創新高職單片機技術課程項目教學法

張守武 劉帥

摘 要：本文對高職院校單片機技術課程教學過程中出現的問題，進行了深入的分析；然后結合作者多年的教學經驗和現代信息化、項目化教學的特點，對該課程進行了創新性改革的探索；最后對一些問題進行了剖析。

關鍵詞：高職 單片機技術 項目化教學 改革創新

單片機技術課程是高職電類和機械類專業學生的一門專業綜合課。課程專業實踐性強，軟件與硬件結合，專業性概念眾多，教學難度偏大。課程主要包括以下幾個部分：C語言基礎、C51單片機接口部分、Keil編程部分、單片機項目綜合。它綜合了計算機語言編程、硬件設計、電工電子學的相關知識，既需要掌握相應的理論，又需要較強的實踐能力。其目的就是使學生通過學習和實踐了解單片機技術的基礎知識和應用，提高學生對專業的認識和實際解決問題的能力。

筆者通過多年的教學發現，由于該課程實踐性較強，既有硬件也有軟件的知識，以高職學生目前的學習能力和學習狀態來看，學生學好這門課難度較大，且由于難度較大，學生學習興趣也在逐步減弱，因此必須要進行深入的探索和改革。

一、單片機技術課程教學現狀分析

1.單片機技術課程高職教材知識落后，比較通用，個性化不足

單片機技術是一門實用性較強的學科，知識更新速度較快，目前高職院校使用的《單片機技術》教材，基本都是由本科教材改編而來的，并且知識比較陳舊，不能適用當前的信息化時代，學生在學習過程中由于所學與現實不接軌，導致產生厭學情緒。近年來，高職院校開始重視項目化教學以及理實一體教學，根據這些理念也編寫了一些相應的教材，但是其通用性也很強，結合本校實訓條件以及其他的因素，教材更加顯示出針對性不足，適應不了本校的教學需求。

2.單片機技術課程項目化內容需要創新

單片機技術課程實踐性較強，近些年的項目化教學也是教師先講理論知識，然后根據一些小的項目進行分析，多以一些驗證性的項目為主，教師事先準備好相應的實驗器材以及程序，學生只需要把程序拷貝上，驗證一下即可。甚至有些時候，教師會將實驗過程演示一遍，然后學生通過模仿把整個項目完成，很多學生并不知道自己在做什么，還有一些學生成了整個項目化實施的旁觀者，這種項目化教學過程沒有任何的作用和意義，也與職業院校培養目標不相符。

3.單片機技術課程考試方式單一

單片機技術課程要將“技能”“理論”兩者有機結合起來，現在大部分院?？荚嚪绞饺詾殚]卷考試。由于受時間以及試卷幅面的限制，無法體現該課程專業性強的特點，也無法考核眾多要求掌握的知識點；受試卷內容的約束，幾乎沒有涉及生產實踐的內容；高職學生畢業后進入工作崗位，主要從事現場的維護工作，相互之間需要技術交流，特別需要口頭交流，閉卷考試涉及不到這方面的考核。

所以考試方式和內容需要多樣化，高職學生考試分數并不能代表學生的實踐能力，熟練掌握技能、能快速進入工作狀態很是必要。

二、單片機技術課程創新性改革的探索

高職教育有別于普通高等本科教育，重點培養的是應用型人才，選擇教學內容側重能力的培養和技能的訓練，對學科的理論性以及系統性要求不高，理論知識以夠用為度，重點培養學生的動手實踐能力。

1.開發校本實訓項目，將實訓條件與項目化教學有機結合起來

項目教學法就是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動，其目的是通過項目的實施過程，讓學生掌握相應的理論知識，充分提高學生學習的積極性，并且與實際的生產活動結合起來，調動和挖掘學生的潛能。

講課的方式不是傳統的知識灌輸，而是以項目開發步驟為順序，將單片機的各個知識點拆開，插入到開發項目過程中，引導學生在做中學、在學中做。并且這種項目是以學校實訓條件為基礎的，包括項目仿真以及項目具體實施。

本文以設計一個簡單的十字交通模擬路口為例進行說明。設計制作產品的要求如下。

基本要求：

（1）在萬能板上組裝焊接一個十字交通模擬路口。

（2）利用學習板上的單片機最小系統、數碼管、按鍵等資源與組裝焊接的模擬路口組成簡易交通燈控制器硬件系統。

（3）編寫軟件實現下表及下圖所示交通路口的相位規則，循環顯示交通信號指揮交通。

（4）數碼管倒計時顯示當前相位剩余時間。

（5）時間控制基于定時器實現。

擴展功能要求：

（1）在各路口綠燈變黃燈之前加上3秒鐘綠燈閃，即實現6相位。

（2）增加各方向綠時時間設定功能：增加設定鍵、增加鍵、減少鍵、確認鍵；按下設定鍵進入更改綠時狀態，數碼管最左面的一位顯示0，右邊兩位顯示當前東西方向綠燈時間，再次按下設定鍵數碼管最左面的一位顯示1，右邊兩位顯示當前南北方向綠燈時間，依次循環。

（3）在設定狀態下，按下增加按鍵和減少按鍵可以增加或減少當前方向綠燈時間，綠燈時間范圍10～99秒。

（4）調整好綠燈時間后，按下確認按鍵存儲并更新新的綠時設定。

設計文檔要求：

（1）繪制系統原理圖及PCB圖。

（2）編寫元器件清單。

（3）上交完整的源程序并對程序進行注釋。

（4）完成電子產品設計及制作總結報告。

對本項目進行內容分析：交通燈控制系統的功能要求；制定不同的設計方案并擇優選擇；系統硬件電路的設計（包括主控制系統、通行燈輸出控制、時間顯示模塊、電源電路等）；系統主要程序的設計（包括初始化程序、主程序、外部中斷服務程序、定時中斷服務程序等）；軟件仿真及系統運行調試（檢查能否實現功能并改進）。重點在于根據交通燈控制系統的功能要求，制定出不同的設計方案并擇優選擇；根據設計方案，進行硬件電路部分的設計（包括主控制系統、通行燈輸出控制、時間顯示模塊、電源電路等）。難點在于根據交通燈控制系統的功能要求，進行程序的設計（包括初始化程序、主程序、外部中斷服務程序、定時中斷服務程序等）；使用PROTEUS軟件仿真，并在系統上進行調試。

2.創新教學過程的設計、實施與評價，提高教學效率

為了讓學生在整學期保持對單片機技術的學習熱情，在引入項目化教學以后，理論知識的學習可以穿插在項目教學中，也就是理實一體教學。但是為了保證實訓項目的順利實施，還需注意以下問題。

（1）教學手段多樣化。隨著微課、慕課等互聯網課程的出現，可以適當運用現代化和信息化的手段，重點引入影音、動畫、模擬仿真、現場實操，既讓學生在課上保持熱情，也讓學生自己找資源學習，進一步提高學生積極性。

（2）教學內容合理安排。為了保證項目之間的銜接，注意分散重點和難點，合理安排理論知識的講授時間，使項目和理論知識之間前后貫通，使學生能掌握整個單片機項目實施的過程，包括硬件設計與軟件開發。

（3）教學實施要人性化。在項目化教學過程中，要根據學生的實際掌握情況，實時調整教學進度，不能太死板，學生才是教學的主體，我們的最終目標就是讓學生掌握相應的技能。教師要充分了解學生，包括學生的生活情況，適度關愛學生的學習和生活。與學生之間進行良好互動，才能保證教學實施順利完成。

（4）教學評價。改變以往期末閉卷考試的評價模式，實施過程化考核方式。每一個項目都有相應的考核標準，重點關注學生的項目實施過程，兼顧學生的自評和互評，設置操作流程、安全規范、綠色節能燈評價內容，培養學生的職業意識與個人專業修養，使學生在整學期學習過程中都保持緊張活潑的學習狀態。

三、單片機技術課程改革還需要思考的問題

在改革探索的過程中，我們在項目化教學、社會調查、校本實訓項目開發、教材編寫、實訓室的重建、微課和慕課的錄制等方面積累了一些教學改革經驗，但是也有一些問題需要思考。

單片機技術課程如何適應現代職業教育的發展，這需要學校、教師、社會以及政府部門的合作。首先，教師還不適應現在飛速發展的信息化教學和項目化教學，由于大部分教師接受的都是傳統的學歷教育，實踐環節較少，在這個過程中不能很快地轉變角色，這需要教師自己加強學習，并且學校要盡可能地提供相應的進修機會，提高教師的素質。其次，技術更新換代如此之快，教學內容是不是跟得上時代發展的步伐，學生畢業后真正能用到多少單片機中的內容是關鍵。再次，教材和實際的實訓項目還需要重新編寫和設計，現有教材還是對本科教材和實驗項目進行了簡單的剪切和復制，沒有連貫性，也沒有一定的科學性。在條件允許的情況下，必須找到師生共用的簡明教材和校本實訓項目。

總之，單片機技術課程改革已經進入攻堅階段，筆者將在前面的研究成果和積累的教學經驗的基礎上，進一步按照項目驅動、理實一體化的職教思想開發課程，以更加開放的態度適應現代職業教育改革，使學生受益，技能得到進一步加強。

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