單片機教學中自主學習能力的培養策略研究與實踐

張紅霞 桂偉

摘要：在對傳統教學模式反思與改革的基礎上，重點論述了單片機學習中自主學習能力培養的具體策略，指出傳統的以教師為中心的學習模式將被學生積極參與的課內外自主學習教學模式所取代。

關鍵詞：傳統教學；自主學習；單片機教學

作者簡介：張紅霞（1982-），女，湖北孝感人，武漢商學院機電工程與汽車服務學院，講師；桂偉（1980-），男，湖北武漢人，武漢商學院機電工程與汽車服務學院，講師。（湖北 武漢 430056）

基金項目：本文系湖北省教育科學“十二五”規劃課題“應用型本科院校工科專業課自主學習平臺構建研究”（課題編號：2013B235）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0060-02

信息化時代，每時每刻都有新的知識出現，人們就需要吸收新知識，掌握新技能。為了能夠在社會中有一立足之地，人們不但要積累大量的信息，更要不斷地自我發展，將知識轉化為能力。這就要求學生具有可以獨立于教師和課堂之外的自主學習能力，自主學習能力已成為新世紀人類生存的基本能力。

單片機的應用滲透到各行各業并控制著當今大多數的電子設備、家用電器與機器設備，已越來越引起人們的重視。為了適應社會的需求，許多中專、大專、本科學校自動化、電子類、機械類專業都開設了“單片機應用技術”課程，普遍反映單片機課程理論性強，實踐性更強，入門難，但是技術含金量高，行業前景好，相關工作崗位待遇好，學生剛開始學習熱情高漲，最后一路學來偃旗息鼓。經過幾年的教學實踐，筆者發現在單片機學習中適當的運用自主學習的教學方法對學習效果影響顯著。

一、傳統教學的反思

傳統的單片機教學采用匯編語言進行控制程序設計。匯編語言的優點是比較靈活，但程序不易理解，學生很難掌握其編程方法，更難進行靈活的應用。尤為重要的是，在實際工作中，單片機應用產品的開發基本上不采用匯編語言程序。因此，采用C語言是本課程教學改革的重要內容。C語言程序易于閱讀、理解，程序風格更加人性化且方便移植，目前已經成為單片機應用產品開發的主流語言。筆者以單片機應用為主線，把相關的C語言知識融合在工作任務中，以夠用為度，讓學生在技能訓練中逐漸掌握編程方法，易教易學，避免了把C語言單獨完整講解，致使學生無法學以致用，影響學習效果。

經過課程組的研討和教學實踐，本課程基于七大學習情境共設計了十五項工作任務，針對每個具體能力要素的培養目標，精心選擇訓練任務，避免過大過繁，體現精學精練。同時，注重能力訓練的延展性，每個任務既相對獨立，又與前后任務之間保持密切的聯系，具有擴展性，即后一個任務是在前一個任務基礎之上進行功能擴展而實現的，使訓練內容由點到線，由線到面，體現技能訓練的綜合性和系統性。在學習過程中，筆者特別注重學生自主學習能力的培養，在每一個任務的完成過程中，都設置了自主學習環節，甚至將自主學習延續到課后。

二、自主學習能力培養的實施策略

1.課程教學組織結構的優化

為提高人才培養質量，教師首先應更新教育觀念，探索有利于培養學生自主學習能力的人才培養模式，通過充分的市場職業崗位人才需求調研，制訂先進科學的人才培養方案，優化課程知識結構，給學生提供更多的自主選擇學習空間和留出足夠的開展自主學習的時間。因此，單片機應用技術課程的學習在教學組織設計中分為課堂學習和綜合設計兩部分。課堂學習以平時單項訓練為主，比如完成“電子廣告牌設計”這一任務，以單片機綜合實訓裝置為載體，硬件部分主要完成電路的分析、接線操作。軟件設計主要是培養編程能力，這種教學方式時間上是離散的，一周兩次課，一次理論，一次實訓。這種教學組織形式便于教學的實施，但是，只能完成小型項目設計，太復雜的就不太好進行，并且偏重于軟件設計能力的培養，硬件設計部分相對弱化。綜合設計類似于課程設計也是以學生自主學習為主完成課程教學任務，一般在學期末專業實訓教學環節來進行，需要學生小組協作完成接受任務—查閱資料—制訂任務實施方案—硬件制作—軟件設計—聯機調試—產品檢測—項目報告這一過程，學習時間上比較連貫，如完成“智能測距系統產品設計”這項任務，學生需連續四天為這個產品做必要的準備和實施工作。單片機平時課堂學習和學期末的綜合設計分別設置學分，在綜合設計這個教學環節更加注重自主學習能力的培養，教師在教學過程中主要起監督和引導作用。任務的實施完全由學生分工協作完成，教師負責最后點評和評分。

2.課堂教學內容的設置

教師除傳播知識外，還應進行教學內容和教學活動設計來培養學生的自主學習能力和職業素質。課堂教學內容要以學生的需要和市場、職業為導向，根據人才的培養目標，對課程進行科學的整合，將“微機原理”和“單片機原理與接口技術”整合為一門全新的課程“單片機應用技術”。在教學過程中，“微機原理”和“單片機原理與接口技術”課程內容相互滲透，根據職業崗位的能力要求及職業資格證書要求，側重硬件電路分析、產品焊接、故障檢測、軟件編程設計方法，增加實驗實訓環節，進行綜合設計操作訓練。并通過項目驅動，合理安排一定時間讓學生開展自主學習，幫助學生提高自主學習能力和實踐應用能力。

筆者以職業行動能力由弱到強的遞進規律為主線，遵循“智能電子產品設計與使用由簡單到復雜，教師參與由多到少，學生自主行動由少到多”的順序，將課程教學內容設計成七個學習情境，十二個學習子情境，即表1。

表1 學習情境設計表

學習情境 學習子情境

子情境1 子情境2 子情境3

彩燈控制系統設計 彩燈閃爍控制 流水燈控制 可控霓虹燈控制

交通燈控制系統設計 模擬汽車轉向燈控制 模擬交通燈控制

秒表設計 BCD碼顯示秒表設計 數碼顯示秒表設計 秒表設計

電子廣告牌控制 點陣式電子廣告牌控制

單片機雙機通信 單片機雙機通信

測距系統設計與制作 簡易波形發生器 智能測距系統綜合設計

基于工作過程，根據實際工作任務，設計了十五項虛擬工作任務，融入學習情境，并合理分配教學學時。總學時98學時，80學時按單片機應用課程授課日歷進行教學，其中理論學時35學時，實訓學時45學時，見表2。

表2 工作任務及學時分配表

學習情境 任務 學時分配 總學時

彩燈控制系統設計 任務一 初識單片機開發系統 5 29

任務二 發光二級管的閃爍控制 5

任務四 彩燈多方式控制 6

任務五 流水燈控制 6

任務八 可控霓虹燈控制 7

交通燈控制系統設計 任務三 模擬汽車轉向燈控制 6 16

任務六 簡易密碼鎖設計 5

任務九 模擬交通燈控制 5

秒表設計 任務七 BCD碼顯示秒表設計 4 14

任務十 數碼顯示秒表設計 5

任務十二 秒表設計 5

電子廣告牌控制 任務十一 電子廣告牌設計 10 10

單片機雙機通信 任務十三 單片機雙機通信 5 5

測距系統設計與制作 任務十四 簡易波形發生器 6 6

任務十五 智能測距系統綜合設計 18

合計 （任務十五在專業技能實訓中完成） 80

3.課堂教學的設計

在課堂上如何培養學生的自主學習能力是一個值得探討的問題。為了培養學生自主學習能力，教師首先要改變教學方法。課堂教學應采取師生互動、問題推進、啟發討論等多種教學方式。在智能手機人手一部的現實課堂上，教師可以引導學生利用智能手機現場查閱資料，現學現賣，增進學生對課堂知識的關注度。比如教師提出問題“單片機開發工程師崗位必須具備什么技能，崗位待遇如何”，學生可通過搜索了解課程相關崗位知識要求情況、就業相關信息。這樣既可以明確學習目標，又能夠加強學生對就業的認識。適時地運用問題推進式教學有助于激發學生學習的好奇心，吸引學生的注意力。

教師可以根據教學內容、教學條件和教學目標，選擇適宜的討論方式。教師布置課題、提出要求、學生自學、檢索閱讀、小組討論、組間交流，最后教師評價和進行課題總結。這種方式易于發揮求異思維，使學生成為學習的主人。如單片機教學中，第一部分通常會介紹單片機的應用領域、應用特點。在第一次課后筆者會布置一篇小論文作業，要求學生就單片機在某一領域的應用現狀寫一篇小論文，目的是促進學生課后自學、檢索閱讀、拓展專業知識面，并在下一次課堂花十分鐘時間進行小組討論，派代表演講，談談自己對單片機的認識。啟發討論式教學可以活躍課堂氣氛，使學生變被動為主動，主動進行探究式學習。

4.網絡資源的建設與應用

單片機應用課程的相關內容如教學大綱、授課計劃、電子教案、網絡課件、任務指導書、教學錄像、習題庫、試題庫、在線測試資料等資源均已上傳至課程網站。課程網站已成為在校學生的網上助學平臺，成為教師的教學輔助系統。網絡資源的建設與應用將課堂教學延伸到課后，建立網絡平臺，便于學生開展自主學習。自主學習活動設計的基本出發點在與促進學生與教師之間、學生與學生之間的交流，促進學生積極投入到網絡學習中，充分發揮自己的積極主動性，提高網絡學習的參與度。自主學習活動對學生個性的發展、社會參與能力、協作意識與協作能力、知識學習與實踐能力均有重要的訓練作用。專業課程的學習光靠有限的課堂學習效果遠遠不夠，網絡資源的應用對于學生開展自主學習很有裨益，學生還可通過在線測試模塊檢查學習效果，做到有始有終。在網絡發達的今天，利用網絡來輔助自學是最便利的途徑之一。

5.多樣化考評方式的應用

單片機應用課程傳統考核方式是期末為主、輔以出勤率考核。由于該課程實踐性很強，這種考核方式側重于記憶力考核、理論知識考核，不能反映實際專業水平。因此，筆者進行了考核方式改革，采用平時作業、任務考核和期末筆試按比例組合的考核形式，加強了學生學習過程的考核。其中任務考核是對任務教學過程中每次任務完成情況和實訓報告的綜合評分。本課程學期末開展的綜合設計環節更是以自主學習為主，綜合設計的成績單獨評分，這個環節主要是對學生自主學習能力的評價和考核。學生要想取得較好的成績，要從每一個學習環節做起，不以一次考試論英雄，端正學生學習的態度，培養學生循序漸進、踏實勤勉的學風。

三、結束語

自主學習活動實施起來比較耗時，知識傳遞的效率沒有課堂授課高，它主要針對學生的學習能力與基本素質的培養，它應在課程內容中占一定比例，但不能過多，否則，實施起來比較困難。另外，自主學習活動往往要求學生做深入的思考和廣泛的調研。它針對復雜的教學內容比較有效，而對于簡單的教學內容采用傳統式的方式可能更加有效。因此教師進行課程內容設計時要充分考慮教學內容的特點。

培養學生自主學習能力是一個長期而艱巨的任務，它需要學生和教師的共同努力。教師要有意識地培養和引導學生自主學習，學生要認識自主學習能力的重要性，并積極樹立學習目標，從小事做起。自主學習并不意味著教師的責任可以減少，相反，責任更重。教師必須設計各種教學活動，課前準備工作量大大增加。所以除了師生的共同努力外，學校也應該采取一些激勵措施來鼓勵和獎賞師生實施自主學習活動。

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（責任編輯：王意琴）