基于工作過程教學法的單片機教學改革及研究

陳少航

（桂林航天工業(yè)高等專科學校電子工程系，廣西 桂林 541004）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備越來越智能化，而這些設(shè)備的核心器件是MCU，單片機就是其中的一種。為此，很多高職高專院校在電子信息類專業(yè)開設(shè)了單片機技術(shù)及原理課程。單片機是一門技術(shù)性和實踐性都比較強的課程。所以，實踐環(huán)節(jié)是該門課程能否學好的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的教學方式，主要是課堂上老師滿堂灌輸理論，實驗課學生也只是在固定的實驗箱上做一些驗證性實驗。這樣的教學效果不是很好，學生普遍反映其對所學知識是似懂非懂、知其然而不知其所以然這一狀態(tài)，對課程學習的興趣也不是很高。為克服傳統(tǒng)單片機教學所遇到的難題，桂林航天工業(yè)高等專科學校單片機教研組，嘗試了基于工作過程的單片機教學方法，在教學過程中引入了能夠仿真單片機及外圍電路運行過程及結(jié)果的PROTEUS軟件，并取得了良好的教學效果。

1 基于工作過程的教學法介紹

基于工作過程的單片機教學法，主要是以學生為教學行為的核心，重在學生參與并實施學習的實踐過程，以學生參與教學實踐為主線，教師只是指導者與引導者。根據(jù)單片機知識結(jié)構(gòu)及學生的認知能力，并以理論為輔、實踐為主的策略，教研組將課程內(nèi)容分為發(fā)光二極管、鍵盤、串口通信、AD轉(zhuǎn)換、中斷、液晶共6大模塊。每個模塊包含相關(guān)的知識點，并構(gòu)成一個項目任務(wù)，每個項目都有承前啟后的作用。這樣，學生既能加深對已有知識點的掌握，又能學習新知識點，學生根據(jù)這些項目任務(wù)的要求，自主設(shè)計學習過程的細節(jié)。整個過程學生是主角，學生既在學中做，又在做中學。該教學法主要是培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力[1]。整個過程，學生既是項目的設(shè)計者，又是實施者，這樣可以積累相關(guān)的項目經(jīng)驗，提高自身的職業(yè)競爭力。

2 工作過程教學法的實施

工作過程教學法的項目設(shè)計應當明確而適度，要結(jié)合學生現(xiàn)有的認知能力及水平，并且能夠漸進式地提高學生的單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)能力，從實際情況出發(fā)，切實做到因材施教。結(jié)合我學生的實際認知水平及學習能力，學校實驗實訓中心配合單片機課程教研組制定了具體的項目及實施過程，并且免費開放了兩間實驗室，供學生課余時間所用。課前，任課老師對項目所用到的相關(guān)知識點進行講解和進行操作演示，并提醒學生需要注意的地方，并設(shè)定好相關(guān)的問題，以促使學生認真實施項目；下課前，任課老師要根據(jù)學生的項目實施情況進行總結(jié)和評價，并引出下一個項目要用到的知識點，提醒學生要預習的知識點，讓學生自主尋找項目完成所需的信息[1]。

3 PROTEUS的角色

PROTEUS是一款新型的EDA軟件，是由英國Lab Center Electronics公司開發(fā)的，其不僅能夠仿真單片機，而且能夠仿真單片機及外圍電路的運行過程及結(jié)果。這對單片機教學方式的改進，具有較大的幫助，不僅能夠節(jié)省教學的硬件成本，而且能夠讓學生實時觀察到單片機應用系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

在教學過程中，我們所有的教學行為，都是在實驗室進行，可以做到人手一臺電腦。因此，教研組將PROTEUS軟件應用到單片機理論及實踐教學的整個教學過程中。根據(jù)設(shè)定的教學內(nèi)容，結(jié)合KEIL軟件，先用PROTEUS軟件在電腦上對設(shè)定的教學模塊進行仿真，在程序和電路的調(diào)試過程中，要求學生實時觀察PROTEUS提供的各種虛擬儀表及圖形顯示功能數(shù)據(jù)的變化。仿真實驗做完后，學生就可以根據(jù)仿真原理圖，在配套的實驗板做實物實驗了，并能在有限硬件資源的條件下設(shè)計一些實物。

現(xiàn)列舉一PROTEUS教學實例，予以說明：根據(jù)單片機知識結(jié)構(gòu)及學生的認知能力，教研組將教學內(nèi)容分為發(fā)光二極管、鍵盤、串口通信、AD轉(zhuǎn)換、中斷、液晶共6大模塊。以發(fā)光二極管模塊為例，介紹如何在PROTEUS中實現(xiàn)教學模塊的仿真。

實驗的功能：I/O電平的變化控制LED的亮暗，其原理圖如圖1所示。

元件清單：AT89C52，RES，LED-YELLOW。

圖1 流水燈

圖1展示了PROTEUS能夠仿真單片機及外圍電路這一功能，同時能夠最大限度的降低教學的硬件成本。仿真做好后，就可以做硬件實驗及實物了，但要嚴格遵循項目準備-實施-考核這一過程，。

4 考評

課程考評是教學的重要環(huán)節(jié)，對學生的學習有著重要的促進和引導作用。點評時，老師要注意抓住學生容易犯錯的地方，并進行重點及講解和操作演示。完成項目任務(wù)比較好的學生，要給予表揚，并發(fā)揮其帶頭作用，做到學生資源的優(yōu)勢互補；對于跟不上的學生，要及時給予幫助，有了這份鼓勵，學生就有繼續(xù)學習的信心和動力，學生的學習主觀能動性就能最大限度的地調(diào)動起來。考核的目的是促進學生的學習，要具有科學性、靈活性、可操作性，并能激發(fā)學生的學習積極性。整個教學過程是以實踐為主線，因此考核要弱化理論知識，強化項目的實施過程，降低卷面考核成績的比例，加大項目實施過程及完成情況在總評中的比例。對于項目實施過程表現(xiàn)好的學生，要給予適當加分，以促進其更好的學習；對于實施過程不理想的學生，要給予鼓勵，讓其對學習有信心。總之，考評的目的是促進學生的學習。

5 結(jié)束語

工作過程教學法，克服了傳統(tǒng)教學模式重結(jié)果不重過程、重理論講解不重操作等缺點，用項目任務(wù)驅(qū)動學生的求知欲，用過程加深學生的理解，讓學生在學習中自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題[1]。讓學生成為整個教學過程的核心，變傳統(tǒng)的被動學習為主動學習。經(jīng)過一年的教學試驗，學生的單片機應用設(shè)計能力普遍較往屆要好，學習的積極性比較高，學習的主動性也較以往要強，取得了良好的教學效果。

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