高職院校《汽車單片機(jī)技術(shù)》項(xiàng)目化教學(xué)改革探索

王鶴欽 楊學(xué)平 余永紀(jì) 陳曉萍

云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 云南省昆明市 650203

1 課程教學(xué)中存在的問題

《汽車單片機(jī)技術(shù)》是我國高等職業(yè)技術(shù)院校汽車類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，在學(xué)生開始學(xué)習(xí)這門課程前，對于編程基本上是零基礎(chǔ)的，對于單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也知之甚少。《汽車單片機(jī)技術(shù)》涉及的知識較多、知識交叉也較多，包括C語言、匯編、電路基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，很難僅僅通過教師的課堂講授就能讓學(xué)生掌握該門課程知識。通過課堂學(xué)習(xí)，同學(xué)們對單片機(jī)基礎(chǔ)知識理論有了一定了解，但如何將所學(xué)理論知識應(yīng)用到工程實(shí)踐，特別是如何與汽車中涉及單片機(jī)的檢測維修、項(xiàng)目開發(fā)等仍然知之甚少。為了加強(qiáng)學(xué)生對理論知識掌握程度，加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，我們積極探索《汽車單片機(jī)技術(shù)》教學(xué)方式與教學(xué)改革。我院開設(shè)的《汽車單片機(jī)技術(shù)》課程為64學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)為32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為32學(xué)時(shí)，兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)均由一名任課教師完成，保證教學(xué)過程的連續(xù)性。一是采用理論與實(shí)踐相互結(jié)合的教學(xué)模式，將專業(yè)理論知識與工程實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)積極探索并解決實(shí)際問題；二是設(shè)置與課程內(nèi)容相對應(yīng)的項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生通過相互討論、溝通交流、共同探索研究等小組合作的方式完成項(xiàng)目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，避免學(xué)生自主學(xué)習(xí)的片面性和盲目性，讓學(xué)生體會(huì)“做中學(xué)，學(xué)中做”的輕松快樂學(xué)習(xí)氛圍；三是通過讓學(xué)生親自接觸汽車單片機(jī)實(shí)物、電阻電容焊接、PCB制作等直觀的實(shí)踐操作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、對知識的探索欲望和創(chuàng)新思維，鞏固對知識的掌握程度。

2 教學(xué)改革

2.1 豐富教學(xué)方法、加強(qiáng)教學(xué)資源建設(shè)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

第一，采用MOOC微課、教學(xué)視頻開發(fā)與課堂教學(xué)相結(jié)合的模式。因汽車單片機(jī)課程課堂教學(xué)學(xué)時(shí)有限，難度較大，采用MOOC微課與課堂講授相呼應(yīng)的方式，教師在課前制作微課及相關(guān)教學(xué)視頻發(fā)布到網(wǎng)上，課中對課程重點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行講解，課后學(xué)生利用課余時(shí)間觀看視頻反復(fù)練習(xí)，將知識學(xué)習(xí)的集中性和移動(dòng)性相結(jié)合，充分利用好學(xué)生的課后碎片化學(xué)習(xí)時(shí)間，有效避免“課上學(xué)不會(huì)，課后沒人教”的問題。

第二，線上線下教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式，充分利用好課堂講授與實(shí)操練習(xí)，既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主體性。針對高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在教學(xué)過程中應(yīng)減少對單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理的講解課時(shí)，在實(shí)際案例應(yīng)用中再穿插講解硬件結(jié)構(gòu)原理和相關(guān)編程語言。

第三，加強(qiáng)教學(xué)資源建設(shè)。汽車類學(xué)生對電子類專業(yè)課程接觸較少，學(xué)習(xí)單片機(jī)課程難度較大，且沒有貼合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，往往認(rèn)為單片機(jī)課程枯燥乏味，難以掌握。因此需要教師針對汽車類專業(yè)學(xué)生知識掌握特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的、貼合實(shí)際的實(shí)踐項(xiàng)目及教學(xué)資源，將學(xué)生前后所學(xué)知識串聯(lián)起來。如可以將I/O、LED、汽車轉(zhuǎn)向燈結(jié)合，使同學(xué)們了解用單片機(jī)控制LED和用繼電器配合NE555芯片控制車燈的硬件電路區(qū)別和控制方式區(qū)別，使學(xué)生對汽車電氣設(shè)備、電工電子技術(shù)有更深入的了解。圖1左邊為使用NE555芯片設(shè)計(jì)的汽車轉(zhuǎn)向燈演示，圖1右邊使用NE555芯片配合繼電器設(shè)計(jì)的汽車轉(zhuǎn)向燈演示。

圖1 汽車轉(zhuǎn)向燈電路演示

2.2 項(xiàng)目化的汽車單片機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)行業(yè)發(fā)展和企業(yè)人才需求，結(jié)合目前高職學(xué)生實(shí)際情況融入思政元素，以能力和素養(yǎng)為導(dǎo)向，突出實(shí)踐、注重創(chuàng)新為原則進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。一是依據(jù)學(xué)生已有知識結(jié)構(gòu)，突出項(xiàng)目的實(shí)用性和可行性，貼合實(shí)際應(yīng)用，難度適宜，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能讓大部分學(xué)生可以接受；二是遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，既注重單片機(jī)理論知識應(yīng)用，又要注重和前后課程知識的融合貫通；三是在項(xiàng)目中融入思政教育，既保證學(xué)生掌握重點(diǎn)知識，也培養(yǎng)同學(xué)們?nèi)宋乃刭|(zhì)、個(gè)性發(fā)展。部分課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 《汽車單片機(jī)技術(shù)》項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.3 實(shí)驗(yàn)平臺搭建

實(shí)驗(yàn)平臺基于80C51系列單片機(jī)搭建，每個(gè)實(shí)驗(yàn)工位配備計(jì)算機(jī)一臺、焊臺及熱風(fēng)槍一臺、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源一臺、雙通道示波器一臺，每十個(gè)工位配鉆孔機(jī)一臺、熱轉(zhuǎn)印機(jī)一臺，實(shí)驗(yàn)平臺搭建如圖2所示。

圖2 汽車單片機(jī)實(shí)驗(yàn)工位

例如，汽車轉(zhuǎn)向燈實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)及PCB制作流程為同學(xué)們通過Keil軟件編寫程序代碼，通過Protel或者Altium Designer軟件繪制電路圖，電路圖設(shè)計(jì)完成后反面打印到熱轉(zhuǎn)印紙上，如圖3所示。然后，通過熱轉(zhuǎn)印機(jī)將電路圖轉(zhuǎn)印到覆銅板上，在利用環(huán)保刻蝕劑將覆銅板上到電路刻蝕出來；或者將設(shè)計(jì)好的PCB文件發(fā)給廠家直接制作出PCB。制作完成的電路板如圖4所示。

圖3 熱轉(zhuǎn)印紙打印電路圖

圖4 汽車轉(zhuǎn)向燈原理演示電路

2.4 建立科學(xué)合理的課程課程評價(jià)體系

“平時(shí)成績+期末考核成績”的傳統(tǒng)考核方式不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。基于汽車單片機(jī)技術(shù)這門課程的特點(diǎn)，可以采用“1+N”的考核模式，即期末考試成績占總成績的30%、每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成度占總成績的30%、過程性考核占總成績10%、課后作業(yè)占總成績的10%、小項(xiàng)目設(shè)計(jì)占總成績的10%。其中過程性考核成績可由同學(xué)們的平時(shí)上課出勤率以及在課堂上回答問題、小組互動(dòng)討論和總結(jié)匯報(bào)等綜合評定。課后作業(yè)包括對汽車單片機(jī)技術(shù)領(lǐng)域最新技術(shù)的調(diào)查研究、主流汽車芯片產(chǎn)生產(chǎn)品類別及各芯片性能參數(shù)的跟蹤調(diào)研，從而彌補(bǔ)教材內(nèi)容滯后及課堂教學(xué)時(shí)間不足的缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成度包含了10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中要避免“老師講什么，學(xué)生做什么”，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，綜合體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、小組討論能力、方案設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察能力、數(shù)據(jù)分析和故障處理能力，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生提出創(chuàng)新性觀點(diǎn)、算法的應(yīng)適當(dāng)給予加分獎(jiǎng)勵(lì)。小項(xiàng)目設(shè)計(jì)由學(xué)生自由組隊(duì)，成員3-5人一組，題目來源可由組員自主選題或是指導(dǎo)教師根據(jù)科研項(xiàng)目或是工程實(shí)際給出6-8個(gè)命題供學(xué)生選擇。小項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要提供項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告，包括課題來源、項(xiàng)目意義、各組員所承擔(dān)的實(shí)際工作內(nèi)容、程序源代碼及硬件設(shè)計(jì)方案等內(nèi)容。期末考試仍然采用閉卷形式，題型包括但不限于基礎(chǔ)理論概念題、算法設(shè)計(jì)題、分析設(shè)計(jì)綜合題。

采用“1+N”的考核方式，既考察了學(xué)生對汽車單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識的掌握程度，也培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、合作能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生探索意識和創(chuàng)造意識。

3 結(jié)論

本文對汽車單片機(jī)課程進(jìn)行了教學(xué)方法、項(xiàng)目化教學(xué)、思政元素融入以及課程評價(jià)體系進(jìn)行了探索，設(shè)計(jì)了汽車單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺，并將該方法應(yīng)用到高職院校汽車類專業(yè)的教學(xué)中，使學(xué)生專業(yè)能力、綜合能力、創(chuàng)新精神有所提升，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。