胡仁平

摘 要： 文章針對傳統(tǒng)單片機課程理論與實踐脫節(jié)情況，通過調(diào)研企業(yè)電子相關(guān)專業(yè)的工作崗位及具體工作過程，對《單片機技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》課程進行了改革與開發(fā)，并以循環(huán)彩燈的設(shè)計與制作為教學(xué)情境載體，研究了工作過程系統(tǒng)在此課程中的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞： 電子專業(yè) 單片機產(chǎn)品設(shè)計 教學(xué)改革

電子專業(yè)學(xué)生主要從事以下三類崗位工作：核心崗位（電子產(chǎn)品裝配工、電子產(chǎn)品調(diào)試工）、從屬崗位（電子產(chǎn)品檢修員、電子技術(shù)員）、拓展崗位（電子技術(shù)工程師、產(chǎn)品生產(chǎn)管理員）。對于核心崗位的需求量最大，但相對比例會有所下降，對知識與能力的要求會有所提高；從屬崗位和拓展崗位的人才需求量呈上升趨勢，需求緊迫。單片機技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計這門課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生成為在智能控制系統(tǒng)檢測維修與設(shè)計方面的專門人才，直接反映從屬崗位和拓展崗位的工作要求，具有鮮明的職業(yè)性與實踐性。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生典型的智能控制系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計的能力。

傳統(tǒng)教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生只能被動接受。在實訓(xùn)課中傳統(tǒng)教學(xué)方法已不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，無法使學(xué)生更好地提高操作技能，使實訓(xùn)課逐漸變得枯燥無味。參照單片機產(chǎn)品設(shè)計工作過程和工作情境，進行課程教學(xué)改革。

1.課程改革思路

根據(jù)高職教育數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，遵循以“就業(yè)為導(dǎo)向，能力為本位”的職教理念設(shè)計。本課程從職業(yè)成長過程，按照從易到難、由淺入深的認知規(guī)律，確定合適的載體，運用教學(xué)論、方法論方式分析處理后，參照企業(yè)中單片機產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計工作過程和工作情境，進行選材。

2.學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)

通過調(diào)研，針對智能控制系統(tǒng)檢測維修與設(shè)計行動領(lǐng)域下的單片機技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計學(xué)習(xí)領(lǐng)域需要具備以下能力：

（1）專業(yè)能力

①讀懂單片機電路圖紙的能力；②掌握單片機工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的能力；③具備相應(yīng)的單片機硬件線路的調(diào)試能力；④具備能看懂單片機程序流程圖的能力；⑤具有基本的單片機編程的能力；⑥具備單片機軟硬件安裝和聯(lián)調(diào)的能力；⑦具備單片機產(chǎn)品開發(fā)的基本流程和工藝的能力。

（2）方法能力

①資料收集整理能力；②制訂、實施工作計劃的能力；③單片機應(yīng)用系統(tǒng)綜合應(yīng)用設(shè)計能力；④單片機應(yīng)用系統(tǒng)故障的檢查分析能力；⑤理論知識的綜合運用能力。

（3）社會能力

①語言表達能力、溝通協(xié)調(diào)能力；②團隊組織能力；③班組管理能力、責(zé)任心與職業(yè)道德；④安全與自我保護能力。

為了實現(xiàn)上述能力，在此將課程劃分為：循環(huán)彩燈的設(shè)計制作（22課時）、交通控制燈的設(shè)計制作（30課時）、數(shù)字電子鐘的設(shè)計制作（40課時）、溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計制作（40課時）四個學(xué)習(xí)情境。其中，此四個學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)是根據(jù)單片機應(yīng)用電子產(chǎn)品的設(shè)計由簡到難的過程確定的。

3.學(xué)習(xí)情境教學(xué)實施

以子情境循環(huán)彩燈的設(shè)計制作為例，進行教學(xué)實施。

（1）教學(xué)背景

教學(xué)目標(biāo)：能夠讀懂單片機I/O口控制電路原理圖，能夠掌握單片機I/O口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，能夠選用單片機I/O口作外部硬件電路的設(shè)計，能夠編制簡單的程序?qū)崿F(xiàn)單片機I/O口對外部電路的控制，能夠熟悉單片機系統(tǒng)硬件電路的組成及控制原理，能夠掌握基本的單片機軟硬件調(diào)試能力，能夠正確使用測量相關(guān)的儀器儀表，具備勞動組織能力、具備團隊協(xié)作能力、具備安全操作規(guī)范的意識。

學(xué)生應(yīng)具備的知識：單片機的整體認識、基本電子電路圖整體認識、I/O的整體認識、計算機使用能力、簡單硬件電路調(diào)試能力、電子儀器設(shè)備檢測及規(guī)范操作能力。

具體任務(wù)：使用相關(guān)電子儀器儀表對電路參量進行測量、掌握電路故障排除方法及處理思路、掌握應(yīng)用環(huán)節(jié)、確定方案、制定實施步驟、開發(fā)工具的使用。

準備文件：任務(wù)書、引導(dǎo)文、指導(dǎo)作業(yè)文件、演示視頻文件、單片機I/O口作外部控制電路相關(guān)文件、檢查單、評價表。

本任務(wù)旨在在該學(xué)習(xí)領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生團隊合作能力、溝通能力、檢修組織實施能力等；教師需合理引導(dǎo)學(xué)生完成小組討論，確定單片機I/O口控制硬件電路的設(shè)計及軟件編程的方案。

（2）教學(xué)組織形式

①針對循環(huán)彩燈的控制功能要求，學(xué)生設(shè)計相應(yīng)的功能接口電路，編制出程序及完成產(chǎn)品的調(diào)試。

②學(xué)生獨立工作和合作學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過小組討論、和教師談話培養(yǎng)交流能力。

（3）具體實施

①資訊：（2學(xué)時）

下發(fā)任務(wù)書，描述項目學(xué)習(xí)目標(biāo)，交代項目任務(wù)，發(fā)放相關(guān)學(xué)習(xí)資料，最后回答學(xué)生的提問。

②計劃（4學(xué)時）

學(xué)生自愿組織工作小組，推選班組長，以小組為單位，確認工作任務(wù)，分解任務(wù)，制訂工作計劃，教師對學(xué)生方案進行檢查、指導(dǎo)。

③決策（2學(xué)時）

確定掌握單片機I/O口基礎(chǔ)知識需要的資源及學(xué)習(xí)步驟，確定控制電路的設(shè)計與編程的學(xué)習(xí)步驟，確定任務(wù)完成的展示方式。

④實施（10學(xué)時）

第一，單片機I/O口的控制電路設(shè)計。小組成員分工收集資料，掌握單片機I/O口的結(jié)構(gòu)及工作原理，最后進行資料匯總，小組討論、教師指導(dǎo)下確定方案，完成I/O電路設(shè)計。

第二，程序的編制。根據(jù)所設(shè)計的I/O接口電路及控制要求，在小組討論、教師指導(dǎo)下確定方案，畫出程序流程圖，最后學(xué)生自己完成具體程序。

第三，軟硬件的調(diào)試。燒入程序，對設(shè)計的系統(tǒng)進行軟硬件調(diào)試，在調(diào)試過程中，記錄好調(diào)試出現(xiàn)的問題，并歸納總結(jié)經(jīng)驗。

教師應(yīng)合理安排時間，即使有個別小組在規(guī)定時間中沒有完成任務(wù)也必須停止，并要求該小組對未完成任務(wù)的原因進行詳細分析。教師應(yīng)安排課余時間讓未完成的小組完成項目的制作。如果大多數(shù)小組均未完成，教師應(yīng)根據(jù)實際情況查找原因，是否項目設(shè)置過難、是否學(xué)生還沒有掌握本次課的內(nèi)容，在以后的課程中做出相應(yīng)的調(diào)整。

⑤檢查及實施（4學(xué)時）

根據(jù)設(shè)計產(chǎn)品的功能及具體過程，教師及小組互檢評分。同時每人撰寫產(chǎn)品說明書，根據(jù)個人在小組活動中的表現(xiàn)進行小組互評。

選小組代表按照任務(wù)書的要求，在全班介紹工作過程，改進提高并總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試經(jīng)驗，結(jié)合班級所有方案，優(yōu)化小組方案。

4.結(jié)語

采用工作過程系統(tǒng)化的《單片機技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》課程，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與主動性、積極性，收到了良好的教學(xué)效果。通過對企業(yè)的用人調(diào)查，學(xué)生產(chǎn)品的調(diào)試與系統(tǒng)設(shè)計能力很強，不需再進行專業(yè)培訓(xùn)。今后還將對工作過程系統(tǒng)化的課程改革進行進一步完善，提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的工程實踐能力。

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