论文部分内容阅读
摘要：本文根据作者多年的教学研究，结合单片机课程的授课特征，利用了课程教学的资源，总结了该课程比较合理的教学、考试等模式，真正体现了高职高专授课理实一体化的教学要求，为以项目为导向的教学理念奠定了坚实的基础。
关键词：单片机；项目化教学；理实一体化；课题设计
中图分类号：TP368.12-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 22-0000-02
当前，单片机的应用已渗透到我们生活的各个领域，包含了工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事方面等。鉴于该技术如此广泛的应用，加之技术随着时代的更新发展，单片机的从业人员将更为抢手。因此，单片机的学习、开发与应用是社会发展的必然需求。
在高职高专学校，单片机应用技术这门课程是机电、汽车、电气、电子、通信等所有工科专业的核心课程。为使该课程的教学能够符合高等职业教育的教学规律，突出实践技能的培养，本课程拟采用项目主导、任务驱动的方式，将理论加实验的教学方式，改变为教、学、练、做同步进行的项目教学方式，真正实现理实一体，学做合一。这样更有利于激发学生的学习兴趣，增强学生的实际操作能力，提高课程的教学质量。
根据以上要求，作者根据多年的单片机教学经验，并结合高职高专学生的素质，以及学生接受知识的能力，成立了单片机课程教学改革课题组，制定了切实可行的建设计划。经过两年的实践，总结成四个方面，分别是：“教学方式”、“考试方式”、“教材编写”、“实验设备”等一系列配套的改革方案。
1 教学方式
单片机教学过程的改革是所有建设的关键，下面我们先来分析一下传统的单片机教学方式。
1.1 传统教学方式
单片机的传统教学都是以教师讲授知识为主的教学模式，强调理论知识体系的完整性、严密性。而对于与实践相关联的理论知识的学习正是高职学生的弱项， 传统的单片机教学是以单片机的知识结构为主线，把单片机知识系统分成硬件、指令、编程、系统扩展和各种外围器件的应用。授课的顺序是硬件结构→指令系统→软件编程→单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，最后再讲一些实例。按照此种教学结构，学生普遍感到难学，导致大多数学生存在着厌学情绪，使得老师抱怨现在的学生越来越难教了，学生抱怨老师讲的理论知识枯燥乏味，什么都没听懂，如此形成了一个恶性循环。如何让基础比较薄弱的学生较好地掌握单片机技术是当前单片机课程面临的一个急需解决的问题，显然传统的以教师讲授为主的教学模式肯定不能适应单片机教学的需要，必须转变教学方法。
1.2 改革教学过程
根据目前高职单片机课程教学现状，针对现行单片机教学和应用中存在的问题，结合多年的教学经验，总结了教改之后单片机的教学过程，形成了初步项目化的教学系统。
1）任务分解
将单片机基本知识分成若干模块，主要包括：单片机系统、流水灯、计数器、4×4键盘、码表、双机通信、LED点阵显示屏、综合项目训练。八个项目中，前六个项目与单片机的理论系统相互对应，分别为：基本知识、输出口、输入口、I/O口的高级应用、定时和中断、串行口；后两个项目主要涉及了单片机的最常规的综合应用。如此分配，可将具体的实践应用融入到单片机的基本理论中，保持了单片机系统的完整性，且激发了学生学习的兴趣。下面就“以4×4键盘的设计与调试”的例子来说明具体的任务分解方法。
根据键盘的设计特点，以及学生由浅入深的接受能力，作者将该知识点分成多个任务模块，分别为：单数字动态扫描显示的设计与调试、多数字动态扫描显示的设计与调试、4×4键盘的设计与调试。在进行每一个任务教学时，教师向学生交待数字动态扫描显示的功能以及设计思路，讲授基本的设计原理，在学生有一定的设计基础上，布置学生设计任务，进入设计过程，主要包括硬件电路设计，软件代码的开发，为下一步仿真模拟打下基础。
2）仿真模拟
在学生有了设计思路后，教师可以引导利用PROTEUS仿真软件进行硬件电路的设计，并用KEIL软件进行代码的编译，将程序导入PROTEUS中进行仿真，判断设计的准确性，根据仿真过程进行修改，下面是子任务“多数字动态扫描显示”的PROTEUS仿真图。（图1）
3）实物调试
虚拟软件的仿真，有着很大的优点，比如容易修改硬件接线，资源也比较简单，一台PC机即可。而仿真毕竟不能代替实物，因此，在PROTEUS仿真成功的基础上，我们还要求学生灵活运用相应的实验设备进行实物的调试，真正做到学做合一，理实一体，下面是“多数字动态扫描显示”的实物调试图。（图2）
4）理论讲授
虽然，我们强调实践为主导，理论为实践服务。但是在重视实践的同时，我们也不能够忽视理论的重要性。单片机课程有着它独特的理论性和系统性，主要是看教师用何种方式将理论知识教授给学生。我们这里提倡，将单片机的系统理论进行分解，穿插到每个实践模块的任务中，在学生理解且熟练完成每个任务后，老师应将每个任务所涉及的相关理论再次的讲授给学生，这时学生的接受能力与不进行实践之前接受理论知识的能力完全不同，有了感性体验之后，学生会觉得课程内容不再枯燥，已经有很强的学习兴趣，此时教授相关理论知识正合时宜。
2 考试方式
传统的试卷考试偏重理论，应用性较弱，容易引起学生考前强化，平时不学的状态，并易于引起学生的作弊思想。因此，要想更好的实现课堂教学效果，考试方式的改革也必须同步进行。在经过多次的考试实践后，我们采用了平时和期末并重的方式，并注重实践。具体方法如下：将课堂教学的多个模块内容稍加调整，让学生在规定的时间和地点开卷完成该模块的项目报告，每份计若干分，各模块累加并核算总分。当然，做项目报告的过程也是课题设计与调试的过程。另在课程结束后，同样给学生多个项目，让学生抽取一个项目课题，进行闭卷设计，并通过PROTEUS仿真和实验设备完成软硬件调试，且整理成文本试卷，并计分，将该次考分与平时项目报告分综合作为学生的最终成绩。下图可以说明考试改革的操作方式。
这种考试方式的改革，最大的优点是：考试过程就是再学习的过程，避免了很多传统考试的弊端。当然，考试方式很多，不管利用何种方法，我们希望得到的最终目标是，让学生不觉得考试是一种形式，是一种负担，而是有意义的再学习和接受知识的过程。只有考核的方式跟随教学的方式一起改革，才能让学生重视平时的学习，让革新的考核方法更进一步的为平时的教学服务。
3 教材编写
随着单片机课程教学改革的逐步推进，与之关系密切的教材建设也非常的重要。传统的单片机教材基本都是以系统化的模式编排，教师在授课中必须按照理论为主，实验相匹配的方式进行组织教学。而近年来，类似项目化的单片机教材也在逐步问世，但是由于各种因素的驱动，很多教材只是将原传统教材进行改头换面，实质换汤不换药，并未真正实现任务驱动的模式。因此，作者根据项目化教学的需求，在经过两级学生的教学实践后，整理并正式出版了与教学相匹配的项目化教程。
4 开发实验设备
在本次教学改革中，最困难的就是实验设备的开发。为了做到真实的效果，在08和09级教学中，运用了proteus软件进行仿真教学，所有的接線与现象都通过仿真软件来完成。因此，在仿真的基础上，课题组开发了与项目配套的实验开发箱。 该开发箱经过10、11级学生的试用，效果非常明显。原本枯燥无味的理论知识立刻变得生动，完美的实物展现真正激发了学生的热情，同学们不再觉得课程的是那么的神秘难懂。通过实物现象的不断变化，学生可以自主编写代码，当功能实现时，学生真正感觉到自身的价值，很好的提升了学习效率。
[作者简介]
顾亚文，南京金肯职业技术学院，讲师；廖武华，中国人民解放军总参谋部第六十研究所，工程师；袁道香，无锡南洋职业技术学院，讲师。
备注：本论文由金肯职业技术学院课题经费支持
关键词：单片机；项目化教学；理实一体化；课题设计
中图分类号：TP368.12-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 22-0000-02
当前，单片机的应用已渗透到我们生活的各个领域，包含了工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事方面等。鉴于该技术如此广泛的应用，加之技术随着时代的更新发展，单片机的从业人员将更为抢手。因此，单片机的学习、开发与应用是社会发展的必然需求。
在高职高专学校，单片机应用技术这门课程是机电、汽车、电气、电子、通信等所有工科专业的核心课程。为使该课程的教学能够符合高等职业教育的教学规律，突出实践技能的培养，本课程拟采用项目主导、任务驱动的方式，将理论加实验的教学方式，改变为教、学、练、做同步进行的项目教学方式，真正实现理实一体，学做合一。这样更有利于激发学生的学习兴趣，增强学生的实际操作能力，提高课程的教学质量。
根据以上要求，作者根据多年的单片机教学经验，并结合高职高专学生的素质，以及学生接受知识的能力，成立了单片机课程教学改革课题组，制定了切实可行的建设计划。经过两年的实践，总结成四个方面，分别是：“教学方式”、“考试方式”、“教材编写”、“实验设备”等一系列配套的改革方案。
1 教学方式
单片机教学过程的改革是所有建设的关键，下面我们先来分析一下传统的单片机教学方式。
1.1 传统教学方式
单片机的传统教学都是以教师讲授知识为主的教学模式，强调理论知识体系的完整性、严密性。而对于与实践相关联的理论知识的学习正是高职学生的弱项， 传统的单片机教学是以单片机的知识结构为主线，把单片机知识系统分成硬件、指令、编程、系统扩展和各种外围器件的应用。授课的顺序是硬件结构→指令系统→软件编程→单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，最后再讲一些实例。按照此种教学结构，学生普遍感到难学，导致大多数学生存在着厌学情绪，使得老师抱怨现在的学生越来越难教了，学生抱怨老师讲的理论知识枯燥乏味，什么都没听懂，如此形成了一个恶性循环。如何让基础比较薄弱的学生较好地掌握单片机技术是当前单片机课程面临的一个急需解决的问题，显然传统的以教师讲授为主的教学模式肯定不能适应单片机教学的需要，必须转变教学方法。
1.2 改革教学过程
根据目前高职单片机课程教学现状，针对现行单片机教学和应用中存在的问题，结合多年的教学经验，总结了教改之后单片机的教学过程，形成了初步项目化的教学系统。
1）任务分解
将单片机基本知识分成若干模块，主要包括：单片机系统、流水灯、计数器、4×4键盘、码表、双机通信、LED点阵显示屏、综合项目训练。八个项目中，前六个项目与单片机的理论系统相互对应，分别为：基本知识、输出口、输入口、I/O口的高级应用、定时和中断、串行口；后两个项目主要涉及了单片机的最常规的综合应用。如此分配，可将具体的实践应用融入到单片机的基本理论中，保持了单片机系统的完整性，且激发了学生学习的兴趣。下面就“以4×4键盘的设计与调试”的例子来说明具体的任务分解方法。
根据键盘的设计特点，以及学生由浅入深的接受能力，作者将该知识点分成多个任务模块，分别为：单数字动态扫描显示的设计与调试、多数字动态扫描显示的设计与调试、4×4键盘的设计与调试。在进行每一个任务教学时，教师向学生交待数字动态扫描显示的功能以及设计思路，讲授基本的设计原理，在学生有一定的设计基础上，布置学生设计任务，进入设计过程，主要包括硬件电路设计，软件代码的开发，为下一步仿真模拟打下基础。
2）仿真模拟
在学生有了设计思路后，教师可以引导利用PROTEUS仿真软件进行硬件电路的设计，并用KEIL软件进行代码的编译，将程序导入PROTEUS中进行仿真，判断设计的准确性，根据仿真过程进行修改，下面是子任务“多数字动态扫描显示”的PROTEUS仿真图。（图1）
3）实物调试
虚拟软件的仿真，有着很大的优点，比如容易修改硬件接线，资源也比较简单，一台PC机即可。而仿真毕竟不能代替实物，因此，在PROTEUS仿真成功的基础上，我们还要求学生灵活运用相应的实验设备进行实物的调试，真正做到学做合一，理实一体，下面是“多数字动态扫描显示”的实物调试图。（图2）
4）理论讲授
虽然，我们强调实践为主导，理论为实践服务。但是在重视实践的同时，我们也不能够忽视理论的重要性。单片机课程有着它独特的理论性和系统性，主要是看教师用何种方式将理论知识教授给学生。我们这里提倡，将单片机的系统理论进行分解，穿插到每个实践模块的任务中，在学生理解且熟练完成每个任务后，老师应将每个任务所涉及的相关理论再次的讲授给学生，这时学生的接受能力与不进行实践之前接受理论知识的能力完全不同，有了感性体验之后，学生会觉得课程内容不再枯燥，已经有很强的学习兴趣，此时教授相关理论知识正合时宜。
2 考试方式
传统的试卷考试偏重理论，应用性较弱，容易引起学生考前强化，平时不学的状态，并易于引起学生的作弊思想。因此，要想更好的实现课堂教学效果，考试方式的改革也必须同步进行。在经过多次的考试实践后，我们采用了平时和期末并重的方式，并注重实践。具体方法如下：将课堂教学的多个模块内容稍加调整，让学生在规定的时间和地点开卷完成该模块的项目报告，每份计若干分，各模块累加并核算总分。当然，做项目报告的过程也是课题设计与调试的过程。另在课程结束后，同样给学生多个项目，让学生抽取一个项目课题，进行闭卷设计，并通过PROTEUS仿真和实验设备完成软硬件调试，且整理成文本试卷，并计分，将该次考分与平时项目报告分综合作为学生的最终成绩。下图可以说明考试改革的操作方式。
这种考试方式的改革，最大的优点是：考试过程就是再学习的过程，避免了很多传统考试的弊端。当然，考试方式很多，不管利用何种方法，我们希望得到的最终目标是，让学生不觉得考试是一种形式，是一种负担，而是有意义的再学习和接受知识的过程。只有考核的方式跟随教学的方式一起改革，才能让学生重视平时的学习，让革新的考核方法更进一步的为平时的教学服务。
3 教材编写
随着单片机课程教学改革的逐步推进，与之关系密切的教材建设也非常的重要。传统的单片机教材基本都是以系统化的模式编排，教师在授课中必须按照理论为主，实验相匹配的方式进行组织教学。而近年来，类似项目化的单片机教材也在逐步问世，但是由于各种因素的驱动，很多教材只是将原传统教材进行改头换面，实质换汤不换药，并未真正实现任务驱动的模式。因此，作者根据项目化教学的需求，在经过两级学生的教学实践后，整理并正式出版了与教学相匹配的项目化教程。
4 开发实验设备
在本次教学改革中，最困难的就是实验设备的开发。为了做到真实的效果，在08和09级教学中，运用了proteus软件进行仿真教学，所有的接線与现象都通过仿真软件来完成。因此，在仿真的基础上，课题组开发了与项目配套的实验开发箱。 该开发箱经过10、11级学生的试用，效果非常明显。原本枯燥无味的理论知识立刻变得生动，完美的实物展现真正激发了学生的热情，同学们不再觉得课程的是那么的神秘难懂。通过实物现象的不断变化，学生可以自主编写代码，当功能实现时，学生真正感觉到自身的价值，很好的提升了学习效率。
[作者简介]
顾亚文，南京金肯职业技术学院，讲师；廖武华，中国人民解放军总参谋部第六十研究所，工程师；袁道香，无锡南洋职业技术学院，讲师。
备注：本论文由金肯职业技术学院课题经费支持