“單片機應用技術”課程自主探究式教學模式探索

摘要：針對目前高職類電子信息工程技術專業(yè)“單片機應用技術”課程的教學現(xiàn)狀、教學改革的特點分析存在的問題，提出基于項目驅(qū)動下的自主探究式教學模式，討論“單片機應用技術”課程的多元評價方式，從教學內(nèi)容和教學手段上對“單片機應用技術”課程教學改革進行探索和研究，切實提高學生運用單片機解決實際問題的能力。

關鍵詞：單片機；項目驅(qū)動；自主探究；多元評價

作者簡介：陳梅（1979-），女，重慶人，烏魯木齊市職業(yè)大學信息工程學院，講師；李自臣（1979-），男，四川廣漢人，烏魯木齊市職業(yè)大學信息工程學院，講師。（新疆 烏魯木齊 830002）

基金項目：本文系烏魯木齊職業(yè)大學教學改革項目《公司周報模式教學方式研究》（項目編號：13XJG07）的階段性研究成果。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0134-02

“單片機應用技術”課程是高職類電子信息工程技術專業(yè)的主干課程，其內(nèi)容豐富，實踐性強。單片機技術廣泛應用于工業(yè)自動化、智能儀器儀表、家用電器等各種設備儀器中，[1]本文在分析“單片機應用技術”課程教學現(xiàn)狀的基礎上，探討了課程項目教學改革中存在的問題，提出基于項目驅(qū)動的自主探究式教學模式，將其應用于課程教學中，在教學中改變學生被動學習的觀念，引導學生進行自主、合作、探究性的學習，促進學生能力的發(fā)展。

一、“單片機應用技術”課程教學現(xiàn)狀

“單片機應用技術”是一門專業(yè)核心課程，是學生專業(yè)能力的重要組成部分。課程在大學二年級下學期開設，共60學時，4學分。本課程是學生先修完“電工基礎”、“單片機原理”、“C語言”、“模擬電子技術基礎”、“數(shù)字電子技術基礎”等課程之后，學生對單片機技術的應用及如何將C語言和單片機結(jié)合起來進行電子終端設備的控制有了初步認識。課程學習中學生要了解單片機系統(tǒng)設計的方法，熟悉C語言的應用，理解常用單片機系統(tǒng)設計的控制方式、特點，具備單片機系統(tǒng)設計、安裝和調(diào)試的初步能力。其后續(xù)課程“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)”、“傳感器技術”及專業(yè)實習和頂崗實習中都以它為基礎。

由于單片機微電子化的工作過程，使得“單片機應用技術”課程的學習抽象，不易理解。傳統(tǒng)的以知識點為核心的講授方式，學生以被動學習為主，無法激發(fā)學生學習興趣。

該課程在傳統(tǒng)的實踐教學環(huán)節(jié)上主要以知識驗證性實驗為主，難以提高學生運用單片機技術解決實際問題的能力。此外，該課程傳統(tǒng)的考核方式是以平時成績（考勤20%+作業(yè)20%=40%）+期末試卷考試（60%）=總成績?yōu)橹鳎@種考核方式不利于激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造性。

目前“單片機應用技術”課程教學改革主要以“項目驅(qū)動”、“案例教學”、“工學結(jié)合”等教學模式為主，突出以學生為主的項目導向、任務驅(qū)動等教學模式。但在教學改革的實際應用中，也出現(xiàn)了一些問題：

第一，學生的實踐能力得到提高和鍛煉，忽視了對理論基礎進行自我學習的重要性。

第二，目前項目驅(qū)動教學的形式主要是“大項目+小任務”，教師的項目實踐經(jīng)驗、資源和企業(yè)真實項目開發(fā)的要求存在一定差距。

第三，在項目驅(qū)動教學模式的實施過程中未能深入細致地結(jié)合自身課程特色和企業(yè)需求，完成對學生在學習方法、團隊合作、創(chuàng)新研究方面的指導，學生自主式學習和探究的習慣也就無法養(yǎng)成。

第四，在具體的教學過程中，雖然進行了分組學習，但小組成員中主要是基礎較好的學生在完成任務，以獨立完成為主，缺乏團隊合作與交流，完成的創(chuàng)新質(zhì)量也不高，主要是仿照網(wǎng)絡、參考書，或者將任務發(fā)布到一些專業(yè)論壇中請他人完成等。

二、基于項目驅(qū)動的自主探究教學模式理論

項目驅(qū)動教學（Project-Based Learning，簡稱PBL），是一種以學生為中心的教育方式和原則，要求學生通過一系列個人或合作完成的任務，借助他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，解決現(xiàn)實中的問題，獲取知識和技能。[2]

自主探究式教學模式建立在“以學生為中心”的教學理念上，鼓勵學生自我學習、自我實現(xiàn)，培養(yǎng)學生的獨立性、自主性和創(chuàng)造性，可以使學生的主體能動性得到充分展現(xiàn)，學習由“被動”變?yōu)椤爸鲃印薄3]在單片機應用技術的教學過程中，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學習的引導者與合作探究者，其主要職責是激發(fā)學生的學習興趣和動力，為學生提供項目驅(qū)動指導，準備信息化教學資源等。學生在教師指導下參與項目的學習完成一系列的任務時，主動探究，合作學習，有利于提高學習興趣，促進學習動機，進而培養(yǎng)學習自主性。

三、項目探究式教學模式的實施要點

1.與行業(yè)、企業(yè)對職業(yè)技能型人才需求相結(jié)合，構(gòu)建課程項目體系

參照電子信息工程技術專業(yè)職業(yè)崗位標準及職業(yè)能力素質(zhì)要求，將課程內(nèi)容依照難易程度并結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品設計模式修訂為八個項目進行教學（見表1）。項目設定的難度由易到難，每一個項目都對本課程的職業(yè)能力及素質(zhì)要求進行訓練，更貼近由新手到職業(yè)人的提升過程。

2.教學環(huán)節(jié)和教學流程的設計

每個教學項目的實施流程都以下列的工廠產(chǎn)品設計模式（見表2）進行，教學設計根據(jù)本專業(yè)所對應職業(yè)能力的需要及教學內(nèi)容和學生特點進行，以構(gòu)建不同控制要求的單片機系統(tǒng)為目標完成“項目”的方式進行知識與技能的重組。教師在教學中努力營造探究性學習、協(xié)同學習的環(huán)境，有利于學生專業(yè)能力的形成。在理論知識教學中采用問題引導法、啟發(fā)式法、討論等多種方式；實訓環(huán)節(jié)中采用項目導向、任務驅(qū)動、案例演示、行為引導、小組協(xié)作、項目總結(jié)等形式，主要目的是激發(fā)學生的學習興趣和培養(yǎng)學生的自主探究能力和團隊合作能力。

整個教學實施環(huán)節(jié)以工廠產(chǎn)品設計為主線，項目實施的前期以基礎理論為主，按照“教師導入—學生自主學習—討論交流—知識拓展”的教學流程實施。中后期依據(jù)“理實—體化”的教學特點，按照“項目任務—小組探究—任務創(chuàng)新拓展—完成評價”的流程實施。

3.課程學習平臺的搭建和學習資源包建設

“單片機應用技術”課程學習平臺的搭建是實施項目驅(qū)動與自主探究模式的重要環(huán)節(jié)。本課程以校園精品課程網(wǎng)站和課程qq群空間為平臺，提供了各種學習資源，支持學生作業(yè)與項目成果的發(fā)布與交流機制，保證了整個教學過程的順利實施。

課程資源包依托精品課程網(wǎng)站為學生提供了多媒體課件資源、每個項目的基礎案例演示視頻、keil仿真軟件、C語言學習包、工具軟件包、開發(fā)板說明書等資源，課程qq群空間和課程資源包在教學實踐中隨著課程的進展、學生成果的發(fā)布與交流而不斷完善。

4.建立課程項目多元評價體系

通過網(wǎng)絡qq群平臺或者校園網(wǎng)絡課程管理平臺等加大對學生學習過程的監(jiān)控，把項目實訓報告、小組討論、項目設計成果、項目答辯表現(xiàn)、創(chuàng)新能力及實踐操作能力等因素納入多元評價體系中。多元化課程評價與考核包括：每個項目評價（百分制）=不同環(huán)節(jié)每個小組成員完成的任務50%+小組合作20%+其他小組互評10%+教師點評20%，最終將每個學生各個項目評價成績求平均即為該課程的評定成績。教師在單個項目中主要進行亮點點評和激勵、表揚或啟發(fā)引導為主。該評價體系確保了學生成績評定的客觀公平，杜絕了渾水摸魚的現(xiàn)象，提高了學生的學習積極性。

四、教學案例

下面以本課程中項目1舞臺燈（見表1）為例，介紹該教學模式的實施步驟。

1.課前準備

（1）本課程實訓所需要的硬件平臺是教師提前準備好的（從廠家購買），廠家已經(jīng)將所需要的硬件元器件焊接在開發(fā)板上，但是都是獨立的元件，根據(jù)不同的項目需求，學生自己去進行線路連接的。

（2）參照表1和表2的內(nèi)容，教師要提前做好項目任務書、項目過程報告文檔模板、本項目教學中需要用到的學習資源包，包括學習視頻、keil軟件、C語言中選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、位操作函數(shù)等。

（3）將班級學生進行項目分組，3～4人一組（成員甲、乙、丙、丁），其中必須有男女生組合，便于優(yōu)勢互補。兼顧以宿舍為單位，便于討論與合作完成項目的綜合任務。

2.項目教學階段

第一階段（1課時）：教師為主導，介紹項目1舞臺燈的應用背景，以點亮一個led燈為實現(xiàn)目標，由教師按照表2項目任務分解表六大步驟的順序去演示如何完成相應環(huán)節(jié)需要做的工作（文檔的填寫、學習資源的獲取、編寫程序、硬件調(diào)試等）。

第二階段（2課時）：學生為主體，根據(jù)前面教師示范的過程，完成點亮一個燈的項目實施六大步工作，這個過程大致需要1課時，此后教師展示由點亮一個燈到點亮八個燈、一個閃爍燈、兩排雙閃交替燈、走馬燈的系統(tǒng)運行效果演示（代碼的調(diào)整不能提前提供給學生）。這個環(huán)節(jié)主要是啟發(fā)學生進行知識擴展和創(chuàng)新，此時教學以“學生自主探究”為主體，教師只是提出項目功能的差異，主要難點在哪里，并提示學生在學習資源包中哪里能進行編程難點知識查閱。此時學生的學習積極性得到充分的調(diào)動，教師借機分配具體的項目任務給各個小組，讓學生開始進行自主探究式學習。

第三階段（2課時）：學生領取到任務后，以小組為單位進行討論和交流，教師聽取每個小組成員甲對實現(xiàn)思路的描述，這個過程中，教師可以提示學生可能會遇到的問題，或者建議學生將功能實現(xiàn)得更好的關鍵點。在這個過程中對教師的要求較高，需要提前設想出很多本項目中可以實施的不同創(chuàng)新思路。每個小組在這個過程中成員乙可以對項目過程文檔報告進行記錄填寫，同時成員丙進行編程和仿真。

第四階段（2課時）：本階段主要是在課外進行，學生需要將在上一環(huán)節(jié)沒有完成的軟件編程調(diào)試、文檔填寫任務、硬件設備連線和綜合調(diào)試繼續(xù)完成。這個過程中如果遇到問題，及時記錄，通過qq群可以咨詢教師、其他同學等。教師根據(jù)學生的問題描述，提示學生到哪里去找答案，硬件中哪里可能出現(xiàn)連接問題。

第五階段（1課時）：在本階段，由成員乙上臺講授，交流小組完成項目的情況，成員丙進行系統(tǒng)運行演示，成員甲回答教師和其他學生提出的問題。每個小組交流和教師點評控制在5分鐘內(nèi)完成，課程最后留下10分鐘進行自評和互評環(huán)節(jié)。

3.注意事項

（1）教師要精心設計實訓環(huán)節(jié)，提高學生自主學習、探究問題及創(chuàng)新的能力。

（2）教師在課程教學中要循序漸進，尊重學生的認知規(guī)律，避免急于求成。

（3）在實訓環(huán)節(jié)，教師要對學生進行操作安全教育。

（4）為調(diào)動學生在項目小組中的積極性，每個學生的工作角色或創(chuàng)新點將在項目答辯交流中進行考評。

五、結(jié)語

通過基于項目的自主探究式教學模式的改革，學生的能力在項目驅(qū)動式教學中得到加強，教師在科研和教學過程中不斷提高了自身的素質(zhì)。同時本教學改革也促進了“單片機應用技術”精品課程的建設，從而更好地為社會培養(yǎng)單片機應用人才。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用技術的不斷興起，電子技術的深入發(fā)展，單片機技術也將不斷應用與發(fā)展，筆者會將“單片機應用技術”課程的教學改革持續(xù)推行下去。

參考文獻：

[1]周冠玲，馮占英，李戰(zhàn).“單片機原理及應用”課程教學改革的探討[J].中國電化教育，2012，（6）：105-107.

[2]趙永熹，黃云峰.基于項目驅(qū)動法的單片機課程體系設計[J].中國電力教育，2013，（4）：55，64.

[3]李小輝.基于元認知策略的項目驅(qū)動教學與學生自主學習能力培養(yǎng)[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2011，（9）：111-112.

（責任編輯：王意琴）