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摘 要: 作为一门动手能力要求很高的课程,单片机教学要求学生不但要掌握理论知识,而且要有很强的动手能力和实践能力。本文对单片机教学过程中遇到的一些问题和解决方法进行了一些分析。
关键词: 单片机教学 任务驱动式教学法 教学改革
一、引言
随着电子技术和计算机技术的进一步发展,单片机技术成为计算机技术的一个独特分支,在民用和工业测试等领域得到了广泛应用,许多企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术,能开发、应用和维护管理单片机控制系统的高级工程技术人员。我院作为一所高职院校,培养学生的目标即定位为在企业第一线的职业人才,而不是企业高层人才,即不需要过于强调理论知识,而应以掌握当前企业第一线所必须的知识、技术、能力为主。
一、单片机教学中存在的问题
单片机课程在我校是一门重要课程,是计算机系、电子系、机械系学生的一门必修课程。而且目前单片机的应用可以说是相当广泛,已经渗透到我们生活中的各个领域。从导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,自动控制领域的机器人,以及自动化过程的实时和数据处理,到我们日常生活的各种智能IC卡系统、安全保障系统、录像机、摄像机、手机、电视、全自动洗衣机等,可以说,在今天就业形势日益严峻的今天,学好单片机对学生掌握先进的专业技术知识、获得实用的职业技能、增强就业竞争力都具有十分重要的意义。然而,在工作中和与在校学生的交流中,我们听到最多的是“单片机太难了”,各班级单片机课程学生补考人数也一直较多。课程内容抽象,学起来艰涩难懂,是大多数学生的第一感觉,许多学生甚至在刚一接触到单片机课程时就已经放弃了学习。
二、原因分析
我们经过在教学中的一些思考,找出了一些原因。
1.传统的教学方法只重理论而忽略了实践。传统的单片机教材一般总是以单片机的结构为主线,先讲硬件原理,然后是指令,接着讲软件编程,再是系统扩展和外围器件,最后举一些实例。按照此种学习方法,学生必须先把所有基础知识全部掌握了才可以初窥门径,众多抽象概念铺天盖地而来,部分学生在此时已经丧失了学习的兴趣,无心进行更进一步的深入学习。其实单片机不像模拟电路和数字电路课程,它是一种以简单的硬件结构、复杂而有灵活的软件系统来完成设计的通用性产品,完全可以先进行一些简单程序的开发,再靠循序渐进的积累使学生主动进行相关内容的学习。
2.单片机课程对模拟电路、数字电路等先导性课程的知识掌握要求较高。课程中用到的诸如锁存器、二极管、与非门等概念需要有前面这些课程的先行介绍,因此大多数单片机课本对这些概念都未加解释,学生若未能进行复习,就不能对这些内容很好地理解,造成新的知识点不能很好消化,影响后期的学习。又由于高职学校学习风气较差,不少学生没有养成良好的学习习惯,课前不预习,课上不听讲,课后不复习,更加剧了情况的恶化,形成了恶性循环。
3.实验内容设置也存在一些问题。单片机是一门实践性很强的课程,整个学期的前三分之一基本都在进行理论课程的学习,学生要到第5至6周后才能第一次接触单片机实验环境,此时很多学生已经丧失了对课程的新鲜感,或是觉得这门课程太难,不愿去进行实验的学习。另外,实验使用的是仿真机系统,学生未见过真正的单片机芯片及其他扩展设备,也不利于学生眼界的开阔。另外,实验安排过少,成天面对理论知识,难以激发学生的学习热情。学生在学完整个课程后对单片机也没有一个清晰的认识,有“盲人摸象”的感觉。
三、教学改革的措施
针对以上问题,我们在教学中采取了相应的对策,并在实践过程中有了一些收获。
1.在组织单片机课程的教学时,打破传统的以课程结构为主线的方式,将知识点进行分解,按照人的认知规律和由简至难的原则,采取任务驱动式教学法。将课程内容分解成若干设计任务,通过“任务描述”、“任务分析”、“相关知识”、“任务实施”进行引导,使学生进行主动地思考,通过每个任务使学生知道解决这个任务需要什么知识点,进而主动去寻找答案,变被动“填鸭式”为学生主动学习。第一堂课就通过任务使学生对单片机的工作方式、开发过程有一个直观了解。随着课程的展开,逐步开始第二、三个案例,使学生知识逐步完善,能力逐步提高。最后使学生具备单片机控制系统的开发能力,具有初步的设计经验。合理分配、任务设计是关键。教师要做到以下几点。
(1)选择简单易懂且经典的实例,符合高职学生的认知水平。尽可能选用学生所接触到的现实世界的实例,以提高学生的学习兴趣,对于综合性比较强的章节,所选用的实例应均来自实际应用。
(2)将高级程序设计思想贯穿全书。在所有实例讲解应用中,不断强化高级程序设计的思想,从解决简单的数学题中,以及理解单片机运行过程的角度去训练学生的逻辑思维能力。
(3)关注单片机技术发展,内容取舍符合实际应用需要。我们根据通用性单片机在的企业应用情况,主要学习AT89C51和AT89S52的结构和应用。
(4)重点突出,章节顺序注重对学生面向对象思想的培养。教学内容在编排上遵循“从个例到通用”的原则,较好地将单片机设计的总体思想通过层层拓展、往复体验的方式,展现给学生。
2.通过课堂上讲授学好单片机在就业中的较强竞争力,激发学生的学习积极性与学习单片机的欲望。在授课时,首先注重基础知识的掌握。根据学生对基础知识的掌握情况由浅入深逐步讲解。对部分学习吃力学生通过找学生谈心,寻找原因,调整授课内容与方法。将授课内容分为三部分:第一部分是基础内容,为必须掌握内容,要求学生对这部分内容必须理解与掌握。第二部分是加强内容,这部分内容要求学生至少应理解所学内容,要求学生对指令的执行原理的理解进一步透彻,以达到灵活运用的目的。第三部分是提高部分,对单片机及其配套扩展设备的运行原理作非常详细的解剖。在授课过程中,告诉学生哪些为必须掌握,哪些为尽可能掌握,哪些为自主选择。引导能力较强学生进行提高部分的学习,对基础较差学生则督促其对基本概念的理解与基本实验步骤的掌握,避免学生产生急躁与自满情绪。
3.在前几周课堂上将已烧录了演示程序的AT89C51芯片插入单片机用户板向学生进行演示,如按钮控制点亮LED,8位LED流水灯、交通信号灯等,通过这些现实生活中常见例子使学生感知单片机的精彩魅力,激发学生的强烈求知欲。另外,将教学中理论实践比例调整为1∶2,改变授课形式,将学生安排到实验室上课,增加学生试验时间,程序技能训练时间较充裕,有效地培养学生的动手能力。在此基础上,通过对后面任务单元的指导,达到课程的教学目标,使学生掌握单片机开发的一般过程,会编写简单代码,编译及烧入芯片。并要求学生进行实战演习,进行一些小制作,并交由教师检查,巩固和拓展学生开发能力。经过一学期的课程实践教学,总体来讲对学生动手能力和创新意识的培养上效果非常显著,引导了学生从应试型学习向研究型学习的转变。有的学生甚至这样说道:“老师,我们三年学的课程就属这门课学到的东西多,”虽然这样说法有点夸张,但也从侧面说明了我们改革的一些效果。
四、结语
凡从事单片机工作的技术人员,都有这样的体会:单片机设计的透明度给软件设计的巨大弹性,使编程成了一种享受,掌握了单片机开发后带来的成就感也是一种很好的感受。然而在现行的一些教学过程中,学生厌倦甚至厌恶单片机。我们从教学内容、教学形式上进行了一些思考,希望能使学生从厌恶单片机逐步转变为享受单片机。
关键词: 单片机教学 任务驱动式教学法 教学改革
一、引言
随着电子技术和计算机技术的进一步发展,单片机技术成为计算机技术的一个独特分支,在民用和工业测试等领域得到了广泛应用,许多企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术,能开发、应用和维护管理单片机控制系统的高级工程技术人员。我院作为一所高职院校,培养学生的目标即定位为在企业第一线的职业人才,而不是企业高层人才,即不需要过于强调理论知识,而应以掌握当前企业第一线所必须的知识、技术、能力为主。
一、单片机教学中存在的问题
单片机课程在我校是一门重要课程,是计算机系、电子系、机械系学生的一门必修课程。而且目前单片机的应用可以说是相当广泛,已经渗透到我们生活中的各个领域。从导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,自动控制领域的机器人,以及自动化过程的实时和数据处理,到我们日常生活的各种智能IC卡系统、安全保障系统、录像机、摄像机、手机、电视、全自动洗衣机等,可以说,在今天就业形势日益严峻的今天,学好单片机对学生掌握先进的专业技术知识、获得实用的职业技能、增强就业竞争力都具有十分重要的意义。然而,在工作中和与在校学生的交流中,我们听到最多的是“单片机太难了”,各班级单片机课程学生补考人数也一直较多。课程内容抽象,学起来艰涩难懂,是大多数学生的第一感觉,许多学生甚至在刚一接触到单片机课程时就已经放弃了学习。
二、原因分析
我们经过在教学中的一些思考,找出了一些原因。
1.传统的教学方法只重理论而忽略了实践。传统的单片机教材一般总是以单片机的结构为主线,先讲硬件原理,然后是指令,接着讲软件编程,再是系统扩展和外围器件,最后举一些实例。按照此种学习方法,学生必须先把所有基础知识全部掌握了才可以初窥门径,众多抽象概念铺天盖地而来,部分学生在此时已经丧失了学习的兴趣,无心进行更进一步的深入学习。其实单片机不像模拟电路和数字电路课程,它是一种以简单的硬件结构、复杂而有灵活的软件系统来完成设计的通用性产品,完全可以先进行一些简单程序的开发,再靠循序渐进的积累使学生主动进行相关内容的学习。
2.单片机课程对模拟电路、数字电路等先导性课程的知识掌握要求较高。课程中用到的诸如锁存器、二极管、与非门等概念需要有前面这些课程的先行介绍,因此大多数单片机课本对这些概念都未加解释,学生若未能进行复习,就不能对这些内容很好地理解,造成新的知识点不能很好消化,影响后期的学习。又由于高职学校学习风气较差,不少学生没有养成良好的学习习惯,课前不预习,课上不听讲,课后不复习,更加剧了情况的恶化,形成了恶性循环。
3.实验内容设置也存在一些问题。单片机是一门实践性很强的课程,整个学期的前三分之一基本都在进行理论课程的学习,学生要到第5至6周后才能第一次接触单片机实验环境,此时很多学生已经丧失了对课程的新鲜感,或是觉得这门课程太难,不愿去进行实验的学习。另外,实验使用的是仿真机系统,学生未见过真正的单片机芯片及其他扩展设备,也不利于学生眼界的开阔。另外,实验安排过少,成天面对理论知识,难以激发学生的学习热情。学生在学完整个课程后对单片机也没有一个清晰的认识,有“盲人摸象”的感觉。
三、教学改革的措施
针对以上问题,我们在教学中采取了相应的对策,并在实践过程中有了一些收获。
1.在组织单片机课程的教学时,打破传统的以课程结构为主线的方式,将知识点进行分解,按照人的认知规律和由简至难的原则,采取任务驱动式教学法。将课程内容分解成若干设计任务,通过“任务描述”、“任务分析”、“相关知识”、“任务实施”进行引导,使学生进行主动地思考,通过每个任务使学生知道解决这个任务需要什么知识点,进而主动去寻找答案,变被动“填鸭式”为学生主动学习。第一堂课就通过任务使学生对单片机的工作方式、开发过程有一个直观了解。随着课程的展开,逐步开始第二、三个案例,使学生知识逐步完善,能力逐步提高。最后使学生具备单片机控制系统的开发能力,具有初步的设计经验。合理分配、任务设计是关键。教师要做到以下几点。
(1)选择简单易懂且经典的实例,符合高职学生的认知水平。尽可能选用学生所接触到的现实世界的实例,以提高学生的学习兴趣,对于综合性比较强的章节,所选用的实例应均来自实际应用。
(2)将高级程序设计思想贯穿全书。在所有实例讲解应用中,不断强化高级程序设计的思想,从解决简单的数学题中,以及理解单片机运行过程的角度去训练学生的逻辑思维能力。
(3)关注单片机技术发展,内容取舍符合实际应用需要。我们根据通用性单片机在的企业应用情况,主要学习AT89C51和AT89S52的结构和应用。
(4)重点突出,章节顺序注重对学生面向对象思想的培养。教学内容在编排上遵循“从个例到通用”的原则,较好地将单片机设计的总体思想通过层层拓展、往复体验的方式,展现给学生。
2.通过课堂上讲授学好单片机在就业中的较强竞争力,激发学生的学习积极性与学习单片机的欲望。在授课时,首先注重基础知识的掌握。根据学生对基础知识的掌握情况由浅入深逐步讲解。对部分学习吃力学生通过找学生谈心,寻找原因,调整授课内容与方法。将授课内容分为三部分:第一部分是基础内容,为必须掌握内容,要求学生对这部分内容必须理解与掌握。第二部分是加强内容,这部分内容要求学生至少应理解所学内容,要求学生对指令的执行原理的理解进一步透彻,以达到灵活运用的目的。第三部分是提高部分,对单片机及其配套扩展设备的运行原理作非常详细的解剖。在授课过程中,告诉学生哪些为必须掌握,哪些为尽可能掌握,哪些为自主选择。引导能力较强学生进行提高部分的学习,对基础较差学生则督促其对基本概念的理解与基本实验步骤的掌握,避免学生产生急躁与自满情绪。
3.在前几周课堂上将已烧录了演示程序的AT89C51芯片插入单片机用户板向学生进行演示,如按钮控制点亮LED,8位LED流水灯、交通信号灯等,通过这些现实生活中常见例子使学生感知单片机的精彩魅力,激发学生的强烈求知欲。另外,将教学中理论实践比例调整为1∶2,改变授课形式,将学生安排到实验室上课,增加学生试验时间,程序技能训练时间较充裕,有效地培养学生的动手能力。在此基础上,通过对后面任务单元的指导,达到课程的教学目标,使学生掌握单片机开发的一般过程,会编写简单代码,编译及烧入芯片。并要求学生进行实战演习,进行一些小制作,并交由教师检查,巩固和拓展学生开发能力。经过一学期的课程实践教学,总体来讲对学生动手能力和创新意识的培养上效果非常显著,引导了学生从应试型学习向研究型学习的转变。有的学生甚至这样说道:“老师,我们三年学的课程就属这门课学到的东西多,”虽然这样说法有点夸张,但也从侧面说明了我们改革的一些效果。
四、结语
凡从事单片机工作的技术人员,都有这样的体会:单片机设计的透明度给软件设计的巨大弹性,使编程成了一种享受,掌握了单片机开发后带来的成就感也是一种很好的感受。然而在现行的一些教学过程中,学生厌倦甚至厌恶单片机。我们从教学内容、教学形式上进行了一些思考,希望能使学生从厌恶单片机逐步转变为享受单片机。