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摘 要:《单片机》是高职院校机电、电子、电气等专业普遍开设的一门专业课,是高职电子类专业必修的专业技术基础课。但因其课程的特点,导致教与学都存在困难。本文结合我校单片机教程改革进行项目驱动式教学的探索。通过教学实例介绍了该方法的实现方式。该方法能大大提高教学效率,调动学生学习积极性,具有较高的推广价值。
关键词:单片机项目探索实践
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)05(a)-0085-02
1《单片机》课程传统教学模式
单片机由于其在领域内广泛的应用成为高职院校电子信息、自动控制等专业一门核心课程的地位毋庸置疑。一直以来,传统的高职院校单片机教学,几乎只是本科院校该课程的一个“减法教学”,学生的知识与技能主要来自课堂上的教师灌输及实验室的照本操作,学生知识和技能学习的主动性大打折扣；毕业的学生具有系统的、学术性的专业知识,也有一定的操作能力,但缺乏社会工作经验、生活经验,缺乏分析、解决问题的能力,缺乏知识的再学习能力,与人交流、沟通的技能不够,走上工作岗位后,所具有的专业知识与技能通常得不到用人单位的认可,直接影响学生的就业。解决这些问题的方法就是高等职业院校的教学模式必须改革。
对于大专院校的电类、机械类及计算机类专业的学生而言,掌握好单片机技术无论对其工程素质的培养还是职业技能的提高都无疑是大有益处的。但是单片机课遍反映,单片机硬件基础部分抽象概念多,入门难；软件部分指令不易记,汇编程序的编程难；软硬件结合的接口技术部分则更难,而且整个课程的学习还要结合电子技术、传感程属于软硬件结合的计算机应用课程,工程实践性很强。从多年的教学情况来看,学生普器技术和计算机技术等相关的专业知识,所以学习的难度大,教学效果不佳。为了培养社会所需的单片机应用性人才,必须改变原有的教学方式。
在现行的授课模式中,教师一般都会采用“以讲为主,实验为辅”方式进行这两门课程的教学,授课重点强调对原理性知识的理解和掌握,讲解过程中涉及很多抽象的理论知识,如总线、并行接口、中断、堆栈、地址、数据类型和语法等,学生普遍感到难学,导致课程变成了“天书”,学生逐渐失去了学习的信心和兴趣。
这种教学方法对单片机系统和C51程序设计在实际工程项目中应用能力培养造成了缺失,也不利于学生开拓能力的培养,当他们走上工作岗位后,就会与工作岗位要求存在相当大的知识和专业技能的巨大差距。
2 项目式教学法及其意义
项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。在职业教育中,项目是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的任务。在最开始的项目教学法中,人们主要是采用独立作业的组织方式。随着现代科学技术及生产组织形式对职业教育要求的提高,人们越来越多地采用项目教学法来培养学生的社会能力和其他关键能力。因此,也就更多地采用小组工作的方式,即共同制定计划、共同或分工完成整个项目。
在高职院校单片机教学中,宜采用“产品导向、项目递进”式的项目教学。这种项目教学应综合考虑教学的各个环节后选择合适的教学平台,科学设置具有产品特征的项目,然后根据学生就业岗位的要求合理设计教学任务和内容,在实施项目的过程中贯穿课程对应的核心知识和技能,提高学生岗位职业能力。开展项目式教学意义如下:
(1)课题着重研究加强实践环节教学、培养学生工程素质和实践能力,“项目教学”这种教学法,不仅能够充分调动学生的积极性和创造性,提升学生的职业素质。而且还有助于提高教师的综合素质,充分体现与发展“双师型”教师的教学水平。
(2)能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合在一起,与企业实际生产过程或现实的商业经营活动有直接的关系。
(3)学生有独立进行计划工作的机会,在一定的时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,使学生变被动灌输为启发求知。
(4)不仅是已有知识、技能的应用,而且还要求学生运用新学习的知识、技能,解决过去从未遇到过的实际问题。
3 项目式教学法的具体实践
教学方法设计宏观上采用理论服务于实践的模块化项目驱动递进教学组织模式,这种模式是参照企业的项目驱动过程而制定,微观设计是以子项目为案例,实验为脉络的递进教学法,在这里充分体现了理论服务于实践的思想。这种教学方法设计使得学期学习目标、阶段学习目标以及每一次课的学习目标都非常明确。宏观教学设计选择具有延展性的应用项目—— 小车避障,围绕这一项目的实现过程设计各子项目,提出各单元训练的基本目标及综合训练的总体目标,围绕这一目标创设训练情境,包括项目、课件、网络资源等。随着项目功能要求的不断拓展,驱动基本单元项目训练的逐步深入和知识点的不断增加,通过“教、学、做”达到个单元能力训练的目标。理论知识和实践能力训练相辅相成,最终使学生具备独立进行单片机应用系统综合设计与制作的能力。项目式教学主要分如下几个步骤实施。
(1)构思学生感兴趣的项目。
首先,在讲授基本知识之前,提出一个在目前市场上畅销的产品,该产品包含将要讲授的基本知识。要求学生以在企业中工作的角度,在分析任务要求的基础上,搜索查找资料提出开发项目产品的初步方案,目的是培养锻炼学生的专业能力和方法能力。
(2)调动学生的积极性。
在确定了项目的实施方案后的主要问题就是如何调动学生参与的积极性。首先利用平时成绩加分来鼓励参与,对获得优胜的学生给予平时成绩进行加分的奖励。将全班同学分组,每组是一个项目团队,并选出一名组长。组长负责组内的分工合作事宜。学生在项目的开展过程中,学习如何同团队成员合作,如何面对同其他队的竞争,这些将来也是在企业中所必然会面对的问题,借此可以锻炼学生的社会能力。同时要求每组准备演示材料,每一组都需要在讲台上对本组的方案进行讲解与演示。
(3)项目举例。
通过教师与企业合作开发、制作单片机产品认识企业对单片机应用岗位需求；通过学生在企业制作、生产单片机控制电子产品,使他们对生产过程进行深入了解,便于学习目标的确定和激发主动学习的积极性。基于工作过程的递进式单片机项目教学法,这种方法完全克服了现行授课模式的缺点和不足,不再按照知识点来编排讲解课程,通过将课程设计为“做什么→如何做→自己做→做的如何”的客观认知过程,激发学生的主观能动性,将具体项目涉及到的各个知识点融于学生的项目实践过程中。以职业岗位真实工作任务为载体,结合职业能力培养规律,由易到难设计了6个学习情境:彩灯的设计与制作、电子打铃系统设计与制作、电子广告牌设计与制作、电机运行控制、智能温度控制系统、搬运机器人设计与制作。比如学习情境电子打铃系统设计与制作就包括了数码管静态和动态显示及接口、按键的输入和去抖及单片机输出接口的基本概念及其应用等。
每个学习情境的展开进行都是职业活动的反复演练,学生的职业能力通过学习过程的实现螺旋式提高、阶梯式上升。学生的学习过程中,每一个学习目标都是明确的,项目的实现培养了他们探索式学习方法,学生不仅收获了知识,同时工作态度、工作方法、人际交流和团队精神都得到提高。
(4)项目驱动法的效果分析。
在项目演示的过程中也充分的感受到了青年人喜欢表现和充满创意的一面。在项目方案介绍过程中,台上同学经常能够博得台下同学的掌声和笑声,使得课堂在一种轻松的氛围中进行。由此可见,分析和了解学生的心理,并加以引导和鼓励,会很好的提升教学的质量和效果。
以项目为驱动的教学方法激发了学生学习的兴趣,使得学生能够积极主动的进行分析和思考,主动的搜索整理资料,从而达到对所学内容熟练的掌握,实现了良好的教学效果。最终实现学生全面能力培养的目标,培养出满足企业需要且综合能力较强的学生。
在每一次项目演示过程中,我都能深深的感受到学生相对于上一次项目的明显进步。看到通过采用项目驱动法的教学过程中,学生积极主动的进步,尤其是以前基础不是很扎实的同学已经将所学到的知识进行灵活的应用,甚至与在许多很小的细节都能完善,让我们深刻感受到教学改革效果。
教学过程中,我们主要采用案例教学方法、以赛促学教学法。同时,有针对性地采取工学交替、课堂与实习地点一体化等行动导向的教学模式:与赣南电子科技有限公司等提供的基于单片机应用系统分析与制作工作流程与任务的学习情景,开展以行动导向的“教、学、做”一体化教学；结合本课程的教学内容及进程,通过学生创新大赛、电子制作大赛、电子维修社区服务等,使学生对单片机应用系统开发过程有更深的体验；建立了以岗位能力为核心的、开放式的全程考核系统。
通过教学内容与教学模式的改革,学生的单片机技术应用能力有了很大提高。在2010年全国大学生电子设计竞赛中我系学生利用单片机实现路灯点亮控制取得了三等奖、在2010年全国职业院校技能大赛取得了二等奖。基于项目式教学的《单片机原理及应用》课程被评为2009年江西省精品课程。
4 结语
“项目教学法”是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,是行动导向教学方法中的一种。在整个教学过程中体现了学生的主体作用,使课堂教学的质量和效益得到更大幅度的提高。它突破了传统的教学模式,通过解决学生身边的一些现实问题来实现学生对知识的掌握,大大提高了学生学习的积极性和主动性。通过项目教学法学习的学生,他们的动手能力、解决实际问题的能力及创新能力有了很大的提高。
参考文献
[1] 张俊谟.单片机的发展与应用[J].电子制作,2007(8).
[2] 戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3] 刘艳.高职单片机技术课程实践教学改革初探[J].甘肃科技,2007，23（10).
[4] 颜廷秦.单片机的项目教学法探讨[J].职业技术,2010(1).
[5] 葛毓.高职院校《单片机》教学方法探究[J].中国科教创新导刊,2010(1).
[6] 张鑫，等.在单片机教学中培养大学生的创新能力[J].中国电力教育,2010(3).
关键词:单片机项目探索实践
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)05(a)-0085-02
1《单片机》课程传统教学模式
单片机由于其在领域内广泛的应用成为高职院校电子信息、自动控制等专业一门核心课程的地位毋庸置疑。一直以来,传统的高职院校单片机教学,几乎只是本科院校该课程的一个“减法教学”,学生的知识与技能主要来自课堂上的教师灌输及实验室的照本操作,学生知识和技能学习的主动性大打折扣；毕业的学生具有系统的、学术性的专业知识,也有一定的操作能力,但缺乏社会工作经验、生活经验,缺乏分析、解决问题的能力,缺乏知识的再学习能力,与人交流、沟通的技能不够,走上工作岗位后,所具有的专业知识与技能通常得不到用人单位的认可,直接影响学生的就业。解决这些问题的方法就是高等职业院校的教学模式必须改革。
对于大专院校的电类、机械类及计算机类专业的学生而言,掌握好单片机技术无论对其工程素质的培养还是职业技能的提高都无疑是大有益处的。但是单片机课遍反映,单片机硬件基础部分抽象概念多,入门难；软件部分指令不易记,汇编程序的编程难；软硬件结合的接口技术部分则更难,而且整个课程的学习还要结合电子技术、传感程属于软硬件结合的计算机应用课程,工程实践性很强。从多年的教学情况来看,学生普器技术和计算机技术等相关的专业知识,所以学习的难度大,教学效果不佳。为了培养社会所需的单片机应用性人才,必须改变原有的教学方式。
在现行的授课模式中,教师一般都会采用“以讲为主,实验为辅”方式进行这两门课程的教学,授课重点强调对原理性知识的理解和掌握,讲解过程中涉及很多抽象的理论知识,如总线、并行接口、中断、堆栈、地址、数据类型和语法等,学生普遍感到难学,导致课程变成了“天书”,学生逐渐失去了学习的信心和兴趣。
这种教学方法对单片机系统和C51程序设计在实际工程项目中应用能力培养造成了缺失,也不利于学生开拓能力的培养,当他们走上工作岗位后,就会与工作岗位要求存在相当大的知识和专业技能的巨大差距。
2 项目式教学法及其意义
项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。在职业教育中,项目是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的任务。在最开始的项目教学法中,人们主要是采用独立作业的组织方式。随着现代科学技术及生产组织形式对职业教育要求的提高,人们越来越多地采用项目教学法来培养学生的社会能力和其他关键能力。因此,也就更多地采用小组工作的方式,即共同制定计划、共同或分工完成整个项目。
在高职院校单片机教学中,宜采用“产品导向、项目递进”式的项目教学。这种项目教学应综合考虑教学的各个环节后选择合适的教学平台,科学设置具有产品特征的项目,然后根据学生就业岗位的要求合理设计教学任务和内容,在实施项目的过程中贯穿课程对应的核心知识和技能,提高学生岗位职业能力。开展项目式教学意义如下:
(1)课题着重研究加强实践环节教学、培养学生工程素质和实践能力,“项目教学”这种教学法,不仅能够充分调动学生的积极性和创造性,提升学生的职业素质。而且还有助于提高教师的综合素质,充分体现与发展“双师型”教师的教学水平。
(2)能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合在一起,与企业实际生产过程或现实的商业经营活动有直接的关系。
(3)学生有独立进行计划工作的机会,在一定的时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,使学生变被动灌输为启发求知。
(4)不仅是已有知识、技能的应用,而且还要求学生运用新学习的知识、技能,解决过去从未遇到过的实际问题。
3 项目式教学法的具体实践
教学方法设计宏观上采用理论服务于实践的模块化项目驱动递进教学组织模式,这种模式是参照企业的项目驱动过程而制定,微观设计是以子项目为案例,实验为脉络的递进教学法,在这里充分体现了理论服务于实践的思想。这种教学方法设计使得学期学习目标、阶段学习目标以及每一次课的学习目标都非常明确。宏观教学设计选择具有延展性的应用项目—— 小车避障,围绕这一项目的实现过程设计各子项目,提出各单元训练的基本目标及综合训练的总体目标,围绕这一目标创设训练情境,包括项目、课件、网络资源等。随着项目功能要求的不断拓展,驱动基本单元项目训练的逐步深入和知识点的不断增加,通过“教、学、做”达到个单元能力训练的目标。理论知识和实践能力训练相辅相成,最终使学生具备独立进行单片机应用系统综合设计与制作的能力。项目式教学主要分如下几个步骤实施。
(1)构思学生感兴趣的项目。
首先,在讲授基本知识之前,提出一个在目前市场上畅销的产品,该产品包含将要讲授的基本知识。要求学生以在企业中工作的角度,在分析任务要求的基础上,搜索查找资料提出开发项目产品的初步方案,目的是培养锻炼学生的专业能力和方法能力。
(2)调动学生的积极性。
在确定了项目的实施方案后的主要问题就是如何调动学生参与的积极性。首先利用平时成绩加分来鼓励参与,对获得优胜的学生给予平时成绩进行加分的奖励。将全班同学分组,每组是一个项目团队,并选出一名组长。组长负责组内的分工合作事宜。学生在项目的开展过程中,学习如何同团队成员合作,如何面对同其他队的竞争,这些将来也是在企业中所必然会面对的问题,借此可以锻炼学生的社会能力。同时要求每组准备演示材料,每一组都需要在讲台上对本组的方案进行讲解与演示。
(3)项目举例。
通过教师与企业合作开发、制作单片机产品认识企业对单片机应用岗位需求；通过学生在企业制作、生产单片机控制电子产品,使他们对生产过程进行深入了解,便于学习目标的确定和激发主动学习的积极性。基于工作过程的递进式单片机项目教学法,这种方法完全克服了现行授课模式的缺点和不足,不再按照知识点来编排讲解课程,通过将课程设计为“做什么→如何做→自己做→做的如何”的客观认知过程,激发学生的主观能动性,将具体项目涉及到的各个知识点融于学生的项目实践过程中。以职业岗位真实工作任务为载体,结合职业能力培养规律,由易到难设计了6个学习情境:彩灯的设计与制作、电子打铃系统设计与制作、电子广告牌设计与制作、电机运行控制、智能温度控制系统、搬运机器人设计与制作。比如学习情境电子打铃系统设计与制作就包括了数码管静态和动态显示及接口、按键的输入和去抖及单片机输出接口的基本概念及其应用等。
每个学习情境的展开进行都是职业活动的反复演练,学生的职业能力通过学习过程的实现螺旋式提高、阶梯式上升。学生的学习过程中,每一个学习目标都是明确的,项目的实现培养了他们探索式学习方法,学生不仅收获了知识,同时工作态度、工作方法、人际交流和团队精神都得到提高。
(4)项目驱动法的效果分析。
在项目演示的过程中也充分的感受到了青年人喜欢表现和充满创意的一面。在项目方案介绍过程中,台上同学经常能够博得台下同学的掌声和笑声,使得课堂在一种轻松的氛围中进行。由此可见,分析和了解学生的心理,并加以引导和鼓励,会很好的提升教学的质量和效果。
以项目为驱动的教学方法激发了学生学习的兴趣,使得学生能够积极主动的进行分析和思考,主动的搜索整理资料,从而达到对所学内容熟练的掌握,实现了良好的教学效果。最终实现学生全面能力培养的目标,培养出满足企业需要且综合能力较强的学生。
在每一次项目演示过程中,我都能深深的感受到学生相对于上一次项目的明显进步。看到通过采用项目驱动法的教学过程中,学生积极主动的进步,尤其是以前基础不是很扎实的同学已经将所学到的知识进行灵活的应用,甚至与在许多很小的细节都能完善,让我们深刻感受到教学改革效果。
教学过程中,我们主要采用案例教学方法、以赛促学教学法。同时,有针对性地采取工学交替、课堂与实习地点一体化等行动导向的教学模式:与赣南电子科技有限公司等提供的基于单片机应用系统分析与制作工作流程与任务的学习情景,开展以行动导向的“教、学、做”一体化教学；结合本课程的教学内容及进程,通过学生创新大赛、电子制作大赛、电子维修社区服务等,使学生对单片机应用系统开发过程有更深的体验；建立了以岗位能力为核心的、开放式的全程考核系统。
通过教学内容与教学模式的改革,学生的单片机技术应用能力有了很大提高。在2010年全国大学生电子设计竞赛中我系学生利用单片机实现路灯点亮控制取得了三等奖、在2010年全国职业院校技能大赛取得了二等奖。基于项目式教学的《单片机原理及应用》课程被评为2009年江西省精品课程。
4 结语
“项目教学法”是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,是行动导向教学方法中的一种。在整个教学过程中体现了学生的主体作用,使课堂教学的质量和效益得到更大幅度的提高。它突破了传统的教学模式,通过解决学生身边的一些现实问题来实现学生对知识的掌握,大大提高了学生学习的积极性和主动性。通过项目教学法学习的学生,他们的动手能力、解决实际问题的能力及创新能力有了很大的提高。
参考文献
[1] 张俊谟.单片机的发展与应用[J].电子制作,2007(8).
[2] 戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3] 刘艳.高职单片机技术课程实践教学改革初探[J].甘肃科技,2007，23（10).
[4] 颜廷秦.单片机的项目教学法探讨[J].职业技术,2010(1).
[5] 葛毓.高职院校《单片机》教学方法探究[J].中国科教创新导刊,2010(1).
[6] 张鑫，等.在单片机教学中培养大学生的创新能力[J].中国电力教育,2010(3).