戴劍

摘要：闡述單片機課程的理實一體化教學模式，以單片機為控制核心實現(xiàn)數(shù)控機床各種功能，將傳統(tǒng)教材的知識點進行重構(gòu)，以項目導向法進行教學設(shè)計，使學生在做中學，學中做。

關(guān)鍵詞：理實一體化；單片機；項目導向法

中圖分類號：G4

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.17.094

1單片機課程教學現(xiàn)狀分析

單片機是一種小型MCU，常用于儀器儀表智能化、機電一體化設(shè)備自動控制，家用電器自動化方面，是智能設(shè)備控制系統(tǒng)的核心部件。是機電、自動化專業(yè)必修的專業(yè)課程。

單片機課程是實踐性非常強課程，并且其前導課程涉及的基礎(chǔ)知識廣泛，一般有《電工電子技術(shù)》、《傳感器技術(shù)》、《PCB設(shè)計與制作》、《C語言基礎(chǔ)》等課程。單片機技術(shù)系統(tǒng)性、應(yīng)用型較強，對學生邏輯思維能力有一定要求，又是軟、硬件結(jié)合，采取傳統(tǒng)課堂理論教學方式顯然是無法達到教學目標的。

隨著高職教育的普及，職業(yè)院校的生源質(zhì)量有所下降，大部分學生數(shù)學基礎(chǔ)差，邏輯思維能力不強，并且在學習過程中不適應(yīng)傳統(tǒng)課堂教學方式。

目前，大部分開設(shè)單片機課程的院校對單片機課程的教學是以課堂理論教學為主，以實驗箱的實驗為輔助，按照實驗箱中的指導手冊做驗證性實驗。學生按照指導書上的步驟進行實驗，盲目的觀察實驗現(xiàn)象，對整體的系統(tǒng)構(gòu)架不理解，一旦脫離了試驗箱，獨立進行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時，學生往往不知所措，不知道從哪里入手。這種以課堂理論教學為主，單獨靠幾個固定實驗進行實踐訓練的教學方式顯然也是無法達到教學目標的。

2理實一體化教學模式應(yīng)用的可行性

“理實一體化”教學模式是運用現(xiàn)代化的教育技術(shù)手段，打破傳統(tǒng)的授課方式，將理論、實驗、實訓等教學內(nèi)容整合在一起，教室、實驗室與實訓室融為一體。在一個課堂內(nèi)完成理論知識與實踐技能的傳授，以技能訓練為核心，融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體的全新教學模式。

“理實一體化”教學模式突破了以往理論與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，教學環(huán)節(jié)相對集中。它強調(diào)充分發(fā)揮教師的主導作用，通過設(shè)定教學任務(wù)和教學目標，讓師生雙方邊教、邊學、邊做，突出學生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調(diào)動和激發(fā)學生學習興趣，豐富課堂教學和實踐教學環(huán)節(jié)，提高教學質(zhì)量。

高職教育的培養(yǎng)目標是以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主，理論適度，重點培養(yǎng)學生的基本實踐能力與操作技能，從而進一步培養(yǎng)學生的綜合實踐能力與綜合技能。職業(yè)學校的學生動手能力和感性思維能力較強，非常適合采用“理實一體化”教學模式。

3理實一體化教學模式的應(yīng)用

3.1教學設(shè)計

通過企業(yè)調(diào)研，我們得到單片機系統(tǒng)開發(fā)的典型工作任務(wù)，結(jié)合我院機電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程《數(shù)控機床操作與編程》，選取利用單片機進行簡易數(shù)控系統(tǒng)的完整設(shè)計作為課程的教學項目。同時結(jié)合《單片機開發(fā)與應(yīng)用工程師》崗位職業(yè)資格證書的要求，理論教學本著“實用為主、夠為度”的原則，實踐教學本著“能力本位、逐層遞進”的原則，堅持“以職業(yè)能力培養(yǎng)”為核心，以實際工作項目為驅(qū)動，將部分內(nèi)容相互融合交叉，注重教學過程設(shè)計。將整個課程分為五個項目，十二個學習情境，每個項目都有明確的能力目標.每一個學習情境都足一個完整的工作過程。學生完成學習后，既可以使學生掌握單片機系統(tǒng)開發(fā)的主要內(nèi)容，又可以使學生深入理解數(shù)控機床控制系統(tǒng)的運行原理。

3.2實施步驟

理實一體化教學一般采用項目導向法，項目導向法是一種高效的教學方法，以教師為主導、學生為主體，以一個完整的項目工作為教學內(nèi)容，重構(gòu)原有教材的教學內(nèi)容，以項目為載體，以職業(yè)能力的培養(yǎng)為目標的系統(tǒng)化教學方法。具體實施過程如下：

（1）項目分析：教師介紹項目背景，提出項目要求和具體功能指標，同時簡要講解本項目相關(guān)的單片機知識點，幫助學生初步理解項目，使學生明白要做什么。學生收集資料，調(diào)查項目需求，分析項目的可實施性。

（2）制定計劃：教師對學生進行分組，每組3-5人。學生將項目分成多個任務(wù)，并根據(jù)每項工作任務(wù)的要求，制定具體的實施方案，制作詳細的項目指導書。

（3）項目實施：學生按照項目指導書要求進行操作，教師在學生具體實施過程進行監(jiān)督和指導。在實施過程中，注重培養(yǎng)學生的合作意識和溝通能力，主動積極思考、解決具體問題的能力、培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)技能。

（4）項目評價：項目導向教學的評價是多元的，采取過程性評價和總結(jié)性評價相結(jié)合、學生自評、互評和老師評點相結(jié)合的方式。項目導向教學強調(diào)通過項目的完成情況，考核學生綜合運用相關(guān)知識解決實際具體問題的能力。

（5）項目總結(jié)：教師對項目的特點、關(guān)鍵步驟、主要理論知識點進行梳理，幫助學生進一步增強對知識點的理解和掌握，并通過發(fā)現(xiàn)學生作品中的優(yōu)點，讓學生產(chǎn)生成就感，激發(fā)學生學習的興趣。同時，通過布置相關(guān)課后思考題，使學生繼續(xù)鞏固所學知識并加以拓展，培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用的能力。

3.3教學案例

下面以“項目一：數(shù)控機床的顯示”為例進行教學設(shè)計。

項目一：數(shù)控機床的顯示：數(shù)控機床的顯示包含數(shù)控系統(tǒng)顯示面板和各類指示燈，這里僅對指示燈的顯示進行項目設(shè)計。在學生學習《數(shù)控機床操作與編程》課程中，學生已經(jīng)初步掌握了數(shù)控機床的基本操作，下面請同學們說一下在操作數(shù)控機床時指示燈的狀態(tài)有什么特點？

在數(shù)控機床操作面板上有的指示燈按下對應(yīng)按鍵后常亮，如機床準備就緒時的綠燈，進給倍率F等；有的指示燈按下時亮、松開按鍵后滅，如方向按鍵X+等；有的指示燈會閃爍，如報警燈；有的指示燈是觸發(fā)某一狀態(tài)才會亮，如回零燈。這些現(xiàn)象是如何通過單片機的控制實現(xiàn)呢？

學習情境1-2 綠燈：

前面學生學習了單片機的最小系統(tǒng)，了解了只有加上最基本的外部復位電路、震蕩電路后單片機才能工作，但是沒有任何的輸入、輸出。現(xiàn)在我們加上一個綠燈試試。

（1）項目分析：機床準備就緒后綠色指示燈持續(xù)常亮，在單片機最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在單片機的輸出引腳上加上一個綠燈，并通過程序持續(xù)給引腳低電平信號就可以使綠燈常亮了。

（2）制定計劃：按照單片機系統(tǒng)開發(fā)的過程，總體設(shè)計、硬件電路設(shè)計（Proteus仿真、面包板搭建電路）、軟件設(shè)計（Keil仿真）、綜合調(diào)試（軟硬件）、項目文檔整理等各組進行分工。根據(jù)學習情境的要求，各組員制定具體的實施方案并制作詳細的項目指導書。

（3）項目實施：教師在學生具體實施過程進行監(jiān)督和指導，學生在實驗過程中難免會遇到障礙，首先鼓勵學生自行分析、思考，進行小組討論，或以提問的方式引導學生思考。如：在硬件電路設(shè)計時，能夠直接在輸出接口P1.0連接發(fā)光二極管嗎？在軟件設(shè)計中，reg51.h是什么文件？P1.0=0就是低電平了嗎？

（4）項目評價：小組完成項目內(nèi)容后，先根據(jù)組員分工進行自評和互評，最后教師對每組的項目文檔進行點評，對在項目實施過程中發(fā)現(xiàn)的亮點提出表揚。

（5）項目總結(jié)：教師對全班的項目完成情況做匯總，對項目整體設(shè)計思路，關(guān)鍵要點做詳細說明，對外圍電路的設(shè)計、軟件設(shè)計不同方案進行講解。同時，提出新問題，燈怎么滅掉？1個燈點亮了，8個燈呢？

單片機課程是實踐性很強的專業(yè)課程，尤其是在強調(diào)動手能力、職業(yè)能力的高職教育中，培養(yǎng)學生單片機外圍硬件電路的設(shè)計、軟件的設(shè)計能力只有通過大量的練習。采用理實一體化的教學模式，能夠充分調(diào)動學生學習的積極性，并通過項目實施過程中的操作、思考、交流、討論等環(huán)節(jié)，鍛煉學生的動手能力和團隊協(xié)作精神，使學生全面發(fā)展。