基于工作過(guò)程教學(xué)法的單片機(jī)教學(xué)改革及研究

陳少航

（桂林航天工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)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(lái)越智能化，而這些設(shè)備的核心器件是MCU，單片機(jī)就是其中的一種。為此，很多高職高專(zhuān)院校在電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了單片機(jī)技術(shù)及原理課程。單片機(jī)是一門(mén)技術(shù)性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)的課程。所以，實(shí)踐環(huán)節(jié)是該門(mén)課程能否學(xué)好的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的教學(xué)方式，主要是課堂上老師滿(mǎn)堂灌輸理論，實(shí)驗(yàn)課學(xué)生也只是在固定的實(shí)驗(yàn)箱上做一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)效果不是很好，學(xué)生普遍反映其對(duì)所學(xué)知識(shí)是似懂非懂、知其然而不知其所以然這一狀態(tài)，對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣也不是很高。為克服傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)所遇到的難題，桂林航天工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校單片機(jī)教研組，嘗試了基于工作過(guò)程的單片機(jī)教學(xué)方法，在教學(xué)過(guò)程中引入了能夠仿真單片機(jī)及外圍電路運(yùn)行過(guò)程及結(jié)果的PROTEUS軟件，并取得了良好的教學(xué)效果。

1 基于工作過(guò)程的教學(xué)法介紹

基于工作過(guò)程的單片機(jī)教學(xué)法，主要是以學(xué)生為教學(xué)行為的核心，重在學(xué)生參與并實(shí)施學(xué)習(xí)的實(shí)踐過(guò)程，以學(xué)生參與教學(xué)實(shí)踐為主線(xiàn)，教師只是指導(dǎo)者與引導(dǎo)者。根據(jù)單片機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)及學(xué)生的認(rèn)知能力，并以理論為輔、實(shí)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(pán)、串口通信、AD轉(zhuǎn)換、中斷、液晶共6大模塊。每個(gè)模塊包含相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，并構(gòu)成一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，每個(gè)項(xiàng)目都有承前啟后的作用。這樣，學(xué)生既能加深對(duì)已有知識(shí)點(diǎn)的掌握，又能學(xué)習(xí)新知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生根據(jù)這些項(xiàng)目任務(wù)的要求，自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程的細(xì)節(jié)。整個(gè)過(guò)程學(xué)生是主角，學(xué)生既在學(xué)中做，又在做中學(xué)。該教學(xué)法主要是培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[1]。整個(gè)過(guò)程，學(xué)生既是項(xiàng)目的設(shè)計(jì)者，又是實(shí)施者，這樣可以積累相關(guān)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，提高自身的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 工作過(guò)程教學(xué)法的實(shí)施

工作過(guò)程教學(xué)法的項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)明確而適度，要結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知能力及水平，并且能夠漸進(jìn)式地提高學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，從實(shí)際情況出發(fā)，切實(shí)做到因材施教。結(jié)合我學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平及學(xué)習(xí)能力，學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心配合單片機(jī)課程教研組制定了具體的項(xiàng)目及實(shí)施過(guò)程，并且免費(fèi)開(kāi)放了兩間實(shí)驗(yàn)室，供學(xué)生課余時(shí)間所用。課前，任課老師對(duì)項(xiàng)目所用到的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解和進(jìn)行操作演示，并提醒學(xué)生需要注意的地方，并設(shè)定好相關(guān)的問(wèn)題，以促使學(xué)生認(rèn)真實(shí)施項(xiàng)目；下課前，任課老師要根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，并引出下一個(gè)項(xiàng)目要用到的知識(shí)點(diǎn)，提醒學(xué)生要預(yù)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生自主尋找項(xiàng)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(guó)Lab Center Electronics公司開(kāi)發(fā)的，其不僅能夠仿真單片機(jī)，而且能夠仿真單片機(jī)及外圍電路的運(yùn)行過(guò)程及結(jié)果。這對(duì)單片機(jī)教學(xué)方式的改進(jìn)，具有較大的幫助，不僅能夠節(jié)省教學(xué)的硬件成本，而且能夠讓學(xué)生實(shí)時(shí)觀(guān)察到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

在教學(xué)過(guò)程中，我們所有的教學(xué)行為，都是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，可以做到人手一臺(tái)電腦。因此，教研組將PROTEUS軟件應(yīng)用到單片機(jī)理論及實(shí)踐教學(xué)的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。根據(jù)設(shè)定的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合KEIL軟件，先用PROTEUS軟件在電腦上對(duì)設(shè)定的教學(xué)模塊進(jìn)行仿真，在程序和電路的調(diào)試過(guò)程中，要求學(xué)生實(shí)時(shí)觀(guān)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(shí)驗(yàn)做完后，學(xué)生就可以根據(jù)仿真原理圖，在配套的實(shí)驗(yàn)板做實(shí)物實(shí)驗(yàn)了，并能在有限硬件資源的條件下設(shè)計(jì)一些實(shí)物。

現(xiàn)列舉一PROTEUS教學(xué)實(shí)例，予以說(shuō)明：根據(jù)單片機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)及學(xué)生的認(rèn)知能力，教研組將教學(xué)內(nèi)容分為發(fā)光二極管、鍵盤(pán)、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(shí)現(xiàn)教學(xué)模塊的仿真。

實(shí)驗(yàn)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(jī)及外圍電路這一功能，同時(shí)能夠最大限度的降低教學(xué)的硬件成本。仿真做好后，就可以做硬件實(shí)驗(yàn)及實(shí)物了，但要嚴(yán)格遵循項(xiàng)目準(zhǔn)備-實(shí)施-考核這一過(guò)程，。

4 考評(píng)

課程考評(píng)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有著重要的促進(jìn)和引導(dǎo)作用。點(diǎn)評(píng)時(shí)，老師要注意抓住學(xué)生容易犯錯(cuò)的地方，并進(jìn)行重點(diǎn)及講解和操作演示。完成項(xiàng)目任務(wù)比較好的學(xué)生，要給予表?yè)P(yáng)，并發(fā)揮其帶頭作用，做到學(xué)生資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；對(duì)于跟不上的學(xué)生，要及時(shí)給予幫助，有了這份鼓勵(lì)，學(xué)生就有繼續(xù)學(xué)習(xí)的信心和動(dòng)力，學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀(guān)能動(dòng)性就能最大限度的地調(diào)動(dòng)起來(lái)。考核的目的是促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，要具有科學(xué)性、靈活性、可操作性，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。整個(gè)教學(xué)過(guò)程是以實(shí)踐為主線(xiàn)，因此考核要弱化理論知識(shí)，強(qiáng)化項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，降低卷面考核成績(jī)的比例，加大項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程及完成情況在總評(píng)中的比例。對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程表現(xiàn)好的學(xué)生，要給予適當(dāng)加分，以促進(jìn)其更好的學(xué)習(xí)；對(duì)于實(shí)施過(guò)程不理想的學(xué)生，要給予鼓勵(lì)，讓其對(duì)學(xué)習(xí)有信心。總之，考評(píng)的目的是促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語(yǔ)

工作過(guò)程教學(xué)法，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式重結(jié)果不重過(guò)程、重理論講解不重操作等缺點(diǎn)，用項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的求知欲，用過(guò)程加深學(xué)生的理解，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題[1]。讓學(xué)生成為整個(gè)教學(xué)過(guò)程的核心，變傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)一年的教學(xué)試驗(yàn)，學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)能力普遍較往屆要好，學(xué)習(xí)的積極性比較高，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也較以往要強(qiáng)，取得了良好的教學(xué)效果。

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