创新高职单片机技术课程项目教学法

　　张守武刘帅
　　摘要：本文对高职院校单片机技术课程教学过程中出现的问题，进行了深入的分析；然后结合作者多年的教学经验和现代信息化、项目化教学的特点，对该课程进行了创新性改革的探索；最后对一些问题进行了剖析。
　　关键词：高职单片机技术项目化教学改革创新
　　单片机技术课程是高职电类和机械类专业学生的一门专业综合课。课程专业实践性强，软件与硬件结合，专业性概念众多，教学难度偏大。课程主要包括以下几个部分：C语言基础、C51单片机接口部分、Keil编程部分、单片机项目综合。它综合了计算机语言编程、硬件设计、电工电子学的相关知识，既需要掌握相应的理论，又需要较强的实践能力。其目的就是使学生通过学习和实践了解单片机技术的基础知识和应用，提高学生对专业的认识和实际解决问题的能力。
　　笔者通过多年的教学发现，由于该课程实践性较强，既有硬件也有软件的知识，以高职学生目前的学习能力和学习状态来看，学生学好这门课难度较大，且由于难度较大，学生学习兴趣也在逐步减弱，因此必须要进行深入的探索和改革。
　　一、单片机技术课程教学现状分析
　　1。单片机技术课程高职教材知识落后，比较通用，个性化不足
　　单片机技术是一门实用性较强的学科，知识更新速度较快，目前高职院校使用的《单片机技术》教材，基本都是由本科教材改编而来的，并且知识比较陈旧，不能适用当前的信息化时代，学生在学习过程中由于所学与现实不接轨，导致产生厌学情绪。近年来，高职院校开始重视项目化教学以及理实一体教学，根据这些理念也编写了一些相应的教材，但是其通用性也很强，结合本校实训条件以及其他的因素，教材更加显示出针对性不足，适应不了本校的教学需求。
　　2。单片机技术课程项目化内容需要创新
　　单片机技术课程实践性较强，近些年的项目化教学也是教师先讲理论知识，然后根据一些小的项目进行分析，多以一些验证性的项目为主，教师事先准备好相应的实验器材以及程序，学生只需要把程序拷贝上，验证一下即可。甚至有些时候，教师会将实验过程演示一遍，然后学生通过模仿把整个项目完成，很多学生并不知道自己在做什么，还有一些学生成了整个项目化实施的旁观者，这种项目化教学过程没有任何的作用和意义，也与职业院校培养目标不相符。
　　3。单片机技术课程考试方式单一
　　单片机技术课程要将技能理论两者有机结合起来，现在大部分院校考试方式仍为闭卷考试。由于受时间以及试卷幅面的限制，无法体现该课程专业性强的特点，也无法考核众多要求掌握的知识点；受试卷内容的约束，几乎没有涉及生产实践的内容；高职学生毕业后进入工作岗位，主要从事现场的维护工作，相互之间需要技术交流，特别需要口头交流，闭卷考试涉及不到这方面的考核。
　　所以考试方式和内容需要多样化，高职学生考试分数并不能代表学生的实践能力，熟练掌握技能、能快速进入工作状态很是必要。
　　二、单片机技术课程创新性改革的探索
　　高职教育有别于普通高等本科教育，重点培养的是应用型人才，选择教学内容侧重能力的培养和技能的训练，对学科的理论性以及系统性要求不高，理论知识以够用为度，重点培养学生的动手实践能力。
　　1。开发校本实训项目，将实训条件与项目化教学有机结合起来
　　项目教学法就是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是通过项目的实施过程，让学生掌握相应的理论知识，充分提高学生学习的积极性，并且与实际的生产活动结合起来，调动和挖掘学生的潜能。
　　讲课的方式不是传统的知识灌输，而是以项目开发步骤为顺序，将单片机的各个知识点拆开，插入到开发项目过程中，引导学生在做中学、在学中做。并且这种项目是以学校实训条件为基础的，包括项目仿真以及项目具体实施。
　　本文以设计一个简单的十字交通模拟路口为例进行说明。设计制作产品的要求如下。
　　基本要求：
　　（1）在万能板上组装焊接一个十字交通模拟路口。
　　（2）利用学习板上的单片机最小系统、数码管、按键等资源与组装焊接的模拟路口组成简易交通灯控制器硬件系统。
　　（3）编写软件实现下表及下图所示交通路口的相位规则，循环显示交通信号指挥交通。
　　（4）数码管倒计时显示当前相位剩余时间。
　　（5）时间控制基于定时器实现。
　　扩展功能要求：
　　（1）在各路口绿灯变黄灯之前加上3秒钟绿灯闪，即实现6相位。
　　（2）增加各方向绿时时间设定功能：增加设定键、增加键、减少键、确认键；按下设定键进入更改绿时状态，数码管最左面的一位显示0，右边两位显示当前东西方向绿灯时间，再次按下设定键数码管最左面的一位显示1，右边两位显示当前南北方向绿灯时间，依次循环。
　　（3）在设定状态下，按下增加按键和减少按键可以增加或减少当前方向绿灯时间，绿灯时间范围10～99秒。
　　（4）调整好绿灯时间后，按下确认按键存储并更新新的绿时设定。
　　设计文档要求：
　　（1）绘制系统原理图及PCB图。
　　（2）编写元器件清单。
　　（3）上交完整的源程序并对程序进行注释。
　　（4）完成电子产品设计及制作总结报告。
　　对本项目进行内容分析：交通灯控制系统的功能要求；制定不同的设计方案并择优选择；系统硬件电路的设计（包括主控制系统、通行灯输出控制、时间显示模块、电源电路等）；系统主要程序的设计（包括初始化程序、主程序、外部中断服务程序、定时中断服务程序等）；软件仿真及系统运行调试（检查能否实现功能并改进）。重点在于根据交通灯控制系统的功能要求，制定出不同的设计方案并择优选择；根据设计方案，进行硬件电路部分的设计（包括主控制系统、通行灯输出控制、时间显示模块、电源电路等）。难点在于根据交通灯控制系统的功能要求，进行程序的设计（包括初始化程序、主程序、外部中断服务程序、定时中断服务程序等）；使用PROTEUS软件仿真，并在系统上进行调试。
　　2。创新教学过程的设计、实施与评价，提高教学效率
　　为了让学生在整学期保持对单片机技术的学习热情，在引入项目化教学以后，理论知识的学习可以穿插在项目教学中，也就是理实一体教学。但是为了保证实训项目的顺利实施，还需注意以下问题。
　　（1）教学手段多样化。随着微课、慕课等互联网课程的出现，可以适当运用现代化和信息化的手段，重点引入影音、动画、模拟仿真、现场实操，既让学生在课上保持热情，也让学生自己找资源学习，进一步提高学生积极性。
　　（2）教学内容合理安排。为了保证项目之间的衔接，注意分散重点和难点，合理安排理论知识的讲授时间，使项目和理论知识之间前后贯通，使学生能掌握整个单片机项目实施的过程，包括硬件设计与软件开发。
　　（3）教学实施要人性化。在项目化教学过程中，要根据学生的实际掌握情况，实时调整教学进度，不能太死板，学生才是教学的主体，我们的最终目标就是让学生掌握相应的技能。教师要充分了解学生，包括学生的生活情况，适度关爱学生的学习和生活。与学生之间进行良好互动，才能保证教学实施顺利完成。
　　（4）教学评价。改变以往期末闭卷考试的评价模式，实施过程化考核方式。每一个项目都有相应的考核标准，重点关注学生的项目实施过程，兼顾学生的自评和互评，设置操作流程、安全规范、绿色节能灯评价内容，培养学生的职业意识与个人专业修养，使学生在整学期学习过程中都保持紧张活泼的学习状态。
　　三、单片机技术课程改革还需要思考的问题
　　在改革探索的过程中，我们在项目化教学、社会调查、校本实训项目开发、教材编写、实训室的重建、微课和慕课的录制等方面积累了一些教学改革经验，但是也有一些问题需要思考。
　　单片机技术课程如何适应现代职业教育的发展，这需要学校、教师、社会以及政府部门的合作。首先，教师还不适应现在飞速发展的信息化教学和项目化教学，由于大部分教师接受的都是传统的学历教育，实践环节较少，在这个过程中不能很快地转变角色，这需要教师自己加强学习，并且学校要尽可能地提供相应的进修机会，提高教师的素质。其次，技术更新换代如此之快，教学内容是不是跟得上时代发展的步伐，学生毕业后真正能用到多少单片机中的内容是关键。再次，教材和实际的实训项目还需要重新编写和设计，现有教材还是对本科教材和实验项目进行了简单的剪切和复制，没有连贯性，也没有一定的科学性。在条件允许的情况下，必须找到师生共用的简明教材和校本实训项目。
　　总之，单片机技术课程改革已经进入攻坚阶段，笔者将在前面的研究成果和积累的教学经验的基础上，进一步按照项目驱动、理实一体化的职教思想开发课程，以更加开放的态度适应现代职业教育改革，使学生受益，技能得到进一步加强。
　　参考文献：
　　〔1〕林锦实。《单片机接口技术》课程设计的改革实践〔J〕。机械职业教育，1999（2）。
　　〔2〕赵德安，王伟，赵不贿。单片机温度控制实验装置及在课程设计中的运用〔J〕。实验室研究与探索，1999（2）。
　　〔3〕钟立。关于高职《单片机原理与应用》课程考试方式的探讨〔J〕。职业教育研究，2005（5）。
　　〔4〕赵伟，张守武。基于SDEA模式的单片机课程教学模式探索〔J〕。教育教学论坛，2014（31）。
　　〔5〕张小兵。开设MCS51单片机接口课程设计的探讨〔J〕。实验室研究与探索，1999（3）。（作者单位：北京城市学院）