在一起，每組3～4人，圍著圓形桌子就座，便于學(xué)生之間互相交流。每組設(shè)立一位組長，負(fù)責(zé)各組員的設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)分配和監(jiān)督組員完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目的情況。老師在上課過程中，提出設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，并用實(shí)物進(jìn)行演示，讓學(xué)生從感性上明確設(shè)計(jì)項(xiàng)目所要達(dá)到的目標(biāo)。學(xué)生接到設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)后，按照設(shè)計(jì)項(xiàng)目要求，以小組為單位制定完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃，包括資料的查找、任務(wù)分工、完成項(xiàng)目的時(shí)間等。老師在授課過程中逐步引導(dǎo)學(xué)生去思考如何完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目，將完成項(xiàng)目所需的關(guān)鍵理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析和講解并傳授給學(xué)生。學(xué)生完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，老師及時(shí)檢查學(xué)生對設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)施情況，讓每一組學(xué)生把自行設(shè)計(jì)的項(xiàng)目作品拿出來進(jìn)行展示，相互進(jìn)行比較，找出差距。同時(shí)老師分別讓各組成員到講臺(tái)匯報(bào)實(shí)施設(shè)計(jì)項(xiàng)目過程中遇到的問題和解決方法，便于各組之間的相互借鑒和交流，達(dá)到共同提高的目的。各組要分別撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告和設(shè)計(jì)項(xiàng)目作品使用說明書。通過這種教學(xué)方式，鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神；訓(xùn)練了學(xué)生敢于在公眾場合發(fā)言，提高了學(xué)生的語言表達(dá)能力。

（二）開展“師徒制”培養(yǎng)模式

“師徒制”培養(yǎng)模式主要是由授課老師從授課班級(jí)中挑選出少數(shù)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，利用課余時(shí)間對他們進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練和指導(dǎo)，并讓他們參與到老師所從事的相關(guān)單片機(jī)電子產(chǎn)品開發(fā)工程項(xiàng)目中。這種培養(yǎng)模式能夠激發(fā)出這些學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新的潛能，拓展他們的知識(shí)面，工程項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐能力也得到大幅度的提升。之后，授課老師又讓這些學(xué)生充當(dāng)自己的助手，去幫助指導(dǎo)其他學(xué)習(xí)能力稍微差一些的學(xué)生。實(shí)踐證明，這種培養(yǎng)模式能獲得良好的教學(xué)效果。

（三）開展形式多樣的競賽活動(dòng)

相當(dāng)多的學(xué)生在完成單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的學(xué)習(xí)之后，仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的單片機(jī)產(chǎn)品開發(fā)水平與從事該行業(yè)工作所需要的知識(shí)和技能還是存在不小的差距。造成差距的原因主要是學(xué)生在課堂上所訓(xùn)練的項(xiàng)目綜合性不強(qiáng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)相對較為簡單。而該行業(yè)需要的是具有實(shí)實(shí)在在的單片機(jī)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人才，這種開發(fā)經(jīng)驗(yàn)單靠課堂上的訓(xùn)練是培養(yǎng)不出來的。因此必須組織一些學(xué)有余力的學(xué)生參加與單片機(jī)技術(shù)相關(guān)的競賽活動(dòng)，如大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人競賽、嵌入式系統(tǒng)競賽等。這些競賽的題目通常反映當(dāng)前行業(yè)企業(yè)的技術(shù)熱點(diǎn)，具有很強(qiáng)的綜合性、技術(shù)性和挑戰(zhàn)性。參賽學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，完成設(shè)計(jì)方案的制訂、電路設(shè)計(jì)與制作、程序編寫與調(diào)試、性能指標(biāo)測試、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫等。學(xué)生通過參加競賽活動(dòng)，體驗(yàn)單片機(jī)產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)際過程，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力；培養(yǎng)吃苦耐勞的精神；鍛煉了意志力，強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

四、考核方式的改革

考核旨在客觀、公平、公正地評價(jià)學(xué)生對所學(xué)課程的掌握程度，科學(xué)、合理的考核方式可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，提高教學(xué)效果。傳統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程采用期末統(tǒng)一筆試的考核方式，這種考核方式側(cè)重于學(xué)生的理論知識(shí)，對學(xué)生的實(shí)踐能力及設(shè)計(jì)和開發(fā)單片機(jī)相關(guān)電子產(chǎn)品的能力考核無法體現(xiàn)出來，因此必須摒棄這種單純的筆試考核方式。我院根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置該課程的期末成績=平時(shí)成績×10%+綜合訓(xùn)練成績×60%+期末理論考試成績×30%，其中綜合訓(xùn)練成績=項(xiàng)目設(shè)計(jì)態(tài)度×10%+項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告×25%+項(xiàng)目具體功能實(shí)現(xiàn)×45%+答辯成績×20%。這種考核方式從學(xué)生的設(shè)計(jì)態(tài)度、資料收集能力、工程技術(shù)應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫能力、語言表達(dá)能力等方面進(jìn)行全方位的考核，有助于強(qiáng)化學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

五、教學(xué)改革的效果

我院自2007年開始，對單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程從教學(xué)場地、教學(xué)設(shè)施、教材、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行了改革，幾年來取得十分明顯的教學(xué)效果。教學(xué)課堂氣氛不再沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性得到極大的提高；學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等綜合素質(zhì)得到了加強(qiáng)。同時(shí)經(jīng)過改革之后，對任課老師的要求更高，促使教師積極開展課題研究，不斷充實(shí)自己的知識(shí)。

課程教學(xué)改革是一個(gè)永無止境的過程，在教學(xué)改革的過程中也會(huì)出現(xiàn)不少新的問題，這就要求老師在不斷提高自身專業(yè)技能的同時(shí)還要繼續(xù)探索新的教育教學(xué)理論，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于莉.高職單片機(jī)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].高教論壇，2010（11）

[2]何乃味.高職“現(xiàn)代EDA技術(shù)”的案例實(shí)戰(zhàn)教學(xué)模式研究[J].柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（2）

[3]鄧文娟，朱兆優(yōu)，王嵩.探索單片機(jī)教學(xué)改革提高學(xué)生工程實(shí)踐能力[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（4）

[4]張宗璐.探索高職院校的單片機(jī)教學(xué)改革[J].長春教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（10）

[5]石建國，王麗娟，羅朗等.以工程素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)的單片機(jī)教學(xué)改革探索[J].茂名學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（3）

[6]周興華.手把手教你學(xué)AVR單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009

[7]黃力.現(xiàn)代EDA技術(shù)教學(xué)方法改革與創(chuàng)新探索[J].大眾科技，2012（6）

【基金項(xiàng)目】2010年柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程第三批立項(xiàng)項(xiàng)目（2010-A036）

【作者簡介】何乃味（1977- ），男，理學(xué)學(xué)士，柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)教學(xué)。

（責(zé)編 丁 夢）