單片機課程標準化教學改革探索實踐

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【關鍵詞】單片機；標準化；教學改革

自動化、數字化、智能化、信息化均離不開單片機的應用，開放教育的電類專業普遍開設了《單片機技術》課程。《單片機技術》是一門實踐性、工程性很強的技術課程，實施標準化教學直接影響教學效果，同時也影響學生的就業及未來發展。

1開放教育中單片機技術課程現狀

1.1教學現狀

目前，開放教育的單片機技術課程多數仍采用傳統的知識體系教學，而這種模式更加注重的是課程本身的體系結構和前后的邏輯關系，教學順序多以89C51單片機的結構為主線，過于重視知識體系的前后關聯性，具有很高的抽象性，對學生思辨能力和思維靈活性的要求相對較高。教材第一部分是單片機引腳結構，一開始就提出地址、總線等概念，理解起來非常困難。第二部分是單片機匯編指令，111條指令，不分重點，都需要記住。第三部分是單片機程序編寫，短時間內大多數學生都很難掌握程序編寫的相關知識和技巧。最后還有一些人機接口擴展、單片機應用系統開發方法等內容。然而，在單片機的應用中，這種內容組織方式卻嚴重與實際脫節。另外，開放教育的理論教學與實踐教學也是脫節的。課程考試形式和內容以理論為主，僅憑一張試卷定學生能力，沒能體現考查學生實際應用知識的動手實踐能力，如果要求學生做一個實際應用的設計，他們往往無從下手或生搬硬套書上的例子。這也就是說，大部分開放教育學生仍停留在純理論的“開發”上，把一門應用性很強的課程與實際完全脫離了。

1.2學習現狀

單片機課程具有涉及學科多、內容多、概念多、邏輯性強、關聯性強、抽象等特點，對于一個開放教育的單片機課程學生，除要掌握單片機的專業知識外，還應具備較扎實的電路硬件設計能力和動手操作能力，此外，還需熟悉計算機操作與一般的編程方法。除此之外，由于不同功能單片機系統的外部結構不同，所以這些芯片的技術路線和電路結構等也不近相同，沒有固定的模式，這就使得初次接觸的學生覺得它既神秘又摸不著邊。據了解，多數的開放學生都覺得這門課程難學，難入門，能夠應用更是一個難以逾越的“門坎”。因此，解決開放教育單片機課程教與學都難的問題是十分必要的。所以，在教學過程中，打破原有的知識體系，重構項目驅動的行動體系，實施可復制、可推廣過的標準化教學，圍繞特定項目的需求來引入知識點，組織并實施教學，有利于提高教學的針對性和實效性。

2開放教育單片機課程教學改革方案

2.1構建基于工作過程的行動體系

解構單片機課程傳統的學科體系，重構基于工作過程的行動體系。將傳統的學科體系里的知識按照單片機產品開發步驟進行序化，針對每一個工作過程環節來傳授相關的課程內容，使得理論知識的總量未發生變化，僅改變其排序的方式，實現實踐技能與理論知識的整合。這種方式下，教師教學結合實際應用例子，指導學生自行根據設計要求，閱讀單片機芯片說明書，從而使學生較為容易地掌握實用技術。最后，再把實際例子進行虛擬仿真，便會更好地鞏固相關的理論知識點。

2.2采用項目載體、任務驅動的教學模式

課程教學過程中采取以應用為主線，把原有的理論內容分解成若干典型的項目與任務，將教學內容進行整合，建立“邊做邊學、邊做邊教”的教學模式；以項目為載體進行教學設計，采用任務驅動模式，依照“確定產品功能、準備技術資料、設計硬件電路、設計軟件程序、產品仿真制作、軟硬件聯調、產品測試”的工作過程重構課程內容。每個項目均設計了4個任務；并應用Proteus仿真軟件、KeilC軟件對項目進行分析講解，并讓學生能夠自行利用Proteus軟件進行項目任務的設計練習。

3開放教育單片機課程教學改革實踐

下面以筆者參加的《單片機技術》課程“基于工作過程系統化”教學改革為例，具體介紹項目教學法在單片機課程教學中的實踐情況。筆者針對《單片機技術》課程采用項目式標準化教學，基于工作過程，并依據系統的復雜程度，共設計了六個項目，分別是彩燈控制、汽車信號燈控制、交通燈控制、數字鐘設計、步進電機控制鍵盤設計、秒表計設計。授課時，打破原有順序，以任務為單元，每一次教學均以一個具體任務為教學內容，圍繞該任務目標組織各教學環節，進行相關知識點和技能點的講解。任務中用到什么知識點和技能點就講解什么知識點和技能點，用到多少就講多少，在哪里用就在哪里講。以教師為主導，以學生為中心，邊講邊學，邊學邊練。此外，開放教育中，教師通過雨課堂直播開展教學，教師先對項目、任務進行分析，然后對該任務所涉及的單片機必要知識點進行講解，最后通過子任務讓學生在遠端利用Proteus軟件，自己動手進行相關的設計與仿真。例如，項目一為彩燈控制，項目要求是單片機控制8個LED，使其先由右向左，再由左向右亮，每次只有一個LED燈亮，如此往復循環。硬件原理如圖1所示。這個項目是本門課程的入門，這是一個大項目，因此將它分解成了4個任務，對應4個知識點，分別是：任務1彩燈控制項目分析（知識點：單片機功能）、任務2彩燈控制硬件電路設計（知識點：單片機引腳結構及LED的驅動）、任務3彩燈控制軟件程序開發（知識點：如何實現跑馬燈式循環控制）和任務4彩燈控制項目制作及調試（知識點：Keil及Proteus軟件功能）。接下來，再從軟硬件方面進行分析。硬件方面分析：要完成此項目，首先需要搭建單片機最小系統，再加上外圍的LED燈，因此，需要學習單片機的功能，引腳結構以及LED的驅動方法，通過讓學生閱讀89C51單片機芯片說明書、觀看LED介紹視頻，一點點引導學生找到解決這些問題的答案。軟件方面分析：通過移位指令，循環轉移指令的講解，結合對硬件電路的分析，引導學生繪制軟件流程圖，并補充完整源程序。單片機課程具有很強的實踐性，但由于開放教育的特點，使得學生無法親自到實驗室動手操作，因此，在本研究中，通過利用“雨課堂”教學平臺和Proteus仿真軟件結合的方式開展遠程直播教學，解決了這一難題，使得學生對于課上老師演示的每一任務，都能在課后自行利用Proteus軟件進行訓練并修改相關參數，對于不清楚的地方還可以隨時利用“雨課堂”的回放功能進行復習鞏固，這樣不但加強了學生對課堂教學內容的吸收，同時也激發了學生的學習興趣。通過這種混合式教學方式，使得單片機技術課程的開放教育教學效果得到了很大的提升。

4結論

綜上所述，通過標準化教學，開放教育中的單片機課程通過項目驅動的方式，并增加教師在線直播演示的教學模式，以學生作為學習中心，教材內容不再是知識獲取的唯一途徑，信息化教學手段及軟件成為主動學習、創作學習的認知工具。相比于原有的教學來說，這種新型的教學模式更大的激發了學生學習的興趣，實現自主學習，大大提高了學生的思維和動手能力。

【參考文獻】

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作者：馬駿 單位：遼寧裝備制造職業技術學院