基于模塊化的單片機項目開發系統在中職學生行動能力培養中的應用

戴仔龍

摘 要：隨著互聯網和智能制造等技術的興起，企業對單片機相關產品的應用型人才的需求逐年擴大。單片機課程的學習和推廣越來越受到職業教育部門和全社會的關注。但目前基于模塊化的單片機項目開發系統在中職學生行動能力培養中的應用并不理想，迫切需要與之配套的改革措施。為了解決單片機教學與企業對于技能人才的行動能力要求之間的矛盾，本文以開發簡易計算器項目為例，從項目教學法流程包含的信息資訊、計劃、決策、實施、檢查和評價階段幾個方面對學生進行全面的行動能力培養，使之成為符合企業需求的復合型高技能人才。

關鍵詞：模塊化設計 行動能力培養 項目教學法流程 簡易計算器

一、單片機教學存在的矛盾與對策分析

1.單片機教學現狀與企業要求的行動能力之間的矛盾

目前，筆者學校的單片機教學主要采用讓廣大學生在機房里使用Proteus電路仿真和Keil開發軟件進行單片機應用課程的教學。學習仿真軟件一段時間后，學生雖然對軟件的使用較為嫻熟，但是一旦遇到實際的電子產品維修、電氣故障診斷與維護相關問題便不知所措。這和企業要求培養的應用型人才必備的行動能力不相吻合。企業要求從業人員具備的行動能力主要包括專業能力、方法能力、個人能力和社會能力。經調研，企業對筆者學校電氣電子專業部分人才能力的需求如表1所示。

表1中的專業能力指應用專業知識解決問題的本領。表中列出了部分崗位對專業能力要求需要掌握的專業知識，所以專業能力是成為應用型人才的必要條件；表中方法能力反映的是技術人員對系統的軟硬件調試及排故方法的掌握程度，所以對學生的培養更要加強方法能力方面的鍛煉；個人能力反映的是學生個體之間的差異，主要表現在吃苦耐勞、超負荷工作和心理健康等方面，所以個人能力的培養也不容忽視；社會能力更注重團結協作、互幫互助等團隊合作精神的培養。針對企業對以上四種能力的迫切需求，采用項目教學法，對每一位學生從專業、方法、個人和社會能力等方面進行全面培養和鍛煉，必將使其形成一定的行動能力，滿足企業對于維修、測試和電氣安裝崗位的能力要求。

2.具體解決矛盾的應對策略

鑒于目前筆者學校單片機教學與企業崗位對于行動能力的要求之間存在的矛盾，筆者設計了此款單片機開發系統。以單片機開發系統為載體，通過項目教學法鍛煉和培養學生的專業、方法、個人和社會等能力。此開發系統采用模塊化設計主要由單片機最小系統、電源模塊、程序下載模塊、輸入輸出模塊、AD/DA模塊等組成。設計效果如圖1所示。

使用數據線將各個模塊根據項目功能要求進行選擇互連之后，便可實現簡易計算器、密碼鎖、廣告牌和太陽能上水控制器等項目的功能。廣大學生在筆者的項目教學法的引導下，完成從信息資訊、計劃、決策、實施、檢查和評分等流程一系列個人和小組任務后，其行動能力必將得到有效提高和鍛煉。此開發系統涉及的上述項目都將按照項目教學法流程進行訓練，經過以培養行動能力為目標的項目教學法流程后，我們培養的學生必將得到社會的認可和用人單位的青睞。

二、以行動能力培養為目標的項目教學法的具體實施

本文以搭建簡易計算器系統為例介紹項目教學法流程的具體實施過程。首先，在信息資訊階段，教師首先要讓學生知道簡易計算器的功能要求，分成幾個小組以及組內的任務分配。學生則要求閱讀電路原理圖并回答電路原理相關的核心問題。

計劃階段，學生要根據計算器原理圖，列出元器件購買清單和焊接工具；根據計算器要實現的功能，制定好焊接裝配順序表和軟件功能流程圖。

決策階段采用組內和組間互評和教師點評相結合的方式，對計劃階段制定的焊接順序表和軟件流程圖的正確、合理和邏輯性進行技術討論，做出最終的方案決定。

實施階段，學生使用根據計劃階段制定的采購清單采購的元器件和計劃階段要求準備的焊接工具對設計有故障的PCB板進行元器件焊接加工。焊接加工后計算器模塊實物如圖2所示。根據決策階段討論決定的流程圖編寫計算器功能相關的底層驅動程序。接下來，通電后進行硬件故障查找和軟件功能調試。在硬件故障查找環節，學生下載教師提供的調試好的程序，使用萬用表和示波器，根據故障現象結合組內分工逐個模塊查找故障點并排除板子上的兩處故障，實現計算器的功能。軟件功能調試環節，學生根據排故后的計算器線路板和上述沒有調試的驅動程序，使用仿真器，結合單步、斷點和全速運行的方式查找源代碼的邏輯錯誤直到實現計算器要求的全部功能為止。

檢查階段，采用組內和組間互查的方式根據檢查表完成硬件和軟件工藝規范的檢查。硬件上主要查看焊接的質量、查找故障點的方法和儀器儀表的操作安全規范。軟件上主要查看流程圖的邏輯是否合理、程序的編寫是否規范和仿真調試的方法是否得當。

評分階段，仍然采用組內和組間互評的方式根據事先制定的評分表給每一個學生負責的工作任務打分，并分析丟分的主要原因和需要改進提高的地方。

通過以上簡易計算器項目教學法流程的實施，學生可能剛開始接觸這種教學法有點不適應，尤其覺得寫工作計劃浪費時間。然而完成單片機開發系統涉及的所有項目后，學生已經開始有意識地按照項目教學法的流程訓練并嚴格執行，最終便形成了各自獨特的行動能力。

三、項目教學法實施的成效

首先是學生的學習興趣增加、積極性提高、目標明確。不管自主完成還是小組討論后完成工作，學生的效率都大幅提高，睡覺、玩手機等現象基本消除。部分傳統課堂上的后進生，采用行為能力培養為導向的項目法后，學習態度大為轉變，操作變得非常認真，課后還會主動查資料進行拓展學習。

其次是班風好。以項目教學法引導下的所有項目都是采用團隊與個人相結合的模式管理，一個班級分成幾個小組進行教學。經過一個學期的實訓，每個小組的同學都變得更團結，同學關系更融洽，整個班級的凝聚力更強。

再次是企業需求的畢業生的行動能力得到培養。學生精通了專業能力，掌握了方法能力，鍛煉了吃苦耐勞的個人能力，學會了團結合作的社會能力。

最后是學生的一次性就業率大幅提升。經過項目教學法流程培養的15、16屆電子信息工程和機電一體化專業學生都順利就業，并深受企業好評。

四、小結

以行動能力培養為導向的項目教學法是學院頂層教學設計的重要組成部分。在當前形勢下，學生不僅能就業而且要扎根于企業，仍面臨著許多困難和問題。教師的教學工作必須秉承現代職教理念，思企業之所急，不斷研究創新教學方法，使每一位學生的行動能力都得到有效鍛煉和提高，培養更多企業需要的有用人才。