王建華 韓紅亮 李忠紅

摘要：根據(jù)高職醫(yī)學(xué)院校醫(yī)療設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的需求，對該專業(yè)單片機(jī)教學(xué)進(jìn)行探索研究，分析教學(xué)對象認(rèn)知基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)目的，據(jù)此明確單片機(jī)“一體化”教學(xué)模式，制定課程教學(xué)總體設(shè)計方案，規(guī)劃單片機(jī)實驗室硬件條件建設(shè)，細(xì)化、完善教學(xué)方法。經(jīng)實踐教學(xué)驗證，該教學(xué)改革符合學(xué)員的認(rèn)知和職業(yè)發(fā)展規(guī)律，為后續(xù)醫(yī)療衛(wèi)生裝備維修專業(yè)的學(xué)習(xí)打下良好任職基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療設(shè)備專業(yè); 單機(jī)片; “一體化”教學(xué)

隨著單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機(jī)被廣泛地應(yīng)用于智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域，為滿足單片機(jī)技術(shù)人才的需要，各理工科高?；?qū)I(yè)均開設(shè)了單片機(jī)技術(shù)課程。由于單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，知識點抽象難懂，引起了教學(xué)人員的高度重視，期間取得了很多相關(guān)的單片機(jī)教學(xué)改革研究成果。文獻(xiàn)[1]從單片機(jī)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)采用的編程語言以及教學(xué)手段等方面進(jìn)行了教學(xué)改革研究。文獻(xiàn)[2]詳細(xì)闡述了基于 Proteus 的單片機(jī)理實一體化教學(xué)模式在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用。文獻(xiàn)[3]主要針對企業(yè)電子產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計程序的基礎(chǔ)上，研發(fā)出適宜的單片機(jī)時間課程教學(xué)模式，根據(jù)該教學(xué)模式提出適宜的教學(xué)思路以及教學(xué)內(nèi)容上的革新，并給出對應(yīng)的教學(xué)措施。文獻(xiàn)[4]通過加強(qiáng)單片機(jī)實訓(xùn)項目的開發(fā)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)的工程應(yīng)用能力。文獻(xiàn)[5]在單片機(jī)課程開發(fā)過程中，結(jié)合單片機(jī)崗位和典型工作任務(wù)，通過仿真與產(chǎn)品項目相結(jié)合的方式開展教學(xué);隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，慕課、微課進(jìn)入課堂，文獻(xiàn)[6]研究了工程實踐案例和微課程相結(jié)合的單片機(jī)課程教學(xué)改革模式。這些研究成果為單片機(jī)教學(xué)提供了重要的參考依據(jù)和實施途徑，但針對高職醫(yī)學(xué)院校醫(yī)療設(shè)備專業(yè)單片機(jī)學(xué)習(xí)研究的卻較少，文章在分析授課對象、明確教學(xué)理念的基礎(chǔ)上，對高職醫(yī)學(xué)院校醫(yī)療設(shè)備專業(yè)單片機(jī)“一體化”教學(xué)模式展開探索和研究。

一、課程總體設(shè)計

（一）分析教學(xué)對象

我校醫(yī)療設(shè)備專業(yè)學(xué)員是高中畢業(yè)后經(jīng)考試選拔為我校該專業(yè)學(xué)員，均為男生。高中階段以理科為主，來校后前期主修高等數(shù)學(xué)、物理、衛(wèi)生信息技術(shù)、電子技術(shù)、電工技術(shù)等課程，具有一定的電子基礎(chǔ)知識和電路分析能力，由歷屆學(xué)員對以上課程學(xué)習(xí)情況反饋和教員對學(xué)員學(xué)習(xí)情況的總結(jié)得知，大部分學(xué)員具有較高的學(xué)習(xí)熱情，但基礎(chǔ)較為薄弱，對較深知識點的理解和把握存在一定的困難，邏輯思維能力有待培養(yǎng)加強(qiáng)。通過課前座談會了解學(xué)員情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍對于單片機(jī)這門技術(shù)較為陌生，沒有相關(guān)的知識儲備，對所學(xué)內(nèi)容充滿好奇和期待。

（二）明確教學(xué)理念

單片機(jī)課程是醫(yī)療設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)必修的一門任職基礎(chǔ)課程，通過對本門課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的基本理論、基本方法，能運用其知識、技能解決實際系統(tǒng)問題。本課程重點強(qiáng)調(diào)對學(xué)員崗位任職能力的培養(yǎng)，通過對教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和前瞻性的研究，針對不同環(huán)節(jié)，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，有意識、有步驟地將職業(yè)能力的訓(xùn)練和職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成融入到實際的教學(xué)過程中，最終實現(xiàn)教學(xué)與醫(yī)療設(shè)備維修實際需要的有效結(jié)合。課程內(nèi)容的選擇降低理論重心，突出實踐應(yīng)用，教學(xué)活動力求體現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)理念。

（三）制定設(shè)計方案

在分析學(xué)員情況、明確課程教學(xué)理念的基礎(chǔ)上制定課程總體設(shè)計方案，如圖1所示。

單片機(jī)是一門應(yīng)用性技術(shù)，學(xué)習(xí)該課程的最終目的是應(yīng)用單片機(jī)，因此，課程名稱定為《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》，意在強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的重要性。隨著單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，其在醫(yī)療設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，學(xué)習(xí)單片機(jī)有助于提高學(xué)員的崗位任職能力，也是醫(yī)療設(shè)備維修崗位必然的客觀需求——學(xué)會單片機(jī)基本工作原理和控制方法。能力學(xué)習(xí)單元可細(xì)化為單片機(jī)基礎(chǔ)、C語言程序在單片機(jī)中的應(yīng)用、單片機(jī)功能部件、單片機(jī)擴(kuò)展技術(shù)、單片機(jī)接口技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計等內(nèi)容。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程就是應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，是一個基于實用的認(rèn)知過程。因此，構(gòu)建項目式教學(xué)平臺，進(jìn)行項目式教學(xué)是實現(xiàn)上述目的的最好途徑?；陧椖康膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)教學(xué)過程大致可分為：項目引入、相關(guān)知識學(xué)習(xí)、項目實施、知識拓展等幾個環(huán)節(jié)，其教學(xué)體系以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為核心，以項目為驅(qū)動，以教師教材教學(xué)資源為基礎(chǔ)，以實驗任務(wù)為手段，以考核和教學(xué)設(shè)計為保證，實現(xiàn)“教、學(xué)、做、評”一體化教學(xué)。

二、單片機(jī)實驗室硬件平臺建設(shè)

單片機(jī)實驗室建設(shè)是《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》課程必要的硬件條件。硬件平臺建設(shè)包括實驗臺、計算機(jī)、實驗箱及網(wǎng)絡(luò)等配套教學(xué)設(shè)施。其中，實驗箱是重要的組成部分。考慮到一些教學(xué)實驗器材生產(chǎn)廠家開發(fā)的實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套設(shè)備多，零部件之間相互依賴程度大，集成度高，不利于學(xué)員對單片機(jī)內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)和原理的理解認(rèn)識，在很大程度上制約了學(xué)員實踐技能的提高，不能滿足應(yīng)用性人才培養(yǎng)的需要。因此，針對當(dāng)前單片機(jī)實驗教學(xué)存在的不足，根據(jù)醫(yī)療設(shè)備專業(yè)學(xué)員培養(yǎng)的需要，自主研發(fā)適合學(xué)員的單片機(jī)綜合實驗箱，該實驗箱的設(shè)計從實際工程開發(fā)的角度出發(fā)，采用模塊式結(jié)構(gòu)對單片機(jī)實驗箱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，增強(qiáng)了學(xué)員動手能力，以培養(yǎng)學(xué)員應(yīng)用和開發(fā)單片機(jī)的實際技能。

實驗箱共包括12個模塊，底層為電源母版，為各模塊供電。為切實提高學(xué)員的實際動手能力和滿足實驗箱的可重復(fù)利用的要求，各功能模塊通過銅柱與母板進(jìn)行可拆卸式的連接，模塊與單片機(jī)處理器之間及模塊與模塊之間采用杜邦線和排線連接，從而方便組成各實驗項目的硬件電路。各模塊之間既相互獨立又相互聯(lián)系，每個模塊可以完成數(shù)量不等的實驗項目。

實驗箱的12個模塊分別為單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、8位邏輯電平顯示模塊、查詢式鍵盤模塊、數(shù)碼管顯示模塊、電子琴模擬模塊、SRAM和EEPROM模塊、蜂鳴器驅(qū)動發(fā)聲模塊、繼電器控制模塊、溫度傳感器模塊、矩陣鍵盤模塊、時鐘模塊和串口通信模塊。每個模塊均承載著不同的實驗項目任務(wù)，而所有的實驗項目任務(wù)涵蓋了本專業(yè)學(xué)員課程標(biāo)準(zhǔn)的所有知識點，共同構(gòu)建了單片機(jī)從硬件到軟件的完整知識體系。實驗?zāi)K與知識結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

本綜合實驗箱，除完成上述基本實驗項目外，還可以根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況和專業(yè)背景，將不同的實驗項目模塊進(jìn)行組合，形成新的實驗項目。例如，利用數(shù)碼管顯示模塊、矩陣鍵盤模塊、蜂鳴器驅(qū)動發(fā)聲模塊和單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，可以完成病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計;利用溫度傳感器模塊、數(shù)碼管顯示模塊，可以完成病房溫度檢測的實驗設(shè)計。通過這些有著很強(qiáng)實際應(yīng)用背景的小項目，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動自主學(xué)習(xí)的積極性，從實際出發(fā)鍛煉學(xué)員工程開發(fā)的能力，營造鼓勵獨立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)從單純的單片機(jī)知識到實際應(yīng)用的有效轉(zhuǎn)換和順利過度。

三、基于項目的單片機(jī)一體化教學(xué)

根據(jù)單片機(jī)綜合實驗箱的項目設(shè)計，主編配套實驗項目指導(dǎo)書1部，制定課程標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，建設(shè)課程資源。教學(xué)模式采用基于項目的單片機(jī)一體化教學(xué)。項目教學(xué)法在實施過程中采取認(rèn)知主義、建構(gòu)主義、人本主義三種學(xué)習(xí)理論的各自優(yōu)點，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式和現(xiàn)代教育理念，緊密結(jié)合實際，突出了職業(yè)教育以操作技能為主的特點。

（一）實施過程

將整門課程按照模塊進(jìn)行劃分，分為單片機(jī)基礎(chǔ)、C語言程序在單片機(jī)中的應(yīng)用、單片機(jī)功能部件、單片機(jī)擴(kuò)展技術(shù)、單片機(jī)接口技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計等6個模塊，每個模塊包括了數(shù)量不等的項目，每個項目又有不同任務(wù)所組成。整體教學(xué)以項目為載體，以任務(wù)為驅(qū)動，將知識和技能有效結(jié)合于項目中。教學(xué)階段可分為項目展示、任務(wù)分解、知識學(xué)習(xí)、實踐提高四個部分。課堂教學(xué)上，整體控制講習(xí)比例近為2：3，另外增加第二課堂活動，以實踐為主。

（二）課堂組織

在課堂組織上，采取精講多練的方式進(jìn)行。改變老師講學(xué)生聽，學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面，為調(diào)動學(xué)員的主動參與意識和學(xué)習(xí)熱情，課上采取分組實踐的形式展開，2-3人為一小組。結(jié)合學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)定具體目標(biāo)，采取組與組之間相互競爭的方式展開，鼓勵完成又快又好的組別幫帶其余同學(xué)，形成良好積極向上的互幫互助的學(xué)習(xí)氛圍，使課堂不受刻板紀(jì)律的約束，給學(xué)員以自由的學(xué)習(xí)空間。課上學(xué)員可以通過分組討論、研究思考，拓寬思路，加快形成解決方案，對知識體系的構(gòu)建起到積極的推動作用。實踐環(huán)節(jié)中，教師及時給予指導(dǎo)。

（三）考核評價

考核評價作為課程的一部分，至關(guān)重要，對學(xué)員的學(xué)習(xí)方式起到重要的導(dǎo)向作用。作為以提高實踐技能為主要教學(xué)目的的單片機(jī)教學(xué)只進(jìn)行理論考核是不全面的，因此，本課程考核的標(biāo)準(zhǔn)定為：理論+實踐。具體考核評價由兩部分組成，包括實踐成績和理論考核，分別占考核總成績的50%。為增加學(xué)員平時學(xué)習(xí)的動力和興趣，充分激發(fā)學(xué)員的內(nèi)在動力，其中實踐成績又由兩部分組成，即平時實踐成績和實踐考核成績。平時實踐成績?yōu)槊看螌嵺`項目的拓展部分內(nèi)容成績，即學(xué)員在完成實驗指導(dǎo)書基礎(chǔ)實踐項目基礎(chǔ)上的拓展練習(xí)內(nèi)容。為提高學(xué)員實踐積極性，教員會適度安排此部分內(nèi)容，并且根據(jù)學(xué)員完成的質(zhì)量、時間和創(chuàng)新程度等因素按照記分標(biāo)準(zhǔn)，分別給予1-5分的不同記分。對每位學(xué)員不同項目的記分進(jìn)行累加，課程結(jié)束后按照實踐總成績的20%進(jìn)行折算。實踐考核成績?yōu)檎n程結(jié)束后，單獨組織的綜合性實踐考核，考核中學(xué)員隨機(jī)抽取考核題目（題目難度略高于平時實踐項目，突出創(chuàng)新能力的考核），要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成，教員會根據(jù)學(xué)員具體完成情況進(jìn)行評分，最后按照實踐總成績的30%進(jìn)行折算。理論考核是針對課程涉及到的理論知識點的考核，以紙質(zhì)試卷考核為主，按總成績的50%計入總分。將實踐和理論成績有機(jī)結(jié)合，共同促進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的最終達(dá)成。

四、結(jié)語

文章針對我校高職醫(yī)學(xué)院校醫(yī)療設(shè)備專業(yè)單片機(jī)“一體化”教學(xué)模式進(jìn)行嘗試和探索，給出了課程總體設(shè)計方案，說明了課程的硬軟件環(huán)境建設(shè)情況，實踐教學(xué)表明，該教學(xué)模式能有效提高學(xué)員單片機(jī)實踐技能，收到了較好的教學(xué)效果。在此基礎(chǔ)上將繼續(xù)努力、不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步完善教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量。

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