黃克亞 尤鳳翔

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215137）

一、引 言

單片機(jī)具有體積小、功耗低、易擴(kuò)展、控制能力強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于智能化家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化控制、智能化儀表、通信產(chǎn)品、汽車電子產(chǎn)品、航空航天國(guó)防軍事等領(lǐng)域。為了培養(yǎng)企業(yè)急需的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員和單片機(jī)產(chǎn)品的維護(hù)維修人員，全國(guó)大中專院校電氣自動(dòng)化專業(yè)、應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)、通信專業(yè)、機(jī)電專業(yè)等許多專業(yè)相繼開(kāi)設(shè)了單片機(jī)課程。但是，單片機(jī)系列課程具有綜合性強(qiáng)、覆蓋面廣等特點(diǎn)，學(xué)習(xí)起來(lái)比較難，尤其是高職高專院校的學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)難度大。即使有些學(xué)生，平時(shí)學(xué)習(xí)比較認(rèn)真，最后考試成績(jī)也比較理想，但等去企業(yè)實(shí)習(xí)或是工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己還是什么也不會(huì)，這些情況的產(chǎn)生和課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法有一定的關(guān)系。筆者在教學(xué)中不斷進(jìn)行教學(xué)改革，探索出基于“工作過(guò)程系統(tǒng)化”的教學(xué)方法，在單片機(jī)系列課程教學(xué)中得到較好的應(yīng)用。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

通過(guò)調(diào)研江蘇省數(shù)所職業(yè)院校，發(fā)現(xiàn)目前單片機(jī)系列課程教學(xué)主要存在如下問(wèn)題：

第二，課程實(shí)踐環(huán)節(jié)重視不夠，在課程教學(xué)過(guò)程中不少教師會(huì)安排實(shí)驗(yàn)，但是由于比較重視理論知識(shí)，所以實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排較少，而且大部分實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性的，只是表明課本所述知識(shí)是正確的。

第三，學(xué)生創(chuàng)新性思維、創(chuàng)造性設(shè)計(jì)能力不足，遇到新的問(wèn)題不知怎么去解決，說(shuō)明在日常教學(xué)過(guò)程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)訓(xùn)練不夠。

第四，課程考試基本上還是筆試閉卷的形式，只能反映學(xué)生對(duì)課堂講授的理論知識(shí)掌握或是記憶的情況，不能反映學(xué)生單片系統(tǒng)綜合運(yùn)用能力。

總之，由于傳統(tǒng)課程教學(xué)重理論、輕實(shí)踐、考核形式單一導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力不夠，必須探索課程改革，提高教學(xué)效果。

三、基于“工程應(yīng)用系統(tǒng)化”的教學(xué)改革

基于工作過(guò)程的理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)法突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，改變了傳統(tǒng)的三個(gè)中心，由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，由以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴绊?xiàng)目”為中心，由以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)踐操作為中心，具體的改革措施討論如下。

1.項(xiàng)目替代章節(jié)

培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力，按書本一講到底不符合高職教育的要求。本課程的教學(xué)改革首先要打破章節(jié)的局限，以實(shí)際的項(xiàng)目為載體進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，把企業(yè)中實(shí)際的、常用的項(xiàng)目引入教學(xué)中，并且每一個(gè)項(xiàng)目都是一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程。在項(xiàng)目教學(xué)法中，不同的項(xiàng)目體現(xiàn)不同的單片機(jī)應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)，用一個(gè)一個(gè)的項(xiàng)目把整個(gè)教學(xué)內(nèi)容貫穿起來(lái)。隨著項(xiàng)目的不斷深入，學(xué)生對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)水平將逐漸提高，應(yīng)用能力和編程能力也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。

項(xiàng)目的選擇及實(shí)現(xiàn)要注重以下幾個(gè)原則：

（1）由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，起初的項(xiàng)目可以非常簡(jiǎn)單，比如LED點(diǎn)亮與熄滅控制，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目在學(xué)習(xí)的初期就容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨著學(xué)習(xí)的深入，逐漸加大項(xiàng)目難度，到最后變成單片機(jī)綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

印象深刻的是看電影時(shí)的情景。電影是在我們的禾場(chǎng)上放的。禾場(chǎng)邊上有兩個(gè)很深的洞，是專門用來(lái)放電影時(shí)插掛幕布的柱子的。沒(méi)電影放時(shí)，兩個(gè)洞用石塊填上。洞里常常住著一些小動(dòng)物，我們常常用棍子去捅，一只蛤蟆跳出來(lái)了，又一只蛤蟆跳出來(lái)了，一會(huì)兒，滿地都是蛤蟆，大大小小，歡蹦亂跳。我們滿場(chǎng)子追逐蛤蟆，抓起蛤蟆與伙伴們“互扔”，完全不顧蛤蟆的感受及其死活，至今想來(lái)仍覺(jué)“罪過(guò)”……捅著捅著，有時(shí)突然捅出一條灰色的青色的或黑色的小蛇來(lái)，我們霎那魂飛魄散，一哄而散。

（2）緊跟單片機(jī)發(fā)展的主流驅(qū)勢(shì)，比方說(shuō)單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展，并行擴(kuò)展這些技術(shù)已經(jīng)基本不在使用，如果將此類項(xiàng)目選為教學(xué)內(nèi)容，勢(shì)必會(huì)加重學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，學(xué)生在走上工作崗位也會(huì)感覺(jué)到學(xué)非所用。項(xiàng)目選擇應(yīng)當(dāng)將企業(yè)一線使用的主流技術(shù)引入課堂教學(xué)當(dāng)中，比方說(shuō)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，數(shù)字電子鐘，步進(jìn)電機(jī)控制等內(nèi)容。

（3）對(duì)于綜合性項(xiàng)目選擇，應(yīng)有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，主要是讓學(xué)生解決未知問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，引導(dǎo)其進(jìn)行創(chuàng)新思考。

2.開(kāi)發(fā)技術(shù)突破

單片機(jī)技術(shù)日新月異，教師在課堂教學(xué)過(guò)程中應(yīng)不斷更新教學(xué)內(nèi)容，當(dāng)前迫切要進(jìn)行的技術(shù)革新主要有以下兩個(gè)方面。

（1）C語(yǔ)言替代匯編語(yǔ)言。匯編程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有占用存儲(chǔ)空間少，執(zhí)行速度快，可以實(shí)現(xiàn)精確硬件控制，但使用其編寫程序、軟件系統(tǒng)維護(hù)卻是十分困難的。同時(shí)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)完全理解單片機(jī)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)、記住100多條指令也是十分痛苦的。C語(yǔ)言是一種高級(jí)程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，具有編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可移植性好、便于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。而且學(xué)生學(xué)習(xí)C語(yǔ)言要比學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言容易得多，所以引入C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)模式是單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的必然趨勢(shì)。

（2）ISP開(kāi)發(fā)模式。傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式主要有兩種，一種是采用仿真器開(kāi)發(fā)模式，這種方式采用仿真器模擬單片機(jī)。在這種開(kāi)發(fā)模式下可以任意修改程序，支持單步、中斷等多種調(diào)試方式，有利于開(kāi)發(fā)過(guò)程的快速推進(jìn)。但是仿真器價(jià)格昂貴，且穩(wěn)定性差，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的干擾，所以這種方式實(shí)際已較少使用。一種方式是采用直接“燒寫程序”的方式來(lái)進(jìn)行的，這種方式是將程序編譯生成的目標(biāo)文件直接燒到單片機(jī)中，然后再將單片機(jī)安裝到實(shí)驗(yàn)板上，而且這種方式成本較低，但單片機(jī)反復(fù)拔插較為麻煩，且容易損傷單片機(jī)引腳。最理想的開(kāi)發(fā)方式ISP（在線可編程）開(kāi)發(fā)模式，只要在實(shí)驗(yàn)板安裝ISP接口，再配有專用編程器即可實(shí)現(xiàn)在線更改程序的操作。該開(kāi)發(fā)模式具有成本低、穩(wěn)定可靠、調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以教學(xué)過(guò)程應(yīng)將當(dāng)前流行的開(kāi)發(fā)模式引入到課堂教學(xué)中來(lái)。

3.理實(shí)一體項(xiàng)目式教學(xué)

采用理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)有利于克服傳統(tǒng)教學(xué)以章節(jié)為序、重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)模式帶來(lái)的教學(xué)困境。理實(shí)一體的項(xiàng)目式教學(xué)作為一種具有職業(yè)教育特色的教學(xué)方式，有助于開(kāi)展基于工作過(guò)程的課程開(kāi)發(fā)、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，并提高教學(xué)質(zhì)量和效率，改變傳統(tǒng)的以驗(yàn)證理論為目的的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使高職院校能夠根據(jù)崗位需求和經(jīng)濟(jì)發(fā)展組織教學(xué)。這種項(xiàng)目化教學(xué)融教、學(xué)、做于一體，是符合高職學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)方法。理實(shí)一體化項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施需要硬件設(shè)施完善和軟件環(huán)境提升，其中包括建立綜合性實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)雙師型師資隊(duì)伍建設(shè)，以專業(yè)職業(yè)能力劃分教學(xué)內(nèi)容，改革課程考核方式等一些具體措施。

（1）開(kāi)展理實(shí)一體化項(xiàng)目式教學(xué)時(shí)，整個(gè)課程不再分理論課程與實(shí)訓(xùn)課程，教師也不再分理論教師與實(shí)習(xí)教師，課程教學(xué)全部在實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行，講完必要的理論知識(shí)立刻進(jìn)行實(shí)踐，教、學(xué)、做融為一體。因而，要實(shí)施這種教學(xué)方式，需要具備的基本物質(zhì)條件之一就是要建設(shè)和完善相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)室，并且實(shí)訓(xùn)室要經(jīng)常開(kāi)放。如果現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件不能夠滿足教學(xué)需要可以借助專業(yè)軟件構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，目前較為完美的方案是Proteus、Keil、Altium design三個(gè)軟件組合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室。

（2）實(shí)施理實(shí)一體化項(xiàng)目式教學(xué)，教師要打破傳統(tǒng)的灌輸式課堂教學(xué)方法和學(xué)科型教學(xué)體系的教學(xué)模式，以真實(shí)項(xiàng)目的工作過(guò)程、工作情境、專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能等，針對(duì)單片機(jī)不同部分的應(yīng)用能力訓(xùn)練，設(shè)計(jì)出不同的項(xiàng)目和工作任務(wù)，將產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程融入項(xiàng)目中。這對(duì)教師本身的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。因此，項(xiàng)目教學(xué)需要的教師不是純學(xué)者型、教學(xué)型的，而是通教學(xué)、懂生產(chǎn)、會(huì)管理的綜合型人才。既要有豐富的專業(yè)理論知識(shí)，又要有專業(yè)實(shí)踐能力和操作技能，還要有管理經(jīng)營(yíng)能力和市場(chǎng)科技信息意識(shí)。

（3）實(shí)施理實(shí)一體化項(xiàng)目式教學(xué)要打破傳統(tǒng)的以章節(jié)為序的教學(xué)模式，以專業(yè)職業(yè)能力將教學(xué)內(nèi)容劃分成具體可實(shí)施的項(xiàng)目。項(xiàng)目選擇及劃分應(yīng)遵循“以職業(yè)行為獲得知識(shí)”的認(rèn)知規(guī)律，充分考慮應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等工作任務(wù)的實(shí)用性、典型性、可操作性以及可拓展性等因素，緊密結(jié)合自動(dòng)化及電子工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，依據(jù)本專業(yè)的職業(yè)能力要求精選并序化教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建過(guò)程中，注重情境性、科學(xué)性、人本性的平衡與互補(bǔ)，考慮知識(shí)點(diǎn)的合理分配和學(xué)習(xí)能力的循序漸進(jìn)。

（4）建立“全程考核”的評(píng)學(xué)模式。為了有效、客觀地評(píng)估學(xué)生在理實(shí)一體類課程中的全面表現(xiàn)，需要在課程考核方面建立起一套完善的“全程考核”的評(píng)學(xué)模式。全程考核和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，包括課前資料的收集、工作過(guò)程記錄單的填寫、操作過(guò)程的規(guī)范性及團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目的完成情況等。采用提問(wèn)、觀察、評(píng)定、實(shí)測(cè)等方法形式，教師對(duì)項(xiàng)目小組評(píng)價(jià)、教師對(duì)學(xué)生個(gè)人評(píng)價(jià)與學(xué)生自我評(píng)價(jià)相結(jié)合，對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

四、基于“工作過(guò)程系統(tǒng)化”的教學(xué)改革成效

基于“工作過(guò)程系統(tǒng)化”單片機(jī)系列課程教學(xué)改革實(shí)施一年多來(lái)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，技能訓(xùn)練得到強(qiáng)化，單片機(jī)綜合開(kāi)發(fā)能力顯著提高。

（1）在理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)中，每一項(xiàng)目既相互獨(dú)立，又緊密相連，循序漸進(jìn)，在一段教學(xué)時(shí)間內(nèi)，只把某一個(gè)項(xiàng)目或工作過(guò)程作為學(xué)習(xí)內(nèi)容。當(dāng)學(xué)生能較快地完成簡(jiǎn)單項(xiàng)目，并將設(shè)計(jì)方法擴(kuò)展到復(fù)雜項(xiàng)目時(shí)，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)單片機(jī)課程“并不難”，進(jìn)而產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

（2）專業(yè)理論學(xué)習(xí)和技能操作訓(xùn)練進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，技能訓(xùn)練時(shí)間大大增加，學(xué)生有較多機(jī)會(huì)將專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際反復(fù)對(duì)照、加深理解，主動(dòng)構(gòu)建自我的知識(shí)體系，實(shí)踐技能形成較快。技能操作訓(xùn)練與專業(yè)理論相對(duì)應(yīng)，緊密銜接，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的密切結(jié)合，理性與感性認(rèn)識(shí)的同步上升。

（3）工作過(guò)程系統(tǒng)化理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)，是以企業(yè)電子產(chǎn)品作為單片機(jī)課程的教學(xué)載體，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作過(guò)程與單片機(jī)的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合組織教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)在單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)訓(xùn)練過(guò)程我們不斷引進(jìn)最新開(kāi)發(fā)模式和最新開(kāi)發(fā)工具，使其緊跟技術(shù)前沿。這樣的教學(xué)模式十分有利于提高學(xué)生單片機(jī)的綜合開(kāi)發(fā)能力。

項(xiàng)目?jī)?yōu)選幫助學(xué)生集中精力，關(guān)注實(shí)際應(yīng)用，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，使學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣；理實(shí)一體將專業(yè)理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練有機(jī)地結(jié)合在一起，重在技術(shù)應(yīng)用；以產(chǎn)品為載體，引入先進(jìn)開(kāi)發(fā)模式，提高了學(xué)生單片機(jī)系統(tǒng)綜合應(yīng)用能力。

五、結(jié) 語(yǔ)

傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)重理論、輕實(shí)踐、考核形式單一導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力不夠。基于“工作過(guò)程系統(tǒng)化”的單片機(jī)教學(xué)，以實(shí)際產(chǎn)品為載體的項(xiàng)目替代了單片機(jī)課本的章節(jié)，引入先進(jìn)的開(kāi)發(fā)模式和開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)展理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)，強(qiáng)調(diào)了理論知識(shí)和實(shí)踐技能的結(jié)合，融“教、學(xué)、做”于一體。教學(xué)改革實(shí)施以來(lái)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，技能訓(xùn)練得到強(qiáng)化，單片機(jī)綜合開(kāi)發(fā)能力顯著提高。

［1］李文華.單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2008.

［2］曲衛(wèi)冬，王亞青.單片機(jī)課程理實(shí)一體項(xiàng)目式教學(xué)的探討［J］.中國(guó)電力教育，2010，（10）：56-57.

［3］代慧芳.基于工作過(guò)程的單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（25）：104-106.