“單片機原理及應用”課程“教學做合一”教學模式的實踐與探索

摘 要：“教學做合一”是將理論和實踐融為一體的教學模式。它符合教育的要求，是培養(yǎng)技能型人才的有效手段。本文針對高職高專院校單片機教學的現(xiàn)狀和存在的問題展開研究，提出采用“教學做合一”的教學改革模式。經(jīng)過多次教學實踐證明，這種理論與實踐、軟件和硬件相結合的教學模施，可降低學生學習的困難，提高學生學習積極性，切實增強學生和動手能力，提升專業(yè)技能水平，取得良好的教學效果。

關鍵詞：單片機;教學做合一;教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 收稿日期：2016-07-14

一、單片機教學過程中存在的主要問題

單片機課程是電子信息類專業(yè)的核心主干課，它涉及多門課程，如數(shù)字電路、模擬電路、C語言程序設計、計算機原理、傳感器與檢測技術等。該課程培養(yǎng)學生基于單片機的電子產(chǎn)品設計創(chuàng)新能力，為學生畢業(yè)后從事本行業(yè)工作奠定堅實基礎。

1.教學內(nèi)容理論性強，教學組織形式單一

以往的單片機教學過程中，都是以單片機系統(tǒng)結構為主線，從單片機硬件組成、特殊功能寄存器、存儲空間、單片機指令、匯編語言程序設計方法、接口原理及擴展等方面來講解。老師授課以講解為主，涉及抽象概念和復雜電路時，學生就難以理解。高等職業(yè)院校學生普遍基礎薄弱，學習主動性差，特別是近幾年的單招學生更是如此。而單片機課程涉及其他課程內(nèi)容較多，某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會使學生產(chǎn)生厭學情緒。

2.理論課和實驗課不協(xié)調(diào)

單片機是一門實踐性很強的課程，沒有足夠的操作技能很難掌握。傳統(tǒng)的單片機課程教學中，理論課時遠多于實驗課時，并且理論講解和實驗課的時間不對應，導致學生不能及時掌握該知識點。然而大多數(shù)實驗課都是驗證性的，很少有主動設計性的實驗，不利于培養(yǎng)學生的系統(tǒng)整體設計能力和工程開發(fā)意識。

3.缺乏較好的單片機項目化教材

現(xiàn)在大多數(shù)院校在單片機教學過程中采用C51高級程序設計語言，它具有程序結構清晰、可讀性好、便于移植等特點，可廣泛用于單片機教學。單片機技術和C語言程序設計均有各自的理論體系，通過項目引入的方式將兩大知識理論體系融入具體的項目中，具有一定的難度，并且沒有編寫比較好的項目化教材。

4.軟件教學和硬件學習的問題

完整的單片機工程項目包括硬件電路設計和軟件編程設計，一般都是先設計硬件電路，然后根據(jù)硬件電路進行軟件編寫，硬件電路是系統(tǒng)的基礎設計，硬件的功能實現(xiàn)靠軟件程序來支撐。實際的教學過程中都是采用實驗箱或開發(fā)板來做實驗，硬件電路已經(jīng)設計好了，元器件的參數(shù)固定，學生就不會主動思考電路為什么這樣設計，參數(shù)為什么選這個，電路設計思路就會固化。軟件的編寫都有參考程序，學生在腦海中就會無法建立完整的單片機系統(tǒng)設計的概念。

二、“教學做合一”在單片機課程教學改革中的應用

1.教學內(nèi)容上采用項目化任務驅動為導向進行知識重構

在單片機的教學中，不按以往的知識章節(jié)來講解，即內(nèi)容上不分先后順序，而是以項目化任務驅動為導向，把每個項目分解成若干個任務，一個任務作為一個實例來講解。這樣能激發(fā)學生的學習興趣，讓學生體會到單片機實實在在的功能。在講解這些功能的實現(xiàn)途徑時，把完成本任務需要的基本理論知識和基本技能貫穿到授課過程中。這樣降低了學習的難度，提高了學生學習的積極性。

2.“教學做合一”的教學方法的實現(xiàn)

單片機教學采用“教學做合一”的教學方法，以項目驅動方式組織教學內(nèi)容。每個項目都有具體的任務要求、基本知識和詳細的實施步驟。老師在理論授課時把這些內(nèi)容貫穿于講解中，特別是硬件電路的設計和程序的編寫。從教師邊講、學生邊練到分小組合作討論，最后教師指導學生親自動手制作完成單片機的每個任務。實踐教學過程有助于學生加深對理論知識的理解，從簡單的電路設計和程序編寫，到最后復雜的單片機系統(tǒng)設計。學生普遍對動手操作感興趣，每一個任務的完成有助于讓學生體會到知識的用處，產(chǎn)生成就感，形成良性循環(huán)。

單片機的教學課時有限，僅僅靠課堂上的練習是遠遠不夠的。為鼓勵學生加強實踐鍛煉，學院開放單片機實訓室，學生可以利用課余時間來實訓室學習。學院設有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實訓室，配有單片機開發(fā)設備和常用工具。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實訓室由專門老師穿插指導學生進行單片機產(chǎn)品的設計。學生利用課余時間進行小產(chǎn)品的設計制作，同學之間可以相互交流學習，有利于學生綜合素質(zhì)和專業(yè)技能水平的提高，形成一個良好學習環(huán)境。

3.單片機虛擬仿真軟件的使用

在“教學做合一”的實訓室里，通常都配有單片機實驗箱、開發(fā)板、儀器儀表和Keil軟件。近年來，教師在單片機教學中越來越多地使用Proteus仿真軟件。Proteus是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件合一的設計平臺，支持51系列、AVR、PIC等各種主流單片機系統(tǒng)和第三方軟件編譯及調(diào)試。在實施項目化教學任務之前，學生可以先通過Proteus軟件在電腦上進行電路設計，結合Keil軟件進行聯(lián)合調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題可以及時修改。這樣可以很直觀地讓學生理解單片機硬件電路設計和程序編寫是如何配合工作的，之后再進行產(chǎn)品的制作，這樣可以節(jié)約耗材，提高學生分析和解決問題的能力，并縮短實驗實訓的時間。

4.重視單片機課程設計

單片機的課程設計是學完該課程后的一個綜合性課程設計，是對理論課和實踐課程的綜合應用。課程設計的目的是培養(yǎng)學生對實際工作任務的分析和解決能力，從電路的設計、元器件的選擇檢測焊接裝配、軟件程序的編寫、電路仿真調(diào)試、功能性指標的測量等方面去考查學生。

5.以賽促學，以賽促練

興趣是創(chuàng)造的源泉，也是主動學習的不竭動力。學院一直致力于學生專業(yè)技能水平的提升，已經(jīng)成功舉辦了6屆專業(yè)技能比賽。通過這種方式來激勵學生學習單片機的興趣，并影響低年級的學生盡早進入學習單片機的隊伍中來。在教學過程中，一個項目、一個任務的學習不具有單片機開發(fā)的完整性和系統(tǒng)性，而通過技能比賽的方式來完成一個相對完整的項目，可以使學生掌握實際工程項目設計的流程，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，同時，在此過程中促使學生主動積極學習，以賽促學，以賽促練，效果顯著。

高職高專教師應熟悉“教學做合一”教學模式的內(nèi)涵、理念、特點和實施方法，并能將其應用到教學中，從而為國家和企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的高端技能性專門人才服務。本文針對單片機教學過程中存在的問題，提出采用“教學做合一”的教學模式，以項目化內(nèi)容來引導，以具體任務來驅動，從而使學生在學習單片機的過程中由被動變主動，積極參與到實踐項目中，在實踐中去消化理解單片機工作原理、軟硬件知識。通過這樣的教學過程提升學生的自學能力、認知能力、創(chuàng)新能力，增強學生就業(yè)的競爭力。

參考文獻：

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