基于模塊化的單片機項目開發(fā)系統(tǒng)在中職學(xué)生行動能力培養(yǎng)中的應(yīng)用

戴仔龍

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能制造等技術(shù)的興起，企業(yè)對單片機相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用型人才的需求逐年擴大。單片機課程的學(xué)習(xí)和推廣越來越受到職業(yè)教育部門和全社會的關(guān)注。但目前基于模塊化的單片機項目開發(fā)系統(tǒng)在中職學(xué)生行動能力培養(yǎng)中的應(yīng)用并不理想，迫切需要與之配套的改革措施。為了解決單片機教學(xué)與企業(yè)對于技能人才的行動能力要求之間的矛盾，本文以開發(fā)簡易計算器項目為例，從項目教學(xué)法流程包含的信息資訊、計劃、決策、實施、檢查和評價階段幾個方面對學(xué)生進行全面的行動能力培養(yǎng)，使之成為符合企業(yè)需求的復(fù)合型高技能人才。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計 行動能力培養(yǎng) 項目教學(xué)法流程 簡易計算器

一、單片機教學(xué)存在的矛盾與對策分析

1.單片機教學(xué)現(xiàn)狀與企業(yè)要求的行動能力之間的矛盾

目前，筆者學(xué)校的單片機教學(xué)主要采用讓廣大學(xué)生在機房里使用Proteus電路仿真和Keil開發(fā)軟件進行單片機應(yīng)用課程的教學(xué)。學(xué)習(xí)仿真軟件一段時間后，學(xué)生雖然對軟件的使用較為嫻熟，但是一旦遇到實際的電子產(chǎn)品維修、電氣故障診斷與維護相關(guān)問題便不知所措。這和企業(yè)要求培養(yǎng)的應(yīng)用型人才必備的行動能力不相吻合。企業(yè)要求從業(yè)人員具備的行動能力主要包括專業(yè)能力、方法能力、個人能力和社會能力。經(jīng)調(diào)研，企業(yè)對筆者學(xué)校電氣電子專業(yè)部分人才能力的需求如表1所示。

表1中的專業(yè)能力指應(yīng)用專業(yè)知識解決問題的本領(lǐng)。表中列出了部分崗位對專業(yè)能力要求需要掌握的專業(yè)知識，所以專業(yè)能力是成為應(yīng)用型人才的必要條件；表中方法能力反映的是技術(shù)人員對系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試及排故方法的掌握程度，所以對學(xué)生的培養(yǎng)更要加強方法能力方面的鍛煉；個人能力反映的是學(xué)生個體之間的差異，主要表現(xiàn)在吃苦耐勞、超負(fù)荷工作和心理健康等方面，所以個人能力的培養(yǎng)也不容忽視；社會能力更注重團結(jié)協(xié)作、互幫互助等團隊合作精神的培養(yǎng)。針對企業(yè)對以上四種能力的迫切需求，采用項目教學(xué)法，對每一位學(xué)生從專業(yè)、方法、個人和社會能力等方面進行全面培養(yǎng)和鍛煉，必將使其形成一定的行動能力，滿足企業(yè)對于維修、測試和電氣安裝崗位的能力要求。

2.具體解決矛盾的應(yīng)對策略

鑒于目前筆者學(xué)校單片機教學(xué)與企業(yè)崗位對于行動能力的要求之間存在的矛盾，筆者設(shè)計了此款單片機開發(fā)系統(tǒng)。以單片機開發(fā)系統(tǒng)為載體，通過項目教學(xué)法鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)、方法、個人和社會等能力。此開發(fā)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計主要由單片機最小系統(tǒng)、電源模塊、程序下載模塊、輸入輸出模塊、AD/DA模塊等組成。設(shè)計效果如圖1所示。

使用數(shù)據(jù)線將各個模塊根據(jù)項目功能要求進行選擇互連之后，便可實現(xiàn)簡易計算器、密碼鎖、廣告牌和太陽能上水控制器等項目的功能。廣大學(xué)生在筆者的項目教學(xué)法的引導(dǎo)下，完成從信息資訊、計劃、決策、實施、檢查和評分等流程一系列個人和小組任務(wù)后，其行動能力必將得到有效提高和鍛煉。此開發(fā)系統(tǒng)涉及的上述項目都將按照項目教學(xué)法流程進行訓(xùn)練，經(jīng)過以培養(yǎng)行動能力為目標(biāo)的項目教學(xué)法流程后，我們培養(yǎng)的學(xué)生必將得到社會的認(rèn)可和用人單位的青睞。

二、以行動能力培養(yǎng)為目標(biāo)的項目教學(xué)法的具體實施

本文以搭建簡易計算器系統(tǒng)為例介紹項目教學(xué)法流程的具體實施過程。首先，在信息資訊階段，教師首先要讓學(xué)生知道簡易計算器的功能要求，分成幾個小組以及組內(nèi)的任務(wù)分配。學(xué)生則要求閱讀電路原理圖并回答電路原理相關(guān)的核心問題。

計劃階段，學(xué)生要根據(jù)計算器原理圖，列出元器件購買清單和焊接工具；根據(jù)計算器要實現(xiàn)的功能，制定好焊接裝配順序表和軟件功能流程圖。

決策階段采用組內(nèi)和組間互評和教師點評相結(jié)合的方式，對計劃階段制定的焊接順序表和軟件流程圖的正確、合理和邏輯性進行技術(shù)討論，做出最終的方案決定。

實施階段，學(xué)生使用根據(jù)計劃階段制定的采購清單采購的元器件和計劃階段要求準(zhǔn)備的焊接工具對設(shè)計有故障的PCB板進行元器件焊接加工。焊接加工后計算器模塊實物如圖2所示。根據(jù)決策階段討論決定的流程圖編寫計算器功能相關(guān)的底層驅(qū)動程序。接下來，通電后進行硬件故障查找和軟件功能調(diào)試。在硬件故障查找環(huán)節(jié)，學(xué)生下載教師提供的調(diào)試好的程序，使用萬用表和示波器，根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合組內(nèi)分工逐個模塊查找故障點并排除板子上的兩處故障，實現(xiàn)計算器的功能。軟件功能調(diào)試環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)排故后的計算器線路板和上述沒有調(diào)試的驅(qū)動程序，使用仿真器，結(jié)合單步、斷點和全速運行的方式查找源代碼的邏輯錯誤直到實現(xiàn)計算器要求的全部功能為止。

檢查階段，采用組內(nèi)和組間互查的方式根據(jù)檢查表完成硬件和軟件工藝規(guī)范的檢查。硬件上主要查看焊接的質(zhì)量、查找故障點的方法和儀器儀表的操作安全規(guī)范。軟件上主要查看流程圖的邏輯是否合理、程序的編寫是否規(guī)范和仿真調(diào)試的方法是否得當(dāng)。

評分階段，仍然采用組內(nèi)和組間互評的方式根據(jù)事先制定的評分表給每一個學(xué)生負(fù)責(zé)的工作任務(wù)打分，并分析丟分的主要原因和需要改進提高的地方。

通過以上簡易計算器項目教學(xué)法流程的實施，學(xué)生可能剛開始接觸這種教學(xué)法有點不適應(yīng)，尤其覺得寫工作計劃浪費時間。然而完成單片機開發(fā)系統(tǒng)涉及的所有項目后，學(xué)生已經(jīng)開始有意識地按照項目教學(xué)法的流程訓(xùn)練并嚴(yán)格執(zhí)行，最終便形成了各自獨特的行動能力。

三、項目教學(xué)法實施的成效

首先是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣增加、積極性提高、目標(biāo)明確。不管自主完成還是小組討論后完成工作，學(xué)生的效率都大幅提高，睡覺、玩手機等現(xiàn)象基本消除。部分傳統(tǒng)課堂上的后進生，采用行為能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的項目法后，學(xué)習(xí)態(tài)度大為轉(zhuǎn)變，操作變得非常認(rèn)真，課后還會主動查資料進行拓展學(xué)習(xí)。

其次是班風(fēng)好。以項目教學(xué)法引導(dǎo)下的所有項目都是采用團隊與個人相結(jié)合的模式管理，一個班級分成幾個小組進行教學(xué)。經(jīng)過一個學(xué)期的實訓(xùn)，每個小組的同學(xué)都變得更團結(jié)，同學(xué)關(guān)系更融洽，整個班級的凝聚力更強。

再次是企業(yè)需求的畢業(yè)生的行動能力得到培養(yǎng)。學(xué)生精通了專業(yè)能力，掌握了方法能力，鍛煉了吃苦耐勞的個人能力，學(xué)會了團結(jié)合作的社會能力。

最后是學(xué)生的一次性就業(yè)率大幅提升。經(jīng)過項目教學(xué)法流程培養(yǎng)的15、16屆電子信息工程和機電一體化專業(yè)學(xué)生都順利就業(yè)，并深受企業(yè)好評。

四、小結(jié)

以行動能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的項目教學(xué)法是學(xué)院頂層教學(xué)設(shè)計的重要組成部分。在當(dāng)前形勢下，學(xué)生不僅能就業(yè)而且要扎根于企業(yè)，仍面臨著許多困難和問題。教師的教學(xué)工作必須秉承現(xiàn)代職教理念，思企業(yè)之所急，不斷研究創(chuàng)新教學(xué)方法，使每一位學(xué)生的行動能力都得到有效鍛煉和提高，培養(yǎng)更多企業(yè)需要的有用人才。