單片機教學改革探索與實踐

◆張 淼

(遼陽職業技術學院)

單片機教學改革探索與實踐

◆張 淼

(遼陽職業技術學院)

《單片機應用技術》是電子、電氣類專業學生必修的專業技術核心課程,也是學生較難掌握的課程。通過多年的教學改革實踐,我們開發了單片機教學實訓板,并以此作為實施項目式教學的載體,收到良好的教學效果。

一、開發單片機教學實訓板作為項目式教學載體

為幫助單片機學習者創造一個廉價、實用的硬件環境,我們專門設計了單片機教學實訓板(圖1),利用該板可以完成大量的單片機學習、開發實驗,對學生學習單片機有極大的幫助。由于該板采用了在線可編程的AT89S51單片機,因此,該板還具有單片機程序下載功能,在下載軟件的作用下,可將編輯、編譯、調試好的單片機代碼下載到AT89S51單片機中。下載完成以后,實驗板即可脫機工作。學習者只需有一臺電腦就可學習單片機,而無需自備價格較高的仿真器與編程器。

圖1 單片機教學實訓板

二、以單片機實訓板為載體,構建項目式教學學習情境

項目教學就是師生為完成某一具體的工作任務而展開的教學行動。將某門專業課程分為若干知識(技能)單元,每個單元作為一個教學項目,實行理論、實踐一體化的單元式教學,每個單元教學以完成一個作業來結束,并進行下一個項目的教學。實施項目式教學,學習情境的構建很關鍵。

學習情境是教師在典型工作任務的基礎上,由教師設計用于學習的“情形”和“環境”,是對典型工作任務進行“教學化”處理的結果,通常用學習任務來表示的主題教學單元。

本課程是以工作過程為導向,以典型任務為基點,綜合理論知識、操作技能和職業素質為一體的思路設計的。根據專業能力目標、方法能力目標、社會能力目標,將課程劃分成相對獨立,整體由簡單到復雜的八大學習情境,見下表:

學習情境的設計既具有真實性,又具有先進性。為了使教學內容更符合工作實際,各學習項目的設計、元器件的選用、電路的焊接、及軟件編程都盡可能符合企業產品的生產標準;教學以89S51、89S52為主講機型,該機型與 89C51、89C52相比,具有可在線編程功能,并內置看門狗電路,是比較實用的 51系列單片機;教學內容跟蹤單片機技術的發展,如引入串行技術,采用 I2C總線接口技術的時鐘芯片 PCF8563、采用單總線 (1-wirebus)技術的數字溫度傳感器DS18B20等。教學中刪去了以往以并行接口方式為主的單片機擴展技術,及傳統的A/D芯片 0809等的介紹。

為避免進行單獨的枯燥指令與編程教學,采取體驗性學習方式,融理論教學于實踐教學及實際工作體驗中融編程與指令教學于實訓項目中,學生用到哪,學到哪,會用即可,不過于追究指令與程序的原理。

三、學做一體,實施行動導向教學模式

行動導向教學強調不再把教師掌握的現成知識技能專遞給學生作為追求的目標,或者說不是簡單地讓學生按照教師的安排和講授去得到一個結果,而是在教師的指導下,學生去尋找得到這個結果的途徑,最終得到這個結果,并進行展示和自我評價。通過完成任務的行動過程,實現專業能力、關鍵能力(方法能力—學會學習、社會能力—學會生存、學會交往)的有效培養。下面以一個具體學習情境設計對教學過程作以說明。

教學中充分發揮教與學的積極性,由若干問題啟動課堂教學,經過啟發式的推衍,最后歸納總結,引導學生循問題而思考,提高對知識的領悟力,加強對關鍵內容的理解;適當加強師生互動環節,活躍課堂氣氛,促進學生自主思考提出問題,解答問題,激發學生潛能。

在學習考核中,既考核學生對基本知識與技能的掌握程度,同時考核學生的創新能力。如在彩燈設計、音樂編程中,鼓勵學生大膽想象,充分發揮自主創新意識,根據每人完成的復雜程度及創新程度給以成績鼓勵,取消了期末筆試,以平時大作業成績及期末綜合設計作為課程考核總成績。

按照這種教學模式,學生僅利用課內時間學習是遠遠不夠的。具體的實踐操作內容要求學生在課外時間完成,這也相當于改變了傳統的課外作業形式與內容。教師在課外時間為學生輔導,同時開放單片機實訓室,并由學生自行管理,為學生提供充分的學習條件。通過舉辦電子設計大賽,進一步提高了學生的創新意識與團結協作精神及獨立工作能力。

四、以單片機教學為核心,合理整合相關課程,提高教學效率

1.與《PROTEL99印制板電路設計》課程教學有機結合

《PROTEL99印制板電路設計》是高職電子專業必開的技能課。通常是單獨開設該課,需要較多學時,但由于教學針對性不強,學生學習效果并不好。現將該課作為單片機課程教學的一個實踐項目,要求學生在兩周時間內以實訓的方式完成單片機實訓板的電路圖繪制及制板工作。教學目的明確,針對生強,學生既掌握了 PROTEL制板技能,又進一步掌握了單片機實訓板的硬件電路設計原理,對單片機教學起到了良好的輔助作用。

2.與《傳感器技術》課程相融合

《傳感器技術》也是高職電類專業學生應該掌握的內容。但在以往教學中教師過多講授傳感器原理知識,而對具體應用技術講授很少,主要是缺乏實踐載體。現在可以單片機實訓板為載體,利用各種傳感元件設計不同的項目,既講授了傳感器知識,又進一步鞏固了學生單片機應用能力,相得益彰。

[1]馬彪.單片機應用技術[M].上海:同濟大學出版社,2009,5.

[2]梅麗鳳.單片機原理及應用 [M].北京:北京交通大學出版社, 2008,2.